高溫脅迫對安徽省夏玉米生產(chǎn)的影響及對策

趙曼絲 李森郁 魯溢超 王成雨

摘 要：近年來，安徽省玉米種植面積和產(chǎn)量逐年增加，但夏玉米生長季異常高溫天氣的發(fā)生頻率也較其他玉米產(chǎn)區(qū)更高，高溫熱害已經(jīng)成為影響安徽省夏玉米生長發(fā)育的主要災害。高溫熱害不僅影響玉米的農(nóng)藝性狀，而且嚴重脅迫其生理活動，導致玉米產(chǎn)量降低。通過選用耐熱品種、調整播期、優(yōu)化栽培措施（寬窄行種植、高溫發(fā)生時進行灌水、間混作及噴施化學調控劑）等應對措施，可有效降低高溫脅迫對夏玉米生長的影響。

關鍵詞：高溫脅迫;夏玉米;農(nóng)藝性狀;生理特性;對策;安徽

中圖分類號 S513? 文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2021）18-0036-03

Effects and Countermeasures of High Temperature Stress on Summer Maize Production in Anhui Province

ZHAO Mansi et al.

（School of Agronomy， Anhui Agricultural University， Hefei 230036， China）

Abstract： In recent years， the planting area and yield of maize in Anhui Province are increasing year by year， and the frequency of abnormal high temperature weather in summer maize growing season in Anhui Province is higher than other maize regions. High temperature heat damage has become the main disaster affecting the growth and development of summer maize in Anhui Province. High temperature not only affects the agronomic traits of maize， but also seriously stresses its physiological activities， resulting in the decrease of maize yield. The effects of high temperature stress on the safety of summer maize production in Anhui Province can be effectively reduced by selecting heat-resistant products， adjusting sowing， optimizing cultivation measures （including adopting wide-narrow row planting， irrigation when high temperature occurs， intercropping and spraying chemical regulators）.

Key words： High temperature stress; Summer maize; Agronomic traits; Physiological characteristics; Countermeasures; Anhui Province

1 安徽省玉米生產(chǎn)情況

安徽作為我國重要的農(nóng)業(yè)大省，一直以來都是我國主要糧食生產(chǎn)區(qū)，在我國糧食生產(chǎn)中占據(jù)重要的區(qū)位位置。根據(jù)國家統(tǒng)計局公布的數(shù)據(jù)資料表明，2019年安徽省糧食種植面積731.6萬hm2，總生產(chǎn)量達400.7kg，排名全國第4位。玉米是安徽省的第三大糧食作物，近年來安徽省玉米種植面積和產(chǎn)量逐年增加，截至2019年，全省25個主要玉米生產(chǎn)縣共種植玉米110.28萬hm2，比2018年增加7.57萬hm2，其中夏玉米增加3.72萬hm2;產(chǎn)量642.79萬t，比2018年增加47.18萬t?？梢姡衩追N植在安徽農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)了重要地位。

受全球氣候變暖的影響，近幾年來，我國玉米主要生產(chǎn)區(qū)均出現(xiàn)了異常高溫天氣頻率增加的現(xiàn)象，高溫脅迫已被認為是未來農(nóng)業(yè)最重要的環(huán)境壓力[1-5]。安徽省處于黃淮海夏玉米區(qū)的南部，夏玉米生長季異常高溫天氣發(fā)生頻率較其他玉米區(qū)更高，高溫熱害已經(jīng)成為影響安徽省夏玉米生長發(fā)育的主要災害。安徽省夏玉米高溫熱害時段為7月下旬至8月上中旬，玉米產(chǎn)量變化與這期間的異常最高溫度呈負相關關系，若在此期間發(fā)生重度高溫熱害，其產(chǎn)量會呈負增長趨勢[6-8]。2019年，安徽省北部玉米主產(chǎn)區(qū)7—8月期間溫度在30～35℃的日數(shù)達到42d，35℃以上溫度的日數(shù)有14d，其中7月25日至8月03日出現(xiàn)連續(xù)10d的異常高溫天氣，最高溫度達到38℃。同時，高溫還伴隨著干旱的發(fā)生，異常高溫干旱阻礙了夏玉米的正常開花和吐絲授粉，導致玉米結實不佳，最終導致產(chǎn)量降低，高溫熱害發(fā)生嚴重地塊減產(chǎn)30%以上，部分地塊甚至絕產(chǎn)絕收。

2 高溫熱害對玉米的影響

2.1 影響夏玉米的農(nóng)藝性狀 通常將每日最高氣溫≥35℃作為玉米高溫熱害的溫度指標，日最高氣溫超過35℃將會對玉米生產(chǎn)帶來不利影響。主要研究表明，苗期高溫，夏玉米出苗不全，長勢不齊，秧苗細弱，葉片卷縮，光合面積減少，光合能力降低[9，10]。孕穗期高溫熱害則會導致出現(xiàn)畸形穗，如：果穗變短、苞葉變短、無苞葉、大花臉等現(xiàn)象[11，12]。花期高溫熱害可對雌穗和雄穗發(fā)育產(chǎn)生影響，高溫熱害嚴重時，頂部葉片呈水漬狀，雄穗青枯失綠，玉米植株無花粉，雄穗枯萎加速[13]。當溫度超過35℃以上時，雄穗發(fā)育異常：表現(xiàn)在分枝少、數(shù)量不足，花藥不飽滿，小花退化，花粉數(shù)量減少，活力降低，最終造成玉米禿尖和稀籽花棒現(xiàn)象[14，15]。高溫熱害可影響花粉粒的發(fā)育，高溫脅迫條件下藥隔維管組織遭受嚴重破壞，維管束鞘細胞不能正常發(fā)育，排列紊亂，韌皮部和木質部之間的界限不清，造成輸導組織的功能發(fā)生障礙，花粉粒的物質供應不充分，最終導致花粉敗育[16-18]。玉米高溫熱害的嚴重程度隨溫度的升高和持續(xù)時間的延長而增加，若異常高溫超過38℃以上，則雄穗不能開花，花粉失去活力，散粉和受精受阻，果穗缺粒，產(chǎn)量降低[14，19-21]。夏玉米生育期受高溫干旱影響，雄穗生長過快而雌穗不能跟上雄穗的發(fā)育，造成雌雄開花時間不一致，最終導致雌雄穗開花授粉脫節(jié)[22，23]。

2.2 影響夏玉米生理變化及產(chǎn)量 總體而言，高溫脅迫主要通過減少穗粒數(shù)和降低粒重來影響玉米產(chǎn)量的。玉米穗粒數(shù)的多少主要決定于花粉活力和花絲活力2個方面。一方面，高溫脅迫下，玉米葉片同化物雖然可以轉移到雄穗上，由于同化物不能轉化為淀粉，所以造成花粉發(fā)育不良，活力的降低;另一方面，雌花的活力與溫度呈負相關，溫度越高雌花的壽命就越短[24]。高溫熱脅迫下，花絲的SOD 活性降低，自由基的清除能力下降，膜質過氧化作用的終產(chǎn)物 MDA的含量增加，促使活性氧（ROS）的產(chǎn)生過量，從而使核酸、蛋白質、磷化合物代謝發(fā)生紊亂，導致花絲發(fā)育不良，活性降低;同時高溫脅迫下，花絲細胞中的水勢下降，ATP和ADP的含量也隨之下降，進而影響花粉管的正常生長發(fā)育，受精作用受阻[25-28]。在高溫脅迫下，由于花粉和花絲活力同時降低，最終導致玉米穗粒數(shù)嚴重不足。

玉米遭受高溫熱害時，光反應和暗反應的酶活性下降，類囊體膜破裂，葉綠素降解，含量降低，葉綠體結構破壞，造成氣孔關閉，光合作用下降;高溫脅迫下，玉米植株同化物合成量減少，地上干物質的累積量降低。同時，在高溫脅迫下，玉米植株呼吸作用增強，呼吸消耗的有機物的量增多，導致供給籽粒灌漿的有機物不足;高溫熱害還會導致玉米籽粒中各種代謝酶尤其是淀粉合成酶和焦磷酸化酶的活性降低，使糖分向淀粉的轉化受到阻礙，籽粒的生長速率降低，籽粒發(fā)育不良，千粒重降低[22，29-30]。高溫脅迫亦可加速玉米生長發(fā)育過程中的各種生理生化反應進程，縮短生育期，使灌漿時間縮短[31]。

3 對策措施

3.1 選用耐熱品種 由于玉米的品種不同，其耐熱性也存在一定的差異。一般而言，耐熱性強的玉米品種，其根系活力也會較強，能夠有效地抵御高溫熱害。因此，選用有較強耐熱性且產(chǎn)量相對穩(wěn)定的玉米品種，可以在一定程度上緩解高溫熱害對玉米產(chǎn)量造成的不利影響。近幾年的大田實驗表明，目前適合安徽省種植的耐熱性玉米品種有鄭單958、隆平206、裕豐303、偉科702等，上述品種耐熱性表現(xiàn)突出，結實性良好。

3.2 適期播種 安徽省夏玉米高溫熱害通常發(fā)生在7月下旬至8月上中旬，若能夠將夏玉米的播期調至6月20—30日，將夏玉米的開花授粉期避開7—8月份的高溫階段，有利于夏玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

3.3 優(yōu)化栽培措施

3.3.1 寬窄行交替種植 玉米寬窄行種植技術是指將玉米的等行距60cm改為寬行行距為80cm、窄行行距為40cm左右、株距根據(jù)密度確定的種植技術。進行寬窄行交替種植能夠在一定程度上促進田間的空氣流通，提升了玉米田間空氣的交換能力，降低了玉米田間溫度，改善了玉米受高溫脅迫的程度。寬窄行種植技術使植株在田間呈不均勻分布，玉米植株行間不會因存在過多遮擋而使其光照不足，光合作用受阻，加強了玉米種植的邊際效應。玉米寬窄行種植技術通過對光、熱、水、肥、氣等資源的合理分配利用，能夠有效地提高玉米的品質和產(chǎn)量，同時耕地的地力水平得到提高，土壤環(huán)境得到改善。

3.3.2 及時灌水降溫 高溫時常伴隨著干旱發(fā)生，若在高溫期間進行提前灌水，能夠直接降低田間溫度，調節(jié)玉米群體內(nèi)濕度，改善田間小氣候，從而改善授粉環(huán)境。同時，在灌水后植株能夠獲得更多的水分，蒸騰作用增強，冠層溫度下降，達到有效緩解高溫熱害的目的。高溫熱害發(fā)生時進行提前灌水還能夠有效減少因溫度過高引起的呼吸消耗，進一步削弱高溫熱害。高溫熱害期間進行合理的灌水能夠使田間溫度降低1～3℃，減少了因高溫熱害對玉米植株造成的直接傷害。

3.3.3 科學間混作 利用不同基因型玉米品種的耐熱性存在差異的特點，可將耐熱性弱的品種與耐熱性較強的品種按一定比例進行混種，比如可將花粉量較少或花粉活力耐熱性較差的玉米品種與花粉量較大且粉活力耐熱性較強的玉米品種進行混種，顯著地改善高溫熱害發(fā)生時前者易出現(xiàn)的花粉量不足和花粉活力過低的問題，從而提高前者玉米品種的授粉率和結實率。除了將不同玉米品種進行混種外，還可以將玉米與其他矮位的農(nóng)作物間作，比如將玉米與大豆、辣椒等作物間作，利用高稈和矮稈之間的搭配，改良作物群體間的通風和透光條件，從而達到有效減弱玉米高溫熱害的目的。

3.3.4 噴施化學調控劑 高溫熱害發(fā)生時，可以用尿素、過磷酸鈣、磷酸二氫鉀水溶液、草木灰過濾浸出液在玉米生長的大喇叭口期、抽穗期、灌漿期進行葉面噴肥，既有利于降低植株溫度，又增加了葉片的濕度，還能為玉米的正常生長發(fā)育提供營養(yǎng)和水分，提高籽粒飽滿度，從而緩解高溫熱害對植株的傷害。因此，明確安徽玉米高溫熱害的發(fā)生規(guī)律，明晰高溫熱害對玉米農(nóng)藝性狀和生理特性的影響，采用耐熱品種和播期調整、寬窄行種植、灌溉、間混作以及噴施化學調控劑，以期為安徽省玉米主產(chǎn)區(qū)夏玉米耐熱高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)栽培提供有效保障。

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（責編：張宏民）