水稻花后低温寡照的时空分布特征及其对产量的影响(2)
1.2 资料获取与利用 3
1.3 研究方法 4
1.3.1 低温寡照指标的设定 4
1.3.2 花后低温寡照的时空分布特征 5
1.3.3 低温寡照与水稻产量之间的关系 5
2 结果与分析 5
2.1 花后低温寡照的空间分布特征 5
2.2 1981-2009年间花后低温寡照的时间变化趋势 9
2.3 生育期变动对花后低温寡照年变化趋势的影响 11
2.4 50年间低温寡照在不同稻作区亚区的年变化趋势 15
2.5 典型生态站点水稻产量与花后低温寡照的关系 18
3 讨论与小结 18
致谢 19
参考文献 19
水稻花后低温寡照的时空分布特征及其对产量的影响
自18世纪工业革命以来，人类生产活动对自然气候环境的影响逐步增强。20世纪中叶之后，全球的CO2浓度、大气温度及降雨模式等已因人类影响而有了显著的变化[1]。2013年IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）第五次评估报告指出，从1880-2012年期间全球平均陆地与海洋的表面温度升高了0.85℃，全球大气的对流层也发生了显著增温，全球气候的不稳定性上升，将导致极端气候事件频发[2]。而光照与温度是影响农业生产的核心要素，极端光温事件的频发会对作物生长与产量形成产生极为不利的影响[3-4]。相关研究表明，水稻花后籽粒发育与灌浆时期的适宜温度为22-28℃[5]，在水稻籽粒发育阶段遭遇低温会导致结实率下降，最终显著影响产量[6-7]。而在灌浆阶段日均温低于18℃，籽粒的灌浆进程将会减缓，日最低温低于15℃时，灌浆将会受到严重阻碍，延长灌浆时间[8]。另外，水稻花后的光照辐射对文持叶片光合作用及干物质的积累与分配有着重要影响。研究表明，在水稻生育后期弱光照会降低叶片总叶绿素含量与茎叶气孔导度，最终降低光合效率。而在低温寡照综合影响之下，水稻单株干物质的生产和积累速度减慢，积累量减小。同时干物质分配到穗中的比例显著降低，影响了穗重与千粒重，导致产量损失[9]。
水稻是我国的主要粮食作物之一，年产量约占我国粮食总产的40%以上[10]。而我国水稻主产区主要位于季风气候区，受季风影响，天气多变，低温寡照是大多数地区水稻花后较易出现的天气现象[11]。近年来国内外有较多研究评估气候变化对我国水稻生产的影响。但多数研究仅仅聚焦于极端高低温度胁迫，对低温寡照对水稻生长发育的综合效应相关报道较少[12-14]。因此，为了有效应对气候变化带来的粮食安全问题并提出适应性对策，亟需对我国水稻主产区低温寡照天气的发生规律进行研究。
本文的研究目的主要包括：（1）基于我国水稻主产区17 省市325个站点的气象与水稻实际生育期资料，分析研究各站点1960-2009年水稻开花至成熟阶段低温累计日数、低温胁迫强度、低温累计度日、寡照累计日数、寡照累计时数、低温寡照累计日数、低温寡照综合指数等指标的动态变化规律，得出50年间我国水稻主产区水稻花后低温寡照的时空分布特征；（2）进一步分析低温寡照年际间的变化对水稻产量的影响。研究结果将为日后深入研究水稻花后低温寡照的影响及国家粮食安全方针的制定提供一定的理论支撑。
1. 材料与方法
1.1研究区域概况与站点选择
研究区域包括黑龙江、吉林、辽宁、江苏、上海、安徽、湖北、重庆、四川、贵州、云南、浙江、江西、湖南、福建、广东和广西共17个省辖市，划分为6个稻作亚区：东北单季稻作区（Northeast single rice sub-region，S-NE）、长江中下游单季稻作区（Middle-Lower Reaches of Yangzi River single rice sub-region，S-MLYtz）、四川盆地单季稻作区（Sichuan Basin single rice sub-region，S-SC）、西南高原单季稻作区（South-western Plateau single rice sub-region，S-SW）、华中双季稻作区（Huazhong double rice sub-region，D-HZ）和华南双季稻作区（Huanan double rice sub-region，D-HN）。如图1-1所示，该区域水稻种植面积占全国水稻种植面积的96%，是我国水稻生产最主要的地区[10]。