江苏省水稻高温热害及指标研究课件

1、江苏省水稻高温热害及指标研究江苏省水稻高温热害及指标研究1 研究意义 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。 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 南京今夏有22个高温日，10年来罕见 1 研究意义 近年来由于工业化程度加剧及气候变化、温室效应的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 水稻是世界上最重要的粮食作物之一,全世1 研究意义 每年7-9月

2、，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。1 研究意义 每年7-9月，水稻进入抽穗-灌浆-成熟 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 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 江苏省高温热害发生

3、时空变化规律2.1 Morl2.1.1 江苏省高温热害指数的小波变换72.1.1 江苏省高温热害指数的小波变换9 2.1.2 第一特征向量时间系数的小波变换 8 2.1.2 第一特征向量时间系数的小波变换 10 2.1.3 第二特征向量时间系数小波变换9 2.1.3 第二特征向量时间系数小波变换112.1.4 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

4、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。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2.2 江苏省水稻高温热害的空间 分布特征2.2 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12 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。 2.2.1 第一特征向量场分布特征14 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

5、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13 2.2.2 第二特征向量场分布特征 江苏省水稻 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 试验材料与方法3.1试验材料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图 高温胁迫期间的每日最高温度胁迫温度（）胁迫时间（天）脯氨酸含量（

6、mg/g FW）游离氨基酸含量（mg/g FW）可溶性蛋白质含量（mg/g FW）ASA含量（ug/g FW）GSH含量（mg/g FW）对照CK-2.3aA3.9aA11.1 aA493.0aA2.5 aA391d2.1bA3.6bA9.8bB423.6bB2.0bAB3d1.5cB2.6cB8.4cC356.9cC1.8bcAB5d1.4 cB2.4dB7.5dD286.25dD1.6cB表1 水稻抽穗期不同高温胁迫下的花药生理特性胁迫温度胁迫时间脯氨酸含量游离氨基酸含量可溶性蛋白质含量（m胁迫温度（）胁迫时间（天）) 扬稻6号南粳43花粉活力（）花粉萌发率（）花粉活力（）花粉萌发率（）对

7、照-83.2 aA 81.5aA 85.6aA79.3 aA351d73.4 bB 67.3bB 76.2bB67.5 bB3d67.8 cC 59.4cC 68.7cC54.4 cC5d61.6 dD 41.3 eE 60.9dD46.8 dD371d55.9 eE 47.1 dD47.0eE45.2 dD3d37.5 fF 31.9gF 36.3fF36.4 eE5d28.9gG 23.2 hG 28.7gG29.3 fF391d39.5fF 37.8fE37.0 fF35.7 eE3d20.9hH 24.3hG 16.1hH21.7 gG5d17.4iH 16.4iH 11.4iH14.

8、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迫温度（）胁迫时间（天）) 扬稻6号南粳43花粉活力（胁迫温度（）Stress temperature() 胁迫时间（天）Stress duration(d) 扬稻6号Yangdao 6 南粳43 Nanjing43结实率（）Seed setting(%) 千粒重（）Thousand seed weights结实粒（）Seed setting(%) 千粒重（） Thousand seed weightsCK-80.4 aA 27.9aA 90.9aA23.4 aA351d77.0bAB 25.9aA 85.0bA24.7 aA3d7

9、5.6bAB 27.6aA62.4 dBCD24.1 aA5d69.9abA 27.9aA 53.9 eCDE26.5 aA371d65.8abA 27.1aA 69.0 cB26.2 aA3d35.4dC 26.9aA 47.7fCDE23.2 aA5d11.2eD 26.1aA 42.0gCDE24.6 aA391d49.5cB 28.0aA 65.4 cdBC23.4 aA3d16.3eD 24.4aA 54.8eCD24.0 aA5d1.7fD 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胁迫温度（）Stress temperature() 胁

10、项目Items 扬稻6号结实率seed setting ratio of Yangdao 6 南粳43结实率Seed setting ratio of Nanjing43花粉活力Pollen vigor(%) 线性方程Formula of relationship y = 1.2108x - 10.439 y=0.6207x+30.899r0.9236* 0.8287*花粉萌发率Pollen germination ratio(%) 线性方程Formula of relationship y = 1.1533x + 0.7488 y=0.8465x+23.463r0.8786* 0.8938*

11、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项目扬稻6号结实率南粳43结实率花粉活力Pollen vig1）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（p0.05 或p0.01）； 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（p0.01），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1）与对照相比，抽穗期遭遇高温胁迫

12、，花药中游离氨基酸、可溶性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 江苏省水稻高温热害指标的确定 高温热害的4.1 气象产量分离南京徐

13、州东台赣榆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.

14、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 站点方法TSTmfu南 京Pearson相关-0.0790.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

15、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 双因子复相关分析 Tm +因子南京徐州东台赣榆Tm +S0.三因子复相关分析 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 +

16、 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 三因子复相关分析 组合因子南京徐州东台赣榆1T +S+ Tm地点因子高温热害等级样本数F轻中重南 京平均气温31日数3661313145.042连续3d31频次122665.500连续5d31频次16613.139日照时数11h日数11

17、313202016.296平均风速3m/s日数157151621.556徐 州平均气温30日数3661010134.066连续3d30频次1227712.274连续5d30频次15518.457日照时数10h日数199141422.109平均风速4m/s日数73735.138东 台平均气温29日数312121414148.050连续3d29频次336613.500连续5d29频次14412.007相对湿度90%日数1021029.041平均风速4m/s日数55770.812赣 榆平均气温29日数2277137.614连续3d29频次16615.737连续5d29频次15511.674相对湿度90%日数1884.144平均风速4m/s日数10210214.755等级指标 地点因子高温热害等级样本数F轻中重南 京平均气温314.3 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；徐州地区为平均温度30，日照时数10h，风速4m/s；东台和赣榆为平均温度29，风速4m/s，相对湿度90%。江苏省水稻高温热害的一般指标为平均温度30。 （2）四个代表站（南京、徐州、东台、赣榆）的水稻高温热害等级划分不完全一