玉米低温冷害动态评估和预测方法

为了防御和减轻玉米低温冷害,应用改进的玉米生长发育和干物质积累动态模型,采用新的玉米低温冷害指标和参数,建立了玉米低温冷害发生及损失程度的动态预测和评估方法.该方法遵循积温学说和玉米生物学、生态学原理,用相对积温作为发育期预报和灾害判别的主导因子,用干物质亏缺率代表冷害减产率.经代表地区不同气候年型的验证和试用,证明该冷害预报和评估方法具有较好的客观性和适用性,经过参数和指标调整后,可应用于东北地区各地.     

基于作物模型的低温冷害对我国东北三省玉米产量影响评估

以东北三省玉米低温冷害为研究对象,对作物生长过程模式WOFOST进行适当改进,同时对模型在区域上的适应性进行分析、检验,然后利用改进的作物模型实现低温冷害对玉米影响定量分析和动态评估。以1961—2006年共46a平均气温驱动下的模拟产量作为正常年份的产量水平,当年实际气温驱动下的模拟产量跟平均气温驱动下的模拟产量对比,以减产率和气象条件作为灾害严重程度划分的标准,利用数值模拟试验,确定导致减产的主要气象因子及其量值,进而确定农业气象灾害评估指标,在此基础上,进行区域低温冷害影响评估,包括历年典型低温冷害年份影响评估和年代际影响评估。从年代模拟结果来看,近50a来各年代冷害分布大致规律均表现为北部大于南部、东部大于西部地区,即表现为由东北至西南方向呈递减的趋势,冷害造成玉米减产面积及冷害等级各有差别。评估结果基本上可以较好地反应历史实际情况且与前人已有研究成果相一致。     

水稻低温冷害综合评估方法

基于灰色关联分析法,将水稻不同生育期的冷害致灾因子值和产量结构性状、水稻不同生育期的产量结构性状和最终产量分别视作两个灰色系统,通过寻找各个灰色系统的灰映射关系,建立基于多层次灰色关联分析法的水稻低温冷害综合评估模型;并构建了单站各生育期、全生育期的冷害综合评估指数和区域评估指数,对东北水稻主产区27个站1961—2015年水稻冷害进行分生育期评估.结果表明: 水稻冷害影响程度与各生育期产量丰歉能够较好对应.营养生长期、营养和生殖生长并进期、授粉结实期或满浆期受到冷害影响时,株穗数、平均穗粒数或千粒重有一定减少,空壳率有所增加.典型冷害年温度与单站或区域产量丰歉有较好的对应关系.     

1961-2013年东北三省玉米低温冷害强度的时空分布特征

基于东北三省1961-2013年气象数据、《北方春玉米冷害评估技术规范（QX/T167-2012）行业标准》,结合具有生物学意义的热量指数,给出了东北三省低温冷害强度分级,利用经验正交函数（EOF）分解法和旋转经验正交函数（REOF）分解法分析了东北三省玉米低温冷害强度时空分布特征。结果表明：东北三省玉米低温冷害强度具有明显的空间分布特点,可分为全区一致型、南北反相位分布型以及东西反相位分布型。东北三省玉米低温冷害强度的时间变化具有较好的一致性,1961-2013年东北三省低温冷害的发生强度呈波动减小趋势。低温冷害强度区域差异显著,按照低温冷害强度强弱可分为黑龙江-吉林北部区（Ⅰ区）、吉林南部-辽宁北部区（Ⅲ区）和辽宁南部区（Ⅱ区）。研究结果可为东北三省低温冷害风险区划和采取有效的减灾避灾措施提供依据。     

气候变化对黑龙江省水稻障碍型冷害的影响

明确气候变化对黑龙江省水稻孕穗期和抽穗期障碍型冷害的影响,可为水稻安全生产提供科学依据。基于黑龙江省70个台站1971—2012年的气象资料和10个台站1980—2011年水稻生育期数据,结合水稻障碍型冷害指标,分析了气候变化对黑龙江省水稻障碍型冷害的影响。结果表明:(1)水稻孕穗期障碍型冷害1990s发生频率最低,2000s发生频率最高;抽穗期障碍型冷害1970s和1980s发生频率高,1990s和2000s发生频率低。(2)抽穗期障碍型冷害发生程度大于孕穗期障碍型冷害。(3)不同熟型水稻品种可种植北界逐渐北移东扩,极早熟、早熟和中熟品种可种植范围分别缩小了5、21和11个县(市),中晚熟和晚熟品种可种植范围分别扩大了14和23个县(市)。(4)随着水稻种植格局的变化,不同熟型水稻障碍型冷害均在1990s发生频率最低,2000s发生频率最高。     

川西高原羊肚菌低温冷害特征及风险评估

开展羊肚菌低温冷害气候风险精细区划，可为羊肚菌特色农业栽培规划、低温冷害动态评估和防灾减灾对策提供科学依据。基于川西高原海拔3000 m以下17个县(市)2011—2020年气象数据，分析羊肚菌典型年份致灾临界气象条件；选取气温稳定通过5℃初日～10℃初日之间多年平均积寒与冷害频次作为川西高原羊肚菌出菇期间低温冷害区划指标，建立冷害指标的地理空间分布模型，划分川西高原羊肚菌冷害风险等级，评估羊肚菌冷害风险。结果表明：研究区羊肚菌冷害风险温度指标为日最低气温≤2.0℃,日平均气温<6.0℃将导致生长缓慢或者停止生长，设定为冷害风险预警指标。羊肚菌冷害发生频次沿大渡河流域和岷江流域从南向北增多。冷害总次数最少的地区是汶川、茂县、理县，九龙、雅江、巴塘最多。冷害日数以持续1～3 d为主，持续4～5 d次之，持续5 d以上较少，其中，乡城、巴塘、九龙、雅江、小金冷害持续5 d以上的次数多于持续4～5 d的次数。羊肚菌冷害年均日数3.0～27.4 d,冷害发生时段的日均最低气温-0.84～1.36℃、极端最低气温-5.8～0.1℃、平均积寒0.16～9.64℃·d,冷害平均日数、平均积寒随...     

气候平均值变化对辽宁水稻延迟型冷害评估结果的影响

5-9月平均气温和的距平值(△T5-9)是评估东北地区水稻延迟型冷害的常用指标,但5-9月平均气温和的气候平均值(∑T5-9)统计年代的变化,是否会影响辽宁水稻延迟型冷害评估结果,还有待进一步研究.本文利用中华人民共和国气象行业标准《水稻冷害评估技术规范》(QX/T 182-2013)和补充后的(△T5-9),通过计算辽宁52个气象站1961-1990(S1)、1971-2000(S2)、1981-2010(S3)和1961-2010年(S4)4个气候年代的∑T5-9,分别利用冷害发生站数与评估总站数的比值(IOC)和发生频率对辽宁水稻低温冷害时空变化进行分析.结果表明:1961-2010年,辽宁各地水稻生长季的热量条件(即∑T5-9)明显增加并发生了显著的时空变化;利用二次多项式模型对原有的水稻延迟型冷害评估气象指标进行补充完善.S2和S4的气候平均值对研究区水稻延迟型冷害时空规律的判识结果较为相似,但并不完全相同,基于S3气候平均值计算的IOC变异系数均低于其他3个气候平均值计算的IOC变异系数.与水稻典型减产年相比,利用S3气候平均值评估研究期间辽宁水稻延迟型冷害的结果更符合实际情况,可为准确评估气候变化背景下辽宁水稻延迟型冷害时空变化规律提供依据.     

孕穗期低温对黑龙江省主栽水稻品种空壳率的影响

障碍型冷害对黑龙江省水稻生产影响巨大,明确主栽水稻品种耐冷性及障碍型冷害的量化指标,可为当地水稻安全生产提供科学依据。本文对黑龙江省4个主栽水稻品种(垦稻12、龙稻3号、龙稻7号和空育131)在孕穗期进行不同低温处理,分析了各处理对水稻空壳率的影响。结果表明:在平均温度为15℃时,孕穗期低温的持续天数是水稻形成障碍型冷害的关键因素;在低温持续时间相同的条件下,昼夜恒温15℃使各品种水稻受低温影响最严重;在不同低温处理条件下,不同品种水稻发生一般障碍型冷害的临界时长为1～4d或5～8d,发生严重障碍型冷害的临界时长为5～8d或8d以上,品种间临界时长有所差异;供试品种中,垦稻12和龙稻3号耐冷性较弱,空育131耐冷性较强,龙稻7号耐冷性居中。     

烤烟低温冷害指数构建及其变化特征

使用1961-2009年云南烤烟种植区62个气象代表站的逐日平均气温和最低气温,基于低温指标和权重指数构建了烤烟低温冷害指数模型,采用线性趋势及M-K突变检测方法,分析了低温冷害指数的变化特征.结果表明:1961-2009年春、夏、秋烤烟低温冷害指数全省平均值逐年变化均呈减弱趋势,春季减弱最为显著,夏秋减弱趋势不及春季且不显著;春、夏烤烟低温冷害指数全省平均值在20世纪60年代和70年代最高,在2001-2009年最低,秋季则为60年代最高,70年代最低;各季节中低温冷害指数呈减弱趋势及变化显著的站点春、夏季最多,秋季最少;M-K检测表明,春季低温冷害指数全省逐年平均值变化趋势显著,并在1997年出现突变点,而夏季和秋初变化均不显著,春季全省发生显著突变的站点达30％,但夏秋季不到10％,各站点出现突变的时间以20世纪80年代及90年代末期为主.     

温度导致的我国东北三省玉米产量波动模拟

东北三省处在我国高纬度地区,一直以来玉米生长季由温度导致的低温冷害是影响东北三省玉米生产波动的主要农业气象灾害;作物模式能对作物重要生理生态过程及其与气象、土壤等环境条件的关系进行数值模拟,人为再现农作物生长发育过程.借助WOFOST作物模型在东北三省玉米生产适应性验证的基础上,对该三省区近46a来(1961～2006年)因温度导致的玉米产量波动情况进行了模拟分析.结果显示,黑龙江、吉林、辽宁三省区的玉米产量波动趋势基本相一致,且随着年份的增加产量波动有减小的趋势,产量波动最大的是黑龙江省,波动范围-20%～12%;产量波动最小的是辽宁省,波动范围-15%～8%.     

Chilling injury: a plea for uniform terminology

Abstract This article proposes definitions for the terms now commonly applied to studies of both the molecular and cellular aspects of chilling injury. They are proposed with the intent of increasing the precision and clarity of communications on the subject and arc based on the present understanding and current hypotheses regarding the molecular events underlying the development of the visible symptoms of chilling injury.     

Water relations under root chilling in a sensitive and tolerant tomato species

The shoots of cultivated tomato (Lycopersicon esculentum cv. T5) wilt if their roots are exposed to chilling temperatures of around 5 °C. Under the same treatment, a chilling‐tolerant congener (Lycopersicon hirsutum LA 1778) maintains shoot turgor. To determine the physiological basis of this differential response, the effect of chilling on both excised roots and roots of intact plants in pressure chambers were investigated. In excised roots and intact plants, root hydraulic conductance declined with temperature to nearly twice the extent expected from the temperature dependence of the viscosity of water, but the response was similar in both species. The species differed markedly, however, in stomatal behaviour: in L. hirsutum, stomatal conductance declined as root temperatures were lowered, whereas the stomata of L. esculentum remained open until the roots reached 5 °C, and the plants became flaccid and suffered damage. Grafted plants with the shoots of one genotype and roots of another indicated that the differential stomatal behaviour during root chilling has distinct shoot and root components.     

Chilling sensitivity in higher plants: the role of phosphatidylglycerol

Abstract A compilation of data on the level of high melting point fatly acids in the phosphalidylglycerol of leaves of higher plants suggests that the content of these acids is not directly related to the chilling sensitivity of the plant. Within a given plant family the level of high melting point fatty acids in phosphatidylglycerol appears to be relatively constant, although the individual species may differ widely in their susceptibility to low temperature. It seems possible that differences observed in the levels of high melting point fatty acids in the phosphatidylglycerols of chilling-sensitive and chilling-tolerant plants may be largely due to choice of experimental material.     

Temporal organization of chilling resistance in cotton seedlings: effects of low temperature and relative humidity

The effect of temperature and relative humidity (RH) on the time course of the rhythmic endogenous changes of chilling resistance was studied in cotton (Gossypium hirsutum L. cv. Deltapine 50) seedlings grown under light-dark cycles of 12:12 h. The resistant phase to 5° C, 85% RH lasted during most of the dark period while to 5° C, 100% RH it was longer and extended into the last half of the light period because a transient phase advance occurred when chilling started at the middle of the light period. Seedlings acclimated by low temperature were resistant throughout the light-dark cycle. A treatment with 100% RH before chilling to acclimated seedlings introduced a sensitive phase that corresponded to that of non-acclimated seedlings. In non-acclimated seedlings, this treatment decreased the resistance but the basic pattern of the rhythm was sustained. Changes in chilling resistance were analyzed under fluctuating temperatures and RHs, and explained taking into consideration the functioning of the circadian clock and environmental induction of resistance.Abbreviations CR chilling resistance - LDC light-dark cycle of 24 h - RH relative humidity     

水稻AtpH基因的表达受冷抑制

采用RT-PCR差异显示法,从水稻（Oryza sativaL.)幼苗克隆了1个受冷抑制表达的cDNA片段。该片段序列与水稻叶绿体基因组编码ATP合酶CF0Ⅲ亚基的atpH基因完全同源,且覆盖了atpH基因编码区。以Northern 杂交分析了水稻幼苗在冷处理不同时间后的atpH基因转录水平,结果表明,atpH基因的转录受冷抑制,在冷处理第1天就明显下降,第2天以后完全受抑制。     

复合外源物质对玉米幼苗抗寒性的影响

该研究采用不同浓度的水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)、磷酸二氢钾(KH2PO4)以及抗坏血酸(VC)进行正交组合获得不同浓度组合的复合外源物质,同时以蒸馏水处理作为对照,将其喷施于玉米幼苗后进行低温胁迫处理,在胁迫结束后使幼苗恢复生长,并测定叶片相关生长指标及生理生化指标的变化。结果表明:(1)与对照组相比,9种复合外源物质处理均可显著提高玉米幼苗的相对生长速率、干物质积累速率及脯氨酸含量,降低相对电导率,总体上提高了玉米幼苗的素质。(2)在4℃低温胁迫下,9种复合外源物质处理下幼苗相对生长速率、干物质积累速率、根系活力、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量及可溶性糖含量,均显著高于对照,并减缓了丙二醛的积累和相应的膜脂过氧化,降低了相对电导率,提高了玉米幼苗的耐冷性。低温胁迫条件下,水杨酸、脱落酸、磷酸二氢钾和抗坏血酸四种物质组成的复合物可以提高玉米幼苗的耐冷性,其中以SA0.14 g·L~(-1)+ABA 0.015 g·L~(-1)+KH_2PO_4 3.0 g·L~(-1)+V_C 3.0 g·L~(-1)的复合物效果最好。该研究结果为新型复合抗寒剂的应用推广提供了技术支持。     

零上低温对水稻剑叶叶绿素荧光变化的影响

在不同的低温处理条件下,测定了离体水稻剑叶的叶绿素荧光诱导曲线。结果表明,与玉米、马玲薯叶片所测定的结果相类似,可变荧光(Fv)有不同程度的降低,而低温对总淬灭(P-T)影响不大。可见,在水稻叶片的碳素同化系统中的基质酶对低温不敏感。     

Stomatal behaviour and leaf water potential of chilled and water-stressed Solanum melongena, as influenced by growth history

Abstract Leaf diffusion resistance and leaf water potential of intact Solanum melongena plants were measured during a period of chilling at 6 °C. Two pretreatments, consisting of a period of water stress or a foliar spraying of abscisic acid (ABA), were imposed upon the plants prior to chilling. The control plants did not receive a pretreatment. In addition to intact plant studies, stomatal responses to water loss and exogenous abscisic acid were investigated using excised leaves, and the influence of the pretreatment observed. Chilled, control plants wilted slowly and maintained open stomata despite a decline in leaf water potential to –2.2 MPa after 2 d of chilling. In contrast plants that had been water stressed or had been sprayed with abscisic acid, prior to chilling, did not wilt and maintained a higher leaf water potential and a greater leaf diffusion resistance. In plants that had not received a pretreatment, abscisic acid caused stomatal closure at 35 °C, but at 6°C it did not influence stomatal aperture. The two pretreatments greatly increased stomatal sensitivity to both exogenous ABA and water stress, at both temperatures. Stomatal response to water loss from excised leaves was greatly reduced at 6°C. These results are discussed in relation to low temperature effects on stomata and the influence of preconditioning upon plant water relations.