江蘇省水稻高溫熱害及指標研究課件

1、江蘇省水稻高溫熱害及指標研究江蘇省水稻高溫熱害及指標研究1 研究意義 近年來由于工業(yè)化程度加劇及氣候變化、溫室效應的影響，高溫熱害發(fā)生頻率正在加大，引起各部門和研究者對水稻高溫熱害的重視。 WMO阿斯拉爾：今年極端天氣事件頻發(fā)是極不尋常的；今后極端天氣現(xiàn)象的發(fā)生將更為頻繁，強度更大，影響更廣 南京今夏有22個高溫日，10年來罕見 1 研究意義 近年來由于工業(yè)化程度加劇及氣候變化、溫室效應的1 研究意義 水稻是世界上最重要的糧食作物之一,全世界約50%的人口以稻米為主食,水稻的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)在世界糧食安全中起至關重要的作用。1 研究意義 水稻是世界上最重要的糧食作物之一,全世1 研究意義 每年7-9月

2、，水稻進入抽穗-灌漿-成熟期，遭遇異常高溫35使得結實率降低。 研究水稻高溫熱害的發(fā)生規(guī)律，為江蘇省水稻防御高溫熱害和水稻高產(chǎn)提供科學依據(jù)。1 研究意義 每年7-9月，水稻進入抽穗-灌漿-成熟 2 江蘇省高溫熱害發(fā)生時空變化規(guī)律 綜合考慮極端最高氣溫、高溫有害天數(shù)和高溫危害積溫三個熱害因子的影響，利用主成分分析法計算出主要分量，把其中一個物理意義清晰，且方差對總方差的貢獻率大于85%一個主要分量作為高溫熱害指數(shù)。 2 江蘇省高溫熱害發(fā)生時空變化規(guī)律 2 江蘇省高溫熱害發(fā)生時空變化規(guī)律2.1 Morlet 小波變換分析時間發(fā)生規(guī)律 2.2 經(jīng)驗正交分解方法分析空間分布特征 2 江蘇省高溫熱害發(fā)生

3、時空變化規(guī)律2.1 Morl2.1.1 江蘇省高溫熱害指數(shù)的小波變換72.1.1 江蘇省高溫熱害指數(shù)的小波變換9 2.1.2 第一特征向量時間系數(shù)的小波變換 8 2.1.2 第一特征向量時間系數(shù)的小波變換 10 2.1.3 第二特征向量時間系數(shù)小波變換9 2.1.3 第二特征向量時間系數(shù)小波變換112.1.4 三個小波變換的綜合分析（1）江蘇省水稻高溫熱害的發(fā)生是各種周期震蕩相互作用的結果,以12-14年左右的周期信號最強，16-18年左右的周期性變化在時域上都具有局部化特征，主要分布在90年代以后。（2）2001-2007年間，高溫熱害年年都有發(fā)生。90年代高溫熱害的發(fā)生次數(shù)，強度高于70年

4、代、80年代，但不及60年代。(3)江蘇省水稻高溫熱害變化具有準2、3-4、4-6、8年左右的年際尺度和12-16年的年代際尺度周期變化,存在突變特征。102.1.4 三個小波變換的綜合分析（1）江蘇省水稻高溫熱害的2.2 江蘇省水稻高溫熱害的空間 分布特征2.2 江蘇省水稻高溫熱害的空間 分布特征 2.2.1 第一特征向量場分布特征12 水稻高溫熱害最主要的空間變化為全省趨勢相同，水稻高溫熱害在時間和空間上都是大尺度的現(xiàn)象，具有較好的一致性和同步性，江蘇高溫熱害的整體分布型。 2.2.1 第一特征向量場分布特征14 2.2.2 第二特征向量場分布特征 江蘇省水稻高溫熱害次要的空間變化具有顯著

5、的南北分布特征，江蘇北部和中部大部分地區(qū)為負值區(qū)，而蘇南為正值區(qū)，正值中心在南通，江陰和昆山一帶。高溫熱害的南北分布型13 2.2.2 第二特征向量場分布特征 江蘇省水稻 試驗材料與方法3.1試驗材料 揚稻6號與南粳43。3.2高溫處理 脅迫溫度： 35 、 37與39（人工氣候箱）； 脅迫時間： 1、3和5d，每天處理5h（9:00-14:00）。3.3測定指標 花藥生理指標； 花粉活力與花粉萌發(fā)率； 結實率與千粒重。3 高溫熱害對水稻的危害 試驗材料與方法3.1試驗材料3 高溫熱害對水稻的危害圖 高溫脅迫期間的每日最高溫度圖 高溫脅迫期間的每日最高溫度脅迫溫度（）脅迫時間（天）脯氨酸含量（

6、mg/g FW）游離氨基酸含量（mg/g FW）可溶性蛋白質(zhì)含量（mg/g FW）ASA含量（ug/g FW）GSH含量（mg/g FW）對照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 水稻抽穗期不同高溫脅迫下的花藥生理特性脅迫溫度脅迫時間脯氨酸含量游離氨基酸含量可溶性蛋白質(zhì)含量（m脅迫溫度（）脅迫時間（天）) 揚稻6號南粳43花粉活力（）花粉萌發(fā)率（）花粉活力（）花粉萌發(fā)率（）對

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 水稻抽穗期不同高溫脅迫下的花粉活力與花粉萌發(fā)率脅迫溫度（）脅迫時間（天）) 揚稻6號南粳43花粉活力（脅迫溫度（）Stress temperature() 脅迫時間（天）Stress duration(d) 揚稻6號Yangdao 6 南粳43 Nanjing43結實率（）Seed setting(%) 千粒重（）Thousand seed weights結實粒（）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 水稻抽穗期不同高溫脅迫下的結實率與千粒重脅迫溫度（）Stress temperature() 脅

10、項目Items 揚稻6號結實率seed setting ratio of Yangdao 6 南粳43結實率Seed setting ratio of Nanjing43花粉活力Pollen vigor(%) 線性方程Formula of relationship y = 1.2108x - 10.439 y=0.6207x+30.899r0.9236* 0.8287*花粉萌發(fā)率Pollen germination ratio(%) 線性方程Formula of relationship y = 1.1533x + 0.7488 y=0.8465x+23.463r0.8786* 0.8938*

11、表4 水稻抽穗期不同高溫脅迫下的花粉活力與產(chǎn)量的關系項目揚稻6號結實率南粳43結實率花粉活力Pollen vig1）與對照相比，抽穗期遭遇高溫脅迫，花藥中游離氨基酸、可溶性蛋白質(zhì)、ASA和GSH含量明顯降低（p 0.01），并且各脅迫處理間的游離氨基酸、可溶性蛋白質(zhì)、ASA和GSH含量的差異均達到顯著或極顯著水平（p0.05 或p0.01）； 2）與對照相比，抽穗期高溫脅迫顯著降低了揚稻6號與南粳43的花粉活力、花粉萌發(fā)率以及籽粒結實率（p0.01），并且隨著脅迫溫度的增加，脅迫時間的延長，2個水稻品種的花粉活力、花粉萌發(fā)率與籽粒結實率降幅就越大；3.4 小結1）與對照相比，抽穗期遭遇高溫脅迫

12、，花藥中游離氨基酸、可溶性3）抽穗期高溫脅迫對2個水稻品種的千粒重影響較小，各個處理間千粒重的差距均未達到顯著水平；4）相關分析表明，2個水稻品種的花粉活力和培養(yǎng)基上的花粉萌發(fā)率與結實率均呈顯著直線相關，通過花粉活力與花粉萌發(fā)率可以來指示高溫對水稻結實的影響程度。3.4 小結3）抽穗期高溫脅迫對2個水稻品種的千粒重影響較小，各個處理間4 江蘇省水稻高溫熱害指標的確定 高溫熱害的氣象指標是日最高氣溫連續(xù)3天以上達到或高于35，（相對濕度小于70%），敏感期在水稻盛花期。4.1 氣象產(chǎn)量分離4.2 江蘇省水稻高溫熱害等級判別指標4 江蘇省水稻高溫熱害指標的確定 高溫熱害的4.1 氣象產(chǎn)量分離南京徐

13、州東臺贛榆4.1 氣象產(chǎn)量分離南京徐州東臺贛榆站點方法TSTmfu南 京Pearson相關-0.0790.171-0.0040.131-0.101偏相關-0.1470.2770.0570.137-0.243徐 州Pearson相關0.1590.1060.083-0.178-0.470*偏相關0.2680.287-0.243-0.095-0.498*東 臺Pearson相關0.1040.0970.104-0.312*-0.203偏相關-0.0510.024-0.007-0.278-0.135贛 榆Pearson相關0.129-0.1020.093-0.245*-0.292*偏相關0.155-0.

14、081-0.104-0.223-0.200單因子復相關分析 4.2 江蘇省水稻高溫熱害等級判別指標 站點方法TSTmfu南 京Pearson相關-0.0790.雙因子復相關分析 Tm +因子南京徐州東臺贛榆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 江蘇省水稻高溫熱害等級判別指標 雙因子復相關分析 Tm +因子南京徐州東臺贛榆Tm +S0.三因子復相關分析 組合因子南京徐州東臺贛榆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 江蘇省水稻高溫熱害等級判別指標 三因子復相關分析 組合因子南京徐州東臺贛榆1T +S+ Tm地點因子高溫熱害等級樣本數(shù)F輕中重南 京平均氣溫31日數(shù)3661313145.042連續(xù)3d31頻次122665.500連續(xù)5d31頻次16613.139日照時數(shù)11h日數(shù)11

17、313202016.296平均風速3m/s日數(shù)157151621.556徐 州平均氣溫30日數(shù)3661010134.066連續(xù)3d30頻次1227712.274連續(xù)5d30頻次15518.457日照時數(shù)10h日數(shù)199141422.109平均風速4m/s日數(shù)73735.138東 臺平均氣溫29日數(shù)312121414148.050連續(xù)3d29頻次336613.500連續(xù)5d29頻次14412.007相對濕度90%日數(shù)1021029.041平均風速4m/s日數(shù)55770.812贛 榆平均氣溫29日數(shù)2277137.614連續(xù)3d29頻次16615.737連續(xù)5d29頻次15511.674相對濕度90%日數(shù)1884.144平均風速4m/s日數(shù)10210214.755等級指標 地點因子高溫熱害等級樣本數(shù)F輕中重南 京平均氣溫314.3 小結（1）南京地區(qū)水稻高溫熱害指標為平均溫度31，日照時數(shù)11h，風速3m/s；徐州地區(qū)為平均溫度30，日照時數(shù)10h，風速4m/s；東臺和贛榆為平均溫度29，風速4m/s，相對濕度90%。江蘇省水稻高溫熱害的一般指標為平均溫度30。 （2）四個代表站（南京、徐州、東臺、贛榆）的水稻高溫熱害等級劃分不完全一