极端高温已经成为影响水稻产量和品质的主要灾害因素之一，并会随着全球气候变暖的加剧而扩大影响，研究极端高温对水稻生长的影响可以为促进水稻的高产稳产和田间管理决策提供重要参考依据。叶片是水稻进行光合作用最基本的器官，叶片形态直接影响水稻光合作用的能力和效率，进而影响水稻光合作用和产量。本试验是基于全自动人工气候室控温实验，研究孕穗期和开花期两个单时期水稻遭受高温对叶片形态的影响。试验结果显示（1）孕穗期高温处理对叶片最终叶长叶宽无显著影响，但对其生长速率变化有一定影响。高温处理下叶片生长速率加快，提前定长定宽；（2）孕穗期和开花期处理随着高温持续时间的增加会使叶片退绿变黄的时间推迟。研究结果将为未来气候下极端高温对水稻株形影响的模拟研究奠定基础，推动数字农业的发展。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
1 材料与方法3
1.1 试验材料与试验地点3
1.2 试验设计 4
1.3 项目测定和方法4
2 结果与分析4
2.1 孕穗期高温处理对水稻叶长叶宽的影响4
2.1.1 孕穗期高温对水稻叶长的影响4
2.1.2 孕穗期高温对水稻叶宽的影响5
2.2 高温处理下水稻黄叶比动态变化规律6
2.2.1 孕穗期高温处理黄叶比动态变化规律6
2.2.2 开花期高温处理黄叶比动态变化规律8
3 讨论与结论 10
致谢11
参考文献11
极端高温对水稻叶片形态影响的研究
引言
水稻是中国乃至是全球范围内最重要的粮食作物之一，我国有一半以上的人口以水稻作为主食。据统计，预计到2050年，要满足人们对粮食的需求，全球水稻的产量将要以每年0.6%~0.9%的方式增产才能达到这一目标[1]。作为起源于低纬度热带地区的高温短日照植物，形成了适应高温和短日照的生理生态特性[2]。虽然水稻的生长发育需要相对较高的温度，但是其在某些生育期内对温度极为敏感。水稻在不同生长发育阶段对温度的要求和响应各不相同[3]，但都存在一个最适温度和临界温度，如果超出了上限或下限临界 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
温度，水稻的生长发育就会出现异常，超过水稻所承受高温的温度范围将形成高温胁迫。高温胁迫是指温度升高到一定程度并超过一段时间对作物生长和发育造成不
可逆转的影响[4]。水稻生长发育过程中，外界温度高于其最适生长温度一定范围，就可能造成高温热害，从而影响水稻的产量和品质。
在全球气候变暖的背景下，极端高温在各个地区的出现会更加频繁，且持续时间会更长[5]。伴随全球工业化进程的加速，温室效应的加剧，目前全球平均气温较100年前升高近1℃，短期的极端高温出现频率大幅度提高，给农作物安全生产带来极大隐患[6]。政府间气候变化专门委员会（IPCC）第五次评估报告指出[7]，根据19862005年的数据，预计20182100年全球平均气温将会上升1.8±0.5℃到3.7±0.7℃。长江流域常受副热带高压控制，容易出现持续高温天气，水稻花期高温危害目前己成为中国长江流域水稻生产的主要问题之一。
叶片作为光合作用的重要器官，其形态特征是虚拟作物研究的重要组成部分，会直接影响水稻光合作用的能力和效率，进而影响水稻籽粒灌浆的速率和饱满程度，甚至是水稻的产量和品质。温度是影响水稻正常生长发育的重要因素之一，水稻中90％的干物质积累量来自于光合作用，而这其中的 90％以上则又来自于叶片的光合作用[10]。高温可能会对水稻株形产生影响，而株形的变化反过来可能会对水稻的光合生产等生理生化过程产生作用。孕穗开花期是水稻对高温反应及其敏感的时期[8]，气候变暖背景下水稻遭遇高温胁迫频发，水稻孕穗期和开花期因此导致水稻遭遇严重的生理伤害[9]。同时，叶长和叶宽是构成水稻叶片形态的直接因素，直接影响植株形态的建成。叶片的形态特征历来是水稻在培育育种的重要指标[11,12,13]。上三叶（剑叶、倒二叶和倒三叶）是水稻中籽粒同化物的主要光合产物供应源，占水稻籽粒同化物的比例接近于80%；其中，剑叶提供约40%的同化物促进籽粒的形成，并且又是上三叶当中最重要的成分[14]。一般情况下，植物受到高温的影响会出现叶黄等现象。刘媛媛[15]研究显示，在形态学上，水稻受到极端高温的胁迫叶片会出现由绿变黄、变褐甚至最后干枯的现象。因此，研究叶长、叶宽、叶黄比等水稻叶片形态对不同温度导致的反应对于水稻的栽培育种选育具有重要的意义。
国内外众多研究显示高温对水稻影响是多方面的。史培华[16]研究了花后高温对水稻生长发育的影响，认为水稻花后生长天数随高温胁迫天数和持续时间的增加而缩短，高温度日每增加1℃.d，开花期和灌浆期高温胁迫下水稻花后生长持续期分别缩短0.49d和0.39d。Mohammed [17]等研究了孕穗期夜间高温对水稻生长的影响，结果表明夜间高温降低了花粉活力和小穗育性，同时加大了呼吸作用，导致产量的降低。与此同时，夜间高温导致籽粒宽度的降低和籽粒垩白的增加，从而导致品质的降低。目前，国内外对高温下形态的研究较少，并且结果不尽相同。杨纯明[18]等在水稻7叶期对植株进行35℃高温处理8天的结果表明，营养生长期高温胁迫会导致分蘖数、株高、叶片长度受到抑制，使叶鞘变白、失绿，但是植株发育几乎不受高温影响。Ohe[19]等研究报道高温下水稻株高生长速率大于外界环境下的生长速率。张玉屏[20]等在抽穗期高温对植株生长影响的模拟研究表明，日温3238℃条件下，随着温度的升高，叶片温度显著升高，同时叶片长度随温度的升高而变大。董登峰[21]等研究表明，灌浆期高温胁迫会使水稻叶片衰老和光合能力下降。李金军[22]研究发现，高温敏感性水稻品种高温下出叶速度减慢，叶片变短，株高明显降低。
目前国内外研究偏向于高温对水稻生长发育以及产量与品质的形成，对于极端高温对水稻株形方面的研究较少。针对这一问题，本文利用全自动人工气候室模拟的符合自然温度变化规律的盆栽控温实验，以水稻叶片器官为切入点，通过连续观察并定量分析不同温度梯度和持续时间处理条件下的叶长、叶宽和黄叶比这三个指标的动态变化规律，试图来说明高温对水稻生长过程中特别是水稻孕穗期和开花期形态的影响。探讨水
稻功能叶片在极端高温胁迫下的动态变化和适应机理，为进一步研究水稻耐热性和水稻生产和管理提供参考数据和方法。
材料与方法
试验材料和试验地点
供试水稻品种为2000年苏种审字第358号迟熟中粳品种淮稻5号，试验地点为大学农学院国家信息农业工程技术中心如皋试验基地进行。
试验设计
基于全自动人工气候室模拟的符合自然温度变化规律的盆栽控温实验，试验设置2个时期（孕穗期和开花期），3个温度梯度分别为32℃、40℃、44℃和2个温度持续时间分别为2天、4天，共12个处理。采用数码图像处理技术以及传统测试方法进行测试。水稻于5月播种，6月移栽，人工插秧。各处理底肥均于插秧前施入并整齐排好。除处理期温度不同，其余采用同样的栽培措施进行管理，及时控制和防治病虫害。下图为本试验技术路线图：

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