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《高溫對水稻生長發(fā)育的模擬研究進展》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、一、立項依據（包括項目來源，研究意義，國內外研究現狀、水平和發(fā)展趨勢等）（一）項目來源國家重點基礎研究發(fā)展項目（973計劃）項目（項目編號2009CB118608）（二）研究意義全球氣候變暖引致了局部地區(qū)高溫、低溫、洪澇、干旱等極端氣候的頻繁出現[1-2]。溫度是影響作物生長的重要環(huán)境因子之一，長江中下游地區(qū)的高溫熱害[3-4]已有較多報道，且短期高溫的出現頻率也大幅提高，從而給農作物安全生產帶來極大隱患。水稻是世界上重要的糧食作物之一，在中國糧食生產中有著舉足輕重的地位。在過去的10年中，水稻面積幾乎占我國糧食
2、總面積的30%，稻谷常年產量占糧食總產量的近45%，為國民提供了約40%的熱量來源。水稻起源于低緯度的熱帶地區(qū)，形成了適應高溫和短日照生態(tài)環(huán)境的特性。水稻生長發(fā)育具有一定的適宜溫度范圍；其中孕穗至抽穗揚花期對溫度最敏感，灌漿成熟期次之，國內外學者已經就水稻生理生態(tài)指標對極端溫度的變化規(guī)律做了不少研究[5-7]。作物模擬模型由于其機理性、動態(tài)性、預測性等特點，能有效的評價和預測作物生產系統(tǒng)的生產能力，成為全球氣候變化對作物產量及生理特性影響的有效評估工具[8-11]。已有模型對正常條件下的作物生長及產量形成過程具有
3、較好的預測性，但在極端高溫脅迫下，模型模擬的準確性還需要進一步改善。近年來，我國的環(huán)境自動控制技術得到了突飛猛進的發(fā)展，用于溫度控制方面的設備從透明聚乙烯薄膜簡棚遮蓋、智能人工氣候箱發(fā)展到溫室遠紅外增溫裝置、自然光人工氣候室[12]。其中自然光玻璃人工氣候室由于環(huán)境溫度控制的精確性、均勻性以及易操作性受到了國內外學者的青睞，為氣候變化條件下高溫逆境對作物生產力影響的模擬研究提供了基礎。因此，基于人工氣候室里實施的不同基因型水稻品種的高溫處理試驗，研究高溫脅迫對水稻生長發(fā)育及產量形成過程的影響，并構建花后高溫條件下
4、水稻產量形成的模擬模型，對于更好的預測未來氣候變化對農業(yè)生產的影響，保障我國糧食安全等具有深遠的意義。（三）國內外研究現狀1高溫對水稻產量形成影響的研究進展水稻高溫脅迫具有時間和空間上的不確定性，因而生產上預防難度很大；高溫對作物的影響過程也比較復雜：不同品種、不同生育期、不同高溫強度和持續(xù)時間甚至不同高溫（晝/夜溫）類型下，對作物生長的影響都不一致[13]。1.1高溫對不同類型品種水稻生長發(fā)育及產量形成的影響。Yoshida[14]早期研究表明，水稻品種對高溫的抗性與柱頭授粉數呈正相關，通常選用花粉散落特性較好
5、、花粉萌發(fā)力強與花粉管伸長迅速的水稻品種可以減少高溫熱害。在遺傳性狀表現上，Matsu[15]認為，花藥內生空腔與藥室之間的細胞層數越少以及花粉囊基部開裂長度越長是水稻高溫抗性品種可能具有的性狀指標。HorieT.etal[16]利用人工氣候室比較了開花期9個粳稻品種在不同溫度處理下的小花不實率及柱頭花粉萌發(fā)率，發(fā)現在高溫處理條件下，導致50%的不育率，且最敏感和最耐高溫品種的高溫閾值有3℃的差別。PrasadP.V.V[17]將14個不同水稻品種分別置于外界環(huán)境和高溫環(huán)境下（+5℃），結果發(fā)現高溫顯著降低了結實
6、率，但不同品種對高溫的反應有差異。隗溟[18]等將兩優(yōu)培九和汕優(yōu)63在盛花期置于人工氣候室36℃高溫下處理不同時間的結果表明，高溫導致兩組合結實率下降，在無庫源關系限制條件下，兩優(yōu)培九結實率明顯高于汕優(yōu)63。1.2不同生育階段高溫脅迫對水稻生長發(fā)育及產量形成的影響高溫對水稻的一生都會造成影響；營養(yǎng)生長期遇高溫，地上部和地下部的生長受抑制，葉面積的擴大和根系生長受阻，株高增高緩慢，分蘗減少，從而導致每畝穗數的減少，但營養(yǎng)生長期對短期的高溫效應不敏感，因而對產量損失影響不大[19]。水稻生殖生長期受到熱害造成產量的損
7、失要遠大于營養(yǎng)生長期，其中又以水稻開花期受到高溫影響最大，籽粒灌漿期次之[20-21]。鄭志廣[22]等研究了水稻灌漿結實期開花、乳熟和蠟熟三階段高溫對結實和干物質生產和分配的影響。結果表明，36℃以上高溫使各階段的單莖干物質積累速率和積累量降低，干物質在穗中的分配比率也降低。高溫除蠟熟階段使轉運率提高外，在抽穗開花和乳熟階段則均使運轉率大大降低。馬寶[23]發(fā)現，溫度脅迫對水稻光合作用的影響不大，主要影響水稻的干物質重以及干物質分配比。高溫脅迫下穗的干物重百分比下降，而莖和鞘的干物重百分比升高，且高溫脅迫影響了
8、水稻的養(yǎng)分運移。高溫引起干物質分配變化的同時，產量構成因素也相應發(fā)生了改變。李秉柏[24]等研究發(fā)現抽穗開花期高溫脅迫明顯降低了水稻花粉活力、花粉萌發(fā)率以及結實率(P<0.01)，并且隨著脅迫溫度的升高與脅迫時間的延長，花粉活力、花粉萌發(fā)率及結實率均急劇下降，但對千粒重的影響較小。Wheeleretal[25]發(fā)現開花時的極端溫度將降低灌漿籽粒數或種子數。Randall[
