低温冷害是影响长江中下游稻区双季稻生长发育和产量的主要气象灾害之一。研究该稻区双季稻低温冷害的发生规律,建立适用于站点和区域的水稻低温冷害监测指标体系和监测方案,对充分利用气候资源,趋利避害,稳定双季稻综合生产能力具有重要意义。为此,本文选用1961～2010年76个气象站逐日气象观测资料,采用气候统计分析法和小波分析方法,首先探讨了稻区双季稻低温冷害发生的时空分布和时频变化特征。然后,根据稻区内1981～2010年38个农业气象观测站30年的水稻农气观测资料和同期气象数据,以及南京试验点2011～2013年的单站试验资料,运用相关分析、逐步回归和主成分回归等统计分析方法,建立了适用于长江中下游稻区双季稻的低温冷害监测指标体系。同时,利用南京试验点的分期播种试验数据对ORYZA2000水稻作物模型进行定标和低温冷害模拟验证,提出低温影响模拟的改进方法,并实现了以作物模型为核心的水稻低温冷害监测方法。得到的研究结论如下：1.研究区早稻低温冷害以轻度为主,平均每年0.75次／站,发生范围占全区的55%。东北部冷害程度较西南重,冷害频次平均偏高1.1次/a。早稻低温冷害具有年际和年代际波动特征,以上世纪60年代最多,本世纪初最少。冷害频次显著减少(-0.23次／10a,P<0.05),并以中度冷害减少为主。该区冷害还具有明显的年际和年代际周期振荡特征,其中3-5a尺度通过了α=0.05红噪声显著性检验。2.研究区晚稻低温冷害以轻度为主,平均每年0.63次／站,发生范围占全区的47%,空间分布大致呈南北分布,以北部居多。年际和年代际波动特征明显,以土世纪80年代最多,60年代最少。冷害频次显著减少(-0.21次／10a,P<0.05),以轻度冷害减少为主。年际和年代际周期振荡特征明显,以3a和7a尺度的信号最为显著。3.以13℃为下限温度,稻区内早稻移栽—幼穗分化所需积温为300～390℃·d。平均来看,该生育阶段积温每降低100℃·d,移栽至幼穗分化的天数延长约6d。以15℃为下限温度,早稻幼穗分化—抽穗开花所需积温为195～235℃·d,该生育阶段积温每降低100℃·d,抽穗期平均延迟9d。轻、中、重度延迟型冷害指标分别为3-6d、6～9d和>9d。对早稻相对气象产量影响最大的气候因子是降水,二者呈负相关,建立的回归模型通过了a=0.01水平显著性检验。4.晚稻幼穗分化—灌浆末期最适日平均温度为23～28℃。以22℃为阈值求得的冷积温为指标,幼穗分化—抽穗开花轻、中、重度障碍型冷害阈值区间分别为2-8、8-12、≥12℃·d。以20℃为阈值求得的冷积温为指标,抽穗开花—灌浆末期轻、中、重度障碍型冷害阈值区间分别为2-16、16～35、≥35℃·d。对晚稻相对气象产量影响最大的气候因子是抽穗开花—灌浆末期的极端低温和冷积温,分别呈正相关和负相关。建立的回归模型通过了α=0.01水平显著性检验。指标验证结果与实际较吻合,指标可靠。5.利用控制试验下的光合观测数据,拟合得到光合速率的温度影响曲线,替换ORYZA2000模型REDFTT参数值。同时,补充了空秕率模拟模块,对ORYZA2000进行改进和完善。结果显示,改进后的ORYZA2000模型对低温胁迫下叶面积、穗和绿叶生物量的模拟误差减小。另外,设置两种低温情景对改进后的ORYZA2000模型进行低温冷害模拟的不确定性分析。结果显示,改进的ORYZA2000模型能够较好的反映低温对生育期和产量形成的影响。6.建立的水稻低温冷害监测方案具有较高的可行性和可靠性。监测方案将建立的低温冷害指标体系和改进的ORYZA2000模型结合,对早稻移栽—幼穗分化延迟型冷害、晚稻幼穗分化—抽穗开花期间的障碍型冷害和灌浆结实期间的低温冷害进行台站和区域上的监测。结果显示,研究区早稻验证台站的延迟天数模拟误差≤3d, RMSE=1.7;晚稻典型年份模拟的空秕率对中、重度障碍型冷害的等级判断准确率为78%；区域上,晚稻实际空秕率在30%以下的模拟误差NRMSE为26.4%；模拟结果与实际冷害的影响吻合较好,表明该监测方案适用于长江中下游稻区双季稻的低温冷害监测。