未來氣候及散射輻射變化情景下南京地區(qū)水稻產(chǎn)量模擬.pdf

1、氣候變化會對未來的糧食產(chǎn)量產(chǎn)生重要的影響。本文以處在長江中下游平原的南京為例，利用水稻模型ORYZA2000，在改進(jìn)與驗(yàn)證模型的基礎(chǔ)上，在IPCC第五次評估報告給出的RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5四種情景下模擬2016-2100年氣溫、CO2濃度，特別是大氣氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)改變引起的地表接受的散射輻射占總輻射比例的變化對水稻產(chǎn)量的影響。
　　主要研究結(jié)果有:
　　(1)在ORYZA2000模型

2、中，太陽輻射中的散射輻射比例是影響作物產(chǎn)量和地上部分干重的重要因子，產(chǎn)量和地上部分干重對散射輻射所占總輻射的比例敏感，散射輻射占總輻射比例變化為10％時，產(chǎn)量對其變化的敏感度系數(shù)為1000，且隨著散射輻射占總輻射比例變化增大而減小。在當(dāng)前輻射水平下，當(dāng)散射輻射占總輻射比例增加30％左右時，作物產(chǎn)量地上部分和干重達(dá)到最大。
　　(2)將ORYZA2000模型輻射模塊中模擬的散射輻射占總輻射的比例與觀測值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)模型對該值的模擬

3、存在偏差。對模型中選取的三個具有代表性時刻12:30-13:00左右、14:30-15:00左右和16:30-17:00左右的散射輻射占總輻射比例進(jìn)行模擬，其平均偏差分別為9.9％、13.1％和16.7％，均方根誤差分別為0.12、0.14和0.16。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，散射輻射比例模擬的偏差與大氣透射系數(shù)呈現(xiàn)出顯著的二次曲線關(guān)系。利用該關(guān)系對散射輻射占總輻射的比例模擬進(jìn)行訂正，發(fā)現(xiàn)三個時刻模擬結(jié)果的均方根誤差分別減小了0.01、0.02和0.

4、02。雖然改進(jìn)后，對散射輻射占總輻射的比例模擬的偏差仍然存在，但該結(jié)果可為ORYZA2000模型的改進(jìn)提供參考和依據(jù)。
　　(3)利用CMIP5耦合模式對未來氣候變化進(jìn)行模擬得出，氣溫和CO2變化趨勢與RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5四種情景下設(shè)置的一致。RCP6.0情景中散射輻射比例值在2031-2060年階段出現(xiàn)了增加，其中2051-2060年較XX年增加9.72％，之后才開始下降。而在RCP2.6情景、

5、RCP4.5情景和RCP8.5情景中，散射輻射比例值變化趨勢一致。到本世紀(jì)末，RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0及RCP8.5情景下氣溫單獨(dú)作用時的產(chǎn)量比2015年分別下降5.46％、16.1％、24.23％和37.63％，CO2濃度單獨(dú)作用時產(chǎn)量分別上升2.97％、14.7％、23.09％和32.61％，散射輻射比例單獨(dú)作用時產(chǎn)量分別下降7.03％、7.14％、6.05％和6.72％。
　　(4)三種因子共同作用時，四種情

6、景下的產(chǎn)量分別較2015年下降了10.04％、11.06％、11.28％和23.5％。其中，RCP6.0情景中產(chǎn)量下降的百分比與RCP4.5情景中接近。由此可以看出，CO2濃度的施肥效應(yīng)可以提高水稻產(chǎn)量，但不能完全抵消氣溫升高以及散射輻射占總輻射比例的下降引起的產(chǎn)量降低。氣溫、CO2濃度和散射輻射比例三種因子對水稻產(chǎn)量的作用不是簡單的疊加，它們的作用是相互協(xié)同、相互影響的。由此說明，ORYZA2000模型對未來水稻產(chǎn)量的模擬受氣溫的影響