發(fā)布時間：2020-04-01 11:10

【摘要】：東北三省是中國粳稻主產(chǎn)區(qū),水稻種植面積和產(chǎn)量占全國粳稻的50%以上,東北水稻生產(chǎn)對保證國家口糧安全具有重要意義,同時東北三省也是受氣候變化影響最顯著的地區(qū)之一。目前東北水稻產(chǎn)量遠(yuǎn)低于其潛在產(chǎn)量,如何利用有限耕地生產(chǎn)更多的水稻已經(jīng)成為東北水稻生產(chǎn)目前面臨的重大問題。本文以東北三省水稻為研究對象,根據(jù)行政區(qū)劃和黑龍江省積溫帶劃分標(biāo)準(zhǔn)將研究區(qū)域分為Ⅰ區(qū)遼寧省、Ⅱ區(qū)吉林省、Ⅲ區(qū)黑龍江省第一二積溫帶和Ⅳ區(qū)黑龍江第三四積溫帶4個亞區(qū),基于1981—2016年氣候資料、農(nóng)業(yè)氣象觀測站水稻實測資料和統(tǒng)計資料,綜合運(yùn)用ORYZA(v3)水稻模型、數(shù)理統(tǒng)計方法及GIS技術(shù),分析氣候變化背景下水稻不同層次產(chǎn)量潛力時空分布特征,明確各層次產(chǎn)量差,揭示限制水稻產(chǎn)量提升的主要因子,分析各產(chǎn)量水平的資源利用效率及效率差,為提升東北三省水稻產(chǎn)量和資源利用效率提供科學(xué)依據(jù)和參考。論文主要結(jié)論如下:(1)在作物品種不變的前提下,過去36年最高氣溫、最低氣溫和總輻射變化對水稻光溫潛在產(chǎn)量影響均為負(fù)效應(yīng),其影響為每10年分別減少228.6 kg ha-1、143.7 kg ha-1和66.4 kg·ha-1,而散射輻射變化對產(chǎn)量有正效應(yīng),提高產(chǎn)量12%左右;考慮品種更替條件下,最高氣溫、最低氣溫和輻射變化對水稻潛在產(chǎn)量有正面影響,平均每10年分別增加449.2 kg·ha-1、683.1 kg ha-1和677.8 kg ha-1,散射輻射對產(chǎn)量有正效應(yīng),提高產(chǎn)量11～13%。未來氣候變化且品種不變情景下,2020-2050年水稻潛在產(chǎn)量平均每10年減少57 kg·ha-1。(2)1981—2016年水稻光溫潛在產(chǎn)量、高產(chǎn)高效產(chǎn)量、模擬農(nóng)戶產(chǎn)量和農(nóng)戶實際產(chǎn)量平均為12978 kg·ha-1、9969 kg·ha-1、7355 kg·ha-1和6409 kg ha-1,光溫潛在產(chǎn)量呈明顯的經(jīng)向和緯向分布特征,即由南向北,由西向東遞減。在氣候變化背景下,全區(qū)水稻光溫潛在產(chǎn)量、高產(chǎn)高效產(chǎn)量、模擬農(nóng)戶產(chǎn)量和農(nóng)戶實際產(chǎn)量每10年分別增加519 kg ha-1 237 kg ha-1、906kg·ha-1和1494 kg·ha-1。(3)1981—2016年,東北水稻光溫潛在產(chǎn)量與農(nóng)戶實際產(chǎn)量之間的產(chǎn)量差整體呈由西南向東北逐漸減小的趨勢,該產(chǎn)量差平均為6569 kg·ha-1,約占潛在產(chǎn)量的51%,過去36年呈降低趨勢,每10年降低210kg·ha-1;水稻光溫潛在產(chǎn)量與高產(chǎn)高效產(chǎn)量之間的產(chǎn)量差平均為3009kg·ha-1,約占潛在產(chǎn)量的23%,每10年增加384 kg ha-1;水稻高產(chǎn)高效產(chǎn)量與農(nóng)戶實際產(chǎn)量之間的產(chǎn)量差平均值為3560 kg·ha-1,占水稻潛在產(chǎn)量的28%,每10年增加663 kg·ha-1。(4)東北三省水稻光溫潛在條件下、高產(chǎn)高效條件下和模擬農(nóng)戶條件下光能利用率和熱量資源利用率整體呈北高南低的分布趨勢,各區(qū)域光溫潛在條件下利用率高產(chǎn)高效條件下利用率模擬農(nóng)戶條件下利用率。近36年全區(qū)光能利用率整體呈增加趨勢,熱量利用率整體呈輕微減少的趨勢。各區(qū)域光照資源有效率從高到低依次為:Ⅰ區(qū)Ⅲ區(qū)Ⅱ區(qū)Ⅳ區(qū);熱量資源有效率從高到低依次為:Ⅳ區(qū)Ⅱ區(qū)Ⅰ區(qū)Ⅲ區(qū)。(5)過去36年全區(qū)水稻高產(chǎn)高效條件和模擬農(nóng)戶條件下水分利用效率均呈增加趨勢,農(nóng)戶栽培管理措施對水分利用效率的限制由高到低依次為:Ⅰ區(qū)Ⅳ區(qū)Ⅱ區(qū)Ⅲ區(qū);過去36年水稻高產(chǎn)高效條件和模擬農(nóng)戶條件下氮肥偏生產(chǎn)力均呈增加趨勢,農(nóng)戶栽培管理措施對氮肥利用效率的限制由高到低依次為:Ⅳ區(qū)Ⅲ區(qū)Ⅰ區(qū)Ⅱ區(qū)。
【圖文】：

積溫對黑龍江省進(jìn)行積溫帶劃分，保證率采用經(jīng)驗頻率法，具體指標(biāo)見表２－１．黑龍江省水稻主產(chǎn)逡逑區(qū)集中在第一積溫帶至第四積溫帶，為了方便區(qū)域分析，本文將黑龍江省分為２大區(qū)域，將一二逡逑積溫帶、三四積溫帶分別進(jìn)行分析（圖２－１），對于第五積溫帶和第六積溫帶，由于這２個區(qū)域不逡逑是水稻的主要種植區(qū)，因此本文不做分析。逡逑表２－丨黑龍江省積溫帶劃分標(biāo)準(zhǔn)逡逑Ｔａｂｌｅ邋２－１邋Ｉｎｄｉｃｅｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｚｏｎｅ邋（ＡＴＺ）邋ｉｎ邋Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ邋Ｐｒｏｖｉｎｃｅ邐逡逑積溫帶指標(biāo)邐第一積溫帶第二積溫帶邐第三積溫帶邐第四積溫帶邐第五積溫帶第六積溫帶逡逑Ｉｎｄｉｃｅｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ＡＴＺ邐Ｔｈｅ邋１Ｓ，ＡＴＺ邐Ｔｈｅ邋２ｎｄ邋ＡＴＺ邐Ｔｈｅ邋３邋ｒｄ邋ＡＴＺ邐Ｔｈｅ邋４ｔｈ邋ＡＴＺ邐Ｔｈｅ邋５ｔｈ邋ＡＦＺ邐Ｔｈｅ邋６ｔｈ邋ＡＴＺ逡逑２積溫邋Ｃ°Ｃ邋ｄ）邐＞２７００邐２５００？２７００邐２３００－２５００邐２１００－２３００邐１９００－２１００邐＜１９００邐逡逑基于現(xiàn)有農(nóng)業(yè)氣象觀測站分布特征，以及區(qū)域特征，本文將東北三省水稻可種植區(qū)分為４個逡逑亞區(qū)：丨區(qū)為遼寧省，Ｉ丨區(qū)為吉林省，ＩＩＩ區(qū)為黑龍江省第一二積溫帶，ＩＶ區(qū)為黑龍江省第三四積逡逑溫帶（圖２－１）。逡逑１２０°邋Ｆ．邋１２５°邋Ｅ邋１３０°邋Ｆ．邋１３５°邋Ｆ．邋１４０°邋Ｆ，逡逑＾逡逑．一．＇．Ａ邐Ａ逡逑／ｘｙ－ｖ邐到逡逑二？逡逑．ｄｃ］

發(fā)０１１丫２八－＇１＾（０獷６１１１１１以＜２／．，１９９４）和０１１丫從１＞１（入路３１＼￥３１bh《／．，２００２），０尺丫乙＼２０００邋（８0１１１１１３１１逡逑ｅ／ａ／．，２００１邋）。ＯＲＹＺＡ（ｖ３）水稻模型是ＯＲＹＺＡ系列水稻模型的最新版本（Ｌｉ邋ｅＺａ／．，２０１７），具體的逡逑模型結(jié)構(gòu)如圖３－１所示。ＯＲＹＺＡ（ｖ３）水稻模型是對ＯＲＹＺＡ上一個版本ＯＲＹＺＡ２０００進(jìn)行發(fā)展和逡逑改進(jìn)，對原模型版本中的對水稻生長發(fā)育過程有重要影響的以下模塊進(jìn)行了校正，，包括水稻生長逡逑模塊與土壤水分平衡模塊，在水稻生長模塊中增加了控制水稻生長臨界溫度及持續(xù)日數(shù)的參數(shù)，逡逑使模型在模擬低溫冷害和高溫?zé)岷l件下的準(zhǔn)確性大大提高，在土壤水分平衡模塊，細(xì)化了水稻逡逑田間灌溉措施設(shè)置，增加了更多的灌溉方案，有助于水稻大田管理模擬與實際更為一致，因此新逡逑版本大大提高了模型模擬水稻生理過程、灌溉管理措施及土壤水分動態(tài)變化的準(zhǔn)確性（Ｌｉ邋ｅｒａ／．，逡逑２０１７；郭爾靜等，２０１７）。逡逑ＯＲＹＺＡ（ｖ３）水稻模型在模擬水稻生育期過程中，用參數(shù)ＤＶＳ（Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ邋Ｓｔａｇｅ）來定量表示逡逑各個生育期
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S511

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本文編號：2610375