不同水源灌溉对水稻高温热害影响的微气象学分析

高温热害是长江中下游地区水稻常见的农业气象灾害,井水和池塘水灌溉是水稻高温热害过程中常用的农业措施。为研究高温热害下不同灌溉水源对稻田微气象的影响,以两优培九为研究对象,在高温热害期间(2016年8月12-18日)开展田间试验。试验分3个处理,T1:用池塘水每日8:00灌溉,田间水层达10cm后停止,18:00排干,灌溉水温平均30.5℃;T2:用井水每日8:00灌溉,田间水层达10cm后停止,18:00排干,灌溉水温平均18.2℃;CK:试验开始当天用池塘水灌溉至田间水深达10cm后停止,夜晚不排放,当田间水深低于5cm时补充灌溉至10cm,试验期间每日8:00田间平均水温27.2℃。对稻田不同层次的土温和水温、水稻冠层不同层次温湿度、冠层顶部(120cm)叶温、冠层上方太阳辐射等指标进行测定,用Penman-Monteith分层模式计算稻田能量平衡各分量的日变化。结果表明:白天(8:00-18:00),所有处理各层次冠层内气温和地温均为T1>CK>T2,随着冠层高度增加,处理间气温差异逐渐减小;随着土壤深度增加各处理间地温差异逐渐减小。夜间(18:00-次日8:00),各处理间5cm地温差异最大,其次为冠层40cm处。不同灌溉水温改变了各处理的能量平衡分量,水体含热量的变化(Q)表现为T2>CK>T1,土壤热通量(G)、显热通量(H)和潜热通量(LE)均表现为T1>CK>T2。说明较高温度的池塘水灌溉加重了水稻的高温热害,而较低温度的井水灌溉对抵御高温热害有良好效果。

抽穗期灌溉缓解水稻高温热害的微气象学分析

为研究灌溉对水稻高温热害的防御效果,在南京以“两优培九”为研究对象,在抽穗期高温热害发生期间采用2种灌溉处理(T1,田间无水层覆盖;T2,田间保持10 cm水层)进行了田间试验,测定了稻田土壤和冠层温度,计算了稻田能量平衡各分量日变化。结果表明:在白天,T2处理可以降低水稻冠层的日最高气温、平均气温和稻田土壤温度,延后土温最大值出现时间1 h。灌溉主要影响了稻田的显热通量(H)和潜热通量(LE)交换,从而使冠层气温出现差异。T2处理 LE/Rn 比T1高9.71%, H/Rn 比T1低31.87%,表明水层覆盖下稻田潜热交换增加,显热交换降低,有利于田间蒸散散热,使冠层气温和土壤温度上升较T1缓慢。田间水层覆盖缓解了水稻抽穗期高温热害的危害。

长江中下游地区水稻生长季节内农业气候资源变化

基于长江中下游地区1960-2016年153个气象台站的地面观测资料,分析了长江中下游地区水稻生长季节内热量、光照和水分资源的时空变化特征。结果表明:1960-2016年长江中下游地区水稻生长期内≥10℃积温平均为4944.53℃·d,10年倾向率为47.76℃;积温有效率平均为86.920%,10年倾向率为-0.279%;高温日数平均为21.93 d,10年倾向率为0.84 d;低温日数平均为5.81 d,10年倾向率为-1.26 d;日照时数平均为1228.94 h,10年倾向率为-41.04 h;降水量平均为1048.91 mm,10年倾向率为7.52 mm;降水日数平均为61.04 d,10年倾向率为-1.38 d;降水强度平均为11.24 mm/d,10年倾向率为0.25 mm/d。长江中下游地区水稻生长期在1960-2016年热量资源增加明显,但积温有效率呈下降趋势,光照资源呈减少趋势,降水量及降水强度呈现增加趋势,这将对该地区水稻生产产生负面影响。

喷施钾钙硅制剂改善高温胁迫水稻叶片光合性能提高产量

为探明喷施钾、钙和硅制剂对高温热害下水稻光合作用及产量的调控效应,以水稻品种陵两优268为研究对象,持续3 d对叶片分别喷施22.04 mmol/L KH2PO4溶液(T1)、20.0 mmol/L CaCl2溶液(T2)和2.5 mmol/L Na2Si O3·9H 2O溶液(T3),以喷施蒸馏水为对照(CK),测定了3种制剂预处理后对高温胁迫(日均气温35℃)下水稻剑叶光合、荧光参数和产量的影响,并用隶属函数法综合评价了钾、钙和硅制剂处理的水稻剑叶光合作用抗高温能力。结果表明:喷施钾、钙、硅制剂均能提高高温胁迫下水稻的产量,T1、T2和T3分别比CK增产42.67%、29.70%和20.01%(P<0.05)。与CK相比,在高温胁迫处理第5 d和高温结束后的第5 d,喷施钾、钙、硅制剂皆可提高水稻剑叶光饱和点、最大净光合速率(Pmax)(P<0.05)、光适应下光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv?/Fm?)(P<0.05)、光系统Ⅱ实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP),降低非光化学猝灭系数(non-photochemical quenching coefficient, NPQ)(P<0.05),叶片光合活性高;钾、钙、硅制剂对提高水稻剑叶光合性能抗高温的能力大小依次为T1>T2>T3,以喷施22.04mmol/LKH2PO4溶液效果最好,喷施20.0 mmol/L CaCl2溶液次之。

浙江地区甬优15直播稻的最佳播期分析

以"甬优15"水稻为材料,于2017年在浙江龙游农业气象试验站进行5个播期的分期播种试验(A1:5月5日,A2:5月15日,A3:5月25日,A4:6月4日,A5:6月14日),分析播期对直播稻叶面积指数(LAI)、光合生产、群体干物质积累和转移以及产量的影响。结果表明:适宜播期(A2,5月15日)下,直播稻LAI、群体光合势、群体生长率高,群体干物质积累多,地上部干物质的输出量和转化率大,A2地上部营养器官干物质输出量和转换率分别比A1、A3、A4、A5高7.87%、15.29%、49.43%、56.43%和5.59%、13.18%、28.60%和39.83%。与当地常年单季晚稻适宜播种日期(5月25日)相比,适当早播(5月15日)可增加直播稻的有效穗数、结实率及穗粒数,提高水稻产量,其中A2产量最高(为8879.70kg·hm-2),分别比A1、A3、A4和A5高392.10、610.20、1445.85和2085.15kg·hm-2。由此可见,甬优15在浙江龙游最佳直播期为5月中旬,偏早或偏迟(5月上旬或5月下旬)播种均将导致减产,而过迟播种(6月及以后)将导致产量严重降低。

不同播期对直播稻植株干物质积累和转运的影响

以甬优15为材料,通过田间分期播种试验,对不同播期直播稻植株干物质积累及其产量进行比较研究。结果表明,播期推迟使直播稻拔节至抽穗期发育时间明显缩短,抽穗至成熟期发育时间随播期推迟延长;随着播期的推迟,叶面积明显降低,单茎干物质积累量显著下降,拔节至抽穗期的干物质积累量下降最大;随播期推迟,叶、茎的物质输出量和转换率均呈显著下降趋势,产量构成因素及产量均下降,产量构成因素受播期影响由大到小依次为穗粒数、结实率、有效穗数和千粒质量。

喷施不同化学制剂对高温胁迫水稻干物质积累与碳氮代谢的影响

以陵两优268为研究对象,采用盆栽试验,在水稻拔节末期连续3 d对叶片分别喷施22.04 mmol/L磷酸二氢钾(KH_2PO_4)溶液和20.0 mmol/L的氯化钙(CaCl_2)溶液,以喷施蒸馏水为对照,然后利用人工气候箱进行5 d高温处理(6∶00—18∶00,40℃±0.5℃/18∶00—次日6∶00,30℃±0.5℃,日平均气温为35℃),在高温处理5 d期间和高温处理结束5 d后分别测定水稻剑叶光合速率、叶片和茎秆的干物质量、含氮量和可溶性糖含量,成熟时测定产量,以探讨不同化学制剂对高温胁迫水稻干物质积累与碳氮代谢的影响。结果表明,在高温胁迫下和高温结束后的恢复过程,喷施2种化学制剂皆可提高水稻剑叶的光合速率和蒸腾速率,提高水稻叶片和茎秆的干物质量、含氮量和可溶性糖含量;喷施2种化学制剂均能提高水稻的穗粒数和结实率,每穗粒数分别比对照多21.00粒和18.66粒,结实率分别高10.83%和5.90%,穗粒重分别高0.44 g和0.36 g。喷施22.04 mmol/L KH_2PO_4溶液的处理提高水稻抗高温胁迫能力效果要好于喷施20.0 mmol/L CaCl_2溶液的处理。

基于高光谱遥感数据的水稻叶温反演

【目的】研究水稻叶温与冠层反射光谱间的关系,为水稻叶温的模拟与监测提供理论依据。【方法】利用FieldSpec Pro FR光谱仪和Raynger ST红外温度探测仪测量水稻抽穗期冠层的反射光谱和叶片温度,分析原始反射光谱、一阶微分光谱、归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(DVI)、再归一化差值植被指数(RDVI)和转换型土壤调整指数(TSAVI)与叶温的关系。【结果】叶温的变化直接影响水稻冠层光谱的反射率,影响水稻红边特征。一阶微分光谱与叶温存在极显著相关性(P<0.01,下同),990 nm处相关系数(0.889)最高,885 nm处相关系数(-0.893)最低。选取叶温敏感波段光谱组合计算植被指数,发现RDVI和TSAVI与叶温的关系呈极显著相关,相关系数分别为0.724和0.733。由RDVI和TSAVI建立经验模型,结果显示由TSAVI建立的叶温估算模型效果更好,其验证样本的决定系数为0.610,相对误差为1.97%,均方根误差为2.546。【建议】综合考虑多种预处理方法,最大程度还原光谱信息;优化特征波长的提取,提高建立模型的精度;基于高光谱技术,实现冠层叶温的无损监测。