11、江苏省水稻高温热害及指标研究.ppt

江苏省水稻高温热害及指标研究景元书 谢晓金 刘盛玉南京信息工程大学应用气象学院主要内容1 研究意义2 江苏省高温热害发生的时空变化规律3 高温热害对水稻开花结实的影响4 江苏省水稻高温热害指标的确定5 讨论1 研究意义l 近年来由于工业化程度加剧及气候变化、 温室效应的影响，高温热害发生频率正在加 大，引起各部门和研究者对水稻高温热害的 重视l WMO阿斯拉尔：今年极端天气事件频发是 极不寻常的；今后极端天气现象的发生将更 为频繁，强度更大，影响更广l 南京今夏有22个高温日，10年来罕见 1 研究意义水稻是世界上最 重要的粮食作物之一, 全世界约50%的人口以 稻米为主食,水稻的高 产稳产在世界粮食安全 中起至关重要的作用1 研究意义每年7-9月，水 稻进入抽穗-灌浆-成熟 期，遭遇异常高温35℃ 使得结实率降低研究水稻高温热 害的发生规律，为江苏 省水稻防御高温热害和 水稻高产提供科学依据 2 江苏省高温热害发生时空变化规律综合考虑极端最高气温、高温有害天数和高温危害积温三个热害因子的影响，利用主成分分析法计算出主要分量，把其中一个物理意义清晰，且方差对总方差的贡献率大于85%一个主要分量作为高温热害指数。

2 江苏省高温热害发生时空变化规律2.1 Morlet 小波变换分析时间发生规律2.2 经验正交分解方法分析空间分布特征2.1.1 江苏省高温热害指数的小波变换82.1.2 第一特征向量时间系数的小波变换 92.1.3 第二特征向量时间系数小波变换102.1.4 三个小波变换的综合分析（1）江苏省水稻高温热害的发生是各种周期震荡相互作用的结果,以12-14年左右的周期信号最强，16-18年左右的周期性变化在时域上都具有局部化特征，主要分布在90年代以后2）2001-2007年间，高温热害年年都有发生90年代高温热害的发生次数，强度高于70年代、80年代，但不及60年代3)江苏省水稻高温热害变化具有准2、3-4、4-6、8年左右的年际尺度和12-16年的年代际尺度周期变化,存在突变特征112.2 江苏省水稻高温热害的空间分布特征2.2.1 第一特征向量场分布特征13水稻高温热害最主要的空间变化为全省趋势相同，水稻高 温热害在时间和空间上都是大尺度的现象，具有较好的一致 性和同步性，江苏高温热害的整体分布型2.2.2 第二特征向量场分布特征江苏省水稻高温热害次要的空间变化具有显著的南北分布 特征，江苏北部和中部大部分地区为负值区，而苏南为正值区 ，正值中心在南通，江阴和昆山一带。

高温热害的南北分布型14试验材料与方法3.1试验材料扬稻6号与南粳43 3.2高温处理胁迫温度： 35℃ 、 37℃与39℃（人工气候箱）；胁迫时间： 1、3和5d，每天处理5h（9:00-14:00） 3.3测定指标花药生理指标；花粉活力与花粉萌发率；结实率与千粒重3 高温热害对水稻的危害图 高温胁迫期间的每日最高温度胁胁迫温 度 （℃）胁胁迫时时 间间 （天）脯氨酸含 量 （mg/g FW）游离氨基酸 含量 （mg/g FW ）可溶性蛋白 质质含量（ mg/g FW）ASA含 量（ ug/g FW）GSH含 量（ mg/g FW） 对对照 CK-2.3aA3.9aA11.1 aA493.0aA2.5 aA391d2.1bA3.6bA9.8bB423.6bB2.0bAB3d1.5cB2.6cB8.4cC356.9cC1.8bcA B 5d1.4 cB2.4dB7.5dD286.25d D1.6cB表1 水稻抽穗期不同高温胁迫下的花药生理特性胁胁迫温 度（℃ ）胁胁迫时时 间间（天） ) 扬稻6号南粳43花粉活力（％ ）花粉萌发发率（ ％）花粉活力（％）花粉萌发发率（ ％）对对照-83.2 aA 81.5aA 85.6aA79.3 aA 351d73.4 bB 67.3bB 76.2bB67.5 bB 3d67.8 cC 59.4cC 68.7cC54.4 cC 5d61.6 dD 41.3 eE 60.9dD46.8 dD 371d55.9 eE 47.1 dD47.0eE45.2 dD 3d37.5 fF 31.9gF 36.3fF36.4 eE 5d28.9gG 23.2 hG 28.7gG29.3 fF 391d39.5fF 37.8fE37.0 fF35.7 eE 3d20.9hH 24.3hG 16.1hH21.7 gG 5d17.4iH 16.4iH 11.4iH14.6 hH表2 水稻抽穗期不同高温胁迫下的花粉活力与花粉萌发率胁胁迫温度（ ℃）Stress temperature( ℃) 胁胁迫时间时间 （ 天） Stress duration(d) 扬扬稻6号 Yangdao 6 南粳43Nanjing43 结实结实 率（％ ）Seed setting(%) 千粒重（％） Thousand seed weights结实结实 粒（％ ）Seed setting(%) 千粒重（％ ） Thousand seed weights CK-80.4 aA 27.9aA 90.9aA23.4 aA 351d77.0bAB 25.9aA 85.0bA24.7 aA 3d75.6bAB 27.6aA62.4 dBCD24.1 aA 5d69.9abA 27.9aA 53.9 eCDE26.5 aA 371d65.8abA 27.1aA 69.0 cB26.2 aA 3d35.4dC 26.9aA 47.7fCDE23.2 aA 5d11.2eD 26.1aA 42.0gCDE24.6 aA 391d49.5cB 28.0aA 65.4 cdBC23.4 aA 3d16.3eD 24.4aA 54.8eCD24.0 aA 5d1.7fD 21.9aA 28.3hF23.7 aA表3 水稻抽穗期不同高温胁迫下的结实率与千粒重项项目 Items 扬扬稻6号结实结实 率 seed setting ratio of Yangdao 6 南粳43结实结实 率 Seed setting ratio of Nanjing43花粉活力 Pollen vigor(%) 线线性方程 Formula of relationship y = 1.2108x - 10.439 y=0.6207x+30.899r0.9236** 0.8287**花粉萌发发率 Pollen germination ratio(%) 线线性方程 Formula of relationship y = 1.1533x + 0.7488 y=0.8465x+23.463r0.8786** 0.8938**表4 水稻抽穗期不同高温胁迫下的花粉活力与产量的关系1）与对照相比，抽穗期遭遇高温胁迫，花药中游离氨基酸、 可溶性蛋白质、ASA和GSH含量明显降低（p <0.01），并且 各胁迫处理间的游离氨基酸、可溶性蛋白质、ASA和GSH含量 的差异均达到显著或极显著水平（p<0.05 或p<0.01）； 2）与对照相比，抽穗期高温胁迫显著降低了扬稻6号与南粳43 的花粉活力、花粉萌发率以及籽粒结实率（p<0.01），并且随 着胁迫温度的增加，胁迫时间的延长，2个水稻品种的花粉活 力、花粉萌发率与籽粒结实率降幅就越大；3.4 小结3）抽穗期高温胁迫对2个水稻品种的千粒重影响较小，各个处理间千粒重的差距均未达到显著水平；4）相关分析表明，2个水稻品种的花粉活力和培养基上的花粉萌发率与结实率均呈显著直线相关，通过花粉活力与花粉萌发率可以来指示高温对水稻结实的影响程度。

3.4 小结4 江苏省水稻高温热害指标的确定高温热害的气象指标是日最高气温连续3天以上达到或高于35℃，（相对湿度小于70%），敏感期在水稻盛花期4.1 气象产量分离4.2 江苏省水稻高温热害等级判别指标4.1 气象产量分离南京徐州东台赣榆站点方法TSTmfu南 京Pearson相关-0.0790.171-0.0040.131-0.101偏相关-0.1470.2770.0570.137-0.243徐 州Pearson相关0.1590.1060.083-0.178-0.470**偏相关0.2680.287-0.243-0.095-0.498**东 台Pearson相关0.1040.0970.104-0.312*-0.203偏相关-0.0510.024-0.007-0.278-0.135赣 榆Pearson相关0.129-0.1020.093-0.245*-0.292*偏相关0.155-0.081-0.104-0.223-0.200单因子复相关分析 4.2 江苏省水稻高温热害等级判别指标 双因子复相关分析 Tm +因子南京徐州东台赣榆Tm +S0.3110.1070.1080.203Tm +u0.101 0.512**0.2360.321T + f0.1780.178 0.349*0.245Tm +T0.2350.2230.1050.153T +S 0.338*0.1640.1120.209T +u0.135 0.517**0.2330.337T +f0.1350.206 0.355*0.257f +S0.3170.179 0.327*0.314f + u0.180 0.512** 0.352* 0.346*u +S0.210 0.538**0.2630.2924.2 江苏省水稻高温热害等级判别指标 三因子复相关分析 组合因子南京徐州东台赣榆1T +S+ Tm0.3380.3350.1130.2102T + S + f0.3550.2060.3560.3513T + S + u 0.396* 0.550**0.2630.3443T + Tm + f0.2490.2980.3550.3185T + Tm + u0.315 0.518**0.2370.3456T + f + u0.183 0.535** 0.378* 0.368*7S+ Tm + f0.3470.1790.3490.3378S + Tm + u0.348 0.539**0.2630.3319Tm + f + u0.232 0.527** 0.372*0.35210S+ f + u0.374 0.544**0.3520.3594.2 江苏省水稻高温热害等级判别指标 地点因子高温热热害等级级样样本数F 轻轻中重 南 京平均气温≥31℃日数3~66~13≥13145.042 连续连续 3d＞31℃频频次1~22~6≥65.500连续连续 5d＞31℃频频次——1~6≥613.139 日照时时数≥11h日数1~1313~20≥2016.296平均风风速≥3m/s日数≥157~151~621.556徐 州平均气温≥30℃日数3~66~10≥10134.066 连续连续 3d＞30℃频频次1~22~7≥712.274 连续连续 5d＞30℃频频次——1~5≥518.457 日照时时数≥10h日数1~99~14≥1422.109 平均风风速≥4m/s日数≥73~7≤35.138 东东 台平均气温≥29℃日数3~1212~14≥14148.050 连续连续 3d＞29℃频频次≤33~6≥613.500连续连续 5d＞29℃频频次——1~4≥412.007 相对对湿度≥90%日数≥102~10≤29.041 平均风风速≥4m/s日数≤55~7≥70.812 赣赣 榆榆平均气温≥29℃日数≤22~7≥7137.614 连续连续 3d＞29℃频频次——1~6≥615.737 连续连续 5d＞29℃频频次——1~5≥511.674 相对对湿度≥90%日数——1~8≥84.144平均风风速≥4m/s日数≥102~10≤214.755等级指标 4.3 小结（1）南京地区水稻高温热害指标为平均温度31℃， 日照时数11h，风速3m/s；徐州。