基于高山梯度试验的粳稻开花期低温对结实的影响

利用气温随海拔递减特征,在长白山北坡开展水稻开花期低温处理试验,以揭示粳稻结实对开花期低温的反应。试验设7个海拔(温度)和3个持续时间处理,分3个开花时段。结果表明:粳稻结实对开花期低温反应敏感,气温越低、低温时间越长,水稻空秕率越高;水稻空秕率与开花期2 d短期低温的关系为线性函数,但温度影响系数很小;与3 d以上低温的关系为对数函数,温度影响系数较大;不同开花时段低温对结实影响差异明显,盛花期影响最大,其次为中花期和初花期,盛花期低温影响系数是初花期的3倍左右;开花期平均而言,低温处理2、3、4 d,其间日平均气温每降低1℃,水稻空秕率分别上升0.4、1.5和3.1个百分点;昼间平均气温每降低1℃,空秕率分别上升0.4、1.9和3.5个百分点;空秕率与昼间温度、最高气温的关系比与夜间温度、最低气温的关系更密切;低温持续时间和低温强度对空秕率的组合影响符合二元一次方程,低温时间每延长1 d,空秕率约上升4.5个百分点;气温降低1℃,空秕率约上升1.7个百分点;东北地区粳稻开花期短期低温(≤2d)仅可导致轻度冷害,3 d以上低温可引发中度或重度冷害;用昼间气温和最高气温作为花期冷害指标比传统的日均气温和最低气温更适宜。     

黑龙江省水稻空壳率与孕穗期低温的关系

对黑龙江省6个主要水稻品种(龙稻3号、垦稻12号、空育131、龙稻7号、龙粳16号和松粳6号)进行孕穗期低温(处理温度分别为15℃、17℃、19℃,低温持续时间分别为2、4、6和8d)处理,采用线性内插和统计回归方法,分析了水稻单穗空壳率与孕穗期低温的关系.结果表明:研究区敏感性水稻品种和耐冷性较强水稻品种的障碍型冷害临界温度分别为17℃和16℃;孕穗期水稻对低温最敏感的时期为抽穗前14～18d.15℃低温处理8d时,松粳6号、垦稻12号的空壳率明显增加,空育131空壳率小幅升高,表明松粳6号和垦稻12号对低温反应较敏感、耐冷性较弱,而空育131对低温反应迟钝,耐冷性较强;垦稻12号、龙粳16号、空育131的冷积温与空壳率存在显著的相关关系(P0.01),随着冷积温的增加,水稻空壳率明显升高,但品种间的增幅不同.     

云南不同类型一季稻产量形成及其与气象因子的关系

利用云南省14个不同海拔农业气象观测站1994-2010年水稻大田发育期和产量观测资料,研究水稻产量形成及气象因子对低产水稻产量构成因素的影响;根据14个站点水稻产量构成因素的系统聚类分析结果和水稻类型,将水稻分为低产粳型、低产籼型、高产粳型和高产籼型4个类型.对这4类水稻产量构成因素的分析结果表明,单位面积颖花量与产量呈极显著正相关,低产粳型水稻产量主要受结实率和颖花量影响,其他3类颖花量对产量影响较大.低产粳型水稻主要受低温的影响,孕穗期低温降低颖花量和有效穗数,孕穗期和抽穗开花期低温增加空壳率,以平均气温、平均最高气温和冷积温的影响较大;乳熟前期较低的平均气温增加秕谷率,同时降低千粒重.低产籼型水稻产量构成因素受多种气象因子的综合影响明显;分蘖期和拔节期一定程度的增温不利于增加低产籼型水稻有效穗数,而分蘖期较多的日照时数和较大的平均气温日较差有利于有效穗数的增加,分蘖期和拔节期气温和日照时数与每穗粒数的关系呈“抛物线型”;低产籼型水稻空壳率一定程度上受抽穗开花期低温的影响,而乳熟前期高温少雨不仅增加秕谷率,还导致千粒重明显下降.     

越冬前增温对小麦生长发育和产量的影响

为了揭示越冬前积温增加对冬小麦生长发育进程和产量的影响,于2010-2012年在设施内进行人为控制增温模拟试验.以试验期室外环境实测温度值为对照,设置越冬前增温40、50、60 d,研究越冬前不同积温(≥0 ℃)对小麦物候期、幼穗发育进程、开花期和成熟期叶片光合生理特性及产量构成要素的影响.结果表明： 设施内越冬前增加积温在越冬前对幼穗发育进程有一定影响,对拔节期幼穗发育进程和育性影响明显,孕穗后随着发育进程的加快影响减小,成熟期大部分处理间的生物学性状差异不显著.越冬前积温增加不超过25 ℃对幼穗影响很小;积温增加大于60 ℃幼穗发育进程明显加快,积温越高变化越明显.冬前积温增加到一定幅度将导致冬小麦物候期提前,积温增加超过60 ℃,拔节期叶龄提高0.8以上,抽穗期和成熟期分别提前1 d左右.物候期的提前和幼穗发育进程的加快使小麦整个发育期缩短,容易遭受春季低温危害,造成小花败育甚至小穗冻死;冬前积温过高还导致后期旗叶光合能力下降,灌浆期缩短,并造成减产.
     

吉林省东部粳稻生长和产量对移栽期和温度变化的反应

以中晚熟水稻品种"吉粳811"为研究对象,于2013年和2014年在延吉市进行分期播种/移栽试验,分析了吉林省东部地区一季粳稻生长速度和产量对移栽期及温度变化的响应规律,确定该品种在研究地区的适宜播种期和移栽期,以减免低温冷害的影响。结果表明:播期/移栽期的推迟提升了生长季平均气温,水稻生长发育进程加快,有效生育期缩短,主要生长季内平均气温每升高1℃,水稻生长速率提升19%,生育期缩短5 d左右;吉林省东部地区水稻的适宜移栽温度为日均气温13.0℃,移栽过早或偏晚均导致减产;中晚熟品种水稻在4月18日前后播种、5月26日前后移栽可保证在霜前成熟,且产量高;中晚熟品种水稻移栽至成熟适宜活动积温为2280℃·d左右,活动积温每减少100℃·d,水稻产量下降1095 kg·hm~(-2)(约减产13%);积温不足导致水稻冷害发生,因而减产。     

温度对玉米生长和产量的影响

为了明确气温变化对玉米生长发育和产量的影响,建立玉米低温冷害监测和气象评估模式,在东北地区中部的榆树市进行了玉米分期播种试验。试验采用3个品种,设置早、中、晚3个播种期,进行玉米生长发育进程、叶面积指数、生物量、产量和温度等观测。结果表明：玉米的生长速率与温度密切相关,平均气温每升高1 ℃,出苗速率提升17%,营养生长速率提升5%;积温每增加100 ℃·d,玉米最大叶面积指数增加10%,最大生物量和产量增加8%;玉米生长发育期(日平均气温稳定>10 ℃期间)间平均气温降低0.7 ℃,或活动积温减少100 ℃·d,玉米成熟期将延迟7 d,发生一般低温冷害,玉米单产减少8%;气温下降1 ℃,或积温减少140 ℃·d,生育期延迟10 d,发生严重低温冷害,减产10%以上;在水分条件比较适宜的前提条件下,气候变暖对东北地区玉米单产提高是有利的。     

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。     

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.     

不同低温胁迫下粳稻耐冷种质的孕穗期耐冷性比较

为粳稻孕穗期耐冷标准品种的建立和耐冷遗传育种研究提供优异基因资源,利用人工低温气候室,采用15℃、17℃、19℃3种胁迫温度,4d和6d两种胁迫时间,3×2交互式设计的方法,对来自黑龙江、吉林、辽宁和云南的12份粳稻种质进行了孕穗期耐冷性强度的研究。结果表明,随着低温胁迫的增强,各水稻品种的平均空壳率都随之增加;在15℃/6d胁迫下,供试品种平均空壳率的方差和变异系数达到最大,该胁迫强度可被选用于孕穗期强耐冷种质的筛选。依据15℃/6d胁迫下供试品种平均空壳率的方差分析及多重比较结果,空育131和龙稻3号具有极强的孕穗期耐冷性。不同地区可根据参试品种在本试验中的耐冷表现,并结合当地水稻种植区的光温条件选择相应的耐冷标准品种。     

华东地区热量资源的变化特征、趋势预估及农业适应对策

根据华东地区1961-2004年27个气象站日平均气温资料,研究了华东地区>0℃初终日期、持续日数、积温的变化特征和变化趋势.结果表明:华东地区>0℃积温和持续日数分别增加了5.18～9.53℃·d·a-1和0.22～0.60 d·a-1,>0℃初日提前了0.22～0.46 d·a-1,>0℃终日推迟了0.01～0.14 d·a-1(福建省除外).年平均气温每升高1℃,>0℃积温增加285～402℃·d,持续日数增加7～18 d.各季节>0 ℃积温呈增加趋势,而山东省夏季积温呈减少趋势.到2070年华东地区>0℃积温为6831.4～8585.6℃·d,增幅为283.5～1803.8℃·d;除山东省外,华东其余省市全年日平均气温稳定在0℃以上.为适应华东地区热量资源的变化,农业上应进一步调整作物品种结构、适当提高复种指数、加强病虫草害监测预测和提高农业技术水平等.     

东北三省水稻生长季农业气候资源及障碍型冷害的时空特征

基于东北三省1981—2017年逐日地面观测资料和农业气象观测站水稻生育期资料,结合水稻障碍型冷害指标,分析东北三省水稻生长季特别是孕穗-开花期光、温、降水资源以及障碍型冷害的时空分布特征。结果表明: 1981—2017年,东北三省水稻生长季农业气候资源呈暖干变暗趋势,≥10 ℃活动积温和日照时数增幅分别为73.5 ℃·d·(10 a)^-1和17.7 h·(10 a)^-1,降水量减幅为8.9 mm·(10 a)^-1。水稻孕穗期,农业气候资源呈暖干变暗趋势,日平均温度升幅为0.27 ℃·(10 a)^-1,日照时数和降水量降幅分别为2.06 h·(10 a)^-1和1.90 mm·(10 a)^-1;水稻开花期,农业气候资源呈暖湿变暗趋势,日平均温度增幅为0.12 ℃·(10 a)^-1,日照时数减幅为0.83 h·(10 a)^-1,与孕穗期相反,水稻开花期降水量呈增加趋势,增幅为1.35 mm·(10 a)^-1。气候变暖背景下,水稻障碍型冷害发生频率和强度在大部分地区呈减少趋势,发生频率和强度存在显著的年代际变化特征。研究期间,黑龙江省孕穗开花期发生障碍型冷害次数最多,强度最高,吉林省次之,辽宁省最少。     

中国粳稻地方品种孕穗期耐冷性评价及聚类分析

用原产于中国18个省的329份粳稻地方品种为材料,分析了自然低温和冷水胁迫下不同省份粳稻地方品种孕穗期耐冷性及主要农艺性状表型差异和聚类特点。结果表明,在自然低温和冷水胁迫下各省份粳稻地方品种的孕穗期耐冷性状及主要农艺性状有明显的差异。在自然低温和冷水胁迫下,天津、四川和台湾品种的结实率及冷水反应指数均较高,表现较强的孕穗期耐冷性和迟钝的冷水反应。云南品种在自然低温下表现为较强的孕穗期耐冷性（结实率）,而在冷水胁迫下播种至抽穗天数和株高的冷水反应指数较高,表现为迟钝的冷水反应。从总体趋势上看,自然低温和冷水胁迫下,除个别省份外,纬度相对较高的北方省份品种的孕穗期耐冷性（结实率）强于纬度相对较低的南方省份品种。此外,在自然低温和冷水胁迫下,各省粳稻地方品种的聚类结果总体上与各省品种的地理位置及其耐冷性有密切的联系,而在冷水胁迫下品种的聚类结果与品种地理位置的关系比自然低温下更为密切。     

低温胁迫对水稻幼苗PEP羧化酶的影响

水稻幼苗经低温(0℃)处理后,叶片中PEP羧化酶活性明显地降低.Km值增大。经1—2天低温处理者,增加反应底物的浓度,有减少PEP羧化酶活性降低的幅度;当低温伤害严重时(0℃4天),这种效应则消失。这些结果表明:水稻叶片中PEP羧化酶对低温反应是敏感的,其活性的下降是由于该酶对底物的亲和力的降低。     

广东早稻高产的适宜气温指标

选取了广东典型生态区的曲江、高要、广州、汕头和湛江5个代表性试验点进行地理分期播种试验,各试验点均采用3个主栽品种、设置6个播期,观测早稻不同发育期、测定其产量及其产量构成因子。结合附近气象站同期观测资料,采用数理统计和变异系数等方法,分析平均气温对早稻产量及产量构成因子的影响,确定了广东早稻高产不同生育期的适宜气温指标。结果表明:全生育期平均气温为23～24℃,其中出苗-分蘖期为18～21℃、分蘖-孕穗期为21～25℃、孕穗-齐穗期为24～28℃、齐穗-成熟期为27～30℃。     

Effect of Chilling on Photosynthesis in Flag Leaves at Primary Heading Stage of F1 Hybrid Rice Cultivars and Their Parental Lines (Three Lines)

With the purpose of selecting and breeding cold stress tolerance of hybrid rice cultivars, the effect of chilling on five hybrid rice combinations was investigated. The results indicated that the cold tolerance of different hybrid rice varieties were different. The order of the cold tolerance as the degrees of inhibition of maximum photosynthetic rate and of apparent quantum yield of flag leaves at primary heading stage by chilling was as follows: The cold tolerance of Japanica type Xiuyou-57 was the highest then lndica type Qing-Youzao followed by Shangyou-63, Shangyou-64 and Weiyou-64. The cold tolerance of Fx hybrid rice was similar to that of the maternal lines and not similar to the paternal lines. The cold tolerance of maintainer lines was similar to that of the male sterile lines. The tests on the survival rate of hybrid rice seedlings after chilling treatment also showed a similar re gular patterns. These indicated that the responses by the chilling temperature in these five hybrid combinations were exactly the same in the Seedling stage as well as in the late growing stage. The results of these experiments on the impact of selecting and breeding cold tolerance in hybrid rice were discussed.     

Some ecological parameters of Artemia parthenogenetica Gahai and their use in resource exploitation

The effects of temperature on population characteristics of Artemia parthenogenetica Gahai from the Gahai Salt Lake, Qinghai Province, China, were studied in the laboratory at a salinity of 60‰. The major conclusions are as follows: (1) it was found that the adaptive temperature for the development of brine shrimp ranged from 10℃ to 39℃. The threshold temperature of development (TD) and the effective accumulative tem-perature (TA) for hatching were 9.94℃·d and (22.91±2.08)℃·d, respectively. The TD and TA for the larva were 10.33℃·d and (261.26±24.1)℃·d, respec-tively, and for the whole generation were 10.28℃ and (458.68±57.60)℃·d, respectively. (2) It showed that the population's net reproduction rate (Ro), the intrinsic rate of natural increase (rm), the mean generation time (T), the finite rate of increase (λ), and the days for population to double (t) of the brine shrimp were determined over temperatures ranging from 19℃ to 34℃ by analyzing the life table and numerical model. In the temperature range of 14.3℃ to 37.3℃ for Ro> 1, the optimum temperature (℃) for Ro, rm,λ, and t were 25.8℃, 29.8℃, 30.5℃, and 29.02℃, respectively. The maximum values of Ro, rm and λ were 54.86 ind., 0.106138/d, and 1.1070/d, respectively. The minimum value oft was 4.73 d. The value of T was in a range of 96.77 to 16.10d. (3) Based on the 1993-1994 and 1997 data of the water temperature in the Gahai Salt Lake, Qinghai Province, it was estimated that the number of generation of A. parthenogenetica Gahai and the number of the reproductive peak value were 2.67±0.34 and 4.69±0.43 in a year, respectively. The peak of nauplii of the first generation was on April 20 to 28. The last whole generation began on August 10. The first reproductive peak was on June 18 to 25. The last reproductive peak was on September 12 to 17. The nauplii that hatched after September 1 cannot complete the development from nauplii to adults because of insufficient habitat effective accumulative temperature. During the period from July 11 to September 20, there was a relatively high productivity of the population. In this case, doubling the population would take less than 30 d, and the intrinsic rate of natural increase was over 0.02/d. Therefore, the value of resource exploitation would be maximal during that period annually.     

低温对杂交水稻及其亲本三系始穗期旗叶光合作用的影响

研究了低温对5套杂交水稻组合的影响。始穗期旗叶光合作用的最大速率和表观量子效率受低温抑制的程度表明:其耐冷顺序为粳稻型的“秀优57”>“釉稻型的青优早”>“汕优63”、“汕优64”与“威优64”。杂交水稻 F_1的耐冷水平与母本近似,与父本关系不大,保持系的耐冷性相似于不育系。杂交水稻幼苗经低温处理后的存活率亦表现出同样的规律。证明所试5套杂交水稻的生育后期与苗期对低温的反应是一致的。本文对该结果在杂交水稻抗冷性选育种中的意义进行了讨论。     

The Cold Tolerance of Indica Type Rice in Relation to Its Parents

To understand the inheritance of cold tolerant characteristics of rice (Oryza sativa L. ), the authors investigated the cold tolerance of hybrid progenies in relation to their parental lines which were "Qinghua 6—a cold sensitive cultivar and "Guishan’aixuan 3”— a cold tolerant cultivar. The hybrid progenies were the cross and the reciprocal cross of these two cultivars. Results showed that after 1℃ dark or light (250 μmol · m-2 · s-1) treatment, the survival rate of seedlings was higher in "Guishan’aixuan 3” than that in "Qinghua 6”. That of the hybrid "Qinghua 6” ( ♂ )× "Guishan’aixuan 3” (♀) was higher than that . in hybrid "Guishan’aixuan 3” ( ♂ ) × "Qinghua 6” (♀). Detached flag leaves at heading stage when treated in light and chilling condition for 12, 24, 36 h, there was also less decrease of photosynthesis in "Guishan’aixuan 3” and "Qinghua 6” ( ♂ ) × "Guishan’aixuan 3” (♀) than in “Qinghua 6” and “Guishan’aixuan 3” ( ♂ ) × “Qinghua 6” ( ♀ ). After being treated for 12 h, respiratory rate rose in the former but not the latter. Changes of fluorescence parameters, rise of Fo and decline of Fm and Fv, were caused by 1 ℃ and light (250 μmol·m-2·s-1) treatment. The decrease of Fv/Fo and Fv/Fm were more apparent in the former than in the latter after light and chilling treatment for 24 h, with a much faster recovery under normal temperature in the former than in the latter. Effect of the natural low temperature (cold, dew and wind) on the chlorophyll fluorescence of rice was similar to that of artificial treatment. It was suggested that cold tolerance of rice progenies seemed to be from maternal inheritance.     

水稻光合碳在植物-土壤系统中的分配及其对CO2升高和施氮的响应

采用¹³C-CO₂进行连续标记,研究水稻分蘖期和孕穗期光合碳在植株-土壤系统中的分配及其对大气CO₂浓度升高(800 μL·L^-1)和施氮(100 mg·kg^-1)的响应.结果表明: CO₂浓度升高显著提高分蘖期根系生物量和孕穗期地上部生物量,并使生物量根冠比在分蘖期增加,而在孕穗期减小.CO₂浓度升高条件下,施氮使水稻地上部分生物量增加,却显著降低了孕穗期水稻根系生物量.CO₂浓度升高使光合¹³C在孕穗期向土壤的输入显著增加,然而施肥并没有促进由CO₂浓度升高驱动的光合¹³C在土壤中的积累,而且还降低了土壤中的光合¹³C的分配比例.综上,CO₂浓度升高显著提高了稻田土壤光合碳输入,促进稻田有机碳周转;施氮促进了水稻地上部的生长,却降低了光合碳向地下的分配比例.