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行业专项成果综述-气候变化背景下双季稻生产全过程的气象适用技术研究

发布者:张岳   来源:   发布时间:2020/11/2 11:43:57   标签:   浏览次数:2014

项目编号GYHY201406025

研究周期2014年1月-2016年12月

国拨经费317万元

项目负责人】黄淑娥

项目骨干成员】陈小荣、杜尧东、景元书、田俊、杨军、吕厚荃、张文红、君、黄珍珠、江晓东、张崇华、聂秋生、贺浩华、刘尉、张金恩、王尚明

项目承担单位江西省气象科学研究所

项目协作单位】国家气象中心 江西农业大学 南京信息工程大学 广东省气候中心 江西省农业气象试验站

主要研究成果

基于江西、广东、南京连续3年的双季稻分蘖晒田、抵抗低温和高温影响的气象适用技术大田试验,开展了气候变化背景下双季稻生产全过程的气象适用技术研究,取得了系列科研成果,主要包括:

1)研究出了气候变化背景下双季稻区气候资源和灾害风险演变规律,提出了在江南双季稻区,早稻提前5-10d移栽与正常移栽之间的适宜度差异不明显,早稻可适时提前移栽的播期调整建议;综合考虑双季稻生长季内热量、光照、生长季长度及灾害风险等因素,制定了双季稻高效利用气候资源的避灾安全种植布局图,提出在江南双季稻区应增加晚熟早稻+晚熟晚稻熟性搭配、双季稻或再生稻种植面积,调减单季稻面积的种植结构调整和品种熟性配置建议。

2)分析出了双季稻气象适用技术应用对稻田小气候环境、水稻生理与形态特征的影响特征。早稻灌浆期灌水4-5cm防高温技术应用,可使稻叶温度下降1.0以上、稻田土温降低2-3;早稻灌浆期采用水量0.28kg/m2进行喷水,晴天白天水稻叶片平均温度可下降约1.2,阴天天稻叶平均温度平均可下降0.8。晒田控蘖适用技术应用可增加土壤含氧量和氧化还原电位,抑制无效分蘖生长,使早稻成穗率提高15%以上,晚稻提高10%以上。早稻分蘖期遇低温,采取灌8-10cm深水灌溉,可提高早稻有效穗数、穗粒数和穗结实率,从而减少产量损失;早稻幼穗分化期低温,深水灌溉,可减轻幼穗分化变慢,防止稻穗枝梗和颖花的退化;晚稻抽穗扬花期低温,深水灌溉,能减轻稻穗包颈,促进抽穗,增强水稻开花、授粉受精及籽粒灌浆性能,提高结实率和产量。

3)揭示了双季稻抵抗低温或高温影响的生理机制。水稻关键生育期灌水防低温适用技术,可提高水稻冠层和土层温度,提高叶片光合速率和过氧化物酶活性,降低丙二醛含量和膜脂过氧化程度,利于水稻叶片膜系统修复,促进光合作用和干物质的积累,从而减小低温度对水稻产量的影响。水稻中等水层灌溉和叶面喷施KH2PO4等防高温适用技术应用,可提高水稻叶片过氧化物酶活性,降低丙二醛含量,降低膜脂过氧化程度,提高水稻抗逆性,减少水稻高温胁迫伤害。

4)建立了7项气象适用技术定量指标,即水稻晒田控蘖气象适用技术定量指标、早稻分蘖期和幼穗分化期灌水防御低温技术定量指标、早稻幼穗分化期喷施叶面肥防御低温技术定量指标、早稻灌浆期灌水防御高温技术定量指标、早稻灌浆期喷水防御高温技术定量指标、晚稻抽穗扬花期灌水防御低温技术定量指标、晚稻抽穗扬花期喷施叶面肥防低温技术定量指标。

5)研究出8项气象适用技术,即水稻晒田控蘖气象适用技术、早稻分蘖期灌水防御低温技术、早稻幼穗分化期灌水防御低温技术、早稻幼穗分化期喷施叶面肥防御低温技术、早稻灌浆期灌水防御高温技术、早稻灌浆期喷水防御高温技术、晚稻抽穗扬花期灌水防低温技术和晚稻抽穗扬花期喷施叶面肥防低温技术。

成果的创新性主要体现在以下4个方面:

1)双季稻气象适用技术试验观测方法与技术规范的制定。从试验时段、试验处理方式、观测内容、观测方法等制定了双季水稻气象适用技术试验观测方方案,为水稻气象试验研究提供科学依据和规范。

2)揭示了双季稻抵抗低温和高温影响的生理机制,制定出防御水稻高、低温影响的气象适用技术和定量指标。

3)建立了双季稻分蘖期晒田控蘖适用技术定量指标。提出了水稻分蘖期最佳晒田时间和晒田程度,在水稻分蘖末期后,当早、晚稻分蘖数约达到预计成穗数的80%时,排水晒田5-10天,晒至0-20 cm土壤体积含水量为60±5 %为宜。

4)基于气候变化的影响研究,提出可供双季稻高效利用气候资源的种植方案,制定出我国双季稻高效利用气候资源的种植布局图。

 

成果应用情况

将研究成果应用于农业气象服务中,编写服务材料100余篇,取得了显著的服务效果。本着边研究边应用的原则,建立的双季稻晒田控蘖、双季早稻幼穗分化期和双季晚稻抽穗扬花期灌水和喷施暖性肥料抵抗低温影响以及双季早稻以水调温抵抗高温影响的气象适用技术,已在国家气象中心生态和农业气象中心、广东省气候中心、江苏气象服务中心、江西省农业气象中心、江西省农业气象试验站等单位农业气象业务服务开展了应用。各省区利用项目研究成果,制作发布水稻农用天气预报、农业气象灾害警报、农业高影响天气分析、农业气象旬(月)报、决策信息、每日天气与农事、秋收秋种气象服务专报、优质稻气象服务信息等多种类型的农业气象业务服务产品100余篇。相关服务产品通过中央气象台、广东省决策气象信息网、广东兴农网、广东应急气象频道《气象·农业》、江西微农、江西省气象局官网等平台向公众发布。针对双季稻晒田控蘖以及早稻灌浆期灌水抵抗高温等气象适用技术,广东应急气象频道专门通过了《气象·农业》专题节目进行了农业防灾减灾媒体宣传,取得了较好的社会效果;针对20197月底-8月份高温和20209月中下旬低温天气过程,江西省农业气象中心及时开展防御不利温度影响的公众和决策气象服务,多期产品通过江西微农开展了公众服务,阅读量合计达3.0万余人次;针对201510月上中旬华南寒露风天气过程以及2016年春季南方稻区早稻低温过程,国家气象中心利用项目成果开展了灾害监测预警和防御气象服务,并在中央电视台黄金时段天气预报节目发布了预警信息,该服务材料被两办刊物采用,受到各级部门好评。

将研究成果应用于高校教学、科学试验以及学术交流中,成果的应用具有重要的学术价值。项目中有关双季水稻主要气象灾害试验观测内容、观测方法与规范,水稻高温、低温灾害机制等等技术成果在南京信息工程大学、江西省农业大学的水稻气象试验、灾害影响评价、水稻生长模拟等研究中得到应用。成果的应用为高校开展水稻野外科学试验、教学实践活动、水稻机理研究、水稻生长模拟、水稻制种等提供了技术方法和科学依据。项目中有关“灌水量对水稻生理特性影响”、“水稻模型用于高温预警”、“水稻抵御低温、高温技术”研究等系列研究成果,在2016-2020年中国气象学会农业气象与生态气象学委员会年会期间进行特邀报告与成果交流,获得近500名科技人员关注与好评,大力推动了农业气象科研发展。

    上述成果的应用在提升南方水稻气象灾害防御能力、减少气象灾害损失以及促进高校野外科学试验、教学实践活动、农业气象科研等中发挥了重要的作用,具有显著社会经济效益。

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