基于ORYZA2000模型對(duì)江蘇不同播期水稻高溫?zé)岷Φ脑u(píng)估.pdf

1、水稻是我國(guó)重要的糧食作物，對(duì)于國(guó)家糧食安全穩(wěn)定具有重要意義，但當(dāng)前水稻面臨著不同氣象災(zāi)害的影響，尤其是高溫?zé)岷Α＿m宜播期的選擇能有效地降低水稻遭受高溫危害的程度，從而實(shí)現(xiàn)水稻的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。因此，本文以兩個(gè)高溫指標(biāo)(連續(xù)3d及以上最高氣溫(Tmax)≥35℃和均溫(Tave)≥30℃)對(duì)江蘇7個(gè)站點(diǎn)1966～2015年高溫?zé)岷Φ那闆r進(jìn)行時(shí)間和空間上的分析;繼而基于2012和2013年兩年的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析播期對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響，為適

2、宜播期的選擇提供理論上的支撐;在上述基礎(chǔ)上，對(duì)原ORYZA2000模型進(jìn)行光合、呼吸和穗干物質(zhì)分配系數(shù)部分溫度因子上的改進(jìn);最后，運(yùn)用改進(jìn)后的模型對(duì)南京和吳縣東山兩個(gè)高溫發(fā)生比較嚴(yán)重的站點(diǎn)進(jìn)行4個(gè)播期1966～2015年高溫情況的模擬和評(píng)估，為適宜播期的選擇提供參考。得到的主要結(jié)論如下:
　　(1)1966～2015年間，江蘇地區(qū)Tmax≥35℃和Tave≥30℃兩個(gè)臨界溫度可能出現(xiàn)的時(shí)間基本都處在125～250d之間，其中175

3、～225d之間Tmax≥35℃發(fā)生概率主要以低于Tave發(fā)生概率為主，并且除徐州站外，其余站點(diǎn)越接近210d，Tmax≥35℃發(fā)生概率與Tave≥30℃相差越大;過(guò)去50年水稻生長(zhǎng)季內(nèi)（4～10月）各月連續(xù)3d及以上Tmax≥35℃和Tave≥30℃的天數(shù)及積溫的各月均值在同一站點(diǎn)的情況基本一致，最高值出現(xiàn)在7月;多年變化趨勢(shì)整體以增溫為主，但均溫指標(biāo)更明顯。兩個(gè)高溫中心多年均處在江蘇的西南部，并隨著時(shí)間推移向東南方向移動(dòng)，但最高氣溫對(duì)

4、應(yīng)的高溫中心多年移動(dòng)范圍更大。
　　(2)播期的差異造成了生育階段與氣象因子配置的不同。兩個(gè)高溫指標(biāo)顯示各播期受高溫危害的程度基本一致。在水稻高溫敏感階段內(nèi)，2012年第1播期出現(xiàn)1次輕度高溫?zé)岷Γ?013年第2和3播期均出現(xiàn)1次重度，第4播期出現(xiàn)1次輕度;而抽穗開(kāi)花期僅2013年第2和3播期出現(xiàn)連續(xù)7d的中度高溫。而不同播期各生育階段對(duì)應(yīng)氣象因子的差異又造成了生育階段長(zhǎng)度及產(chǎn)量的不同。相關(guān)分析結(jié)果表明，2012年和2013年前兩

5、個(gè)播期產(chǎn)量均與后三個(gè)播期產(chǎn)量差異達(dá)到顯著性水平(p＜0.05)。分析各生育階段長(zhǎng)度和產(chǎn)量與各階段平均日最高氣溫、均溫、降水和輻射的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，與溫度因子的關(guān)系相對(duì)最緊密，尤其是平均日最高氣溫。
　　(3)調(diào)整最大光合速率與溫度的關(guān)系，改進(jìn)呼吸速率計(jì)算過(guò)程中的葉溫和穗溫，同時(shí)對(duì)穗干物質(zhì)分配系數(shù)進(jìn)行高溫訂正，以此對(duì)模型進(jìn)行改進(jìn)，并分別對(duì)改進(jìn)前后模型的模擬結(jié)果與實(shí)際值進(jìn)行比較。相比改進(jìn)前，改進(jìn)后模型模擬穗生物量、綠葉生物量、枯葉生物量、L

6、AI和產(chǎn)量與實(shí)測(cè)值的均方根誤差(RMSE)和歸一化均方根誤差（NRMSE）都有所減小，其中產(chǎn)量和穗生物量的NRMSE減小較為明顯，分別減小和2.23％和1.83％;而從模擬值和實(shí)測(cè)值的1∶1圖來(lái)看，改進(jìn)后模型對(duì)2013年地上部分總生物量的模擬效果有所提高，模擬值和實(shí)測(cè)值的線性回歸系數(shù)更接近1。運(yùn)用改進(jìn)后的模型分別對(duì)南京和吳縣東山兩個(gè)站點(diǎn)1966～2015年120d、130d、140d和151d四個(gè)播期在實(shí)際氣象條件和常年氣象條件下的產(chǎn)量