夜间增温对水稻生长发育的影响

摘要

气温升高是全球气候变化的主要特征。水稻（Oryza sativa L.）是世界重要的粮食作物之一，研究气候变暖对水稻生产的影响，对我国乃至世界未来粮食安全的评价具有重要意义。为明确我国水稻生长发育对气候变暖的实际响应及其区域和品种差异，需要在不同生态区域开展相关研究。因此，我们采用了能够模拟全球实际温度变化幅度的被动式夜间增温（PNW）和开放式主动增温（FATI）两种增温系统，分别在双季稻区、稻麦轮作区与东北单季稻区设置具有代表性的试验点，同时在江苏（稻麦轮作区）选取了1970s-2000s的8个主要推广水稻品种，研究夜间增温对水稻生长发育的影响，明确不同地区及不同品种水稻生长发育对夜间增温的实际响应与适应，为气候变化背景下各主产区稻作技术的创新提供理论依据。主要研究结果如下：
　　（1）夜间增温使水稻生育期缩短，各地区平均缩短1.1 d，但不同生育阶段的变化趋势不同，夜间增温下花前生育期明显缩短，各地区平均达2.5 d，而花后生育期趋于延长。不同地区及不同年代品种水稻生育期对夜间增温的响应幅度存在差异，但在品种演变过程中，没有发现明显的年代变化趋势。
　　（2）不同稻作系统水稻生物量和籽粒产量对夜间增温的响应趋势存在显著差异。两种增温系统对水稻产量的影响趋势一致，夜间增温下，双季稻区的万宁晚稻、南昌早稻，稻麦轮作区的资中、镇江和南京水稻多年平均产量分别降低13.2％、4.3%、4.8%、7.5%和5.3%；万宁早稻、南昌晚稻、黔南及单季稻区的公主岭水稻产量则呈提高的趋势，分别提高6.0%、11.9%、6.6%和11.2%。夜间增温下，水稻生物量的变化趋势与产量一致。夜间增温下，水稻穗粒数和千粒重的变化趋势与产量一致，而有效穗数均呈增加的趋势。长江下游不同年代水稻品种的生物量与产量对夜间增温的响应程度存在明显差异，但没有发现随年代变化的稳定变化特征。
　　（3）夜间增温下，南昌早稻与镇江的叶面积指数及光合速率降低，南昌晚稻与公主岭的叶面积指数及光合速率则显著提高，两点的叶面积指数分别提高10.3%与43.9%，光合速率分别提高10.7%与11.9%。夜间呼吸速率均表现为提高的趋势，南昌早稻、晚稻与镇江分别提高101.0%、9.2%和9.5%。
　　（4）夜间增温对不同稻作区稻米加工品质与外观品质的影响存在差异。夜间增温下，镇江、南昌早稻及公主岭的整精米率分别下降30.3%、14.3%和2.5%，其他地区的稻米加工品质则趋于提高。除公主岭外，稻米的垩白度和垩白率呈提高的趋势。夜间增温使2008年和2010年的稻米蛋白质含量增加，各地区分别平均增加5.2%和4.0%，而2012年稻米蛋白质含量则降低，各品种平均降低6.3%。