江西省双季稻产量和耗水量对气候变化的响应及其应对措施研究

Climate change impact assessment has become the most attention international academic research area, the analysis of climate change effects on food production and agricultural climate change adaptation are becoming an urgent problem to be solved, and it has the complex affect to crop growth. From that, rice’s phonological period of duration and water requirement can be affected by the rainfall and air temperature, and then rice yield and quality can be impacted. Therefore, it's an extremely vital significance to guarantee the area's food security and maintain social stability through discussing the climate change on food production and analyzing the mitigation and adaptation strategies of influence of climate change in Jiangxi province. In this potential project, we will forecast climate change of future by using the CMIP5 (Coupled model intercomparison project phase 5) in Jiangxi province and analyse the trend of future climate change in this area. Also, analyze the effect of climate change to rice yield and water requirement during the past 50 years based on the rice simulation model of CERES-Rice and study the key climate factors that affect the rice growth, then calibrate the CERES-Rice model with experiment data that can be easily obtained in common field experiments and input the future weather data that simulated to CERES-Rice model. At last, we will analyze the effect of future climate change to rice yield and quality and the influence of water consumption of temporal and spatial distribution characteristics, then approve forward suggestions

水稻在整个生育期过程中耗水量大，对气候变化尤其是降水、气温变化敏感。江西省为我国水稻主产区，双季稻种植比例全国第一，探讨气候变化对江西省水稻生产的影响，分析应对和减缓气候变化影响的措施，对保障区域粮食和水资源安全、维护社会稳定都具有重要意义。本研究拟利用DSSAT模型中经过校准的CERES-Rice水稻模型，基于历史数据，采取统计分析与模型模拟相结合的方法，研究过去50年气候变化对江西省水稻产量、耗水量的影响程度，确定影响水稻生产的关键气候因素；以世界气候研究计划中的耦合气候模式（CMIP5）构建的未来气候变化情景预测江西省未来气候，得出全省未来气候变化趋势；在此基础上，将模拟出的未来气象数据输入到CERES-Rice模型中，分析未来气候变化对江西省水稻产量、品质以及耗水的影响，以及这些影响的时空分布特征，最后，基于模型预测结果提出江西省双季稻生产应对气候变化的建议。

利用DSSAT模型中的CERES-Rice水稻模型，研究了气候变化对江西省双季稻产量和耗水量的影响，并提出了应对策略。取得的主要研究成果有：（1）江西省近50年来多年平均降雨量为1648mm，在空间上呈现出由南往北递增的趋势；多年年平均气温、最高气温、最低气温均有上升趋势，最低气温的显著升高对气温升高的贡献最大，赣南、赣中、赣北年平均气温变化趋势与全省一致，平均气温升高受赣北地区增温速率影响较大。（2）利用国家气象中心提供的BCC-CSM1-1、BCC-CSM1-1-m模型和BNI-ESM三种气候生成模型模拟了RCP4.5和RCP8.5两种排放路径下南昌市2021-2070逐日气象数据，未来南昌地区年降水量呈现增加趋势，太阳辐射值均呈现缓慢增加趋势，气温均呈现显著的增温趋势，总体上以高排放模式增温更加明显。（3）利用江西省水稻生长发育指标对CERES-Rice模型完成验证，生育期和产量的模拟值和实测值均表现出良好的一致性，表明该模型适用于江西省水稻生长的模拟研究；研究发现，影响早稻产量的关键气候因子为气温和日照时数，且赣中受气候变化敏感程度明显高于赣北和赣南；在两种不同气候模式下，未来南昌地区早稻和晚稻的产量均有减产趋势，早稻的减产幅度更为明显；较基准年，RCP4.5情境下早稻和晚稻产量呈递增趋势，但在2070年分别减产24.25%和24.47%，在RCP8.5情境下，早稻呈递减趋势，晚稻为递增趋势，但在2070年分别减产38.43%和31.26%；早稻和晚稻产量以RCP4.5情境大于RCP8.5情境下的同时期产量，RCP4.5情境下开花期和全生育期日数略大于RCP8.5情景。（4）提出了江西省双季稻生产应对未来气候变化的调整策略，调整施氮比例对两种气候情景早稻产量有积极正向的影响；调整施氮比例后，RCP4.5情境下晚稻产量呈现先减小后增加趋势；另外，调整播期也可以缓解未来气候变化对水稻产量的影响，RCP4.5情境下，在2050年以前，早稻和晚稻提前播期10天左右，会获得较高的双季稻总产量；在2050以后，播期延后10-15天，双季稻总产量可能会达到最佳。本研究结果可为江西省应对未来气候变化，保障粮食安全和水资源可持续利用提供指导。