张倩;赵艳霞;王春乙
【摘 要】Based on meteorological data of the lower and middle reaches of Yangtze River and the growth period data of rice, this paper uses crop model WOFOST to simulate the impact of high temperature in different growth periods on early season rice and mid-season rice, and to assess their yield variation. The results show that high temperature usually affects booting, flowering and filling. For the three developmental stages of rice, when the same intensity hot damage occur, the maximum level of production reduction is filling stage, the second is flowering stage and the minimum is booting stage. When the intensity and day numbers of duration of high temperature increase to a value, mid-season rice yield reduction due to flowering stage high temperature will be greater than filling stage. For a typical high-temperature year, yield reduction rate of both early season rice and mid-season rice is as high as 30% or over which is defined as severe disasters. Generally, in the same high temperature year, the maximum yield reduction rate of mid-season rice is higher than t
hat of early season rice.%以长江中下游地区的气象资料和水稻生长发育观测资料为基础,应用WOFOST作物模型模拟了不同发育时段高温热害对早稻和中稻生长发育及产量的影响,评估了长江中下游地区高温热害对水稻的影响程度.研究表明:高温主要影响早稻和中稻的孕穗、开花和灌浆,受高温影响减产程度依次为灌浆期最大,开花期次之,孕穗期最小；当高温强度和持续日数增加到某一数值,中稻开花期高温减产开始大于灌浆期.对于典型高温年份,无论早稻还是中稻减产率均高达30％以上,为重度灾害,而且中稻的最大减产率一般要大于早稻.金属弹片
【期刊名称】《灾害学》
【年(卷),期】2011(026)004
【总页数】6页(P57-62)
【关键词】高温热害;水稻;WOFOST模型;长江中下游;影响评估
【作 者】张倩;赵艳霞;王春乙
【作者单位】中国气象科学研究院,北京100081;中国气象科学研究院,北京100081;中国气象科学研究院,北京100081
【正文语种】中 文
【中图分类】X43;P429
近百年来，全球气候呈现出以变暖为主要特征的显著变化，全球变暖已经是不争的科学事实[1]。政府间气候变化专门委员会第一工作组发布的第四次评估报告指出，过去100年(1906－2005年)，全球地表平均气温升高了0.74℃±0.18℃[2]。未来50～100年全球和我国的气候将继续向变暖方向发展[3]。预计到21世纪末，全球地表平均温度还将上升1.4℃～5.8℃[4]。气候变化诱发的自然灾害的增加可能会使我国农业生产变得更不稳定，粮食安全变得更脆弱[5]。我国长江流域及其以南地区，从1999年至今，几乎每年都会出现持续10 d以上的强度大、范围广的极端高温天气。预计在未来全球气候变暖背景下，我国多数大陆地区在21世纪极端高温、热浪等事件的发生频率很可能继续增加[6]。因此深入研究水稻热害发生的规律及其对气候变化、农业措施改进的响应、确定灾害风险指标，并及早采取适宜措施对水稻热害进行防御，对保障我国未来粮食安全生产意义重大[7]。
1970年以来，水稻热害问题已有较多报道。目前，国内外学者对水稻高温热害生理生态机制方面的研究已经取得了较好的成果，积累了丰富的水稻热害理论与调控技术。研究认为高温导致水稻不结实的关键期是在花期前后[8－9]，光合作用则是对高温最敏感的过程之一[10]。高温主要从两方面影响水稻的生长发育过程:一方面高温伤害水稻开花受精过程，导致空粒率增加;另一方面，高温伤害水稻的灌浆过程，导致秕粒率增加，千粒重下降[11－12]。
1 材料与方法
镀铬工艺1.1 基本资料
本文研究区域为长江中下游地区湖北、湖南、安徽、江西、江苏及浙江六省。气象资料为研究区域内91个气象台站的观测数据(1961－2006年)，主要包括:逐日平均气温、日最高气温、日最低气温、日照时数、日降水量、2 m高处风速和水汽压。作物资料为63个农业气象台站的观测数据(1981－2006年)，主要包括水稻品种熟性、主要发育期和生物量数据。土壤资料为研究区域土壤的相关物理性质、肥力特性等数据。
1.2 作物模型及验证
本文选用荷兰瓦赫宁根大学开发研制的作物模型WOFOST7.1。作物模型生长发育参数是通过实验室或田间的控制试验获得的，因此要根据实际观测资料，先确定水稻发育期，再由发育期确定有效积温，得到水稻生长发育的初始参数。
首先分别计算出早稻和中稻的平均播种、出苗、开花和成熟日期(儒略日)，再根据发育期计算出播种至出苗、出苗至开花、开花至成熟的有效积温，将求出的平均值作为模型初始参数。由于生物量资料有限，特选取资料相对较长和全面的湖南常德(早稻)和安徽合肥(中稻)两站水稻发育期及生物量资料作为参数调试时的对比试验数据。
为使模拟结果与实际值更加接近，可利用模型中的试错校正工具RERUN进行多次试调，最后确定参数取值。播种到出苗所需有效积温:TSUMEM(早稻)=31.1，TSUMEM(晚稻)=60.7;出苗到开花所需有效积温TSUM1(早稻)=998.5，TSUM1(晚稻)=1 800.3;开花到成熟所需有效积温:TSUM2(早稻)=421.2，TSUM2(晚稻)=460.7。应用同样方法确定其他参数取值，得到出苗时临界最低温度:TBASEM=10，出苗时的最高有效温度:TEFFMX=30，作物初始干物质重:TDWI=40，出苗时的叶面积指数LAIEM=0.15。家用玉米脱粒机
利用湖南常德1997、1998和2001年的资料对模型进行检验，图1a～b分别为水稻地上部分
干重和穗干重的模拟与观测值之间的关系。由图可以看出，WOFOST模型模拟的水稻干物质重与观测值吻合度较好，均通过了较高的显著性水平(显著水平p＜0.001)，说明模型可以较好地模拟水稻干物质的累积和产量。
图1 水稻干物质模拟与观测值关系
1.3 减产率
产量变化率可以用来表示实际气象条件下作物产量偏离平均气象条件下作物产量的波动幅度值。其表达式为:手机背光
式中:Dt表示第t年的产量变化率(%)。Yt表示实际气象条件下第t年的模拟产量(kg/hm2)。表示平均气象条件下第t年的模拟产量(kg/hm2)。当Dt＞0时，为增产率，表示该地区该年份没有发生灾害;当Dt＜0时，为减产率，表示该地区该年份发生了灾害。
1.4 高温热害指标选取
在农业气象工作中，通常以日平均气温≥30℃或日最高气温≥35℃作为判别水稻开花结实期受害的临界温度指标。本文高温热害等级划分为[13]:
日平均气温≥30℃或日最高气温≥35℃持续日数大于3 d为水稻轻度高温热害;
日平均气温≥30℃或日最高气温≥35℃持续日数大于5 d为水稻中度高温热害;
日平均气温≥30℃或日最高气温≥35℃持续日数大于8 d为水稻重度高温热害。
1.5 模拟方案设计
玻尿酸蚕丝面膜许多研究表明，水稻营养生长阶段短期的高温危害对水稻产量影响较小，孕穗期、抽穗扬花期和灌浆成熟期是水稻对高温比较敏感的几个发育时期[14－18]。因此本文主要研究水稻孕穗期、抽穗开花期以及灌浆结实期三个发育阶段内高温对水稻结实的影响。
对现有作物资料进行统计并结合前人研究，早稻孕穗期和抽穗开花期适宜温度为27℃，灌浆结实期为26℃;中稻孕穗期、抽穗开花期和灌浆结实期适宜温度分别为27℃、26℃和25℃。在应用WOFOST模型模拟高温对水稻产量影响时，根据水稻的发育进程，首先确定孕穗期、抽穗开花期以及灌浆结实期这三个发育期所处的日序，模拟这三个发育阶段在适宜温度下的正常产量。然后以各发育阶段的开始日序为起始点，在早稻和中稻1个、2个和3个发育期中将温度分别从适宜温度升至30℃、31℃、32℃、33℃、34℃、35℃、36℃，
再模拟1 d、持续3 d以及持续5 d高温影响下的水稻产量，计算各种情况下的水稻减产率。
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