基于自適應(yīng)調(diào)整的福建省水稻生產(chǎn)氣候變化影響研究.pdf

1、糧食安全是國家安全的重要組成部分，糧食安全保障功能也是農(nóng)業(yè)多功能性中最重要的一項功能。在影響糧食安全保障的諸多因素中，氣候變化及其伴生的天氣氣候事件對糧食產(chǎn)量的影響最為直接。因此，能否科學(xué)評價氣候變化及其可能造成的影響已成為當(dāng)前亟待解決的重大問題。福建省人多地少，以稻米為主食，水稻豐歉對福建省糧食安全保障有著重大影響。因此，研究氣候變化對福建省水稻生產(chǎn)的影響有著重要的理論及現(xiàn)實意義。
　　 本研究根據(jù)IPCC（政府間氣候變化委員

2、會）排放情景特別報告(SRES)中的A2、B2、及A1B方案，利用區(qū)域氣候模式(PRECIS)構(gòu)建了福建省17個樣點的氣象數(shù)據(jù)庫，并利用逐日歷史氣象資料對未來情景數(shù)據(jù)進行了訂正，生成A2、B2、及A1B排放方案下的氣候變化情景。在此基礎(chǔ)上，進一步分析了未來不同情景下水稻生育期各主要氣象要素時空分布特點及年際間的波動規(guī)律。進而根據(jù)地形特點與水稻種植模式將福建省劃分為3個稻區(qū)（閩東南雙季稻區(qū)、閩西北雙季稻區(qū)及閩西北山地單季稻區(qū)），每種熟制的

3、水稻各選3個代表性品種，采用2006-2007年的逐日氣象資料及同期區(qū)試產(chǎn)量資料對各代表性品種的遺傳參數(shù)進行了調(diào)試與確定;利用上述基于PRECIS的氣候變化情景文件與CERES-Rice模型嵌套，采用雨養(yǎng)與灌溉兩種供水方式，并綜合考慮未來CO2濃度升高的直接增益效應(yīng)，結(jié)合相關(guān)農(nóng)業(yè)氣候指標，模擬并評估了2020s及2040s氣候變化對福建省水稻生產(chǎn)的影響。根據(jù)≥10℃的起始日期及積溫指標計算了基準氣候及未來氣候變化情景下水稻生長季的開始日

4、期、生長季長度及積溫變化，進一步分析了未來各樣點稻作布局的可能變化。在此基礎(chǔ)上，又模擬分析了各水稻種植區(qū)未來不同情景下稻作制度、品種搭配及水稻播種期的自適應(yīng)調(diào)整，最后估算了自適應(yīng)調(diào)整綜合效果下不同稻區(qū)水稻產(chǎn)量、穩(wěn)產(chǎn)性及全省水稻總產(chǎn)的可能變化。主要研究結(jié)果歸納如下:
　　 (1)福建省未來水稻生育期的溫度將顯著上升，增溫幅度將隨著時間推移而加大。其中，以單季稻生育期的升溫幅度最大，2020s及2040s依次為0.3～2.4℃及1.

5、5～3.4℃;早稻生育期的增溫幅度最小，2020s為0.2～0.9℃，2040s為0.7～1.7℃;后季稻生育期的增溫幅度介乎前兩者中間，兩個時段分別為0.3～2.1℃及0.5～3.6℃。后季稻生育期日均溫的年際波動幅度最大，其次是單季稻;相對而言，早稻生育期內(nèi)表現(xiàn)出較小的的波動幅度。未來水稻生育期的降水在大部分樣點都將增加，其中早稻生育期的降水增加最多（1～4成），明顯大于單季稻（1～3成）和后季稻（1～2成）生育期。閩東南稻區(qū)的雙季

6、稻生育期降水變率大于閩西北稻區(qū)雙季稻以及閩西北山地單季稻生育期的降水變率。未來水稻生育期的總輻射將呈減少趨勢，2020s及2040s時段將分別減少1～2成;2040s時段閩西北雙季稻區(qū)早稻生育期太陽輻射減少達4成左右，且年際波動幅度最大，其次是閩東南稻區(qū)的早稻，單季稻生育期太陽輻射的年際波動幅度較小。綜上所述，由于氣溫升高及年際波動幅度的加大，生育期日最高氣溫≥35℃的天數(shù)可能增多，福建省未來后季稻遭遇高溫及極端天氣事件的頻率將增加;而

7、早稻主要受陰雨寡照天氣的影響。
　　 (2)未來氣溫上升將導(dǎo)致≥10℃積溫增加以及水稻生長季延長，在A2與B2排放情景下，水稻安全播種期將提前10d以上，10～22℃之間≥10℃的積溫未來全年可增加690℃左右;A1B情景下安全播種期提前了12d，積溫的平均增長幅度達到了910.8℃。積溫的增加及水稻生長季的延長使得用晚熟品種替代中熟或早熟品種及單季稻種植區(qū)改種雙季稻成為可能。
　　 (3)無論是雨養(yǎng)方式還是灌溉方式，未

8、來全省各稻區(qū)水稻生育期在兩種情景下都將縮短，單季稻生育期天數(shù)減少幅度最大，2040s時段達到20d以上。A2與B2情景下閩西北雙季稻區(qū)的后季稻減產(chǎn)幅度最大，2020s時段A2與B2情景下減產(chǎn)幅度分別為6.9％與10.2％，2040s時段的減產(chǎn)進一步加大至14.1％與15.6％。各稻區(qū)的早稻減產(chǎn)幅度與閩西北山地單季稻區(qū)的單季稻減產(chǎn)幅度較為接近。充分灌溉的條件下，大部分地區(qū)的水稻減產(chǎn)幅度有所減緩，這種現(xiàn)象對于后季稻的產(chǎn)量變化表現(xiàn)的尤為明顯。

9、兩種情景下的閩東南稻區(qū)的后季稻未來的生產(chǎn)狀況較為樂觀，2020s時出現(xiàn)了較小幅度的增產(chǎn)，A2與B2情景下增產(chǎn)幅度依次為2.3％與3.1％，2040s時段A2情景下轉(zhuǎn)為減產(chǎn)(-2.8％)，B2情景下的產(chǎn)量與當(dāng)前基本持平(0.5％)。A1B情景下雙季稻種植區(qū)早稻與單季稻均表現(xiàn)為減產(chǎn)。2020s時段閩東南稻區(qū)早稻減產(chǎn)率達到12.4％（雨養(yǎng)）和11.3％（灌溉）;閩西北雙季稻區(qū)早稻減產(chǎn)程度略小。單季稻區(qū)雨養(yǎng)水稻7.1％及灌溉水稻2.1％的減產(chǎn)主

10、要來自中熟品種的負貢獻。2040s減產(chǎn)幅度將進一步加大。與此相反，A1B情景下未來兩種時段雙季稻區(qū)的后季稻均表現(xiàn)為增產(chǎn)。2020s時段閩西北雙季稻區(qū)灌溉后季稻產(chǎn)量增產(chǎn)達到21.0％，增產(chǎn)幅度大于閩東南稻區(qū)的10.6％，雨養(yǎng)方式下后季稻增產(chǎn)幅度略小;2040s各稻區(qū)后季稻增產(chǎn)幅度將減小。
　　 (4)無論是哪一種情景，各雙季稻種植區(qū)后季稻的產(chǎn)量穩(wěn)定性均不如早稻，單季稻的穩(wěn)產(chǎn)性介于期間。隨著溫度的升高，產(chǎn)量的不穩(wěn)定性有增加的趨勢。大

11、部分地區(qū)在灌溉條件下水稻的穩(wěn)產(chǎn)性將得到改善，灌溉在一定程度上可以緩解未來高溫天氣帶來的產(chǎn)量波動。未來水稻生育期的土壤水分條件將變得不如目前濕潤，與之相關(guān)各稻區(qū)灌溉需要量均有所增加。
　　 (5)在氣候變化影響評價研究中，有必要將糧食生產(chǎn)的自適應(yīng)能力考慮在內(nèi)，即對未來各地可能的種植制度、品種類型和栽培技術(shù)等做出相應(yīng)調(diào)整，選擇生育期較長、產(chǎn)量較高的中晚熟品種替代生育期較短產(chǎn)量潛力較低的早熟品種，并結(jié)合播期的調(diào)整，將使當(dāng)?shù)氐乃井a(chǎn)量明

12、顯提高。進行品種和播期的自適應(yīng)調(diào)整后，未來三種情景下各雙季稻區(qū)的早稻都由調(diào)整前的減產(chǎn)轉(zhuǎn)為增產(chǎn)，后季稻的產(chǎn)量也明顯提高，單季稻模擬產(chǎn)量的減產(chǎn)幅度也明顯減小。在此基礎(chǔ)上，如果進而考慮播種日期的自適應(yīng)調(diào)整，水稻模擬產(chǎn)量可進一步提高。在A2、B2、A1B三種情景下，閩東南雙季稻區(qū)早稻的模擬產(chǎn)量在綜合考慮自適應(yīng)調(diào)整后較之不作此考慮的模擬產(chǎn)量依次增加15.9％、18.0％、19.2％，后季稻的模擬產(chǎn)量依次增加9.2％、7.4％、7.4％;閩西北雙季

13、稻區(qū)早稻的模擬產(chǎn)量依次提高21.2％、20.5％、18.9％，后季稻的模擬產(chǎn)量依次提高14.7％、14.8％、7.2％;閩西北山地單季稻區(qū)一季稻的模擬產(chǎn)量在A2、B2、A1B三種情景下，依次增產(chǎn)4.9％、5.0％、2.9％，該區(qū)目前熱量條件種植一季水稻有余，兩季不足，在A2與B2情景下部分地區(qū)（如長?。┛赏軘U種雙季稻。如果綜合考慮稻作制度、品種類型和播種日期三方面的自適應(yīng)能力，則全省水稻模擬總產(chǎn)在A2、B2與A1B三種情景下較之BAS