论文部分内容阅读
当前全球气候正经历着一场以变暖为主要特征的显著变化，有预测表明未来这一变暖趋势将会加快。全球气候持续变暖已经并将继续对人类赖以生存的自然生态系统和经济社会系统带来严重影响，而首当其冲的是对气候比较敏感的农业。随着人口持续增长对食物需求带来的巨大压力，气候变化对粮食生产的影响已经引起国际学术界和各国政府的广泛关注和高度重视。 湖南省位于长江中游地区，是我国水稻的主产区，对我国粮食安全具有重要意义。模拟气候变化对湖南省水稻产量的影响以及主要适应措施的效果，可揭示气候变化影响机理、影响程度与适应效果，对制定有效的应对策略，保障区域粮食安全具有重要理论和实践意义。 本研究在湖南省选取了10个代表性站点共17个品种，其中早稻品种8个，中稻品种2个，晚稻品种7个。首先利用历史气象数据、土壤数据、田间管理数据，对最新版本的CERES-Rice（Crop Environment Resource Synthesis-Rice）模型进行了校准和验证，然后将CERES-Rice模型与5个大气环流模式(HadGEM2-ES，GFDL-ESM2M, IPSL-CM5A-LR，MIROC-ESM-CHEM和NorESM1-M)相耦合，模拟了典型浓度路径(Representative Concentration Pathways，RCP)4.5和8.5两种情景下未来三个时段2020s(2011-2040)，2050s(2041-2070)和2080s(2071-2099)相对于基准时段(1981-2010)水稻产量的变化，评估了气候变化和二氧化碳(CO2)对湖南省水稻产量的影响;在此基础上，进一步模拟了更换水稻品种和调整播种日期两种应用广泛的适应措施的有效性。 主要的研究结论如下: 1、对CERES-Rice模型的校准和验证结果显示，研究品种的模拟开花期、成熟期和产量与观测值一致性较好。显示CERES-Rice模型在研究区域模拟效果较为理想，可以用于本研究的模拟。 2、与基准时段相比，当不考虑CO2肥效作用时，RCP4.5和RCP8.5情景下未来时段湖南省早稻品种的多模型平均生育期（开花期和成熟期）均呈减少趋势，而中稻和晚稻品种的多模型平均生育期变化因品种而异，不仅出现了减少趋势，还出现了增加的趋势;多个气候模式输入模型模拟出的平均产量显示，各品种在未来三个时段均呈减产趋势，减产幅度从2020s到2080s逐渐增加;RCP8.5情景下减产情况比RCP4.5情景更为严重。当考虑CO2肥效作用时，两种情景下2080s时段的水稻减产趋势均有所缓和。 3、适应性措施模拟显示，两种情景下在2080s时段更换水稻品种和改变播种日期均可以不同程度地减轻气候变化带来的不利影响，改变播种日期比更换水稻品种更能减轻气候变化的不利影响。对于早稻和中稻品种来说，提前15天播种最有利于产量的增加，而对于晚稻品种来说，推迟15天播种的适应效果最好。不确定分析表明两种情景下由气候模式引起的模拟不确定性均较小。