气候变化对长江中下游地区水稻生产的影响及适应性研究

摘要

过去100年来全球表面气温已经升高了0.6±0.2℃，中国同期气温升高0.5℃～0.8℃。全球气候变化对环境、生态和社会经济系统具有深远的影响。由于农业是对气候变化最为敏感和脆弱的部门之一。因此，气候变化对农业的影响评估及适应性研究成为气候变化领域的重大课题。水稻是我国第一大粮食作物，长江中下游平原是我国主要的稻区之一，本文选择该区评估气候变化对水稻生产的影响，在影响评估的基础上探讨切实可行的适应性措施，以减轻气候变化对我国农业生产的危害，这对保障我国粮食供给安全具有重要意义。 本文应用1981～2003年长江中下游48个早稻和30个中稻站点的水稻试验数据及同期气象观测数据，通过分析抽穗期和乳熟期的平均最高气温和平均日降水量与空壳率、秕谷率和千粒重的相关性，揭示历史气候变化对水稻产量构成因子—结实率和千粒重的影响，为进行未来气候变化对长江中下游水稻的影响评估提供客观事实分析依据。 利用区域气候模式系统PRECIS(ProvidingRegionalClimatesforImpactsStydies)和作物模型相联接，模拟评估未来气候变化对长江中下游稻区水稻产量和生育期的影响。首先利用试验资料验证作物模型在长江中下游的适用性；然后利用欧洲中心(ECMWF)再分析数据(ERA)驱动PRECIS模拟的气候数据验证PRECIS输出结果和CERES-Rice相联接技术；最后，模拟分析A2和B2情景下2071～2100(2080s)相对于1961～1990(气候基准时段)各站点的水稻生育期和产量的变化；在此基础上，选择典型站点进行调整播期和培育、引进新品种的初步适应性研究。 本文主要研究结果如下：(1)历史分析方面：虽然该地区已有的气温升高对早稻有利，但开花期、乳熟期的阴雨天气会对早稻产生负面影响；开花期和乳熟后期的阴雨天气和持续高温可提高中稻的空秕率。当前全球变暖对长江中下游的影响主要是中稻，对早稻影响较小。 (2)模型检验方面：利用长江中下游12个站点的田间观测资料检验作物模型在长江中下游的适用性；将长沙和常德等4个站点的观测天气数据和用欧洲中期气象预报中心(ECMWF)的再分析数据(ERA)驱动PRECIS模拟输出的逐日天气数据分别嵌入作物模型进行模拟，模拟结果与田间观测值进行对比分析。结果表明，当应用PRECIS的气候情景进行评估工作时，模拟结果可以直接输入作物模型。 (3)影响评估方面：2080s长江中下游早、中稻生育期均呈现缩短的趋势，早、中稻成熟期分别最多缩短18天和25天；不考虑CO2的直接影响，两个情景中所有站点的早、中稻全部减产，减产幅度为-17％～-41％(A2情景)和-9.0％～-36.0％(B2情景)；考虑CO2的直接影响，部分站点早、中稻增产，但部分站点仍减产26.0％。 (4)适应性研究方面：适当调整播期和培育、引进新品种都可以有效的提供水稻产量。同情景下，早稻提前播期与播期不变相比，最高可增产16.6％，中稻推后播期与播期不变时的增产幅度最高可达17.3％；适量增加水稻的遗传参数G4的值(耐热系数)，可以提高水稻品种的耐热性，同情景下，比种植原品种增产最高为20.0％；有选择地引进热带品种可以适应未来气候变化带米的负面影响，同情景下比种植原品种最高增产67.0％。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的声明

第一章绪论

第二章气候变化对水稻影响的历史分析

第三章作物模型的适用性及与PRECIS联接技术的检验

第四章未来气候变化对水稻的影响及适应性的初步研究

第五章结论与讨论

参考文献

附录A站点信息

附录B 2080s年平均气温与气候基准时段的年际距平变化

附录C遗传参数

致谢

作者简介