我国水稻主产区1981～2009年水稻产量变化归因和产量差研究

• 作 者: 张贺
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 水稻产量 气候变化 太阳辐射 温度变化

以气候变暖为主要特征的全球变化使农业生产和粮食安全面临巨大危机。合理研究过去几十年粮食产量的变化并揭示其影响机制是应对气候变化、保证我国粮食安全的重要研究课题。在我国作物品种多样化、更新快，管理措施参差不齐的情况下，品种、管理、气候等多重要素影响的作物产量变化机理机制复杂，而分离这些因子对作物产量的影响也是作物产量研究方法论上面临的难题。作物模拟模型的出现为定量研究作物生长发育，评估作物和环境之间的动态关系提供了可行的方法。　　本研究选择中国两个水稻主产区，即东北平原和长江中下游平原具有代表性的11个站点作为研究对象。利用农业气象站点长时间序列的产量数据和详实的物候资料，通过统计回归和作物模型模拟相结合的方法综合评价我国过去水稻产量变化的影响因素，并准确量化气候、品种和管理变化对水稻产量的贡献以及水稻潜在产量和产量差。该研究对揭示作物生产的影响机理等科学问题有重要的指导意义和理论价值。主要结论如下:　　1.基于长期实验资料分析研究表明，过去30年水稻移栽期在大部分研究站点呈提前趋势，抽穗期变化不显著，单季稻的成熟日期有显著推迟的趋势，双季稻的成熟日期呈现显著提前的趋势。物候期的变化使得水稻不同生长发育阶段历时发生变化。整体而言，移栽-抽穗阶段生长发育时间延长，抽穗-成熟阶段不同站点趋势不一致，移栽-成熟阶段生长发育时间普遍延长。通径分析表明穗结实粒数对产量的直接影响最大，穗数次之，千粒重对产量的直接影响很小。　　2.产量变化归因研究表明，1981-2009年间，气候变化对水稻产量的影响是-16％～10％。品种更替和管理方式的改善所产生的积极影响抵消了气候变化对水稻产量的消极影响，水稻品种更新增加了16％～52％的产量;管理方式改变增加0％～16％的产量，品种更替是产量增加的主要因素。水稻品种更替的特点体现在:水稻各生长阶段对热时间的要求总体增加;穗结实粒数增加、收获指数增加。太阳辐射的减少对水稻的生产具有消极的影响，温度升高对不同气候区水稻的产量影响不一致。　　3.潜在产量及其与现实产量的产量差变化分析表明，潜在产量的时空变化主要受太阳辐射和温度变化的作用，尤其是太阳辐射的影响显著。东北地区单季稻的潜在产量平均为11357 kg ha-1，长江中下游地区单季稻的潜在产量平均为9996 kg ha-1，长江中下游地区早稻的潜在产量平均为8128 kg ha-1，晚稻的潜在产量平均为8460 kgha-1。在品种和种植方式不变的情况下，东北地区单季稻的增产潜力为9.2％，长江中下游地区单季稻的增产潜力为2.1％，长江中下游地区早稻的增产潜力为11.1％，晚稻的增产潜力为11.5％。