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近年来,随着工业化和城市化进程的加快,空气污染导致的灰霾日数呈现明显的增加趋势。灰霾的发生导致总辐射下降以及散射辐射比例升高,从而影响作物光合作用及生长,进而影响作物产量。水稻是我国也是世界的主要粮食作物,明确不同程度灰霾引起的太阳辐射变化对水稻生长的影响,对评估灰霾对水稻产量的影响、保障我国粮食安全具有重要意义。本研究以单季水稻(南粳46号)为研究对象,首先根据长江三角洲地区上海站点(2012年11月-2013年6月)的空气质量指数(AQI,air quality index)及其相对应的总辐射和散射辐射的观测值,确定散射辐射占总辐射比例与AQI之间的关系,确定不同程度的灰霾条件下,总辐射下降百分率和散射辐射占总辐射比例。然后在大田开放环境中,利用PE膜设置不同总辐射下降程度和散射辐射比例上升幅度的遮荫处理,模拟不同程度灰霾条件下总辐射下降以及散射辐射比例增加的变化情景。基于试验观测数据,定量分析了不同程度灰霾引起的太阳辐射变化对水稻干物质生产的影响及其原因。主要研究结果如下:(1)灰霾条件下散射辐射比例增加对水稻干物质生产有显著"肥料效应",且不同程度灰霾(轻,中,重)导致水稻干物质生产和产量下降程度均小于总辐射下降程度。模拟轻度灰霾条件下(总辐射下降9.0%,散射辐射增加15.3%),处理开始到成熟期干物质累积量仅比对照(2013年CK)下降1.0%,产量下降3.9%;模拟中、重度灰霾(总辐射下降≤40.7%,散射辐射比例上升12.5-47.3%)条件下,处理开始到成熟期干物质累积量分别比CK下降9.2-15.0%和17.2%,产量分别下降12.5-19.2%、24.0%。模拟轻、中、重霾条件下,散射辐射比例增加对水稻干物质生产的"肥料效应"分别为0.5%,0.5-0.8%和0.5%,对水稻产量的"肥料效应,,分别为0.3%,0.3-0.7%和0.4%。(2)灰霾处理提高了群体光能利用率,是灰霾条件下散射辐射比例增加对水稻干物质生产的"肥料效应"产生的主要原因。灰霾处理下水稻群体消光系数下降、叶片初始光能利用率增加,叶片分配指数增加导致叶面积指数(LAI,leaf area index)增加,从而提高了群体光能利用率(RUE，radiation use efficiency)。模拟轻度灰霾条件下(总辐射下降9.0%,散射辐射增加15.3%),消光系数下降4.9-10.6%(拔节到抽穗期),叶片初始光能利用率增加20.0-41.3%,冠层光能利用率增加9.3%;模拟中、重度灰霾(总辐射下降≤0.7%,散射辐射比例上升12.5-47.3%)条件下,消光系数分别下降4.7-22.8%、20.7-28.2%,冠层叶面积指数增加5.4-32.9%、9.9-35.7%,叶片初始光能利用率(ε)分别增加5.4-71.2%、64.3-87.2%,使冠层光能利用率比对照处理(2013年CK)分别增加3.6-13.7%、22.5%。冠层光能利用率的增加,具体表现为散射辐射比例每增加1%,水稻冠层光能利用率可以增加0.6%,这与干物质生产上表现的散射辐射"肥料效应"一致,说明干物质生产的散射辐射"肥料效应"主要是由于冠层光能利用率的提高。(3)灰霾降低了水稻收获指数,是灰霍条件下散射辐射对产量的"肥料效应"小于对干物质生产的"肥料效应"的主要原因。轻、中、重度灰霾分别使收获指数(HI,Harvest index)比CK下降2.9%,3.6-5.0%和8.1%,从而导致散射辐射增加对产量的"肥料效应"低于对干物质生产的"肥料效应"。本研究通过田间试验观测量化了不同程度灰霾条件太阳辐射变化对水稻干物质生产和产量影响程度及原因。本研究的试验方法为研究灰霾对其它作物的影响提供了参考,研究结果为进一步建立灰霾对作物产量影响模拟模型奠定了基础。