中國水稻光溫生產(chǎn)潛力時空演變特征模擬分析.pdf

1、水稻種植面積與總產(chǎn)量分別占我國主要糧食作物的33％和39％，分別列我國糧食作物第二和第一位。在目前全球變暖的背景下，氣候變化對作物生產(chǎn)的影響已不容忽視，明確我國水稻光溫生產(chǎn)潛力的時空演變特征，對準(zhǔn)確評估過去及未來氣候變化對我國水稻生產(chǎn)的可能影響，保障我國糧食安全具有重要意義。為此，本研究首先搜集我國主要稻作區(qū)中國農(nóng)業(yè)氣象站水稻田間觀測數(shù)據(jù)（生育期、產(chǎn)量等），水稻新品種區(qū)域試驗中對照品種汕優(yōu)63的生育期和產(chǎn)量資料以及同期逐日氣象數(shù)據(jù)資料（

2、太陽輻射、最低溫度、最高溫度等），對水稻作物生長模擬模型ORYZA2000的參數(shù)進(jìn)行調(diào)試和驗證;使用經(jīng)過調(diào)試和驗證的ORYZA2000模擬我國主要稻作區(qū)內(nèi)239個標(biāo)準(zhǔn)氣象站點1961-2007的水稻光溫生產(chǎn)潛力，分析了我國水稻光溫生產(chǎn)潛力時空演變特征;并進(jìn)一步利用ORYZA2000模擬分析光溫變化條件下水稻光溫生產(chǎn)潛力的變化特征，明確了溫度和太陽輻射變化對我國水稻光溫生產(chǎn)潛力的可能影響。主要研究結(jié)果如下:
　　1.ORYZA200

3、0模型參數(shù)調(diào)試與檢驗:分別以桂朝2號、汕優(yōu)63、D優(yōu)63和林中5號作為華南雙季稻、華中單季稻、西南單季稻和東北單季稻代表品種，以廣東高要(1982-1986，1997-2002)、江蘇徐州(1987-1995)、四川漢源(1989-1995)和黑龍江五常(1993-1996)農(nóng)業(yè)氣象站水稻生長觀測數(shù)據(jù)及同期逐日氣象資料對ORYZA2000模型品種生長發(fā)育參數(shù)進(jìn)行調(diào)試和驗證，以2004-2005年江蘇鹽城、安徽合肥、湖北宜昌和湖南懷化站點

4、中國水稻新品種試驗中對照品種汕優(yōu)63生育期和產(chǎn)量資料，驗證不同氣候生態(tài)條件下光溫生產(chǎn)潛力的模擬效果。結(jié)果表明，模擬出苗——開花期和出苗——成熟期與觀測值之間的決定系數(shù)R2分別為0.96和0.98，均方根差RMSE皆為2.3d，相對預(yù)測誤差rRMSE分別為2.2％和1.6％;模擬光溫生產(chǎn)潛力與實際觀測產(chǎn)量決定系數(shù)R2為0.74。校正后的ORYZA2000可較為準(zhǔn)確地模擬不同區(qū)域水稻生長發(fā)育，能夠應(yīng)用于不同地區(qū)水稻生長發(fā)育和光溫生產(chǎn)潛力模擬

5、研究。
　　2.中國水稻光溫生產(chǎn)潛力的時空分布特征:分別以桂朝2號、汕優(yōu)63、D優(yōu)63和林中5號作為華南雙季稻、華中單季稻、西南單季稻、東北單季稻代表品種，將我國主要稻作區(qū)內(nèi)239個標(biāo)準(zhǔn)氣象站點1961-2007年間的逐日氣象數(shù)據(jù)（最低溫度、最高溫度、太陽總輻射等）輸入經(jīng)過調(diào)試和檢驗的ORYZA2000模型，模擬了我國主要稻作區(qū)1961-2007年間水稻光溫生產(chǎn)潛力，并分析了其時空演變特征。結(jié)果表明，東北單季稻光溫生產(chǎn)潛力在144

6、67～18734kg·ha-1之間，平均值為16609kg·ha-1;華中單季稻變化范圍在13930～19380kg·ha-1之間，平均值為15545kg·ha-1;西南單季稻變化范圍在13535～20982kg·ha-1之間，平均值為16446kg·ha-1;華南早季稻變化范圍在11318～14868kg·ha-1之間，平均值為13130kg·ha-1;華南晚季稻變化范圍在11561～14316kg·hg-1之間，平均值為12760k

7、g·ha-1。1961-2007年間，東北單季稻光溫生產(chǎn)潛力年代際變化率范圍在-3.8～-0.2％·10a-1之間，平均值為-1.9％·10a-1(-315kg·ha-1·10a-1);華中單季稻變化范圍在-4.1～-0.2％·10a-1之間，平均值為-2.4％·10a-1(-366kg·ha-1·10a-1);西南單季稻變化范圍在-6.2～0.3％·10a-1之間，平均值為-1.9％·10a-1(-326kg·ha-1·10a-1);

8、華南旱季稻變化范圍在-4.8～0.6％·10a-1之間，平均值為-1.9％·10a-1(-244kg·ha-1·10a-1);華南晚季稻變化范圍在-4.2～0.3％·10a-1之間，平均值為-1.9％·10a-1(-238kg·ha-1·10a-1)。
　　3.光溫變化對中國水稻光溫生產(chǎn)潛力的影響:利用ORYZA2000模型，模擬分析以1961-2007年光溫條件為基準(zhǔn)，溫度增加1℃、太陽總輻射減少10％對我國主要稻作區(qū)水稻光溫生

9、產(chǎn)潛力的影響。結(jié)果表明，1961-2007年間，我國水稻生長季內(nèi)每日平均太陽總輻射變化范圍在-6.5～2.0％·10a-1之間，平均值為-2.3％·10a-1(-0.36MJ·m-2·10a-1)。太陽總輻射下降10％，東北單季稻光溫生產(chǎn)潛力變化范圍在-5.2～-3.0％之間，平均值為-4.0％(-672kg·ha-1);華中單季稻變化范圍在-6.2～-3.3％之間，平均值為4.4％(-675kg·ha-1);西南單季稻變化范圍在-6.

10、6～-2.3％，平均值為-5.6％(-915kg·ha-1);華南早季稻變化范圍在-6.3～-3.5％之間，平均值為4.9％(-637kg·ha-1);華南晚季稻變化范圍在-6.1～-2.2％之間，平均值為-4.3％(-549kg·ha-1)。1961-2007年間，我國水稻生長季平均溫度變化范圍在-0.14～0.69℃·10a-1之間，平均值為0.13℃·10a-1。溫度升高1℃，東北單季稻光溫生產(chǎn)潛力變化范圍在-6.5～-3.3％之

11、間，平均值為-4.5％(-761kg·ha-1);華中單季稻變化范圍在-5.9～-2.9％之間，平均值為-4.3％（-660kg·ha-1）;西南單季稻變化范圍在-8.2～-2.8％之間，平均值為-5.8％(-975kg·ha-1);華南早季稻變化范圍在-6.5～-3.6％之間，平均值為-4.6％(-606kg·ha-1);華南晚季稻稻變化范圍在-6.1～-2.4％之間，平均值為-4.1％（-533kg·ha-1）。1961-2007年

12、間，東北單季稻光溫生產(chǎn)潛力變化主要由溫度變化引起，溫度和太陽輻射變化對水稻光溫生產(chǎn)潛力影響的比率大于1的站點占62％;華中單季稻、西南單季稻、華南旱季稻和晚季稻光溫生產(chǎn)潛力變化主要由太陽輻射變化引起，溫度和太陽輻射變化對水稻光溫生產(chǎn)潛力影響的比率小于1的站點分別占91％、62％、70％和89％。
　　本研究明確了1961-2007年間我國主要稻作區(qū)水稻光溫生產(chǎn)潛力及其時空演變特征，分析了水稻生長季內(nèi)光熱資源變化對我國水稻光溫生產(chǎn)潛