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Study on Vulnerability and Meteorological Disaster Thresholds of High-Temperature and Drought Combined Stress During Heading and Flowering Stage of Mid-season Rice
YEPei, FENGDehao, YANGJun, LIUKaiwen, CHENSicheng
Chin Agric Sci Bull ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (6) : 120-126.
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Abbreviation (ISO4): Chin Agric Sci Bull
Editor in chief: Yulong YIN
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Study on Vulnerability and Meteorological Disaster Thresholds of High-Temperature and Drought Combined Stress During Heading and Flowering Stage of Mid-season Rice
To explore the effects of high-temperature and drought combined stress on the yield and physiological characteristics at heading and flowering stage of mid-season rice, and to determine the meteorological disaster threshold, this study used Jingzhou’s main indica hybrid rice variety, ‘Shuangliangyou 138’, as the experimental material. The experimental treatments included a control group (CK), high-temperature group (T), drought group (D), and combined high-temperature and drought stress group (T-D). Through the artificial simulation of stress conditions, the study analyzed the impacts of different stress levels on rice yield and physiological traits, and identified the meteorological disaster indicators and thresholds. A composite disaster evaluation model based on meteorological factors was established. Results showed that the high-temperature and drought combined stress had a significant greater inhibitory effect on rice yield and physiology than single stress, with more pronounced effects under normal sowing dates (phase II) than delayed sowing dates (phase IV). Compared to the CK group, the T-D treatment led to a 70.36% decrease in grain yield, with a reduction in total grain number per panicle, seed setting rate, and 1000-grain weight by 40.53%, 53.05%, and 19.43%, respectively, SPAD value decreased by 12.3%, indicating a synergistic enhancement effect between high temperature and drought. Path analysis showed that during the heading and flowering stage, the effect of high-temperature and drought combined stress on rice yield was most significantly influenced by seed setting rate, followed by total grain number per panicle, SPAD, 1000-grain weight, panicle length, and effective panicle number, and the seed setting rate was identified as the most sensitive yield factor and served as the key disaster indicator. The meteorological disaster threshold for this indicator was found to be a high-temperature thermal accumulation of 80.8℃·d and a 20 cm soil relative humidity of 34.4%. A composite disaster evaluation model based on high-temperature thermal accumulation and soil moisture was established, revealing that high-temperature stress contributed more to the yield loss than drought, and high temperature exacerbated the effects of drought. This research provides the technical support for the monitoring, early warning, and risk assessment of high-temperature and drought combined disasters in rice cultivation.
mid-season rice / heading and flowering stage / high-temperature and drought / seed setting rate / meteorological disaster threshold
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唐樱歌, 刘伟, 高艳红. 长江中下游平原2022年高温干旱复合型极端事件的影响因子分析[J]. 大气科学学报, 2024, 47(4):533-540.
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郝立生, 马宁, 何丽烨. 2022年长江中下游夏季异常干旱高温事件之环流异常特征[J]. 干旱气象, 2022, 40(5):721-732.
2022年夏季长江流域发生了建国以来最为严重的干旱高温气候事件，对当地工农业生产、居民生活、生态安全等造成严重影响。为深入认识这次干旱高温气候事件发生的原因和改进气候预测技术，利用1951—2022年2400多测站气温、降水数据和NCEP/NCAR再分析数据等资料，采用T-N波作用通量、视热源Q<sub>1</sub>（Q<sub>2</sub>）诊断和合成分析、距平分析等方法，从大气环流异常的角度进行综合分析。主要结论如下：（1）2022年夏季，500 hPa源自北大西洋地区的扰动异常偏强，在沿中高纬西风带向东传播时引发了明显的大槽大脊活动，波动能量主要沿西风带向东传播，没有出现在东亚向东南方向传播的特征，造成冷空气活动位置偏北，很难影响到长江流域。（2）2022年夏季，500 hPa高度场在青藏高原上空出现明显正距平扰动，尤其8月扰动进一步加强，东移到长江流域，诱发西北太平洋副热带高压西伸，使得副热带高压呈现东西带状分布。副热带高压（简称“副高”）西部完全控制了长江流域地区，一方面副高阻挡了北方冷空气南下，另一方面副高长时间维持下沉运动，不利于降水发生，有利于下沉增温。（3）2022年夏季，热带对流区（视热源）位置异常偏南到赤道以南（气候态在5°N—20°N），有两方面影响：一是造成哈德来经圈环流（Hadley Cell）上升支异常偏南，长江流域在8月为异常下沉区，不利于降水发生，有利于下沉增温效应的出现；另一方面造成2022年夏季亚洲热带夏季风偏弱、东亚副热带夏季风偏强，低频信号向长江中下游传播明显偏弱，这些都不利于长江中下游降水过程的发生。（4）高纬、中低纬、低纬热带地区环流异常协同作用造成2022年长江流域夏季出现异常的干旱高温气候事件。要预测长江流域夏季降水或高温干旱，需提前关注500 hPa北大西洋地区扰动信号的发生及未来传播特征，青藏高原上空高度场扰动的发生及移动特征，热带对流（热源）位置变化及伴随的热带夏季风强度变化、低频信号的传播特征等。
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张玉翠, 谭江红, 闫彩霞. 湖北省区域性高温、干旱及其复合事件变化特征及危险性评估[J]. 干旱气象, 2024, 42(6):825-835.
为评估气候变化对农业的潜在影响并科学地制定应对策略，本文基于1994—2023年湖北省76个国家级气象观测站逐日气温、降水等资料，根据区域性高温天气过程等级划分标准及干旱过程监测评估方法，识别和分析了湖北省区域性高温、干旱事件及其复合事件的变化特征和农业致灾危险性。结果表明，湖北省区域性高温事件平均每年发生4.3次，总体呈增加趋势，其中61.2%的特强和强高温事件集中在7—8月；区域性干旱事件平均每年发生1.5次，2010年前呈减少趋势，之后转为增加，冬春季的发生频次略高于夏秋季；区域性高温干旱复合事件多发生在6—8月，2010年后发生频次明显增加。区域性高温和干旱事件的强度及其农业致灾危险性的空间分布基本相似，高温事件的高强度和高危险区主要位于湖北省东部，而低值区位于西南部；干旱事件则以中部偏东区域为高值区，并向周围递减；高温干旱复合事件的致灾危险性从东部向西部递减。区域性高温、干旱及其复合事件分布最广的危险等级区域分别为高危险区、中危险区和极高危险区，其面积分别占湖北省总面积的37.6%、53.8%、46.6%。在全球气候变暖和极端天气事件频发的背景下，湖北省东部区域性极端高温、干旱及其复合事件的发生概率及致灾危险性预计将会增加。
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陈东东, 栗晓玮, 张璐阳, 等. 西南地区水稻生育期复合高温干旱事件时空演变特征[J/OL]. 生态学杂志, Https://link.cnki.net/urlid/21.1148.q.20250227.1336.002,2025-09-04.
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张方潇, 陈翛, 黄娜, 等. 长江流域单季稻关键生育期高温、干旱及其复合事件时空分布特征[J]. 中国农业大学学报, 2025, 30(4):1-14.
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王芬, 吴东丽, 张全军. 湖北省一季稻发育期对气候变化的响应[J]. 作物学报, 2025, 51(7):1934-1948.
为了深入研究一季稻发育期及发育期长度(growth periods lengths, GLs)对气候变化的响应, 基于1991— 2020年湖北省5个农业气象观测站发育期观测数据和逐日气象数据, 分析了湖北省一季稻发育期及GLs的变化特征, 量化了发育期及GLs变化对日平均气温、日平均地温、气温日较差、相对湿度、降水量、日照时数的敏感性。结果表明, 1991—2020年湖北省一季稻发育期以推后趋势为主(平均2.97 d 10 a<sup>-1</sup>), 即每10年平均推后2.97 d, 其中成熟期推后趋势最明显(4.99 d 10 a<sup>-1</sup>)。GLs以延长的趋势为主(3.22 d 10 a<sup>-1</sup>), 其中分蘖—拔节延长趋势最明显(8.17 d 10 a<sup>-1</sup>)。发育期及其长度的变化对日平均气温敏感性最高。其中日平均气温与移栽、返青、分蘖、拔节相关系数分别为-0.59、-0.45、-0.47和-0.49 (P < 0.05)。日平均气温对拔节—孕穗、孕穗—抽穗、抽穗—乳熟、生殖生长期的敏感系数分别为7.79、7.62、5.69和9.17。研究表明, 影响湖北省一季稻发育期的主导气候因子是气温、地温和气温日较差, 而相对湿度、降水和日照时数作用较小。然而气候因子也只能解释发育期及其长度变异的48.22%, 可以推测除气候因子外, 一季稻发育期及其长度变化可能还受到品种更换、技术进步及栽培管理方式变化等因素的综合影响, 未来的研究可以考虑量化这些因素的贡献率。
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谢华英, 马钧, 代邹, 等. 抽穗期高温干旱胁迫对杂交水稻产量及生理特性的影响[J]. 杂交水稻, 2016, 31(1):62-69.
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李汉一, 龚玉秀, 李龙庆, 等. 孕穗灌浆期高温干旱下水稻内香8518的产量结构分析[J]. 种业导刊, 2025(3):50-56.
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梁嘉荧, 蔡一霞. 高温干旱对水稻产量、品质及剑叶生理特性影响研究综述[J]. 中国农学通报, 2013, 29(27):1-6.
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高焕晔, 宗学凤, 吕俊, 等. 高温干旱双重胁迫对水稻产量与品质的影响[J]. 三峡生态环境监测, 2016, 1(2):10-17.
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段骅, 佟卉, 刘燕清, 等. 高温和干旱对水稻的影响及其机制的研究进展[J]. 中国水稻科学, 2019, 33(3):206-218.
高温和干旱是影响水稻生长、发育、产量和品质的两个最重要的环境因子,全面理解高温和干旱胁迫对评价气候变化对水稻生产的影响至关重要。概述了高温、干旱及其复合胁迫对水稻生长发育、产量形成和稻米品质的影响;从光合作用、抗氧化系统、内源激素、蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性、分子机制等方面阐述其生理机制;提出减轻水稻高温干旱胁迫的调控措施;对未来深入开展水稻高温干旱逆境的研究提出建议。
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赵鸿, 王润元, 尚艳, 等. 粮食作物对高温干旱胁迫的响应及其阈值研究进展与展望[J]. 干旱气象, 2016, 34(1):1-12.
以大气温度升高和降水波动为主要标志的气候变暖对农业生产产生了重要影响，农作物生长发育、形态建成、生理生化过程等对气温、水分变化的响应特征、机理与后果等的研究，对揭示气候变化对农作物的影响及其机制具有重要作用，是制定适应对策的重要前提之一。本文分别回顾了国内外水稻、小麦、玉米等主要粮食作物生长、发育、生理生态因子、产量、水分利用效率等对高温、水分亏缺的反应以及对二者的协同响应，评述了高温和干旱缺水影响过程中作物的阈值反应及其临界值，讨论了当前高温干旱对作物影响研究中存在的问题。在此基础上，提出了今后应着重加强研究的关键科学问题：（1）干旱/湿润条件下的温度、水分阈值，以及多因子协同胁迫下作物的忍耐极限；（2）胁迫程度、时期、历时与作物自身生理生化过程的关系，以及细胞和分子水平上的响应机制；（3）作物对适度干旱的补偿效应在高温下是被削减还是增加，需要进一步研究和探索。
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李浩宁, 任丽伟. 河南省夏玉米高温和干旱复合胁迫风险评估[J]. 中国农学通报, 2024, 40(36):9-16.
本研究旨在构建河南省夏玉米高温和干旱复合胁迫风险评估体系，运用层次分析法计算干旱综合风险和高温综合风险的权重分布，从致灾因子危险性、承载体暴露性、孕灾环境脆弱性和防灾减灾能力4个方面综合评价风险分布。结果表明，干旱综合风险较高的地区主要集中在河南北部，高温综合风险较高的地区主要集中在河南南部。构建河南省夏玉米干旱、高温复合胁迫灾害综合评估体系，得到干旱风险和高温风险的权重分别为0.4938、0.5062。高温和干旱复合胁迫风险分布与纬度不密切相关，还受到自然条件等多种因素的共同影响，全省大部分地区处于中低风险区，高风险区主要集中在河南西部以及西南部的小部分地区。评估结果以期为防灾减灾，保障河南省玉米生产的政策制定提供一定的理论支持。
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叶佩, 刘可群, 申双和, 等. 湖北中稻抽穗开花期高温热害风险分析及区划[J]. 中国农学通报, 2022, 38(8):110-117.
为探究湖北中稻抽穗开花期高温热害发生风险变化特征,基于湖北18个农业气象站中稻生育期观测资料和1960—2019年气象资料以及2016—2017年荆州大田高温控制试验资料,采用数理统计、相关分析等方法,从产量致灾角度探究中稻花期高温热害指标,分析中稻高温热害年际变化、空间分布特征并对其风险进行区划,结果表明：（1）≥35℃高温危害积温与关键产量构成因素（结实率）的（负）相关性较高温日数更好。（2）1960—2019年湖北中稻花期高温热害强度呈先降后升的年代变化,尤其自21世纪初以来,高温热害呈现频率增高、强度加大、范围更广的特点,在空间上以鄂东地区的强度、频率增幅最大,其次是江汉平原和鄂西南,鄂西北增幅较小。（3）高风险区为鄂西北部、长江三峡河谷以及鄂东一带,低风险区为鄂西南中高山及江汉平原大部地区,其余为中风险区,1990—2019年较1960—1989年高温热害风险明显增强。
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吴黎, 李岩, 张有智, 等. 基于遥感技术的农业气象灾害监测预警研究进展与展望——以黑龙江省为例[J/OL]. 农业展望, Https://link.cnki.net/urlid/11.5343.S.20250904.1423.002,2025-09-09.
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