孕穗开花期高温互作对水稻产量形成的影响
随着全球气候变暖，高温热害特别是短期极端高温频发，生殖生长期高温对水稻产量的形成有着重要的影响。本研究以南粳41和武运粳24两个不同高温耐性品种为材料，在人工气候室对水稻孕穗期与开花期以及两个时期进行高温互作处理。研究结果表明温度越高，持续时间越长，水稻减产越严重；就单时期比较而言，开花期高温减产显著，孕穗期高温对穗粒数和结实率以及千粒重都有不同程度的影响，开花期高温主要通过降低结实率和千粒重从而降低产量；互作处理中，部分前期高温对后期遭遇高温时结实率和粒重有一定锻炼效应。研究结果对孕穗期、开花期以及高温互作下水稻产量形成机理的明确有着积极的作用，可为全球气候变暖条件下水稻生产评估、适应性措施的制定提供理论支撑，对确保我国的粮食安全也有着重大意义。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1材料 2
1.2方法 2
1.3考种 3
2结果与分析3
2.1孕穗和开花期高温互作对水稻产量和产量形成要素的影响3
2.1.1孕穗期高温对产量和产量结构的影响3
2.1.2开花期高温对产量和产量结构的影响4
2.1.3高温互作处理对产量和产量结构的影响5
2.2高温互作对结实率和粒重锻炼效应的比较 5
2.2.1高温互作对结实率锻炼效应 5
2.2.2高温互作粒重锻炼效应 7
3讨论与结论7
致谢8
参考文献8
孕穗开花期高温互作对水稻产量形成的影响研究
引言
引言
水稻是世界上重要的粮食作物之一，在中国粮食生产中有着举足轻重的地位。在过去的10年中，水稻面积几乎占我国粮食总面积的30%，稻谷常年产量占粮食总产量的45%。全球气候变暖的背景下，局部地区高温热害[12]特别是短期高温出现频率的提高[34]，加大了水稻减产的风险。此外，开花后极端高温对水稻生长发育产生的影响尤为严重[56]，将进一步加剧粮食安全问题，给水稻的安全生产带来极大的隐患。因此，明确高温胁迫对水稻同化物积累
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
和分配的影响，研究关键生育时期极端高温的出现对水稻生长发育的定量影响，可为全球气候变暖条件下水稻生产评估、管理调控以及粮食安全问题预警打下基础。
有研究表明，孕穗期高温胁迫导致粒重降低，其原因可能在于高温胁迫影响水稻植株的生理代谢过程并且降低光合能力，导致幼穗形成过程中所需要的同化物供应受阻，抑制颖花及枝梗正常的生长发育[9, 10]。此外，较高的夜温可缩短幼穗分化时间，开花时间因此提前，由于较早开放的颖花没有经过充足的生长发育，花粉萌发和颖花的育性均受到了不利影响。另有研究表明，不同高温强度和持续时间对水稻产量形成也有差异。朱兴明[12]认为在自然条件下，要使杂交稻汕优2号开花期受到高温伤害，至少需要35℃以上的高温持续2h以上。张彬[13]等在水稻开花的第1天对其进行高温处理，发现水稻遭遇短期高温后，对当日正在开放的颖花影响最大，随着开花日序的后移高温对颖花形成的潜在热害逐渐降低。刘萍[14]利用人工智能温室研究花后高温影响发现，温度相同时，随高温天数增加，粒重呈下降趋势，高温天数对粒重的影响程度大于温度强度的影响。Satake[15]等的研究指出，水稻开花当时遇高温受害最重，高温对处理完毕后才开花的颖花影响不大，他们据此提出持续高温没有累积效应的观点，但该观点后来受到Matsui[16]等的怀疑，且Prasad[17]等直接提出高温影响花粉产量并进而导致不育的观点。他认为较长的高温持续时间有可能同时影响花粉发育和裂药两个过程，从而加重高温危害，并表现出一定的累加效应。马宝也认为温度强度和持续时间共同影响水稻的产量。抽穗开花期时，随着温度的升高，减产越明显，41℃高温处理减产更严重，高温持续时间对其的影响次之。而在灌浆期时，则是随着高温持续时间的增长，减产越明显，35℃持续9天与田间对照相比单产减产37.44%，41℃高温处理持续5天较田间对照减产29.52%。S.V.K. Jagadish[17]研究发现，高温强度和持续时间对产量形成的影响在品种间存在差异。
此外，研究发现水稻产量形成受源库流的强弱及三者相互之间协调程度的影响，高温主要通过两种途径影响水稻产量，一是高温影响花器官分化发育及花器官行为，如高温阻碍枝梗形成与小花分化，不利于花粉母细胞形成花粉、花药开裂、柱头授粉、花粉萌发和花粉管伸长等过程，导致花粉败育，进而降低穗粒数和结实率[7, 9]，表现为高温限制库容；二是高温下同化物合成积累转运及分配等过程受阻，源供应和流转运能力受到限制，高温导致穗分化期和籽粒灌浆期缩短，增加呼吸消耗[24]，抑制叶片光合作用[14]，阻碍茎鞘碳水化合物向穗部转运，从而引起籽粒不灌浆或灌浆不良，导致空瘪粒率增加。
本文主要研究特定时期高温胁迫对水稻的产量的影响。高温在水稻生长的不同生育期对产量都有一定影响，在孕穗期和开花期高温都降低水稻产量，但其在这两个时期对产量构成的影响略有差异。水稻孕穗期是指水稻开始幼穗分化到抽穗的过程，孕穗期高温主要影响水稻花器官发育，表现为花粉发育异常，花粉粒不充实，花粉活力下降，小花形成及生长发育受阻，最终导致花粉育性、花药开裂率、每穗颖花数和千粒重下降。前人研究表明，近些年在长江中下游地区水稻产量的降低与该地区水稻在孕穗开花期出现的35摄氏度以上高温日数的增加呈正相关，说明极端高温导致的颖花败育是导致水稻减产的重要因素。高温处理显著降低水稻的结实率和粒重，导致产量下降。热敏感品种的产量和品质降低幅度大于耐热品种，且抽穗灌浆早期高温处理影响大于灌浆中期处理。
1 材料与方法
1.1材料
试验品种：南粳41 武运粳24
1.2方法
以耐热性不同的2个水稻品种为试验材料（南粳41、武运粳24），于孕穗期（减数分裂期）、盛花期（全田50%穗子开花）利用人工气候室进行高温胁迫处理。设置四个不同高温水平T1(22℃/32℃)（对照）、T2(26℃/36℃)、T3(30℃/40℃)、T4(34℃/44℃)和三个高温持续时间D1(2天)、D2(4天)、D3(6天)，其中T1仅处理4天，单时期为【（2（品种）*2（时期）*10（处理）=40处理】，互作不设6天处理【（2（品种）*8（处理）=16处理】，总计56个处理，各处理设3个重复（相当于168个小区）。人工气候室相对湿度保持在75%，温度控制模拟实际自然温度的日变化规律。
试验于2015年5月10月在如皋市白蒲镇信息农业技术试验示范基地（32°16′N ,120°45′E）进行，试验地土壤类型为壤土。5月中下旬播种，6月中旬移栽到直径30cm，高35cm的塑料桶中，每桶3穴，每穴2株。
氮肥基追比为5：1：2：2。另外钾肥和磷肥（P2O5135kg.hm2，K2O203kg.hm2）作基肥一次性施入(磷肥为过磷酸钙，P2O5含量为13.5％，钾肥为氯化钾，K2O含量为52%)。肥水适宜管理。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1材料 2
1.2方法 2
1.3考种 3
2结果与分析3
2.1孕穗和开花期高温互作对水稻产量和产量形成要素的影响3
2.1.1孕穗期高温对产量和产量结构的影响3
2.1.2开花期高温对产量和产量结构的影响4
2.1.3高温互作处理对产量和产量结构的影响5
2.2高温互作对结实率和粒重锻炼效应的比较 5
2.2.1高温互作对结实率锻炼效应 5
2.2.2高温互作粒重锻炼效应 7
3讨论与结论7
致谢8
参考文献8
孕穗开花期高温互作对水稻产量形成的影响研究
引言
引言
水稻是世界上重要的粮食作物之一，在中国粮食生产中有着举足轻重的地位。在过去的10年中，水稻面积几乎占我国粮食总面积的30%，稻谷常年产量占粮食总产量的45%。全球气候变暖的背景下，局部地区高温热害[12]特别是短期高温出现频率的提高[34]，加大了水稻减产的风险。此外，开花后极端高温对水稻生长发育产生的影响尤为严重[56]，将进一步加剧粮食安全问题，给水稻的安全生产带来极大的隐患。因此，明确高温胁迫对水稻同化物积累
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
和分配的影响，研究关键生育时期极端高温的出现对水稻生长发育的定量影响，可为全球气候变暖条件下水稻生产评估、管理调控以及粮食安全问题预警打下基础。
有研究表明，孕穗期高温胁迫导致粒重降低，其原因可能在于高温胁迫影响水稻植株的生理代谢过程并且降低光合能力，导致幼穗形成过程中所需要的同化物供应受阻，抑制颖花及枝梗正常的生长发育[9, 10]。此外，较高的夜温可缩短幼穗分化时间，开花时间因此提前，由于较早开放的颖花没有经过充足的生长发育，花粉萌发和颖花的育性均受到了不利影响。另有研究表明，不同高温强度和持续时间对水稻产量形成也有差异。朱兴明[12]认为在自然条件下，要使杂交稻汕优2号开花期受到高温伤害，至少需要35℃以上的高温持续2h以上。张彬[13]等在水稻开花的第1天对其进行高温处理，发现水稻遭遇短期高温后，对当日正在开放的颖花影响最大，随着开花日序的后移高温对颖花形成的潜在热害逐渐降低。刘萍[14]利用人工智能温室研究花后高温影响发现，温度相同时，随高温天数增加，粒重呈下降趋势，高温天数对粒重的影响程度大于温度强度的影响。Satake[15]等的研究指出，水稻开花当时遇高温受害最重，高温对处理完毕后才开花的颖花影响不大，他们据此提出持续高温没有累积效应的观点，但该观点后来受到Matsui[16]等的怀疑，且Prasad[17]等直接提出高温影响花粉产量并进而导致不育的观点。他认为较长的高温持续时间有可能同时影响花粉发育和裂药两个过程，从而加重高温危害，并表现出一定的累加效应。马宝也认为温度强度和持续时间共同影响水稻的产量。抽穗开花期时，随着温度的升高，减产越明显，41℃高温处理减产更严重，高温持续时间对其的影响次之。而在灌浆期时，则是随着高温持续时间的增长，减产越明显，35℃持续9天与田间对照相比单产减产37.44%，41℃高温处理持续5天较田间对照减产29.52%。S.V.K. Jagadish[17]研究发现，高温强度和持续时间对产量形成的影响在品种间存在差异。
此外，研究发现水稻产量形成受源库流的强弱及三者相互之间协调程度的影响，高温主要通过两种途径影响水稻产量，一是高温影响花器官分化发育及花器官行为，如高温阻碍枝梗形成与小花分化，不利于花粉母细胞形成花粉、花药开裂、柱头授粉、花粉萌发和花粉管伸长等过程，导致花粉败育，进而降低穗粒数和结实率[7, 9]，表现为高温限制库容；二是高温下同化物合成积累转运及分配等过程受阻，源供应和流转运能力受到限制，高温导致穗分化期和籽粒灌浆期缩短，增加呼吸消耗[24]，抑制叶片光合作用[14]，阻碍茎鞘碳水化合物向穗部转运，从而引起籽粒不灌浆或灌浆不良，导致空瘪粒率增加。
本文主要研究特定时期高温胁迫对水稻的产量的影响。高温在水稻生长的不同生育期对产量都有一定影响，在孕穗期和开花期高温都降低水稻产量，但其在这两个时期对产量构成的影响略有差异。水稻孕穗期是指水稻开始幼穗分化到抽穗的过程，孕穗期高温主要影响水稻花器官发育，表现为花粉发育异常，花粉粒不充实，花粉活力下降，小花形成及生长发育受阻，最终导致花粉育性、花药开裂率、每穗颖花数和千粒重下降。前人研究表明，近些年在长江中下游地区水稻产量的降低与该地区水稻在孕穗开花期出现的35摄氏度以上高温日数的增加呈正相关，说明极端高温导致的颖花败育是导致水稻减产的重要因素。高温处理显著降低水稻的结实率和粒重，导致产量下降。热敏感品种的产量和品质降低幅度大于耐热品种，且抽穗灌浆早期高温处理影响大于灌浆中期处理。
1 材料与方法
1.1材料
试验品种：南粳41 武运粳24
1.2方法
以耐热性不同的2个水稻品种为试验材料（南粳41、武运粳24），于孕穗期（减数分裂期）、盛花期（全田50%穗子开花）利用人工气候室进行高温胁迫处理。设置四个不同高温水平T1(22℃/32℃)（对照）、T2(26℃/36℃)、T3(30℃/40℃)、T4(34℃/44℃)和三个高温持续时间D1(2天)、D2(4天)、D3(6天)，其中T1仅处理4天，单时期为【（2（品种）*2（时期）*10（处理）=40处理】，互作不设6天处理【（2（品种）*8（处理）=16处理】，总计56个处理，各处理设3个重复（相当于168个小区）。人工气候室相对湿度保持在75%，温度控制模拟实际自然温度的日变化规律。
试验于2015年5月10月在如皋市白蒲镇信息农业技术试验示范基地（32°16′N ,120°45′E）进行，试验地土壤类型为壤土。5月中下旬播种，6月中旬移栽到直径30cm，高35cm的塑料桶中，每桶3穴，每穴2株。
氮肥基追比为5：1：2：2。另外钾肥和磷肥（P2O5135kg.hm2，K2O203kg.hm2）作基肥一次性施入(磷肥为过磷酸钙，P2O5含量为13.5％，钾肥为氯化钾，K2O含量为52%)。肥水适宜管理。
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