近30年长江下游地区稻油关键生育期灾害性气候特征及对稻油产量的影响

摘要

长江下游地区既是我国重要的水稻-油菜生产区，也是受气候变化潜在影响较大的地区之一。评估该区作物关键生育时期的灾害性气候对稻油产量的影响，对区域农业结构调整，农业防灾减灾措施的制定具有重大意义。本文利用1980-2009年我国长江下游地区多个气象站点与农业物候观测站点逐日气温和降水量等气象和物候数据，以及稻油的历史产量数据，采用数理统计方法，分析了近30年长江下游地区油菜和水稻关键生育期灾害性气候的时空变化特征。利用相关分析、线性回归分析等方法，研究了灾害气候因子和作物产量的关系，为制定应对灾害性气候的适宜措施提供理论依据。本文主要结论如下:
　　1.1980-2009年长江下游四省市油菜越冬期日最低温度和低温日数均呈上升趋势。越冬期最低温度＜-5℃的日数，安徽和江苏省明显减少，但日数大于3d的年份仍然存在。从空间分布上看，1980s安徽和江苏省大部分地区最低气温＜-5℃日数超过3d，2000s低温日数高于3d的地区面积明显减少。
　　2.近30年长江下游地区油菜蕾花期最低温度呈显著上升趋势，年平均上升幅度为0.09-0.13℃。油菜蕾花期最低气温＜0℃日数呈下降趋势，从空间分布上看，南部地区蕾花期最低温度较高，2000s最低温度＜0℃的情况较少。和1980s相比，2000s区域北部蕾花期最低气温＜0℃的天数明显减少，但天数仍大于3d，特别是最北部地区，最低气温＜0℃的天数超过5d。
　　3.1980-2009年长江下游四省市油菜角果期（3-5月）降水量，除了江苏省外，其他三省市均高于250mm，特别是浙江省的平均值超过400mm。上海市高于250mm的年份较多，浙江省降水量高的区域主要集中在西南部，安徽和江苏省均表现为北部的降水量不足，南部降水较多。江苏省的降水量适中，发生渍害的可能性较小。
　　4.近30年长江下游四省市油菜越冬期和蕾花期低温冻害的严重程度均有所下降，出现重度和中度冻害的年份明显减少，而无冻害和轻度冻害存在的年份显著增多。1980-2009年油菜角果成熟期涝害的严重程度表现为，上海市和浙江省出现轻中度涝害的年份较多，无涝害和重度冻害存在的年份较少;安徽和江苏省大多数年份均未发生涝害，且发生涝害的年份也仅为轻度灾害。
　　5.关键生育期各灾害性气候因子对油菜产量的影响存在地区间差异。3-5月降水过多对长江下游四省市油菜产量均有负面效应，其中对安徽省和浙江省油菜产量的影响显著。蕾花期最低温度升高对长江下游大部分地区的油菜产量有增产作用，特别是浙江、江苏和安徽省影响明显。越冬期最低温度对长江下游四省市油菜产量的影响存在差异，对江苏省和浙江省均有增产作用，其中显著影响浙江省油菜产量。
　　6.1980-2009年，长江下游各省市水稻抽穗成熟期平均温度和最低温度均呈现明显上升趋势。近10年浙江省和上海市受到低温冷害的影响减少，近30年安徽和江苏省抽穗成熟期平均气温小于20℃日数明显减少，但低温日数大于3d的年份仍然存在。从空间上看，1980s安徽和江苏省大部分地区平均气温小于20℃日数大于5d，而近10年日数大于5d的地区面积明显减少。近30年长江下游四省市水稻抽穗成熟期低温冷害的严重程度均明显下降。出现重度冷害的情况较少，发生中度冷害的年份明显减少，而无冷害和轻度冷害存在的年份显著增多。抽穗成熟期最低温度和平均温度与水稻产量有正的相关性。其中对浙江省水稻产量的增产作用最大，对安徽省水稻产量的影响最小。
　　7.孕穗开花期是水稻对高温热害最为敏感的时期，利用近30年南方地区219个气象站点日最高温度数据，通过分析高温胁迫天数(HSD)、高温胁迫强度(HIS)和高温胁迫日(HDD)的时空特征，结果表明，极端高温在东部和西南地区的增幅较大。孕穗开花期的高温热害在南方的大部分地区均呈上升趋势，而高温热害最严重的地区主要分布在四川省，重庆市，江苏省南部以及云南省西南部。
　　8.利用HDD分析了极端高温与水稻产量关系，结果表明，中部和西南部地区高温热害对水稻产量存在显著的负面效应;而东部分区影响不显著。考虑到未来极端高温事件的发生频率可能会增加，制定适宜区域的缓解和适应措施，对于中国南方中稻地区粮食安全生产的发展有着极为重要的意义。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 灾害性气候

1．1．1 气候变化

1．1．2 气候变化对农业生产的影响

1．2 灾害性气候对油菜生产的影响

1．2．1 低温冷害对油菜生产的影响

1．2．2 涝渍对油菜生产的影响

1．3 灾害性气候对水稻生产的影响

1．3．1 低温冷害对水稻生长的影响

1．3．2 高温热害对水稻生产的影响

1．4 研究目的与意义

参考文献

第二章 研究内容与方法

2．1 研究区域概况

2．2 研究思路及内容

2．2．1 研究技术路线

2．2．2 研究内容

2．3 数据来源与分析方法

2．3．1 数据来源

2．3．2 分析方法

参考文献

第三章 油菜关键生育期灾害性气候特征及对产量的影响

3．1 油菜越冬期低温冻害的时空演变

3．1．1 最低温度的时空变化

3．1．2 最低气温﹤-5℃日数的时空分布

3．1．3 油菜越冬期冻害等级变化特征

3．2 油菜蕾花期低温冻害的时空演变

3．2．1 最低温度的时空变化

3．2．2 最低气温﹤0℃日数的时空分布

3．2．3 油菜蕾花期冻害等级变化特征

3．3 油菜角果成熟期涝害的时空演变

3．3．1 角果成熟期降水量的时空特征

3．3．2 角果成熟期涝渍等级变化特征

3．4 油菜关键生育期灾害性气候对产量的影响

3．4．1 越冬期最低温度对油菜产量的影响

3．4．2 蕾花期最低温度对油菜产量的影响

3．4．3 角果成熟期降水量对油菜产量的影响

3．5 讨论与结论

参考文献

第四章 水稻关键生育期灾害性气候特征及对产量的影响

4．1 水稻抽穗成熟期低温冷害的时空演变

4．1．1 平均温度和最低温度的时空变化

4．1．2 平均气温﹤20℃日数的时空分布特征

4．1．3 抽穗成熟期冷害指标等级变化的时空特征

4．2 水稻孕穗开花期高温热害的时空演变

4．2．1 孕穗开花期高温胁迫天数(HSD)的时空分布特征

4．2．2 孕穗开花期高温胁迫强度(HSI)的时空分布特征

4．2．3 孕穗开花期高温度日(HDD)的时空分布特征

4．2．4 孕穗开花期高温指数变化趋势的空间特征

4．3 水稻关键生育期灾害性气候对产量的影响

4．3．1 抽穗成熟期最低温度对水稻产量的影响

4．3．2 抽穗成熟期平均温度对水稻产量的影响

4．3．3 孕穗开花期高温度日对水稻产量的影响

4．4 讨论与结论

参考文献

第五章 讨论与结论

5．1 讨论

5．2 主要结论

5．3 创新点

5．4 展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢