Agronomie 18 (1998) 449-460
DOI: 10.1051/agro:19980702

Temperature of rice spikelets: thermal damage and the concept of a thermal burden

John E. Sheehy^a, Peter L. Mitchell^b, David J. Beerling^b, Tadashi Tsukaguchi^c and F. Ian Woodward<sup>b

a</sup>  International Rice Research Institute, P.O. Box 933, 1099 Manila, Philippines
^b  Department of Animal and Plant Sciences, University of Sheffield, Sheffield S10 2UQ, UK
^c  Faculty of Agriculture, Kyoto University, Sakyo, Kyoto 606, Japan

Abstract - The temperature of an inanimate object can be expressed as the sum of air temperature and a temperature term called the 'thermal burden'. The thermal burden depends on the size and shape of an object and its environment. The temperature of rice spikelets can be thought of in the same way except that they can offset some of the thermal burden by transpirational cooling. Using simple theory and measurements we derive values of the thermal burden, the boundary layer resistance and resistance to water loss of spikelets by comparing adjacent panicles, one of which had been severed by a stem borer and was unable to transpire. Close to midday a spikelet at the top of the canopy had a thermal burden of approximately 5 °C, the maximum achievable thermal burden was calculated to be approximately 20 °C. Spikelet resistance to water vapour loss varied from 173 to 851 s m^-1, boundary layer resistance was approximately 17 s m^-1. The fertility of rice spikekets declines when the daily maximum air temperatures is above 33 °C, to zero at 40 °C. Because of the interaction between the thermal burden and spikelet transpiration, tissue temperature should be used to describe thermal damage rather than air temperature. The objective of the work described was to develop a simple model of thermal exchanges that could be used to investigate thermal damage to rice spikelets. (© Inra/Elsevier, Paris.)

Résumé - Température des épillets de riz : dégâts thermiques et le concept de charge thermique. La température d'un objet inerte peut être exprimée comme la somme de la température de l'air et d'un terme appelé «charge thermique ». La charge thermique dépend de la taille et de la forme de l'objet, ainsi que de son environnement. La température des épillets de riz peut être évaluée en considérant comme dépendante de ces deux termes excepté que dans le cas des épillets une compensation partielle de la charge thermique est possible par le refroidissement lié a la transpiration. L'usage d'une approche théorique simplifiée et de mesures nous a permis d'évaluer la charge thermique, la résistance de la couche limite et la résistance des épillets aux pertes d'eau par une comparaison avec les panicules adjacentes, dont l'une d'elle, sévèrement attaquée par un insecte foreur de tige, était incapable de transpirer. Vers midi, un épillet situé au sommet de la canopée a une charge thermique d'environ 5 °C. La valeur maximale pouvant être atteinte par la charge thermique a été calculée à environ 20 °C. La résistance des épillets à l'évaporation a varié de 173 s m^-1 à 851 s m ^-1. La résistance de la couche limite était d'environ 17 s m^-1 . La fertilité des épillets de riz décline lorsque la température maximale journalière de l'air dépasse 33 °C, jusqu'à être nulle à 40 "C. En raison de l'interaction entre la charge thermique et la transpiration des épillets, la température des tissus devrait être utilisée pour décrire les dommages thermiques plutôt que la température de l'air. L'objectif des travaux décrits dans cet article est d'élaborer un modèle d'échanges thermiques simples qui pourrait être utilisé pour étudier les dégâts causés par les fortes températures aux épillets d'une panicule de riz. (© Inra/Elsevier, Paris.)

Key words: rice spikelet / transpiration / temperature / boundary layer resistance / thermal burden

Mots clés : épillets de riz / transpiration / température / résistance de la couche limite / charge thermique