江苏农业学报2020年第36卷第1期 气冠温差及土壤含水率的变化过程进行水稻缺水状 况分析证实水稻在拔节期和开花结实期气冠温差5展望 与田间水分胁迫存在关系,并初步建立了基于气冠 中国水稻冠层温度研究工作正处于初步阶段, 温差的水稻缺水监测体系。通过对冠层温度与土壤研究方向和技术手段有较大的突破空间,结合国内 水分关系的进一步研究,判定土壤水分状况是否满外对作物冠层温度的研究现状提出以下几点建议 足作物的正常生理需要,根据当地推广品种受水分 (1)应加强对水稻冠层温度理论基础的研究 胁迫程度与冠层温度表现,建立相应缺水诊断模型,目前栽培稻品种繁多,根据不同稻作区的代表性品 可以高效快捷掌握田间水分状况,避免了田间土壤种,明确不同基因型品种冠层温度浮动范围,以及同 墒情考察,节约大量人力物力 品种不同生育期冠层温度浮动差异性,探究不同 4.2高温热害评估 因素引起的冠层温度变化对水稻具体生育期内生理 高温热害是水稻遭受的主要气象灾害之一,通状况差异以及生长发育的影响。 常导致水稻育性和光合能力下降,产量和品质降 (2)针对冠层温度差异对水稻进行解剖结构特 低,咧。有报道称,可以通过台站气温推算稻田征分析研究。水稻的解剖结构特征反应生理代谢状 冠层温度结合卫星遥感反演水稻红外温度的方式,况,同时生理代谢状况也体现了解剖结构特征。从 建立高温热害评估模型并对水稻高温热害实施监测根、茎、叶生理构造的差异明确不同品种水稻自身调 与评估。而无人机携带红外测温仪对大田条件节冠层温度的具体优劣势,对产生冠层温度差异给 下热害评估的判断尚未见报道。基于无人机携带红 出生理构造方面的解释 外测温仪可更为快捷、精确测量稻田冠层温度,通过 (3)亟待开发高效测温技术。对大田生产上水 对高温热害程度的分级,针对水稻生育期通常出现稻冠层温度的统一测量一直难以攻克。在保证测温 高温热害的具体时期,探究水稻冠层温度与高温热精度的基础上,开发基于无人机搭载红外测温仪高 害等级及水稻高温热害程度与高温热害等级相关性效测温技术十分重要,从测温速度上来说更能保证 的量化关系,建立更为精确化系统化的高温热害监大田统一测温。相比于耗时耗工接触式测温仪与手 测、警报和评估模型在农业生产上具有很大潜力。 持式红外测温设备,使用无人机搭载红外测温设备 采集的温度信息更具高效性和精确性。 4.3育种方面 1986年,国外学者首次提出利用冠层小气候变 (4)应加快水稻冠层温度相关研究成果的转化 化的相关性来筛选作物抗早基因型。冠层温度与应用。根据水稻品种的冠层温度特性结合气象 应用于水稻抗旱基因型的筛选,从理论和实践上都 因素和田间水肥状况,制定合理的栽培管理措施;量 化冠层温度与关联性状的相关关系,建立相关稻田 是可行的,当冠层温度和其他抗旱性筛选方法(如 监测、警报和评估系统,并最终形成便携仪器等物化 感官判定、生理鉴定法等)结合起来使用时,在抗旱 产品,在高温、干旱以及育种方面推广应用 性筛选中能提供大量有用的信息3。目前,利用冠 层温度筛选抗早基因在其他作物上已经得到广泛应致谢:感谢指导老师在本文撰写期间的支持和各位 用,但在水稻抗早性育种方面仍未产生体系化和理同学提供的帮助以及江苏高校优势学科建设工程的 论化的研究成果。 资助 低温敏感核不育水稻具有随温度变化而转换育 性的特点,可以通过检测植株温度敏感部位的温参考文献: 度判断温敏核不育水稻的育性转变。吕川根等认为[1]董振国.作物层温度与土壤水分的关系[门.科学通报,1986 采用幼穗部位的茎秆温度或冠层20cm高度处气温 31(8):608 判断育性转变比用百叶箱采集的大气温度更具有代[2] TANNER C E. Plant temperatures[[. gronomy Journal,1903, 表性 [5253] 因此,根据温敏不育系育性转变的具体 55:210-211 [3 REYNOLDS M P, SINGH R P, IBRAHIM A, et al. Evaluating 时期和冠层温度信号值,可以更为直观、确切地对制 种田不育系实施监测和评估。 warm environments[ J]. Euphytica, 1998, 100(1/3):85-94气冠温差及土壤含水率的变化过程进行水稻缺水状 况分析ꎬ证实水稻在拔节期和开花结实期气冠温差 与田间水分胁迫存在关系ꎬ并初步建立了基于气冠 温差的水稻缺水监测体系ꎮ 通过对冠层温度与土壤 水分关系的进一步研究ꎬ判定土壤水分状况是否满 足作物的正常生理需要ꎬ根据当地推广品种受水分 胁迫程度与冠层温度表现ꎬ建立相应缺水诊断模型ꎬ 可以高效快捷掌握田间水分状况ꎬ避免了田间土壤 墒情考察ꎬ节约大量人力物力ꎮ ４.２ 高温热害评估 高温热害是水稻遭受的主要气象灾害之一ꎬ通 常导致水稻育性和光合能力下降ꎬ产量和品质降 低[３８ꎬ ４６￣４９] ꎮ 有报道称ꎬ可以通过台站气温推算稻田 冠层温度结合卫星遥感反演水稻红外温度的方式ꎬ 建立高温热害评估模型并对水稻高温热害实施监测 与评估[１２] ꎮ 而无人机携带红外测温仪对大田条件 下热害评估的判断尚未见报道ꎮ 基于无人机携带红 外测温仪可更为快捷、精确测量稻田冠层温度ꎬ通过 对高温热害程度的分级ꎬ针对水稻生育期通常出现 高温热害的具体时期ꎬ探究水稻冠层温度与高温热 害等级及水稻高温热害程度与高温热害等级相关性 的量化关系ꎬ建立更为精确化系统化的高温热害监 测、警报和评估模型在农业生产上具有很大潜力ꎮ ４.３ 育种方面 １９８６ 年ꎬ国外学者首次提出利用冠层小气候变 化的相关性来筛选作物抗旱基因型[５０] ꎮ 冠层温度 应用于水稻抗旱基因型的筛选ꎬ 从理论和实践上都 是可行的ꎬ 当冠层温度和其他抗旱性筛选方法(如 感官判定、生理鉴定法等)结合起来使用时ꎬ 在抗旱 性筛选中能提供大量有用的信息[２８] ꎮ 目前ꎬ利用冠 层温度筛选抗旱基因在其他作物上已经得到广泛应 用ꎬ但在水稻抗旱性育种方面仍未产生体系化和理 论化的研究成果ꎮ 低温敏感核不育水稻具有随温度变化而转换育 性的特点[５１] ꎬ可以通过检测植株温度敏感部位的温 度判断温敏核不育水稻的育性转变ꎮ 吕川根等认为 采用幼穗部位的茎秆温度或冠层 ２０ ｃｍ 高度处气温 判断育性转变比用百叶箱采集的大气温度更具有代 表性[５２￣５３] ꎮ 因此ꎬ根据温敏不育系育性转变的具体 时期和冠层温度信号值ꎬ可以更为直观、确切地对制 种田不育系实施监测和评估ꎮ ５ 展 望 中国水稻冠层温度研究工作正处于初步阶段ꎬ 研究方向和技术手段有较大的突破空间ꎬ结合国内 外对作物冠层温度的研究现状提出以下几点建议: (１)应加强对水稻冠层温度理论基础的研究ꎮ 目前栽培稻品种繁多ꎬ根据不同稻作区的代表性品 种ꎬ明确不同基因型品种冠层温度浮动范围ꎬ以及同 一品种不同生育期冠层温度浮动差异性ꎬ探究不同 因素引起的冠层温度变化对水稻具体生育期内生理 状况差异以及生长发育的影响ꎮ (２)针对冠层温度差异对水稻进行解剖结构特 征分析研究ꎮ 水稻的解剖结构特征反应生理代谢状 况ꎬ同时生理代谢状况也体现了解剖结构特征ꎮ 从 根、茎、叶生理构造的差异明确不同品种水稻自身调 节冠层温度的具体优劣势ꎬ对产生冠层温度差异给 出生理构造方面的解释ꎮ (３)亟待开发高效测温技术ꎮ 对大田生产上水 稻冠层温度的统一测量一直难以攻克ꎮ 在保证测温 精度的基础上ꎬ开发基于无人机搭载红外测温仪高 效测温技术十分重要ꎬ从测温速度上来说更能保证 大田统一测温ꎮ 相比于耗时耗工接触式测温仪与手 持式红外测温设备ꎬ使用无人机搭载红外测温设备 采集的温度信息更具高效性和精确性ꎮ (４)应加快水稻冠层温度相关研究成果的转化 与应用ꎮ 根据水稻品种的冠层温度特性ꎬ结合气象 因素和田间水肥状况ꎬ制定合理的栽培管理措施ꎻ量 化冠层温度与关联性状的相关关系ꎬ建立相关稻田 监测、警报和评估系统ꎬ并最终形成便携仪器等物化 产品ꎬ在高温、干旱以及育种方面推广应用ꎮ 致谢:感谢指导老师在本文撰写期间的支持和各位 同学提供的帮助以及江苏高校优势学科建设工程的 资助! 参考文献: [１] 董振国. 作物层温度与土壤水分的关系[ Ｊ]. 科学通报ꎬ１９８６ꎬ ３１(８): ６０８. [２] ＴＡＮＮＥＲ Ｃ Ｂ. Ｐｌａｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ[ Ｊ]. Ａｇｒｏｎｏｍｙ Ｊｏｕｒｎａｌꎬ１９６３ꎬ ５５: ２１０￣２１１. [３] ＲＥＹＮＯＬＤＳ Ｍ Ｐꎬ ＳＩＮＧＨ Ｒ Ｐꎬ ＩＢＲＡＨＩＭ Ａꎬ ｅｔ ａｌ. Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｒａｉｔｓ ｔｏ ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔ ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｗｈｅａｔ ｉｎ ｗａｒｍ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ[Ｊ]. Ｅｕｐｈｙｔｉｃａꎬ１９９８ꎬ １００(１ / ３): ８５￣９４. ２４０ 江 苏 农 业 学 报 ２０２０ 年 第 ３６ 卷 第 １ 期