早稻乳熟初期高温热害气象指标试验研究

以杂交稻品种淦鑫203为试验材料,于乳熟初期在人工气候箱中进行日最高气温34~39℃高温控制试验,以同期自然温度为对照,采用主成分分析和聚类分析法,对各组材料结实率、秕谷率、千粒重和单株产量4个与早稻乳熟初期高温热害密切相关的因子进行分析,以探讨早稻乳熟初期高温热害气象等级指标。结果表明,早稻乳熟初期高温热害气象指标可分为轻、中、重3个等级,日最高气温达35℃持续5d或36℃持续4d或37℃持续3~4d或≥38℃持续3d,为轻度高温热害;日最高气温达35℃持续6~8d或36~37℃持续5d或≥38℃持续4~5d,为中度高温热害;日最高气温达35℃持续8d以上或≥36℃持续6d及以上,为重度高温热害。本文建立的高温热害指标不仅考虑了高温强度和持续时间,且综合考虑了它们之间的相互配置,每个灾害等级均有各自的临界日最高气温和对应的持续时间,对高温热害的识别性更敏感。研究结果可为早稻高温热害监测预警、风险评估及区划等提供科学依据。     

基于极值概率分布函数的中国早稻高温热害时空分布统计特征

揭示水稻高温热害风险特征对农业适应气候变化具有重要意义。本研究以中国早稻种植区为研究区域,基于早稻种植区214个气象站1971—2015年的数据,利用Mann-Kendall非参数趋势检验方法和极值概率分布理论,探究中国早稻高温热害的时空变化趋势和极值概率分布规律。研究发现:1)反映早稻高温热害的两个指标即高温热害累计天数(ADHS,accumulateddaysofheatstress)和热害有害积温(HDD,heatstressdegree days)的均值在湖南中南部、江西中部、浙江和福建中部较大,表明这些区域的早稻遭受高温热害的风险较大;从Mann-Kenall趋势检验看,两个指标在超过1/3的站点都呈显著增加的趋势,说明高温热害风险在这些站点显著增加,尤其20世纪90年代以后超过1/2的站点两个指标都呈显著增加的趋势。2)超过1/2以上的站点的高温热害累计天数和高温有害积温都满足极值概率函数分布。对于高温热害累计天数,56个站点满足耿贝尔分布(Gumbel),82个站点满足广义极值分布(GEV);对于热害有害积温,61个站点满足耿贝尔分布,58个站点满足广义极值分布。3)两个高温热害指标的10年、50年、100年重现期的空间分布规律和2个指标的均值空间分布类似,即均值较大的区域,其10年、50年、100年重现期对应的重现期水平(return level)也较大;重现期水平与经度、纬度和海拔无明显相关关系。研究结果有助提升对早稻高温热害时空趋势和概率分布规律的认识,可为农业适应气候变化和农业天气指数保险设计等方面提供理论参考。     

高温热害对稻田各时期的影响及其对策

近年来,高温炎热天气出现的频率明显增加,由此引发的热害是造成稻田产量减少和品质降低的主要因素之一,因此研究高温环境对稻田不同时期的影响具有重要意义.阐述高温环境对水稻不同生长时期的危害,提出4种热害评判等级,并深入探究喷雾手段、科学安排应对时间、建立监测系统与预警系统、分地区分区域种植管理、及时采取补救措施等应对高温环...     

浙江省高温热害发生规律及其对早稻产量的影响

在前人研究基础上,提出浙江省早稻高温热害的气象指标是日平均气温≥30℃和日最高气温≥35℃连续出现3d及以上。根据该指标和全省68个气象站高温数据,分析了浙江省早稻高温热害发生规律及其对产量的影响。结果表明：除东部沿海和浙南部分山区外,其余大部地区高温热害均有发生,高温中心出现在金华地区;1988年之后高温热害呈现加重趋势;高温热害持续天数与空壳率、秕谷率之间呈显著的正相关关系,与结实率、千粒重以及早稻产量之间呈显著的负相关关系,并建立了模拟方程。此结果可为水稻高温热害监测预警和影响评估提供参考。     

江西省水稻高温热害发生规律研究

利用江西省74个台站1961-2010年6-8月日平均气温、日最高气温和日平均相对湿度资料,采用线性回归法、多项式回归法、Morlet小波分析和数字高程模型(DEM),以探究该区水稻高温热害发生时段分布、年际变化、发生频次的时频特征和空间分布等规律.结果表明,(1)江西省水稻高温热害集中于7月中、下旬和8月上旬,其中7月13-24日为高温热害发生概率最大的时段;(2)1961-1982年高温热害总发生次数呈下降趋势,1983-2010年则呈极显著上升趋势(P＜0.01),不同等级高温热害发生次数的年际变化特点与总发生次数变化相一致;(3)各等级高温热害次数呈现不同时间尺度的周期震荡,轻高温热害表现为准2a、4a、8a左右、15a、25a周期变化,中高温热害以准2a、4a、10a左右、23a的周期震荡表现显著,重高温热害则表现出准2a、6a、准13a、25a的周期震荡;(4)高温热害发生频次的高值区分布于江西东北部、赣州北部、吉泰盆地和赣抚平原,并向周边山区递减.     

江西省双季早稻直播适宜播种期的区域划分

以江西省3个主栽常规早籼稻品种为材料,于2017−2018年在南昌县进行9个播期的水稻分期播种试验,各播期分别为3月6日（B1）、11日（B2）、16日（B3）、21日（B4）、26日（B5）和31日（B6）,以及4月5日（B7）、10日（B8）和15日（B9）,研究播期对直播早稻产量、成苗率和生育期的影响,并分析近59a（1961−2019年）内江西地区早稻安全直播初日的时空变化规律。结果表明,随着播期推迟,直播早稻全生育期缩短,B9处理较B1缩短21～25d。播期对直播早稻成苗率、有效穗数、穗粒数及千粒重有明显影响,本试验条件下,成苗率达50%及以上时,能获得足够基本苗和有效穗数,确保较高的产量。确保50%及以上成苗率前提下,试验水稻品种安全直播初始温度为11.64℃。此温度下,近59a内80%保证率下江西早稻安全直播初日呈提前趋势,但赣北、赣中、赣南3个区域的变化有所不同,近9a（2011−2019年）稳定通过11.64℃初日最早,其中赣北为3月29日,赣中为3月28日,赣南为3月21日。     

基于信息扩散理论的南方双季早稻气象灾害风险评估

小满寒（GBC）和高温热害（HTD）是影响南方双季早稻生长发育及产量形成最主要的农业气象灾害。为了提高双季早稻气象灾害的预测预报能力,利用双季稻区142个站点1960-2012年常规气象观测数据,根据前人研究的关于小满寒和高温热害临界气象指标,统计分析各站点历年发生小满寒和高温热害次数,运用信息扩散理论对双季早稻种植区各站点进行精细化风险评估。结果表明：（1）双季早稻小满寒及高温热害年平均发生次数空间分布差异显著,小满寒发生次数由南向北大致呈逐级递增趋势,呈明显的带状分布,高温热害频发区主要集中在湖南衡阳、双峰、郴州一带,江西大部分地区以及浙江金华、衢州、丽水附近,湖北甲鱼、武汉、黄石以及安徽安庆部分地区。（2）小满寒和高温热害至少发生1次及以上的概率值空间分布特征较为相似,大部分地区均表现为明显的高概率区,重现期较短,再现率较高;小满寒及高温热害超越概率值低概率区随着年发生次数的增加而逐渐减小。（3）随着年发生次数的明显增加,早稻小满寒及高温热害重现期短的站点数减少,重现期长的站点数相应增加。     

四川单季稻抽穗扬花期和灌浆结实期高温热害时空特征

利用四川省84个气象观测站1961-2014年逐日平均气温、最高气温和日平均相对湿度等气象资料以及1981-2014年水稻空壳率数据,通过线性回归法、多项式回归法、Morlet小波分析等方法,分析水稻抽穗扬花期和灌浆结实期高温热害的时空变化规律。结果表明： 1961-2014年高温热害总次数呈上升趋势,不同等级热害发生次数的年际变化特点与总次数一致,尤以2000年后增幅显著,其中抽穗扬花期轻度热害和灌浆结实期重度热害的增幅最显著,这与气候变暖背景下,1990年以来水稻高温热害区域增多的趋势基本一致;不同生育期内各等级高温热害发生次数均有显著的周期震荡规律,方差值在16a、12a、4a时间尺度上均出现峰值,依据周期变化推测,2015年后高温热害将持续偏多。依据高温热害“山区少、盆地多”的分布特征,可将盆中浅丘区及盆南丘陵区划分为热害频发区,盆东岭谷区为热害偶发区,川西南山地为热害少发区。在气候变暖背景下,1990年以来不同等级高温热害均呈现发生频率增多,范围扩大,高发中心从平原向山地扩大的趋势。本研究实现了水稻高温热害监测产品由定性向定量化的转变,融合常规高温指标的动态监测,提高了空间分布的精细度,延长了研究的时效性,更具针对性和指导性。     

未来气候变化情景下江苏水稻高温热害模拟研究Ⅰ:评估孕穗-抽穗期高温热害对水稻产量的影响

将江苏省气候、土壤、水稻产量、田间试验等相关资料作为CERES-Rice模型的输入文件,通过校准和验证获得江苏水稻品种徐稻2号的遗传参数,利用WCRP耦合模式CMIP3的多模式数据下的A2和A1B两种方案,并结合CERES-Rice模型,模拟分析A2和A1B两种情景下2020s(2011-2040)时段不同高温强度及其持续时间的热害对水稻产量的影响。结果表明,CERES-Rice模型在江苏地区具有较好的模拟能力;A2和A1B两种情景下高温热害会使江苏省水稻产量下降,最高减产率为17%。高温强度一定时,高温持续日数越长,水稻减产率越大。高温持续日数一定时,温度越高对水稻造成的危害越重。可见,未来气候情景下孕穗-抽穗期高温热害将使江苏省水稻减产,研究结果可为合理制定江苏水稻生产防灾减灾措施提供理论支撑。     

江苏水稻高温热害气象指数保险风险综合区划

以江苏省为例,利用1980-2015年气象资料和水稻观测数据,基于Logistic曲线方程构建高温热害保险气象指数,并分别采用正态分布、正态对数分布和Weibull分布三种参数模型,以及基于信息扩散方法的非参数模型对水稻高温热害发生概率进行拟合。通过拟合优度检验发现,非参数模型可以较好地估算江苏各县水稻孕穗-抽穗扬花阶段高温热害发生概率,进而结合最优拟合模型,考虑农业保险的经营需求,从致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性、防灾减灾能力四个方面出发,确定相应评估指数并构建综合指数,采用聚类分析的方法进行县级水平的水稻高温热害保险风险综合区划。评估分析表明,江苏水稻高温热害保险风险呈现“西南高东北低”的特征,中高风险区是需要依靠农业保险转移风险的重点关注区域。     

乳熟阶段短期高温对不同品种早籼稻直链淀粉含量和RVA谱特征参数的影响

以2个杂交稻（淦鑫203和金优402）和4个常规稻（中531、B670、E134和ST66）为材料,于水稻乳熟期进行高温处理3d,处理温度分别为35℃和38℃,以同期田间自然温度为对照,研究乳熟期高温对不同品种早籼稻直链淀粉含量和RVA谱特征参数的影响,并对稻米淀粉RVA谱特征值与直链淀粉含量进行相关分析.结果表明,无论是对照还是高温处理,中531和B670的直链淀粉含量、消减值及回复值较低,但崩解值较高,而E134和ST66表现为直链淀粉含量、消减值及回复值较高,崩解值较低;杂交稻淦鑫203和金优402则介于两者中间.与对照相比,38℃高温显著降低淦鑫203、金优402、中531和E134的崩解值,显著提高淦鑫203、中531的消减值、显著降低金优402、中531、B670和E134的回复值.各处理淀粉RVA谱变化趋势较一致,但因品种及温度而略有差异.38℃高温处理下稻米淀粉黏滞性曲线始终低于对照,但常规稻中531和B670的RVA谱形态与对照差异不大.此外,稻米直链淀粉含量与RVA谱各特征值间存在显著相关性.     

高温后移对水稻颖花败育的影响

以籼稻Ⅱ优7954和Ⅱ优7号为供试材料,通过人工气候箱在水稻抽穗开花期进行两种高温处理,即常规38℃高温处理（9：00-14：00）和38℃高温后移处理（11：00-16：00）,以受精率衡量高温后移对水稻颖花败育的影响,并进一步探讨高温后移下颖花败育的原因.结果表明：常规高温处理下颖花育性对开花当天高温最敏感,而高温后移处理下颖花育性对开花前1d高温最敏感;高温后移开花高峰出现在高温来临前,可见高温后移主要通过开花前高温而非开花时高温影响颖花育性;开花前高温主要通过影响花药散粉、花粉粒萌发和花粉管延伸从而引起颖花败育.研究成果可为水稻品种高温热害鉴定提供科学依据.     

GIS支持下的江西省优质早稻种植气候区划

在亚热带山区气候考察多项科研成果的基础上，结合本省地形，地貌特征，通过GIS的空间分析和多层复合方法，融合农业和气象专家的思想，利用1961－1996年的气象资料和GIS中的数字高程数据，进行江西省优质早稻适宜种植区的划分和评价，为我省种植业结构调整提供科学依据。     

江西早稻高温逼熟气象灾害指数保险费率的厘定

以江西早稻“五优157”为试材,于2012年在早稻灌浆期利用人工气候室模拟高温逼熟的气候模式（白天35℃/夜间28℃分别持续2、4、6、8、10、12、14、16d）,建立早稻减产率与高温持续天数间的关系模型.再依据江西省11个市1960-2007年气象数据,采用Weibull分布模型模拟不同地区发生高温逼熟的概率,结合减产率模型确定免赔额为15％、30％、45％的保险纯费率.结果表明：“五优157”的减产率（y,％）与灌浆期高温持续天数（x）呈对数函数关系,即y=32.082lnx-22.681;鹰潭和赣州地区的高温逼熟发生概率较高,达87.5％,抚州、景德镇、宜春和萍乡等地区较低,均在70％以下;江西省高温逼熟气象灾害指数保险纯费率呈北高南低的趋势,鹰潭地区的纯费率最高,达4.707％,宜春地区的纯费率最低,为2.138％.研究认为在免赔额为30％时的纯费率较适宜,研究结果可为江西省早稻开展政策性气象指数保险提供科学依据.     

福建省冬季果树冻（寒）害低温预报预警

通过普查分析1963-2004年福建冬季（11月-次年2月）气候资料得出：造成福建省冬季低温天气过程的冷空气路径有57.1%为西路冷空气（即冷空气经新疆于青藏高原东侧河套以西南下）影响,地面高压中心强度、路径、Φ568（500hPa 568线与120°E经线交点的纬度）和Φ850（850hPa 0℃与120°E经线交点的纬度）与最低温度关系密切。通过对历史资料分析,利用逐步回归分析方法分别建立了福州、厦门和邵武三个探空站最低气温td的短期预报方程,再利用各地当晚20时的云量、风速、湿度（N20、F20、U20）值估算当晚的降温幅度（Δt）、进一步对最低气温td进行短时临近预报,然后结合各地果树主栽品种及其抗低温冻害指标、及时发布低温冻害预警预告,构成了福建省冬季果树冻（寒）害低温预报预警模式。研究结果对福建各地减轻或避免强低温对果树造成的灾害、提高水果的产量和质量具有重要意义。     

抽穗期高温对水稻叶片光合特性和干物质积累的影响

以不同温度胁迫下(35℃/3d、35℃/5d、38℃/3d和38℃/5d)的水稻田间试验为基础,研究抽穗期高温胁迫对两个水稻品种扬稻6号和南粳43的干物质积累和分配、叶片绿色度值(Soil and plant analyzer development,SPAD)和净光合速率的影响.结果表明,与常温对照(CK)相比,高温胁迫下,两个水稻品种干物质积累量、SPAD值和净光合速率显著下降(P＜0.05),茎鞘物质输出率和转运率显著增加(P＜0.05).随着胁迫温度的升高和胁迫时间的延长,两个水稻品种各指标的变化幅度逐渐增加.不同水稻品种对高温胁迫的反应不同,扬稻6号受高温影响要小于南粳43.