氣候變化、品種更新和管理措施對我國水稻生育期及產(chǎn)量影響的研究.pdf

1、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)是一個復(fù)雜的多因子動態(tài)系統(tǒng)，受氣象、土壤、品種和栽培管理措施等多種因素的影響，從而使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者難以綜合考慮多因子互作、預(yù)測農(nóng)業(yè)生產(chǎn)趨勢并量化各因子對農(nóng)作物生產(chǎn)的影響。作物生長模擬模型為定量描述作物生長發(fā)育過程及其與環(huán)境和技術(shù)的動態(tài)關(guān)系提供了新的方法和手段。本研究以我國4個典型的單季稻區(qū)和3個典型的雙季稻區(qū)為對象，分析了1981-2009年水稻生育期內(nèi)各氣候要素的變化趨勢，并利用水稻生長模擬模型(RiceGrow)，探討了氣候

2、變化對我國水稻生育期及產(chǎn)量的影響;進一步基于各典型站點1981-2009年的實測水稻田間數(shù)據(jù)，分析了氣候變化條件下溫度升高、品種更新及管理措施改變對水稻生育期及產(chǎn)量的影響;最后基于太湖稻區(qū)1980-1989年及2000-2009年的逐日氣象數(shù)據(jù)和80年代及00年代的土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)，并結(jié)合水稻生長模型(APSIM-Oryza)及GIS空間分析技術(shù)，分析了太湖稻區(qū)氣候條件和土壤屬性的時空分布特征，定量了氣候要素、土壤改良、品種更新及管理措施改

3、變對太湖稻區(qū)水稻產(chǎn)量的影響。
　　 基于中國水稻種植區(qū)劃并結(jié)合水稻種植面積、單產(chǎn)、總產(chǎn)及水稻實測數(shù)據(jù)觀測站點和氣象站點的位置，在全國選取了7個典型的水稻種植站點（單季稻區(qū):黑龍江的五常、河南的信陽、江蘇的鎮(zhèn)江、四川的漢源;雙季稻區(qū):江西的南昌、湖南的衡陽、廣東的高要）作為研究對象，分析了水稻生育期內(nèi)氣候要素隨時間的變化趨勢;運用水稻生長模擬模型RiceGrow量化了氣候變化對水稻生育期及產(chǎn)量的影響;采用統(tǒng)計學(xué)方法定量了氣候變化條

4、件下品種更新及栽培管理措施改變對水稻生育期及產(chǎn)量的影響。研究結(jié)果表明:單季稻區(qū)與雙季稻區(qū)水稻生育期內(nèi)氣候要素的變化趨勢不一致。其中單季稻區(qū)以溫度升高、降雨量和日照時數(shù)降低為主，而雙季稻區(qū)則以溫度和降雨量升高，日照時數(shù)降低為主，且單季稻區(qū)氣候要素的變化幅度大于雙季稻區(qū)。從1981-2009年，五常、信陽、鎮(zhèn)江和漢源（單季稻區(qū)）水稻生長季內(nèi)，平均最高溫度的年增長量分別為0.039，0.029，0.058和0.029℃/年;平均最低溫度的年增

5、長量分別為0.087，0.029，0.068和-0.001℃/年;溫度日較差的年增長量分別為-0.048，-0.005，-0.010和0.039℃/年;總?cè)照諘r數(shù)的年增長量分別為-4.80，-8.29，-1.56和-2.37小時/年;總降雨量的年增長量分別為-4.89，-1.26，1.00和-0.46毫米/年。南昌、衡陽和高要（雙季稻區(qū))早稻生長季內(nèi)，平均最高溫度的年增長量分別為0.029，0.045和0.019℃/年;平均最低溫度的年

6、增長量分別為0.012，0.039和-0.001℃/年;溫度日較差的年增長量分別為0.013，0.008和0.016℃/年;南昌和衡陽的總?cè)照諘r數(shù)變化幅度較小，而高要的總?cè)照諘r數(shù)變化趨勢明顯，其年增長量為-6.86小時/年;三個站點總降雨量的變化趨勢均不顯著。南昌、衡陽和高要晚稻生長季內(nèi)，平均最高溫度的年增長量分別為0.068，0.029和0.003℃/年;平均最低溫度的年增長量分別為0.077，0.039和-0.001℃/年;溫度日較

7、差的年增長量分別為-0.003，-0.010和0.016℃/年;與早稻相同，南昌和衡陽的總?cè)照諘r數(shù)變化幅度較小，而高要的總?cè)照諘r數(shù)變化趨勢明顯，其年增長量為-6.03小時/年;三個站點總降雨量的變化趨勢均不顯著。
　　 通過分析模型(RiceGrow)模擬的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在品種、土壤及栽培管理措施均保持不變的情況下，溫度的升高縮短了水稻的生育期天數(shù)，降低了水稻的產(chǎn)量。從1981-2009年，五常、信陽、鎮(zhèn)江和漢源的水稻總生育期分別縮

8、短了10.4、12.3、15.7和8.4天;南昌、衡陽和高要早稻及晚稻的總生育期分別縮短了8.4和10.6天，8.1和2.8天，2.8和1.7天。1981-2009年，五常、信陽、鎮(zhèn)江和漢源的光溫潛在產(chǎn)量和雨養(yǎng)產(chǎn)量分別降低了1038和1029 kg·ha-1，1827和2024 kg·ha-1，945和1012 kg·ha-1，96和841 kg·ha-1;南昌、衡陽和高要早稻的光溫潛在產(chǎn)量和雨養(yǎng)產(chǎn)量分別下降了609和50 kg·ha-

9、1，661和284 kg·ha-1，476和357 kg·ha-1;晚稻的光溫潛在產(chǎn)量和雨養(yǎng)產(chǎn)量則分別下降了684和319 kg·ha-1，122和73 kg·ha-1，1299和1070 kg·ha-1。
　　 進一步分析模型中各站點與水稻生育期有關(guān)的品種參數(shù)發(fā)現(xiàn)，品種的更新主要表現(xiàn)為播種至拔節(jié)階段品種基本早熟性的降低及抽穗至成熟階段基本灌漿因子的降低。另外，通過比較實測水稻生育期數(shù)據(jù)與模型模擬的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，品種的更新能夠抵消溫

10、度升高對單季稻生育期產(chǎn)生的負(fù)面影響，延長水稻的生育期長度，提高水稻的產(chǎn)量;然而品種更新未能抵消溫度升高對雙季稻生育期產(chǎn)生的負(fù)面影響，但仍可以提高水稻的產(chǎn)量。隨著品種的更新，從1981-2009年，五常、信陽、鎮(zhèn)江和漢源水稻的總生育期分別延長了3.9、14.8、9.8和-5.9天，產(chǎn)量分別增加了5600、2520、3080和-1680 kg·ha-1;南昌、衡陽和高要早稻的總生育期分別縮短了1.7，1.1和8.7天，產(chǎn)量分別增加了840、

11、280和1960 kg·ha-1;晚稻的總生育期分別縮短了12.3，+5.0和11.8天，產(chǎn)量分別提高了840、1400和2240 kg·ha-1。
　　 通過對水稻的產(chǎn)量與品種及管理措施進行逐步多元回歸發(fā)現(xiàn)，1981-2009年，我國水稻產(chǎn)量的提高主要是收獲指數(shù)和每穗粒數(shù)增加的結(jié)果。另外，收獲指數(shù)的提高與每穗粒數(shù)的相關(guān)性極為顯著。30年間，五常、信陽、鎮(zhèn)江和漢源水稻的收獲指數(shù)分別提高0.12，0.09，0.29和-0.03;南

12、昌、衡陽和高要早稻的收獲指數(shù)分別提高0.12，0.06和0.20;晚稻的收獲指數(shù)分別提高0.15，0.06和0.23。
　　 應(yīng)用GIS的空間分析技術(shù)，分析了太湖稻區(qū)氣候要素和土壤養(yǎng)分的時空分布特征，并結(jié)合APSIM-Oryza模型情景模擬的結(jié)果，定量了氣候要素、土壤改良、品種更新和管理措施改變對太湖區(qū)域水稻生產(chǎn)力的貢獻。結(jié)果表明:與80年代相比，00年代太湖稻區(qū)水稻生育期內(nèi)的平均最高、最低溫度和溫度日較差上升，總降雨量（除東北

13、部地區(qū)）及日照時數(shù)下降，總降雨量的減少主要是由拔節(jié)至抽穗及抽穗至成熟階段降雨量的減少造成的，而總?cè)照諘r數(shù)的降低，則是拔節(jié)至抽穗階段日照時數(shù)顯著下降的結(jié)果;00年代土壤有機質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀的含量較80年代分別上升了15.85％、79.55％、124.55％和10.37％;太湖稻區(qū)00年代水稻的平均產(chǎn)量較80年代提高了46.3％;土壤、氣候、品種及管理措施對太湖稻區(qū)水稻生產(chǎn)力的影響程度不同，與80年代相比，氣候要素變化導(dǎo)致太湖稻區(qū)水