未来气候变化中豫南水稻生产的适应性调整模拟研究

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农业在我国的国民经济发展中占有重要的地位,而气候变化是影响农业最直接的环境因素。近年来,平均气温上升,气候异常,极端天气频繁发生,对我国的农业生产造成了日益严重的影响。面对未来气候的变化,现有的耕作措施可能不适应未来农业生产的需要,生产者必将采取一定的调整措施来应对未来气候变化的影响。所以在未来气候变化评价研究中,将水稻品种优化、更改播期等适应性调整考虑在内,更符合实际生产。豫南是河南的水稻主产区,对豫南水稻的研究具有重要的意义。而信阳地区又是豫南水稻的主产地(89%),所以研究气候变化对信阳地区的水稻生产影响可代表研究气候变化对豫南水稻生产的影响。选择当地早、中、晚熟3个代表性品种作为研究对象,开展气候变化的适应性调整研究。根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)排放情景特别报告(SRES)中的A2、B2情景,和英国Hadley气候预测与研究中心研制的区域气候模式(PRECIS)相结合,生成了信阳地区9个样点基准时段(1961-1990年)和未来时段(2021-2050年)的逐日气象资料。选用由荷兰瓦赫宁根大学和菲律宾国际水稻研究所联合研制的ORYZA模型最新版ORYZA-V3,在考虑未来CO2的直接增益效应情况下,分为雨养和灌溉两种情况,分别模拟分析了未来气候变化对水稻生产的影响。在此基础上,模拟分析了未来不同情景下水稻生产可能的适应性调整方案,最后得出研究区域的水稻生产经过适应性调整后的产量、稳产性以及豫南地区水稻总产的变化。主要研究结果如下:(1)未来30年研究区域的9个样点的气温都呈现增加的趋势,水稻生育期内总体升温幅度在1.6-1.9℃。A2与B2情景下平均增温依次为1.8℃和1.7℃。A2情景下各样点水稻生育期升温幅度在1.8-1.9℃,B2情景下为1.6-1.8℃。未来水稻生育期内的总辐射将呈增加的趋势,但增幅较小,各样点平均为1成。未来2种情景下增幅相近,各样点之间增幅也接近。从未来30年辐射的波动情况来看,多数样点A2情景下水稻生育期内的波动幅度将大于B2情景。在未来气候变化中,信阳地区水稻生育期内所有样点的降水都呈增加趋势,各样点增幅为2-3成。在同一情景下,各样点间降水量变化差别不大;A2情景下的降水增幅略大于B2情景。(2)在A2、B2情景下,所有样点的水稻生育期相对于BASE阶段将缩短,缩短大数为3-5d不等。A2情景下,雨养和灌溉条件下依次缩短4.7、4.5d,其中息县、信阳、淮滨缩短天数最多,可达5d。B2情景下雨养和灌溉条件下均缩短3.2d,息县和信阳生育期缩短天数可近4d,亦与未来升温幅度较大有关。(3)未来气候变化中,若不进行适应性调整,且不考虑CO2的直接增益效应,信阳地区在A2情景下的模拟产量较BASE阶段将减产14.1%,B2情景下减产8.6%。从未来水稻的稳产性变化来看,无论是否考虑雨养和灌溉条件,A2情景下水稻生产的稳定性均较B2情景差;灌溉措施可以明显改善水稻的稳产性。(4)通过品种、播期的适应性调整模拟,并同时考虑CO2的肥效作用,A2和B2情景下信阳地区将分别增产17.2%和15.7%。豫南地区的总产在A2和B2情景下较BASE阶段将依次增产14.8%和13.2%。因此,在未来气候变化的评价研究中,将作物生产的适应性调整考虑在内,不仅更为科学合理,也更为乐观。
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