基于IPCC SRES A1B情景下的福建省水稻生产模拟研究

选择福建省作为研究区域,根据地形特点划分了3个水稻种植区,选取17个样点及9个代表性品种,采用2006—2007年的逐日气象资料及同期区试产量资料对作物的遗传参数进行了调试;根据IPCC排放情景特别报告(SRES)中的A1B方案,利用区域气候模式PRECIS构建的气候变化情景文件与作物模型(CERES-Rice)耦合,采用雨养与灌溉两种方式,并综合考虑未来CO2浓度增加带来的直接增益效应,模拟了未来2020s及2040s气候变化对福建省水稻生产的影响。结果表明:无论是雨养方式还是灌溉方式,未来全省各稻区水稻生育期在两种情景下都将缩短,单季稻生育期天数减少幅度最大,2040s情景下达到20 d以上。未来双季稻种植区早稻与单季稻均表现为减产。2020s情景下闽东南稻区早稻减产率达到12.4%(雨养)和11.3%(灌溉);闽西北双季稻区早稻减产程度略小。单季稻区雨养水稻7.1%及灌溉水稻2.1%的减产主要来自中熟品种的负贡献。2040s减产幅度将进一步加大。与此相反,未来两种情景下双季稻区后季稻均表现为增产,但产量波动性较大。2020s情景下闽西北双季稻区灌溉后季稻产量增产达到21.0%,增产幅度大于闽东南地区的10.6%;雨养方式下后季稻增产幅度略小。2040s各稻区后季稻增产幅度将减小。未来水稻生长季的土壤水分条件将变得不如目前湿润,与之相关各稻区灌溉需要量均有所增加。总之,由于大气CO2肥效作用可在一定程度上提高未来气候变化下后季稻产量,全省水稻总产近期将有所增加,雨养与灌溉方式下分别增长0.4%及1.7%,但变化趋势是随着未来温度的增加总产将减少,负贡献主要来自于单季稻和早稻。

A2和B2排放情景下气候变化对福建省水稻生产的阶段性影响

选择IPCC排放情景特别报告（SRES）中的A2和B2方案,利用区域气候模式PRECIS构建的气候变化情景文件与作物模型（CERES-Rice）耦合,采用雨养与灌溉两种方式,并综合考虑未来CO2浓度增加带来的直接增益效应,模拟了未来2020s及2040s两个时段气候变化对福建省水稻生育期与产量的影响。结果表明：无论是雨养方式还是灌溉方式,未来全省各稻区水稻生育期都将缩短,并且随着温度增高,2040s时段缩短的时间较2020s更长,单季稻生育期缩短时间最长,可达15~20 d。雨养条件下,除了闽东南双季稻区后季稻在2020s时段表现为2.3%（A2）和3.1%（B2）较小幅度的增产外,其他稻区各种稻作制度下的水稻产量较之BASE均出现了不同幅度的减产。闽西北稻区后季稻减产幅度最大,2020s时段A2和B2情景下减产幅度依次为6.9%和10.2%,2040s时段减产幅度进一步加大至14.1%和15.6%。闽东南稻区后季稻模拟结果较为乐观,尤其是在灌溉条件下表现为不同幅度的增产,两种情景下分别增产了1.7%、3.9%。双季稻种植区的后季稻产量稳定性均不如早稻和单季稻的,且随着温度升高,到2040s产量不稳定性有增加的趋势。灌溉在一定程度上可以缓解未来高温天气带来的产量波动。从全省的总产变化趋势来看,A2和B2两种排放情景模拟的结果都不容乐观,即使采用充分灌溉的方式,也依旧表现为减产。2020s时段,两种情景下分别减产0.74%与2.44%;2040s时段,两种情景下减产为3.50%与3.23%。未来早稻和单季稻生长季的土壤水分条件将变得不如目前湿润,与之相关的灌溉需要量均有所增加。

福建省基于自适应调整的水稻生产对未来气候变化的响应

将福建省划分为3个稻区,共选取17个样点和9个代表性品种开展气候变化影响评价研究。首先,根据IPCC排放情景特别报告(SRES)中的A2、B2、A1B三种方案和区域气候模式(PRECIS),生成了研究区域两个时段(1961—1990年,2021—2050年)的气候变化情景;然后,采用经验证的CERES-Rice模型,模拟分析了福建省各稻区在未来不同气候变化情景下可能的稻作制度、品种搭配及水稻播期,并认为这是水稻生产自适应调整后的结果;接着,以调整后的稻作制度、品种搭配及水稻播期作为CERES-Rice模型新的输入,在3种气候变化情景下再次进行模拟试验,最后得出未来经过自适应调整后的水稻产量、稳产性以及全省水稻总产的变化。结果表明:在A2、B2、A1B三种气候变化情景下,闽东南双季稻区的早稻模拟产量经自适应调整后,较之不考虑这种调整依次提高了15.9%、18.0%和19.2%,后季稻依次提高了9.2%、7.4%和7.4%;闽西北双季稻区的早稻模拟产量依次提高了21.2%、20.5%和18.9%,后季稻依次提高了14.7%、14.8%和7.2%。考虑自适应调整后,闽西北山地单季稻区的水稻模拟产量在A2、B2、A1B情景下,较之不考虑这种调整依次增产4.9%、5.0%和2.9%,其中长汀在A2与B2情景下可改种双季稻。在综合考虑水稻生产自适应调整后,福建省水稻模拟总产表现为增产,在A2、B2与A1B情景下较之当前依次增加5.9%、5.2%和5.1%。因此,在气候变化影响评价研究中,将水稻生产的自适应能力考虑在内,不仅科学合理,而且可以得到较为乐观的结论。