不同RCP情景下氣候變化對長江中下游稻麥生產潛力的影響.pdf

1、本文在氣候變化大背景下，以長江中下游地區(qū)水稻和小麥為研究對象，運用聯(lián)合國政府間氣候變化委員會（IPCC）AR5提出的模擬能力較強的 BCC-CSM1-1（Beijing Climate Center Climate System Model version1-1）氣候系統(tǒng)模式，基于典型濃度情景RCP（Representative Concentration Pathway）輸出的主要氣象要素的逐日模式模擬數(shù)據(jù)資料，應用雙線性內插法降尺度

2、到長江中下游及鄰近區(qū)域62個基本氣象站點，并利用方差訂正法對2021—2050年模式模擬數(shù)據(jù)進行誤差訂正，以獲得更加真實可信的模擬數(shù)據(jù)。采用經驗模型（潛力衰減）和機理模型（DSSAT）預估長江中下游地區(qū)稻麥生產潛力，并利用 Theil-Sen斜率估計和 MK檢驗等方法對未來30年研究區(qū)域內稻麥氣候生產潛力的年際變化趨勢和空間分布特征進行分析，明確主要影響因子，制定適應氣候變化的措施，以期為未來作物生產提供理論依據(jù)。主要研究結論如下：

3、r>　?。?）長江中下游地區(qū)2021—2050年平均氣溫、太陽總輻射量呈顯著上升趨勢，降水量總體增加，幅度較小并未達到顯著性水平。全年和春、夏、秋、冬四季太陽總輻射量、降水量在時間上均呈現(xiàn)顯著的增加趨勢（春夏季>秋冬季）。RCP8.5情景下，研究區(qū)域年平均氣溫呈現(xiàn)自中部向東西遞減，春夏季增溫幅度高于秋季和冬季。研究區(qū)域中部太陽總輻射量較高，而江蘇省南部、安徽省中東部及湖北湖南少部地區(qū)屬于低值區(qū)域，季節(jié)上表現(xiàn)出春季>夏季>秋季>秋冬的特征

4、。降水量的年際變化不顯著，大部分地區(qū)有所降低，但也未通過顯著性檢驗。冬季降水量最小，夏季大部分地區(qū)降水量最大。RCP4.5情景下，研究區(qū)年平均氣溫自北向南逐漸降低，變化傾向率則表現(xiàn)為北部大于南部，夏季較大，冬季較小且未通過顯著性檢驗。太陽總輻射量的空間分布較 RCP8.5情景相似，春夏季太陽總輻射量高于冬秋季，僅春季江蘇省南部地區(qū)通過顯著性檢驗，其余地區(qū)大都未通過顯著性檢驗。2034年以前太陽總輻射量的較平均低，之后則高于平均值，說明未

5、來30年長江中下游地區(qū)20世紀30年代后太陽總輻射量將以更大的速率持續(xù)增加。
　?。?）應用經驗模型模擬基準氣候時段長江中下游地區(qū)稻麥氣候生產潛力分別介于10000～12000 kg/hm2和8000～10500 kg/hm2之間，水稻氣候生產潛力總體呈現(xiàn)上升趨勢而小麥呈現(xiàn)下降趨勢。水稻氣候生產潛力在空間上表現(xiàn)為自研究區(qū)域中部向南北逐漸增加，冬小麥則呈現(xiàn)北高南低的分布特征；未來兩種氣候情景下，稻麥氣候生產潛力總體均呈現(xiàn)顯著線性增加

6、趨勢，表現(xiàn)為RCP8.5>RCP4.5。水稻氣候生產潛力的增加速率較冬小麥大兩倍左右，且年際波動較小，穩(wěn)定性強。RCP4.5氣候情景下，東部沿海地區(qū)、兩湖平原地區(qū)和江西為稻麥氣候生產潛力高值區(qū)域。冬小麥氣候生產潛力與基準時段相反呈現(xiàn)出由就南向北遞減趨勢，水稻則表現(xiàn)為自中西部向東南部沿海逐漸增加。在 RCP8.5情景下，呈現(xiàn)自東向西逐漸減少的趨勢，長江三角洲、南陽盆地和兩湖平原為高值區(qū)，廬山周邊區(qū)域（近鄱湖陽湖）變化率高達80 kghm-

7、2·a-1（P<0.05）。長江中下游地區(qū)稻麥氣候生產潛力受氣候變化和地理位置的雙重影響。作物生育期內≥10℃積溫為主導因子，其次為太陽總輻射，而降水量的影響較小。平原地區(qū)作物氣候生產潛力較同一緯度地區(qū)大。區(qū)域農業(yè)氣候資源在保證足夠數(shù)量的同時相互協(xié)調更是獲得高氣候生產潛力重要條件。
　?。?）DSSAE-CERES模型模擬值與觀測值的模擬結果較好，表明品種可較準確地進行模擬研究。分析可知，2021—2050年稻麥生育期內的平均最高

8、、最低溫度、≥10℃積溫、降雨量和太陽總輻射量的變化將會導致產量的改變。冬小麥和水稻開花期和成熟期日序較基準年均有所推遲，且表現(xiàn)為RCP8.5>RCP4.5，開花期到成熟期天數(shù)則隨之縮短。表明一定范圍內冬小麥產量隨積溫的增加逐漸增加，超過一定閾值時則逐漸減少，其他氣候因子增加或減少并不能彌補積溫過高產生的負效應。
　　水稻的產量潛力較基準年降低(除鐘祥外)。且總體表現(xiàn)為2030s<2040s<2050s， RCP8.5情景下水稻產

9、量下降幅度大于RCP4.5情景。水稻產量降低幅度隨著≥10℃積溫、平均最高溫度的增加而逐漸增大，由于在水稻不同生育期受到高溫脅迫會影響水稻的光合速率、呼吸速率等，表明，水稻關鍵生育時期如若遇到高溫災害，將影響水稻的產量。
　　適當推遲冬小麥、水稻的播期，培育耐高溫的水稻新品種，增大小麥品種光周期系數(shù)，以及加強作物栽培管理措施及加強農業(yè)基礎設施系統(tǒng)工程的建設，減少溫室氣體的排放和增加植被的覆蓋率，完善氣候災害監(jiān)測預警及分析系統(tǒng)等，可