【摘要】：水稻作為中國最重要的糧食作物之一,其年生產(chǎn)量對國家糧食安全和社會穩(wěn)定非常重要。中國的水稻生產(chǎn)能否滿足未來的糧食需求,取決于未來全國水稻種植面積的的變化,提高產(chǎn)量潛力和實(shí)際產(chǎn)量以增加稻谷總產(chǎn)量,總產(chǎn)量的增速與糧食需求的增速是否匹配。本研究采用國際上通用的產(chǎn)量差評估系統(tǒng),通過分析水稻的潛在產(chǎn)量、農(nóng)民實(shí)收產(chǎn)量以及兩者之間的差距來評估在現(xiàn)有耕地面積基礎(chǔ)上中國水稻生產(chǎn)潛力及其可增長幅度。此外,本研究重點(diǎn)關(guān)注作為我國重要商品糧基地的長江中下游地區(qū)。有研究表明,近年來該地區(qū)水稻產(chǎn)量增長緩慢甚至停滯。為此,本研究試圖通過品種和栽培兩方面進(jìn)一步探究長江中下游稻區(qū)的增產(chǎn)途徑。綜上,主要開展了以下模型模擬和試驗(yàn)驗(yàn)證研究:(1)通過選取各水稻主產(chǎn)區(qū)的代表性品種對ORYZA v3模型進(jìn)行校驗(yàn),為潛在產(chǎn)量的模擬奠定基礎(chǔ);(2)評估中國水稻潛在產(chǎn)量和產(chǎn)量差,且按單、雙季稻作系統(tǒng)對中國不同地域的水稻單產(chǎn)和總產(chǎn)進(jìn)行系統(tǒng)、全面的評估;(3)從品種角度出發(fā),通過模擬秈粳雜交稻在長江中下游地區(qū)的產(chǎn)量來進(jìn)一步探究該地區(qū)潛在產(chǎn)量的提升空間;(4)通過設(shè)置五個(gè)品種和3個(gè)播期進(jìn)行大田試驗(yàn)以獲得不同溫光配置類型。測定水稻相關(guān)的生長形態(tài)、產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo),探明長江中下游地區(qū)溫光資源特征及最適溫光配置。主要研究結(jié)果如下:1.通過校驗(yàn)正后的ORYZA v3模型能夠較好地模擬中國各水稻主產(chǎn)區(qū)的潛在產(chǎn)量。校正后該模型校正值與實(shí)際值之間的均方根誤差值(RMSE)在產(chǎn)量、地上部生物量和生育期上分別為0.94 t/ha、1.05 t/ha和4 d,標(biāo)準(zhǔn)化均方根誤差(RMSEn)分別為9%、5%和5%,R2值分別為0.83、0.87和0.97。而驗(yàn)證結(jié)果也有相似結(jié)論,表現(xiàn)出RMSE、RMSEn較小和R2接近1,證明了該模型能夠較準(zhǔn)確地模擬出高產(chǎn)水平下水稻生長與干物質(zhì)分配的過程,從而能夠較好地模擬產(chǎn)量。2.通過選擇具有代表性的氣象站點(diǎn),對各個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行潛在產(chǎn)量的模擬,再將潛在產(chǎn)量、農(nóng)民實(shí)際產(chǎn)量和產(chǎn)量差升區(qū),得到全國水平的潛在產(chǎn)量、農(nóng)民實(shí)收產(chǎn)量和產(chǎn)量差,分別為9.76 t/ha、6.78 t/ha和2.98 t/ha,因此全國平均產(chǎn)量差為潛在產(chǎn)量的31%。此外,單、雙季稻的平均產(chǎn)量差為潛在產(chǎn)量的28%、34%,說明雙季稻的單產(chǎn)具有更大的提升空間。而對于可達(dá)到總產(chǎn)(潛在總產(chǎn)的80%)而言,單、雙季稻具有同等的增產(chǎn)潛力(7-8%),但是在達(dá)到潛在產(chǎn)量的80%之前,雙季稻對總產(chǎn)的貢獻(xiàn)率大于單季稻。此外,在中國水稻主要種植區(qū)域中,長江中下游地區(qū)的潛在產(chǎn)量和農(nóng)民實(shí)收產(chǎn)量大于其它水稻主產(chǎn)區(qū),產(chǎn)量差相對較小。在水稻主產(chǎn)省份中,當(dāng)前水稻總產(chǎn)最高且總產(chǎn)量的可提升空間最大的省份為湖南、黑龍江和江西。3.通過不同情景模式,分析了縮小產(chǎn)量差與2030年中國水稻糧食供需平衡的關(guān)系。幾種典型的未來情景設(shè)定及分析結(jié)果如下:(1)若產(chǎn)量差縮小到潛在產(chǎn)量的26%,到2030年中國的水稻生產(chǎn)可達(dá)到供需平衡;(2)若產(chǎn)量差縮小到潛在產(chǎn)量的20%,中國水稻總產(chǎn)還可比預(yù)計(jì)需求多出約19 Mt,相當(dāng)于8%的耕地面積上所能生產(chǎn)的水稻產(chǎn)量;(3)若保持目前產(chǎn)量水平(產(chǎn)量差31%),且耕地面積維持不變,需進(jìn)口11 Mt水稻糧食才能滿足未來需求,相當(dāng)于全球水稻貿(mào)易總量的18%左右,將對國際水稻市場造成一定影響;(4)若保持目前產(chǎn)量水平,且耕地面積下降10%,則需進(jìn)口約32 Mt水稻糧食才能滿足未來需求,相當(dāng)于全球水稻貿(mào)易總量的50%左右,將對國際水稻市場造成巨大沖擊。4.以甬優(yōu)12號為代表的秈粳雜交稻品種在中國長江中下游單季稻區(qū)種植的平均潛在產(chǎn)量為13.90 t/ha,平均產(chǎn)量差為6.15 t/ha,當(dāng)前農(nóng)民實(shí)收產(chǎn)量為甬優(yōu)12潛在產(chǎn)量的55%,因此可提高空間還有近45%。據(jù)估算,若使用秈粳雜交稻品種作為長江中下游地區(qū)的中稻品種,該地區(qū)的中稻潛在產(chǎn)量可提高20%左右。此外,當(dāng)秈粳雜交稻品種的產(chǎn)量達(dá)到其潛在產(chǎn)量的80%,其它地區(qū)保持當(dāng)前產(chǎn)量不變,中國在未來(2030年)的水稻總產(chǎn)量也可滿足人們的糧食需求,且總產(chǎn)量可多出約6 Mt。5.通過大田播期試驗(yàn),將供試的各品種和播期的組合以溫度為主要因子,劃分為3種溫光配置類型。配置一(LH):溫度前低后高,營養(yǎng)生長期比灌漿期溫度低至少2℃;配置二(MM):溫度變化居中,營養(yǎng)生長期和灌漿期溫度相近(26℃左右);配置三(HL):溫度前高后低,營養(yǎng)生長期比灌漿期溫度高至少2℃。在這3種配置類型中,溫度前高后低型的產(chǎn)量、品質(zhì)和溫光資源利用效率均最高。通過分析3種溫光配置類型的溫度分布特征發(fā)現(xiàn),在長江中下游地區(qū),當(dāng)營養(yǎng)生長期溫度范圍在26-28℃,輻射在16 MJ m-2 d-1以上,且灌漿期溫度范圍在22-27℃時(shí),相對產(chǎn)量大于1,有利于水稻獲得高產(chǎn)。通過線性分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)營養(yǎng)生長期溫度、灌漿期溫度分別在28℃、22℃左右時(shí),產(chǎn)量、品質(zhì)以及資源利用效率最高。
【圖文】：

圖 1.1 近 35 年中國水稻總產(chǎn)量、總收獲面積、單產(chǎn)的年際變化以及在單、雙季稻系統(tǒng)間的差異Fig. 1.1 Total rice production, harvested area and yied in China and the differences betweensingle- and double-rice cropping systems in recent 35 years注：SR：單季稻，DR：雙季稻。數(shù)據(jù)來源為國家統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中心，雙季稻單產(chǎn)是指早、晚稻的平均產(chǎn)量，，因此雙季稻的周年產(chǎn)量為圖上數(shù)值的兩倍。Note: SR and DR represent single and double rice cropping system, respectively. Data were from NationalBureau of Statistics of China. Note that yield for double-rice is on a per-crop basis, so that total annual yieldis double the values shown.此外，中國農(nóng)村還出現(xiàn)一系列問題，如農(nóng)村人口向城市轉(zhuǎn)移、農(nóng)村勞動(dòng)力老齡化以及生產(chǎn)效益低導(dǎo)致農(nóng)民種糧積極性不高等（楊若s

本文編號：2641322