基于过程模型的水稻高温热害灾损评估方法研究

With global climate warming, abnormal disaster weather events become more frequent and powerful. So, it is significant for ensuring food security and improving agricultural production level to enhance the study about early-warning and evaluating techniques on important agro-meteorological disasters. Heat injury due to high temperature is one of the common agro-meteorological disasters forrice production in China. Because the evaluating technique on rice heat injury is lack and heat events become more frequent and powerful, so this study will focus on developing an evaluation technique based on the process model to quantitate the yield loss due to rice heat injury. First, according to the control and field　experiments, the response pattern of yield component to high temperature would be analyzed. Second, the effect models of high temperature on photosynthesis and dry matter partition and their relations to yield component response patterns would be discussed. Final, all above effect models of high temperature would be coupled into the existing rice growth model developed by our research group to construct the process model-based evaluation method due to rice heat injury.

随着全球气候变暖，极端灾害天气的发生呈增多增强趋势，因此，加强重大农业气象灾害的影响分析和损失评估研究对保障粮食安全、提高农业生产水平具有重要意义。高温热害是中国水稻生产中遇到的重要农业气象灾害之一。针对目前水稻高温热害评估技术还不完善的现状，本研究拟在控制试验和田间试验的基础上，分析关键发育期高温对水稻光合速率、物质分配等生长过程的定量影响及其灾后恢复机制，明确不同发育期高温与产量构成因子的定量关系，并构建相应的模型；讨论高温发生情形下光合速率、物质分配、产量构成因子变化的内在关系，并将上述定量关系纳入项目组早期研制的水稻生长模型，实现水稻生长模型对高温事件的响应，最后构建基于过程模型的水稻高温热害损失定量评估方法。

随着全球气候变暖和极端天气的增多，水稻关键生长期持续高温天气频发，高温热害已经成为限制水稻产量潜力发挥的主要农业气象灾害之一。为建立水稻高温热害损失评估方法，本试验选用苏两优295、南粳9108和南粳5055等品种为试验材料，采用盆栽种植，分别于拔节后期、减数分裂期、开花期和灌浆期利用人工气候箱控温，设置不同温度水平和持续天数，以自然环境下生长的水稻为对照（CK），分析了不同处理下水稻生长过程中光合能力的变化、地上部各器官干物质分配及其动态变化、产量及产量构成因素的变化，并建立了基于发育期模型和高温败育模型、穗粒数影响模型的水稻高温热害预警与评估系统。主要结果如下：（1）江淮地区1960年以来高温发生天数呈显著的增加趋势，其中8月中下旬的高温发生天数增加尤为明显；（2）不同生育期高温胁迫下，对SPAD、叶片的实际光化学效率（ΦPSII）和最大光化学效率（Fv/Fm）及叶片含N量等生理指标均有不赂程度的影响。叶绿素含量下降、ΦPSII和Fv/Fm均显著低于CK；（3）随着温度的升高和持续时间的延长，成熟收获时茎分配指数增大，穗分配指数减小，叶分配指数变化不明显。其中减数分裂期高温对分配指数影响最大，拔节后期和开花期受影响程度次之，对灌浆期影响最小；（4）建立了减数分裂期高温对穗粒数的影响模型、灌浆期高温对地上部物质分配的影响模式；（5）分析了稻田和邻近气象站的温湿度差异及其对高温热害损失评估的影响；（6）根据水稻发育期模型和高温败育模型、穗粒数影响模型，构建了水稻高温热害损失评估方法。本研究结果将为未来气候变化过程中，水稻生产者与管理者提供更多的科学种植与管理方法，避免或降低因高温带来的灾害损失。