The Crop Journal | 不同水源灌溉对水稻高温危害的缓解效果初探

在全球气候变暖的背景下，频繁发生的高温热害天气极大地影响了水稻的产量与品质，这对不断增长的人口所需的粮食安全构成了严峻的挑战。在我国，高温热害是长江中下游流域的主要农业气象灾害，影响双季早稻和中稻的抽穗扬花和灌浆结实，最终导致产量下降，且品质变劣。然而全球气候预计将持续变暖，高温热害天气发生幅度与频率将继续增加，因此采用适当的作物栽培管理措施来提高水稻的耐热性对维持全球气候变暖下的粮食供应至关重要。水稻栽培管理过程中，水分管理发挥了调节土壤供肥能力、土壤温度和稻田小气候等作用。然而，目前对不同水源灌溉在抵御高温胁迫对水稻产量和品质影响方面的作用尚不清楚。

近日，水稻逆境生物学湖南省重点实验室逆境生理生态与栽培调控技术研究团队在The Crop Journal在线发表了题为“Irrigating with cooler water does not reverse high temperature impact on grain yield and quality in hybrid rice”的研究论文。试验以两优培九（LYPJ）和Ⅱ优602（ⅡY602）为材料，利用自主设计的田间移动式增温设施设置常温对照和高温胁迫处理，并使用水温相对较高的池塘水和水温相对较低的地下水进行灌溉处理，分析了地下水和池塘水灌溉对高温环境下稻田的冠层温度和土壤环境温度的影响，并量化了水稻产量和稻米品质性状对气温和水分管理交互作用的响应。

研究结果表明，在常温处理下地下水灌溉比高温胁迫下更大程度地降低了土壤温度（图1），而对冠层温度无显著影响（图2）。由于冠层温度未发生明显降低，因此在地下水灌溉下，两个品种在高温处理下产量仍出现显著下降（图3），这主要是由结实率和千粒重降低导致。在高温胁迫下，与池塘水灌溉相比，地下水灌溉增加了LYPJ的结实率与千粒重，减少了高温对其产量的负面影响，但在IIY602中则没有看到类似的效果，表明地下水灌溉对缓解水稻高温热害的效果存在品种差异。此外，高温胁迫增加了籽粒的垩白度和蛋白质含量，并降低了粒长和直链淀粉含量，但地下水灌溉没有减轻高温胁迫对籽粒品质产生的负面影响。相关性分析结果表明，冠层温度和土壤温度均与两个品种的籽粒产量呈负相关，与两个品种的垩白度呈显著正相关（图4）。综上所述，该研究发现了高温胁迫下地下水灌溉不能显著缓解水稻产量的损失及稻米品质的劣化，表明降低土壤温度不能有效减轻高温胁迫对水稻的损害，或许可以从冠层温度调控的角度探索缓解水稻高温热害的田间管理措施。

图1 高温胁迫下地下水和池塘水灌溉对稻田土壤日平均温度的影响

图2 高温胁迫下地下水和池塘水灌溉对稻田冠层日最高温度及昼夜平均温度的影响

图3 高温胁迫下地下水和池塘水灌溉对对LYPJ和IIY602产量的影响

图4 LYPJ和IIY602的产量及稻米品质与冠层日均温和土壤日均温的相关性

作者和基金项目

湖南农业大学农学院施婉菊副教授和已毕业硕士研究生张鑫臻为该文共同第一作者，香港浸会大学张建华教授和德州理工大学S.V. Krishna Jagadish教授为共同通信作者。该研究得到湖湘高层次人才聚集工程-创新人才项目（2019RS1054）、杂交水稻国家重点实验室开放研究基金（2018KF05）、湖南省教育厅基金（18B109）、作物科学科研经费（YXQN2018-6）以及湖南省百人计划的资助。水稻逆境生物学湖南省重点实验室逆境生理生态与栽培调控技术团队长期从事水稻逆境生长发育、产量和稻米品质响应机制、抗逆稳产及提质增效等理论研究和技术攻关，近年来在New Phytologist、Plant Cell & Environment、Field Crops Research、Rice等学术期刊上发表多篇高水平研究论文。

本文转载自The Crop Journal

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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