1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
一、课题意义
作物生产发育和产量形成的重要基础是具有良好的外部环境，但是在作物生长过程中会遇到各种逆境因素，除有病虫草害等生物胁迫外，还存在着水分胁迫、温度胁迫、盐胁迫等逆境。而温度作为影响植物生长的重要外部环境之一，其可以影响作物发育速率、光合作用、呼吸作用、干物质分配以及产量形成等各个方面。温度胁迫包括高温胁迫和低温胁迫，低温胁迫又可根据环境温度分为冷害和冻害两种，其中冷害是指0℃以上的低温胁迫对植物的正常生长造成的伤害，冻害则是指冰点以下的温度对植物的伤害，一般受到冻害的植物因细胞发生结冰而导致伤害或死亡［1］。而低温胁迫是作物生长过程中经常遇到的一种自然灾害，轻微冷害常使喜温植物的生理活动受到抑制，严重冷害会使某些植物组织遭到严重破坏甚至导致植株死亡，常给农业生产带来严重的损失［2］。
水稻是我国的主要粮食作物之一，对保证我国粮食安全有着十分重要意义。低温胁迫作为水稻主要的非生物逆境之一，对水稻产量和品质形成有明显不利影响。光合作用作为水稻产量形成的基础，研究表明水稻干重的90%来自光合作用，且光合作用是对低温最为敏感的生理过程之一［3 － 4］。王安乾等[5]研究表明：全球不同升温情景下，极端低温事件频次与影响面积持续下降，但强度上升; 随着升温幅度的增大，这种差异变化特征越来越明显; 特别应注意的是，随着温度上升，发生强度和面积超过当前记录到的最强极端低温事件的可能性增大。因而明确低温胁迫对水稻光合作用的影响，对实现我国水稻的高产稳产显得愈发重要。
2. 研究的基本内容和问题
四、研究目标与内容
（1）研究水稻开花期和灌浆期在不同低温水平和持续时间下光合作用的变化情况，分析全球气候变化大背景下，低温频发灾害过程中，水稻光合作用对低温胁迫的响应情况。
（2）研究水稻开花期和灌浆期在不同低温水平和持续时间下对水稻光合有效辐射、净光合速率、电导率、胞间CO2、蒸腾速率等光合作用指标的影响。
3. 研究的方法与方案
六、研究方法与技术路线
本实验对相关资料的获取通过查阅相关文献，依托南京农业大学国家信息农业工程与技术中心的如皋试验基地（32°16′N，120°45′E）人工气候室中实施低温处理进行实验并使用LI-6400便携式光合仪进行数据采集，利用SPSS19.0对数据进行显著性和回归等相关分析。
七、实验方案
本试验的试验材料为两个具有耐冷性差异的粳稻品种；南粳46（低温敏感型）和淮稻5号（耐冷型）。
每年5月中下旬播种于育秧盘，至6月中旬移栽到直径30cm，高35cm的塑料桶里，每桶3穴，每穴2株。桶中装有20kg大田中的水稻土。氮肥基追比为5:1:2:2。另外钾肥和磷肥（P2O5135kg/hm2，K2O190kg/hm2）作基肥一次性施入(磷肥为过磷酸钙，P2O5含量为13.5％，钾肥为氯化钾，K2O含量为52%)。其他管理同高产栽培。
每年5月中下旬播种于育秧盘，至6月中旬移栽到直径30cm，高35cm的塑料桶里，每桶3穴，每穴2株。至于大田自然环境下生长。分别于开花期和灌浆期移入人工气候室进行低温处理。处理期间人工气候室的湿度控制在70%，温度波动按照自然环境中气温的日变化进行模拟控制，温度波动保持在1℃以内。处理结束后移到大田环境下继续生长。整个生育期内水稻桶内保持3cm左右的水层，以防干旱胁迫。具体处理方案如下：
（1） 开花初期低温处理：分别对水稻开花期（30%植株开花，定义为花后0天）、开花盛期（约花后4天）和灌浆期（约花后10-12天）的植株进行处理，设置4个温度水平，Tmax/Tmin分别为27℃/21℃(T1)，23℃/17℃(T2)，19℃/13℃(T3)和15℃/9℃(T4)，T1、T2、T3、T4，设置3个持续时间，分别是3d(D1)、6d(D2)、9d(D3)；
（2） 开花盛期低温处理：将花后4天的水稻植株在开花期进行处理，设置4个温度水平，分别是Tmax/Tmin分别为27℃/21℃(T1)，23℃/17℃(T2)，19℃/13℃(T3)和15℃/9℃(T4)，T1、T2、T3、T4，设置3个持续时间，分别是3d(D1)、6d(D2)；（3） 灌浆期低温处理：将花后10天的水稻植株在灌浆初期期进行处理，设置4个温度水平，分别是Tmax/Tmin分别为27℃/21℃(T1)，23℃/17℃(T2)，19℃/13℃(T3)和15℃/9℃(T4)，T1、T2、T3、T4，设置3个持续时间，分别是3d(D1)、6d(D2)、9d(D3)；具体处理方法见下表。
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| 处理持续3天（D1） | 处理持续6天（D2） | 处理持续9天（D3） |
| 开花初期处理 （S1：花后0天） | S1D1 | S1D2 | S1D3 |
| 开花盛期处理 （S2：花后4天） | S2D1 | S2D2 |
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| 灌浆中期处理 （S3：花后12天） | S3D1 | S3D2 | S3D3 |
数据获取：
（1）对LI-6400便携式光合仪进行预热后进行相关调试确保仪器运行良好，测量 准确。
（2）剑叶的选取：选取叶片生长环境一致，且能代表满足实验目的需要的叶片生长微环境。主要针对光环境。叶片叶龄应该一致。避免使用衰老和不成熟叶片且叶片之间无相互遮荫生长状况良好的叶片。
（3）最适测量时间为上午 9:00 ~ 11:00，即双峰植株第一个光合状况最佳时间。
（4）测量前要先测量选取的叶片的宽度并输入。
（5）打开叶室，夹好测量的植物叶片，并确保在叶片的最宽处。
（6）开始测量。
（7）每个测定需要重复，至少3个，具体重复次数应使用统计学的方法来确定。
（8）使用U盘等移动硬盘导出数据并分析。
八、可行性分析
（1） 低温胁迫目前是热门的研究方向，已有许多的前人进行了研究，拥有大量的数据、文献和实验等可以进行参考。
（2） 本实验依托于南京农业大学国家信息农业工程与技术中心实验，师资力量和科研条件较为完备。
（3） 该实验已有一年的实验经验，我们对其进行了完善并在上一次实验获取的数据中有较好的结果。
4. 研究创新点
九、特色与创新
本实验系统的研究了水稻开花和灌浆期不同低温与不同持续时间对水稻光合作用的影响，探讨了水稻光合作用低温研究上的时期、低温以及持续时间交互作用。
5. 研究计划与进展
十、研究计划与预期进展
（1）2018.5-2018.7相关资料的收集、整理阶段，包括查阅相关数据、深入了解国内外的研究成果，查阅文献，明确研究内容。
（2）2018.8-2018.11跟随学长完成田间试验，包括水稻田间管理，收获，田间取样以及田间测试和各种试验数据的获取。
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