氣候變化對水稻灌溉需水的影響及其不確定性研究

《氣候變化對水稻灌溉需水的影響及其不確定性研究》是依託河海大學，由王衛光擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：氣候變化對水稻灌溉需水的影響及其不確定性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王衛光
• 依託單位：河海大學

項目摘要

全球氣候變化影響了降雨、土壤水分和作物耗水之間的平衡關係，必將導致作物灌溉需水的變化。本項目以水稻為典型作物，以長江中下游水稻種植區為研究區域，開展氣候變化對水稻灌溉需水的影響及其不確定性研究，具體內容包括：結合歷史氣象數據和多個站點水稻灌溉生長試驗數據率定和驗證作物模型，模擬氣候變化條件下水稻灌溉需水的變化特性，分析水稻灌溉需水變化對已發生氣候變化的回響規律；藉助全球氣候模式和統計降尺度方法獲取未來氣候變化信息並驅動作物模型，結合GIS技術，預估不同氣候模式及氣候情景下未來水稻灌溉需水變化的空間分布特徵；進行水稻灌溉需水變化對各氣候因子的敏感性分析，量化氣候因子對水稻灌溉需水變化的貢獻率，分析不同氣候模式和氣候情景造成的水稻灌溉需水模擬結果的不確定性，揭示未來氣候變化對水稻灌溉需水的影響機理。本研究對於合理制定應對氣候變化的灌溉策略，從而減少氣候變化對水稻生產的負面影響具有重要意義。

結題摘要

本研究基於在江蘇崑山試驗基地開展的2年水稻灌溉田間試驗數據，結契約期逐日氣象資料，對ORYZA2000作物模型進行了參數率定和驗證，模擬了1961-2010年水稻產量、灌溉需水量和耗水量的變化規律，分析水稻灌溉需水變化對已發生氣候變化的回響規律；藉助全球HadCM3大氣環流模式A2和B2兩種情景和SDSM統計降尺度方法獲取未來氣候變化信息並驅動作物模型，結合GIS技術，預估未來水稻灌溉需水變化的空間分布特徵；進行水稻灌溉需水變化對各氣候因子的敏感性分析，量化氣候因子對水稻灌溉需水變化的貢獻率；探討兩種灌溉模式、考慮CO2作用下未來氣候變化對水稻灌溉需水及水分利用效率的影響。採用了貝葉斯平均方法開展了不同氣候模式及降尺度方法下的集合預估，並驅動作物模型，初步探討了未來水稻水分利用效率模擬預估結果的不確定性。 主要研究結論如下： （1）過去50年，間歇灌溉和淹水灌溉模式下水稻耗水量呈現顯著上升趨勢，而水稻灌溉需水量和產量都呈現下降趨勢，主要由氣溫升高、輻射下降和生育期縮短引起；未來氣候情景下，降水量的減少使得水稻灌溉需水量呈現明顯增加趨勢；受持續增溫的減產效應影響，水稻產量在未來3個時期呈現減少趨勢，且降幅逐漸變大。 （2）在CO2濃度增加0.5倍、1.0倍和1.5倍3種情況下，水稻產量均有明顯的增加，水分利用效率和灌溉水利用效率都相應提高，且隨著CO2濃度的增加而逐漸增加。在未來氣候條件下，相比不考慮從CO2作用，在CO2施肥效應下，水稻產量明顯增加，灌溉需水量和耗水量呈現出下降趨勢。水分利用效率（WUE）和灌溉水利用效率（IWUE）總體上都呈現出下降趨勢，在考慮CO2施肥效應作用下， WUE和IWUE的下降幅度略小一點。 （3）未BMA模擬結果介於最大值和最小值之間，削弱了模擬結果的不確定性。未來A2和B2兩種氣候變化情景下，在未來3個時期，長江中下游流域大部分地區水稻產量呈現出下降趨勢，水稻耗水量和灌溉需水量呈現出明顯上升趨勢。且隨著時間推移，水稻產量、耗水量和灌溉需水量變化幅度逐漸增大。