气候变化对水稻灌溉需水的影响及其不确定性研究

全球气候变化影响了降雨、土壤水分和作物耗水之间的平衡关系，必将导致作物灌溉需水的变化。本项目以水稻为典型作物，以长江中下游水稻种植区为研究区域，开展气候变化对水稻灌溉需水的影响及其不确定性研究，具体内容包括：结合历史气象数据和多个站点水稻灌溉生长试验数据率定和验证作物模型，模拟气候变化条件下水稻灌溉需水的变化特性，分析水稻灌溉需水变化对已发生气候变化的响应规律；借助全球气候模式和统计降尺度方法获取未来气候变化信息并驱动作物模型，结合GIS技术，预估不同气候模式及气候情景下未来水稻灌溉需水变化的空间分布特征；进行水稻灌溉需水变化对各气候因子的敏感性分析，量化气候因子对水稻灌溉需水变化的贡献率，分析不同气候模式和气候情景造成的水稻灌溉需水模拟结果的不确定性，揭示未来气候变化对水稻灌溉需水的影响机理。本研究对于合理制定应对气候变化的灌溉策略，从而减少气候变化对水稻生产的负面影响具有重要意义。

本研究基于在江苏昆山试验基地开展的2年水稻灌溉田间试验数据，结合同期逐日气象资料，对ORYZA2000作物模型进行了参数率定和验证，模拟了1961-2010年水稻产量、灌溉需水量和耗水量的变化规律，分析水稻灌溉需水变化对已发生气候变化的响应规律；借助全球HadCM3大气环流模式A2和B2两种情景和SDSM统计降尺度方法获取未来气候变化信息并驱动作物模型，结合GIS技术，预估未来水稻灌溉需水变化的空间分布特征；进行水稻灌溉需水变化对各气候因子的敏感性分析，量化气候因子对水稻灌溉需水变化的贡献率；探讨两种灌溉模式、考虑CO2作用下未来气候变化对水稻灌溉需水及水分利用效率的影响。采用了贝叶斯平均方法开展了不同气候模式及降尺度方法下的集合预估，并驱动作物模型，初步探讨了未来水稻水分利用效率模拟预估结果的不确定性。.主要研究结论如下：.（1）过去50年，间歇灌溉和淹水灌溉模式下水稻耗水量呈现显著上升趋势，而水稻灌溉需水量和产量都呈现下降趋势，主要由气温升高、辐射下降和生育期缩短引起；未来气候情景下，降水量的减少使得水稻灌溉需水量呈现明显增加趋势；受持续增温的减产效应影响，水稻产量在未来3个时期呈现减少趋势，且降幅逐渐变大。.（2）在CO2浓度增加0.5倍、1.0倍和1.5倍3种情况下，水稻产量均有明显的增加，水分利用效率和灌溉水利用效率都相应提高，且随着CO2浓度的增加而逐渐增加。在未来气候条件下，相比不考虑从CO2作用，在CO2施肥效应下，水稻产量明显增加，灌溉需水量和耗水量呈现出下降趋势。水分利用效率（WUE）和灌溉水利用效率（IWUE）总体上都呈现出下降趋势，在考虑CO2施肥效应作用下， WUE和IWUE的下降幅度略小一点。.（3）未BMA模拟结果介于最大值和最小值之间，削弱了模拟结果的不确定性。未来A2和B2两种气候变化情景下，在未来3个时期，长江中下游流域大部分地区水稻产量呈现出下降趋势，水稻耗水量和灌溉需水量呈现出明显上升趋势。且随着时间推移，水稻产量、耗水量和灌溉需水量变化幅度逐渐增大。