高温胁迫对安徽省夏玉米生产的影响及对策

赵曼丝 李森郁 鲁溢超 王成雨

摘 要：近年来，安徽省玉米种植面积和产量逐年增加，但夏玉米生长季异常高温天气的发生频率也较其他玉米产区更高，高温热害已经成为影响安徽省夏玉米生长发育的主要灾害。高温热害不仅影响玉米的农艺性状，而且严重胁迫其生理活动，导致玉米产量降低。通过选用耐热品种、调整播期、优化栽培措施（宽窄行种植、高温发生时进行灌水、间混作及喷施化学调控剂）等应对措施，可有效降低高温胁迫对夏玉米生长的影响。

关键词：高温胁迫;夏玉米;农艺性状;生理特性;对策;安徽

中图分类号 S513  文献标识码 A文章编号 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 安徽省玉米生產情况

安徽作为我国重要的农业大省，一直以来都是我国主要粮食生产区，在我国粮食生产中占据重要的区位位置。根据国家统计局公布的数据资料表明，2019年安徽省粮食种植面积731.6万hm2，总生产量达400.7kg，排名全国第4位。玉米是安徽省的第三大粮食作物，近年来安徽省玉米种植面积和产量逐年增加，截至2019年，全省25个主要玉米生产县共种植玉米110.28万hm2，比2018年增加7.57万hm2，其中夏玉米增加3.72万hm2;产量642.79万t，比2018年增加47.18万t。可见，玉米种植在安徽农业生产中占据了重要地位。

受全球气候变暖的影响，近几年来，我国玉米主要生产区均出现了异常高温天气频率增加的现象，高温胁迫已被认为是未来农业最重要的环境压力[1-5]。安徽省处于黄淮海夏玉米区的南部，夏玉米生长季异常高温天气发生频率较其他玉米区更高，高温热害已经成为影响安徽省夏玉米生长发育的主要灾害。安徽省夏玉米高温热害时段为7月下旬至8月上中旬，玉米产量变化与这期间的异常最高温度呈负相关关系，若在此期间发生重度高温热害，其产量会呈负增长趋势[6-8]。2019年，安徽省北部玉米主产区7—8月期间温度在30～35℃的日数达到42d，35℃以上温度的日数有14d，其中7月25日至8月03日出现连续10d的异常高温天气，最高温度达到38℃。同时，高温还伴随着干旱的发生，异常高温干旱阻碍了夏玉米的正常开花和吐丝授粉，导致玉米结实不佳，最终导致产量降低，高温热害发生严重地块减产30%以上，部分地块甚至绝产绝收。

2 高温热害对玉米的影响

2.1 影响夏玉米的农艺性状 通常将每日最高气温≥35℃作为玉米高温热害的温度指标，日最高气温超过35℃将会对玉米生产带来不利影响。主要研究表明，苗期高温，夏玉米出苗不全，长势不齐，秧苗细弱，叶片卷缩，光合面积减少，光合能力降低[9，10]。孕穗期高温热害则会导致出现畸形穗，如：果穗变短、苞叶变短、无苞叶、大花脸等现象[11，12]。花期高温热害可对雌穗和雄穗发育产生影响，高温热害严重时，顶部叶片呈水渍状，雄穗青枯失绿，玉米植株无花粉，雄穗枯萎加速[13]。当温度超过35℃以上时，雄穗发育异常：表现在分枝少、数量不足，花药不饱满，小花退化，花粉数量减少，活力降低，最终造成玉米秃尖和稀籽花棒现象[14，15]。高温热害可影响花粉粒的发育，高温胁迫条件下药隔维管组织遭受严重破坏，维管束鞘细胞不能正常发育，排列紊乱，韧皮部和木质部之间的界限不清，造成输导组织的功能发生障碍，花粉粒的物质供应不充分，最终导致花粉败育[16-18]。玉米高温热害的严重程度随温度的升高和持续时间的延长而增加，若异常高温超过38℃以上，则雄穗不能开花，花粉失去活力，散粉和受精受阻，果穗缺粒，产量降低[14，19-21]。夏玉米生育期受高温干旱影响，雄穗生长过快而雌穗不能跟上雄穗的发育，造成雌雄开花时间不一致，最终导致雌雄穗开花授粉脱节[22，23]。

2.2 影响夏玉米生理变化及产量 总体而言，高温胁迫主要通过减少穗粒数和降低粒重来影响玉米产量的。玉米穗粒数的多少主要决定于花粉活力和花丝活力2个方面。一方面，高温胁迫下，玉米叶片同化物虽然可以转移到雄穗上，由于同化物不能转化为淀粉，所以造成花粉发育不良，活力的降低;另一方面，雌花的活力与温度呈负相关，温度越高雌花的寿命就越短[24]。高温热胁迫下，花丝的SOD 活性降低，自由基的清除能力下降，膜质过氧化作用的终产物 MDA的含量增加，促使活性氧（ROS）的产生过量，从而使核酸、蛋白质、磷化合物代谢发生紊乱，导致花丝发育不良，活性降低;同时高温胁迫下，花丝细胞中的水势下降，ATP和ADP的含量也随之下降，进而影响花粉管的正常生长发育，受精作用受阻[25-28]。在高温胁迫下，由于花粉和花丝活力同时降低，最终导致玉米穗粒数严重不足。

玉米遭受高温热害时，光反应和暗反应的酶活性下降，类囊体膜破裂，叶绿素降解，含量降低，叶绿体结构破坏，造成气孔关闭，光合作用下降;高温胁迫下，玉米植株同化物合成量减少，地上干物质的累积量降低。同时，在高温胁迫下，玉米植株呼吸作用增强，呼吸消耗的有机物的量增多，导致供给籽粒灌浆的有机物不足;高温热害还会导致玉米籽粒中各种代谢酶尤其是淀粉合成酶和焦磷酸化酶的活性降低，使糖分向淀粉的转化受到阻碍，籽粒的生长速率降低，籽粒发育不良，千粒重降低[22，29-30]。高温胁迫亦可加速玉米生长发育过程中的各种生理生化反应进程，缩短生育期，使灌浆时间缩短[31]。

3 对策措施

3.1 选用耐热品种 由于玉米的品种不同，其耐热性也存在一定的差异。一般而言，耐热性强的玉米品种，其根系活力也会较强，能够有效地抵御高温热害。因此，选用有较强耐热性且产量相对稳定的玉米品种，可以在一定程度上缓解高温热害对玉米产量造成的不利影响。近几年的大田实验表明，目前适合安徽省种植的耐热性玉米品种有郑单958、隆平206、裕丰303、伟科702等，上述品种耐热性表现突出，结实性良好。

3.2 适期播种 安徽省夏玉米高温热害通常发生在7月下旬至8月上中旬，若能够将夏玉米的播期调至6月20—30日，将夏玉米的开花授粉期避开7—8月份的高温阶段，有利于夏玉米高产稳产。

3.3 优化栽培措施

3.3.1 宽窄行交替种植 玉米宽窄行种植技术是指将玉米的等行距60cm改为宽行行距为80cm、窄行行距为40cm左右、株距根据密度确定的种植技术。进行宽窄行交替种植能够在一定程度上促进田间的空气流通，提升了玉米田间空气的交换能力，降低了玉米田间温度，改善了玉米受高温胁迫的程度。宽窄行种植技术使植株在田间呈不均匀分布，玉米植株行间不会因存在过多遮挡而使其光照不足，光合作用受阻，加强了玉米种植的边际效应。玉米宽窄行种植技术通过对光、热、水、肥、气等资源的合理分配利用，能够有效地提高玉米的品质和产量，同时耕地的地力水平得到提高，土壤环境得到改善。

3.3.2 及时灌水降温 高温时常伴随着干旱发生，若在高温期间进行提前灌水，能够直接降低田间温度，调节玉米群体内湿度，改善田间小气候，从而改善授粉环境。同时，在灌水后植株能够获得更多的水分，蒸腾作用增强，冠层温度下降，达到有效缓解高温热害的目的。高温热害发生时进行提前灌水还能够有效减少因温度过高引起的呼吸消耗，进一步削弱高温热害。高温热害期间进行合理的灌水能够使田间温度降低1～3℃，减少了因高温热害对玉米植株造成的直接伤害。

3.3.3 科学间混作 利用不同基因型玉米品种的耐热性存在差异的特点，可将耐热性弱的品种与耐热性较强的品种按一定比例进行混种，比如可将花粉量较少或花粉活力耐热性较差的玉米品种与花粉量较大且粉活力耐热性较强的玉米品种进行混种，显著地改善高温热害发生时前者易出现的花粉量不足和花粉活力过低的问题，从而提高前者玉米品种的授粉率和结实率。除了将不同玉米品种进行混种外，还可以将玉米与其他矮位的农作物间作，比如将玉米与大豆、辣椒等作物间作，利用高秆和矮秆之间的搭配，改良作物群体间的通风和透光条件，从而达到有效减弱玉米高温热害的目的。

3.3.4 喷施化学调控剂 高温热害发生时，可以用尿素、过磷酸钙、磷酸二氢钾水溶液、草木灰过滤浸出液在玉米生长的大喇叭口期、抽穗期、灌浆期进行叶面喷肥，既有利于降低植株温度，又增加了叶片的湿度，还能为玉米的正常生长发育提供营养和水分，提高籽粒饱满度，从而缓解高温热害对植株的伤害。因此，明确安徽玉米高温热害的发生规律，明晰高温热害对玉米农艺性状和生理特性的影响，采用耐热品种和播期调整、宽窄行种植、灌溉、间混作以及喷施化学调控剂，以期为安徽省玉米主产区夏玉米耐热高产稳产栽培提供有效保障。

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（责编：张宏民）