作物管理知识模型

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1、作物管理知识模型课程论文题目:气候变化对水稻的影响模型班级：姓名：学号：指导教师：气候变化对水稻的影响模型水稻是世界上主要的粮食作物之一。属禾本科稻属Oryza L., 一年生草本植 物。中国是农业大国，气候变化对中国的农业生产已产生重大影响。由于气候变 暖,中国东北部分地区近20年来增温显著，水稻和玉米产量呈现增加趋势。由 于气候变暖和降水增多，西北高海拔半干旱区小麦产量显著增加。南方近50年中 降水增多，洪涝、连阴雨天气以及高温热害频次增加，不利于水稻等农作物的生 产。因此，研究气候变化对中国农业生产的影响具有重要意义。水稻一生的生育期，按照水稻自身的生育特性，大体上可划分为营养生长与 生

2、殖生长两大期。营养生长期又可分为秧田营养生长期（秧田期），以及本田营 养生长期（分蘖期）。从种子发芽播种到移植前为秧田期；从移植到幼穗分化前 为分蘖期。生殖生长期又可分为幼穗发育期以及结实期。从幼穗分化到抽穗开花 为幼穗发育期；从抽穗开花到成熟收割为结实期。我国常年播种面积和总产量均占粮食作物的首位。在全世界水稻产中，我国 单产和总产都处于先进行列。中国稻作面积约占世界稻作总面积的1/4,占全国粮 食播种面积的1/3,而产量则约为世界上稻谷总产量的37%,近全国粮食总产量的 45%。水稻生产在国民经济中占有十分重要的地位。我国的水稻栽培、大米生产都主要分布在的区域：东北大米生产一一东北是 水稻

3、的种植主要区域，现在中国的大米主要供给有很大一部分都是通过东北大米 的生产的。东北的雨量均匀、土地肥沃、气候适合水稻的生长，所以年产量质量 都很高；华中双单季稻稻作区位于淮河、秦岭以南.南岭以北。该地区气候 温暖滞润，春夏多雨、夏季炎热、秋高气爽、冬季较冷，四季分明；华南双季稻 稻作区位于南岭以南，处于我国最南部。大米水稻播种而积占全部稻谷产量 的l 6%左右。该区气候高温多雨，夏季长而炎热，冬季温和.偶尔有寒冷天气.雨 量充沛。沿海多台风大雨，西部干湿明显。现实生活中气候对水稻的影响因素有很多，但主要因素还是以下几种：1、温度对稻米品质的影响一是温度对稻米外观品质的影响：开花至成熟阶段 的高

4、温可显著缩短成熟天数，造成成熟后籽粒充实不良，垩白大，胚透明度低， 籽粒不饱满，精米率和整精米率均低，米粒无光泽。成熟期的有效积温与米粒的 透明度为负相关关系。二是温度对大米的蒸煮食用也有明显的影响：灌浆期间气 温高，则米饭较硬。灌浆结实期间气候凉爽，昼夜温差大，则米饭香味较浓。2、光照强度对稻米品质也有影响，水稻生育后期光照不足会影响光合作用， 特别是在营养生长过旺、田间郁闭、通风透光不良的情况下，则垩白米发生会增 多。但光照太强，温度相应提高，使成熟过程缩短，也会增大垩白率。此外，光 照强度过强和过弱都会降低蛋白质含量。3、水分对稻米品质也有影响，2006年由于倒伏较早，后期大部分田块就没

5、 有再灌水，导致稻谷质量相当差，米小，米硬，垩白米增多，籽粒不饱满，病斑 较多，出糙率低，每百斤稻谷好的出米也只有67斤左右，差的只有50多斤，是 近年来所少见的。相同的品种05年与04年米质差距太大。题目：气候变化对稻米品质的影响一、建立模型由国际水稻研究所(IRRI)与荷兰瓦赫宁根大学联合开发的ORYZA2000是一 种动态、机理性较强的水稻生长模型，可模拟潜在生长、水分限制和氮素限制3 种条件下的水稻生长。模型包括多个模块，如作物生长和发育、蒸散和水分胁 迫、植株氮素平衡及土壤水分平衡等。按照政府间气候变化专业委员会(IPCC)排放情景特别报告(SRES)中的A2和 B2方案，将基于区域

6、气候模式PRECIS构建的气候变化情景文件与水稻生长模 型ORYZA2000结合，模拟基准时段(1961 1990)气候(Baseline)和2021 2050时段A2、B2情景下的水稻产量，分析未来气候变化对水稻产量的影响。 构建两种影响评估方法，重点分析增温和大气CO2肥效作用对水稻产量的影 响。结果表明，不考虑CO2肥效作用时，随着温度升高，水稻生育期缩短，产 量下降。表12021-2050时段A2和B2情景相对于基准气候的増温幅度(9)和降水量变幅()Tabic 1 Changes of temperature and precipitation in 2021-2050 period

7、s under A2 and B2 scenario relative to baseline季节Season基准气候BaselineA2 情景 A2 scenarioB2 情景 B2 scenario(C)(P)P(mm)L(C)A7L (SC)AP (%)CC)eA/3(%)春季(3-5 月)Spring19.41L0402.4L51.413.8L51.412.9夏季(6-8 月)Summer29.62L5466.9L71.61LHL7L674秋季(9-11 月)Autumn20.712.5217JL5思14.4L61.60.1冬季(12-2 月)Winter8.90.8136JL5L4-

8、2.4L71.5-8.0年半均 Mean annual19.81L51222.7L51.5IL4L61.562怎、忌，、P分别表示平均最高温度、平均最低温度和降水量；忌八M分别表示平均最高温度、最低温度和降水量的变化”ORYZA2OOO模型能够模拟CO2浓度对水稻生长的影响,主要针对单叶光能利 用率的计算引入了效应系数，该系数的计算采用Jansen式中推导的CO2效应系 数公式：“ _ “2 - | -expH）.00305-0222?）为叶片CO2效应系数, 340是以大气CO2浓度为340 mol L 1时的参考 效应系数（取1）,CCO2为实际模拟情景下的CO2浓度。二、模型参数定标及验

9、证ORYZA2000模型有较强的普适性,可模拟不同水稻品种在不同环境条件 下的生长和产量。模型中参数通常设定为默认值，但其中反映水稻遗传或品种性 的参数需要根据大量试验资料确定。根据已获取的水稻观测数据和统计资料,研 究区各地稻作制度和水稻品种在时空上均有较大差异，增加了区域模拟中ORYZA2000模型参数定标的难度，也增大了区域水稻产量模拟结果的不确定性， 因此，本文在参照研究区域水稻种植区划的基础上，以省份作为水稻区域模拟的 子区域（不计上海市），确定符合各省实际水稻生产的稻作类型及代表水稻品种， 并利用该品种试验数据对ORYZA2000进行水稻遗传数的标定及验证。其中，确立 代表性品种的

10、原则为，在省内多个农业气象站种植或同一个站点连续多年（3年 以上）种植。从图中可以看出，代表水稻品种产量的模拟相对误差大多在土 15%以 内，相关系数为0.67。模拟的各生育期绝对误差 5 d,平均误差为1.4 d, 相关数达到0.99。由此可见,ORYZA2000模型能够较好地模拟水稻生育期和产量, 适合在研究区域应用。二召二 Ejmp j 一 n =;图I代表水稻舟种实測生育期和产虽与模拟值对比Fig 1 Comparison between the observed and simulated dee growth duration and yields in the studied r

11、egion 实线为1 ： 1参苇线，虚线为土】5%,祐对谣差线三、模拟气候变化影响的两种方案采用ORYZA2OOO模型升尺度到省级水平上,将气候变化情景数据与水稻生 长模型结合，模拟未来不同温室气体排放情景下的水稻产量变化。为此，建立两种 气候变化影响方案，分别讨论温度升高和大气CO2浓度增长对水稻产量的影响。 方案I,不考虑大气CO2增益效应,分别模拟并着重分析基准气候和A2和B2 两种气候情景下温度升高对水稻生育期和产量的影响；方案II,依据A2和B2 排放方案,将大气CO2浓度升高到各自在20212050时段水平，模拟这两种情景 下水稻的生长发育和产量，并与方案I进行对比，着重分析大气C

12、O2浓度升高 对水稻产量的影响。其中，基准时段平均大气CO2浓度设定为330 mol L-1, A2 和B2情景在20212050时段平均大气CO2浓度分别设定为475 mol L-1 和 450 mol L-1。1.产量统计与分析根据两种影响评估方案,计算每个网格内基准气候和A2、B2情景下各30年 的水稻产量。分别统计A2和B2情景下单季稻省份水稻和双季稻省份早稻和晚 稻生育期、产量相对基准气候下各水稻生育期、产量的变化。另外，设单季稻省 份产量为单季稻30年的平均产量，双季稻省份产量为早稻和晚稻30年产量的平 均值,分析平均水稻产量的区域变化特征。同时，计算年际产量变异系数，即30 年产

13、量的标准差与平均产量的比值。在SPSS 13.0软件中对各方案下不同情景的 模拟结果进行方差分析和相关性分析。2.结果与分析增温对水稻产量的影响从方案I的结果看，相比基准气候，A2和B2情景的水 稻生育期平均缩短了 4.5d和3.4d。通过方差分析,3种情景下的平均水稻生育 期均存在显著性差异(P0.05)。图2显示各省平均水稻生育期的缩短天数存在一 定的差异。JiEing5Li Anhui llubet HunTi Jiangxi ZhejiangU9一； MP pm-石匸O一左-24TO-6H 2各省Al和Bl情景下平均水稻生育期2021-2050时段相对基准气候水稻生育期的变址大气CO2

14、肥效作用对水稻产量的影响：将方案II与方案I的模拟结果进行对 比，大气CO2的肥效作用在一定程度上削弱了增温的不利影响，使水稻模拟产量 的总体水平得到有效提高。统计,如果考虑大气CO2肥效作用,A2情景下研究区 域水稻平均产量较之基准气候下的产量下5.1%,单季稻省份减产10.2%，双季稻 省份早稻减产8.7%,而晚稻增产8.8%。在B2情景下，研究区域平均产量减少5.8%, 单季稻省份减产10.4%,双季稻省份早稻减产5.9%,晚稻增产3.6%。数据表明，大 气CO2浓度升高对水稻产量具有一定的正面作用，其中CO2浓度较高的A2情景 对水稻生产的正效应总体高于B2情景。然而，大气CO2肥效作

15、用对单季稻、早稻 和双季晚稻的正效应存在较大差异。在A2情景下，大气CO2肥效作用对单季稻、 早稻和晚稻的增产贡献分别为5.0%、6.2%和24.2%,而在B2情景下分别为5.0%、 5.6%和21.2%。可以看出，大气CO2肥效对晚稻产量的正效应最大，抵消了增温 对晚稻生产的不利影响，可能与晚稻生长中后期气温渐凉有利于CO2肥效作用 的发挥有关。2030-4OsI-4fir-II01+ XHTJoAnhm HuhciJiangM ZhejiangJiangsu Anhui Hubei Hunan Jiangxi Zhqiang不考虑C6肥效 2021-2050时段A2(s)和B2情景(b)下

16、各省水稻平均产虽变化箱线图o o o n- AJ -JI c- _-*b)su_ 严 qqejooiJJumTHT TiT-TnT+ +TDT (b)tit 30r加lorQ-lor创-30rJu for + T$ + + TnT + 一-40 _1j1JJiangsu An hut 11 labei JI u nan Jiangxi Zhejiang-O 1 儿亠 zJiangsu Anhui Ilubei Hunan Jiangxi /hejiang图6考虑C5肥效时 2021-2050时段A2(a)和B2情景(b)下各省水稻平均产量变化箱线图表2两种方案下各省水稻稳产性比较Table 2

17、 Comparison of intcrannual yield variabilin benveen two impact evaluation schemes省份-Province方案 I Scheme I方案【I Scheme II基准气候 BaselineA2情景A2 scenarioB2情最B2 scenarioA2情景A2 scenarioB2情員B2 scenario江苏 Jiangsu0.200.190呂0.17安徽Anhui0230.320J20.310.30湖北Hubei070.26024025024湖南Hunan0220.280250.280.26江西 Jiangxi0J

18、90.260.250.260.24浙江 Zhejiang0.210.310.300.290.28四、结论在未来温度升高环境下，研究区域水稻生育期缩短，产量下降。大气CO2浓 度升高对水稻产量具有一定的正效应,但对单季稻和双季早稻增产的贡献仍不足 抵消升温对产量的负面影响。相比单季稻和早稻，大气CO2浓度升高对晚稻的增 产在一定程度上抵消了增温的不利影响。另外，ORYZA2OOO模型具有较强的机理性和普适性,可用于水稻生产应对未来气候变化的研究。应对气候变化和稳定水稻生产的措施：1、加强品种与农业气象的适应性研 究在水稻品种的改良、熟性的搭配、农田管理措施的实施等方面，均与气象 条件密切相关。只

19、有以气象条件为基础，根据水稻品种对气象条件的要求，因地 因时制宜，达到趋利避害的目的，才能获得高产。我地以迟熟中粳的品种为主， 对于一些早熟品种由于8中下旬温度偏高，与抽穗扬花稳合,导致空瘪粒的增加。 过迟的品种，由于生育期的拉长，后期叶色深，南方稻飞虱的迁入，稻飞虱大发 生可能性大，对水稻产量影响显著；再加上品种过迟以后对后茬小麦的适期播种 带来影响。2、加强农业气象的预测预报一一目前，人类还无法控制天气的变化， 因而天气变化造成的灾害也是难以避免的。但提高天气变化的监测手段、预报时 效、农业气象中长期和短期的预报准确率及实施人工影响天气等措施，可达到减 轻或避免气象灾害损失的目的。3、采取

20、综合措施适应气候变化近几十年来， 随着二氧化碳、甲烷等温室气体排放量的日益增加，全球气候受到明显的影响。 其中水稻生产期间，夏季气温偏低，抛栽期干旱缺水，台风暴雨，日照时数减少， 秋季持续高温等。为了适应气候变化，农业科研部门应选育抗倒伏、抗病力强的 新品种，从作物株形、叶面积大小等方面提高光合作用能力，以提高产量。加强 农作物病虫害的测报、农作物病虫害防治技术的宣传培训、优良品种的推介、加 大科技投入力度、建立并稳定植保队伍等。同时还必须加强农业保险业的建设， 加强农用车口和打水员的管理，以应对天气的变化。参考文献：1 农业科技通讯为月刊，每月17日出版；刊号ISSN 1000-6400,

21、CN 11-2395/S。2 气候变化与作物产量编写组.气候变化与作物产量M.北京：中国农 业科技出版社，19923 林而达，张厚宣，王京华等全球气候变化对中国农业影响的模拟M .北京：中国农业科技出版社，19974 金之庆，葛道阔，方娟，等.全球气候变暖对我国南方水稻生产的影 响及其适应性对策J 南京农业大学学报，1991, 10, 11195 Tao F L， Yokozawa M， Liu J Y， Zhang Z. Climate-crop yield rela-tionships at provincial scales in China and the impacts of rec

22、ent climate trends. Clim Res， 2008， 38: 83 - 946 Zhao H-Y（赵海燕），Yao F-M（姚凤梅），Zhang Y（张勇），XuB（徐宾），Yuan J（袁静），Hu Y-N（胡亚南），Xu Y-L（许吟隆）.Correla-tion analysis of rice seed setting rate and weight of 1000-grain and agro-meteorology over the middle and lower reaches of the Yang tze river. Sci Agric Sin （中国农

23、 业科学），2006， 39（9）: 1765 - 1771 （in Chinese with English abstract）7 Mo X G， Liu S X， Lin Z H， Guo R P. Regional crop yield， water consumption and water use efficiency and their responses to cli-mate change in the Nor th China Plain. Agric Ecosys t Environ， 2009， 134（1/2）: 67 - 788 Chavas D R， Cesa lzaurralde R， Thomson A M， Gao X J. Long-term climate change impacts on agricultural productivity in eastern China. Agric For Meteorol, 2009， 149: 1118 - 1128