全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2012, 38(5): 896−903 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2009CB118608)和国家公益性行业(农业)科研专项(201103001和 200903003)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 褚庆全, E-mail: cauchu@cau.edu.cn
第一作者联系方式: E-mail: shiquanhong521@126.com
Received(收稿日期): 2011-10-10; Accepted(接受日期): 2012-01-19; Published online(网络出版日期): 2012-03-05.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20120305.1037.004.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2012.00896
南方稻区水稻产量差的变化及其气候影响因素
石全红 刘建刚 王兆华 陶婷婷 陈 阜 褚庆全*
中国农业大学农学与生物技术学院 / 农业部农作制度重点开放实验室, 北京 100193
摘 要: 为了研究南方稻作区水稻理论生产潜力、单产的提升空间以及气候变化因素对水稻生产潜力的影响, 探索
区域水稻生产的限制因素和提高水稻产量的技术途径, 本研究利用 AZE (农业生态区域法)模型对南方稻区 1980—
2010 年水稻光温生产潜力进行测算, 结合水稻大田平均产量, 对该区域水稻光温生产潜力和大田平均单产之间的产
量差及其时空变化特点进行研究, 并分析了产量差变化的气候影响因素。分析表明, 30年来该区域早稻光温生产潜力
呈上升趋势, 且增幅大于实际产量增加的幅度, 二者之间的产量差不断扩大; 一季中稻光温生产潜力呈下降趋势 ,
产量差逐步缩小; 晚稻光温生产潜力亦呈不断下降的趋势, 产量差不断缩小。对区域气候变化分析表明, 水稻生育期
内辐射总量及温度变化是影响光温生产潜力的关键因子, 早稻生育期内温度升高对水稻产量的正效应超过辐射下降
的负效应, 光温生产潜力不断增加, 而一季中稻及晚稻生育期内辐射下降对产量的影响更大, 水稻生产潜力呈下降
趋势。不同省份间, 水稻生育期内辐射及温度变化不同, 光温生产潜力及产量差变化趋势空间差异明显。
关键词: 南方稻区; 水稻; 产量差; 光温生产潜力; 气候因素
Change of Rice Yield Gaps and Influential Climatic Factors in Southern China
SHI Quan-Hong, LIU Jian-Gang, WANG Zhao-Hua, TAO Ting-Ting, CHEN Fu, and CHU Qing-Quan*
College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural University / Key Laboratory of Farming System, Ministry of Agriculture, Beijing
100193, China
Abstract: In order to study theoretical potential productivity, yield promotion space, yield constraints and the solution approaches,
we used AEZ (Agricultural Ecology Zone) model to estimate the photothermal potential productivity of rice and calculate the rice
yield gaps from 1980 to 2010 in southern China. The results showed that early rice potential productivity continued to increase
with grater increasing rate than the actual yield, so the early rice yield gap became bigger. The potential productivity of medium
rice and late rice was declined; and the rice yield gap became smaller. The analysis of climatic factors showed that temperature
and radiation in rice growth period were the most important impact factors for rice potential yield and yield gaps. The positive
effect of temperature increasing for the early rice was bigger than the negative effect of radiation declining, resulting in the in-
crease of the potential productivity. On the contrary, the negative effect of radiation declining for medium rice and late rice was
bigger, so the potential productivity was dropping. The temperature and radiation in rice growth period were different, causing
different changing trends of rice potential yield and yield gap between provinces.
Keywords: Southern China; Rice; Yield gap; Photothermal potential productivity; Climatic factors
作物实际产量与潜在产量之间的差异即为产量
差。产量差一直是作物领域研究的热点, 是衡量区
域粮食生产现状和增产潜力、探索区域作物产量限
制因素和解决方法的有效途径, 如何通过缩减产量
差提高区域作物总产是农业科研和推广工作的重要
方向[1]。国内外一些学者从不同侧面对作物产量差
进行了研究 , 如林毅夫 [2]和陈惠哲等 [3]对我国不同
区域主要粮食作物产量差及增产潜力的研究 ; El-
samma[4]和Aggarwal等 [5]对印度不同地区水稻、小
麦、棉花、油菜等作物产量差的研究; FAO组织各国
专家对印度、菲律宾、越南、埃及、马达加斯加、
意大利、巴西、韩国水稻产量差的研究[6]; Johnson
第 5期 石全红等: 南方稻区水稻产量差的变化及其气候影响因素 897


等[7]对非洲西部不同区域雨养条件下水稻产量差的
研究等, 均表明不同区域作物产量差及其限制因素
各异。水稻作为我国最主要的粮食作物之一, 在气
候变化对其生产潜力及产量的影响方面, 很多研究
见诸报道。王丹[8]和张旭光[9]研究认为, 水稻生育期
内温度升高、降雨减少等对水稻生产具有一定的积
极作用。而张建平等[10]、Xiong等[11]和葛道阔等[12]研
究表明, 受气候变化影响, 我国绝大部分地区水稻
将会减产, 仅少数地区呈现增产的趋势。赵海燕 等
[13]对长江中下游地区的研究也认为, 中稻开花期和
乳熟后期的阴雨天气和持续高温加重, 导致空秕率
增加, 进而产量下降。同时也有研究认为部分区域
水稻生育期内的关键农业气象要素未呈现明显变化,
对水稻生产的影响甚微[14]。气候变化对水稻生产潜
力及产量差的影响具有很强的地域性和复杂性, 不
仅不同稻作区之间差异明显, 同一稻作区域内的不
同省、市间也可能存在显著差异。因此, 不仅有必
要对区域尺度间, 也有必要对同一区域内各省份作
物生产潜力及产量差变化规律深入分析[15]。
南方稻区是我国主要的水稻种植区域, 水稻种
植面积及总产均占到全国 85%以上。本研究利用联
合国粮农组织(FAO)推荐的农业生态区域法(AEZ)测
算南方稻区(除西南、华南外) 8省 42个站点 1980—
2010 年水稻光温生产潜力, 结合水稻大田平均产量
统计资料, 测算各省份水稻实际单产与光温生产潜
力之间的产量差(YGM = 光温生产潜力 − 实际产量),
分析该区水稻产量差时空变化特点。在此基础上分
析该区域气候变化特点以及引起水稻光温生产潜力
变化的关键气象因素, 这对了解产量差历史变化特
点, 和预测未来该区水稻产量变化趋势及其增产潜
力, 以及各省水稻生产中应对气候变化带来的各种
风险均具有重要意义。
1 研究方法及主要数据来源
1.1 研究区域
以南方稻区(除西南、华南外)为主, 包括湖北、
湖南、江西、江苏、安徽、浙江、福建、河南 8省,
其中一季稻样本点 42个, 双季稻样本点 34个, 分布
如图 1。
1.2 气象因子的选择
影响水稻生产的气象因子较为复杂 , 尤以温
度、辐射、降雨量等最显著。辐射过低导致水稻有
效穗、穗粒数、结实率、千粒重降低; 温度过低致
使水稻颖花退化、秕粒增多、抽穗延迟; 温度过高,
会对水稻开花授粉、籽粒形成产生严重影响, 并缩
短水稻生育进程, 严重影响产量; 降雨对水稻的影
响最直接, 不仅影响水稻生育进程, 还影响水稻播
种面积 [15-16]。另有研究表明 [17], 日相对湿度≤70%
的日数对水稻千粒重的影响最直接, 而平均风速则
对水稻授粉具有极明显的作用。结合前人研究, 本
研究选择日均温、年辐射总量、年降雨量、平均相
对湿度、平均风速、日最高温(Tmax)≥35℃天数、日
均温(Tmean)≥30℃天数、相对湿度≤70%天数作为主
要气象指标, 分析南方稻区气候变化特点。
1.3 数据来源
气象数据来自中国气象局国家气象信息中心 ;
模型所需作物管理相关数据(最大叶面积指数、经济
系数、播种日期、收获日期等)来自相关实验及调



Medium rice Double crop rice

图 1 南方稻区水稻产量差研究样点分布
Fig. 1 Distribution of sampling point for rice yield gap research in southern China

898 作 物 学 报 第 38卷

研、《水稻区域目标产量生产技术规范》等[18]; 作物
实际单产数据来自《新中国农业 60年统计资料》[19]
及各省市农业(农村)统计年鉴。
1.4 水稻光温生产潜力的测算
应用AEZ模型测算南方稻区水稻光温生产潜力
(YM), 该模型是区域研究的重要工具 , 在作物产量
潜力估算中广泛应用[20]。
YM=CL×CN×CH×G×[F(0.8+0.01ym)×
yo+(1−F)(0.5+0.025ym)×yc];
ym≥20 kg hm−2 h−1 (1)
YM= CL×CN×CH×G×[F(0.5+0.025ym)×
yo+ (1−F)(0.05ym)×yc];
ym<20 kg hm−2 h−1 (2)
式中, YM为作物光温生产潜力; ym为作物的干物质生
产率, 随温度变化取值不同, 见表 1; yo、yc为分别表
示全阴天、全晴天标准作物的最大干物质生产率 ,
随纬度、海拔而改变; F为一天中的阴天的份数; G为
作物的全生育期 , 不同省份水稻生育期差异较大 ;
CL为作物最大叶面积指数的校正系数; CN为维持呼
吸订正系数; CH为作物籽粒产量的经济系数。
2 结果与分析
2.1 南方稻区水稻潜在产量及产量差的变化
水稻光温生产潜力, 除取决于区域光热资源外,
还取决于作物本身的遗传特性, 例如光合速率、叶
形、收获指数、叶面积指数等, 为系统分析气候变
化因素对水稻生产潜力的影响, 未考虑水稻品种的
变化因素, 假定叶面积指数、收获指数未发生变化。
结合南方稻区水稻生产实际, 早、中、晚稻LAIm取
值分别为 6.5、7.5和 7.0 [18]; CH取值均为 0.5 [21]。不
同温度条件下水稻的干物质生产率如表 1 所示, 南
方稻区各省份水稻播种日期及收获日期见表 2。
表 1 不同温度条件下水稻干物质生产率
Table 1 Dry matter productivity of rice under different tem-
perature conditions
温度
Temperature
( )℃
干物质生产率
Dry matter productivity
(g m−2 d−1)
5 0
10 0
15 20
20 30
25 35
30 37.5
35 35
40 10
45 0

利用上述模型和参数, 研究南方稻区近 30年水
稻实际单产、光温生产潜力及两者之间产量差(YGM)
的演变趋势(图 2)。
图 2 表明, 自 1980 年以来, 南方稻区早稻光温
生产潜力均呈不断升高的趋势, 一季中稻及晚稻光
温生产潜力呈现下降趋势。而同一时期早、中、晚
稻实际单产均呈现明显的上升趋势(P<0.05), 一季
中稻及晚稻实际单产升高的趋势更为明显(P<0.01)。
早稻光温生产潜力上升趋势极为显著(P<0.01), 且
增加的幅度大于实际单产增加的幅度, YGM不断扩大;
一季中稻及晚稻潜在产量呈下降趋势 , YGM不断缩
小。但在整个南方稻区, 水稻产量差依然很大, 目前
早、中、晚稻实际单产仅为光温生产潜力的 36.79%、
36.16%和 36.01%, 水稻大田平均单产水平和理论生
产潜力之间的产量差分别为 9 822.54、13 141.98和
10 453.80 kg hm−2。
2.2 不同省区、不同类型水稻光温生产潜力及产
量差的变化
1980—2010 年, 南方稻区各省份早、中、晚稻

表 2 南方稻区各省份水稻播种日期及收获日期
Table 2 Rice seeding data and harvest date in different provinces of southern China (mouth/day)
早稻 Early rice 中稻 Medium rice 晚稻 Late rice 省份
Province 播种日期
Seeding data
收获日期
Harvest date
播种日期
Seeding data
收获日期
Harvest date
播种日期
Seeding data
收获日期
Harvest date
安徽 Anhui 4/1 7/20 5/10 10/15 6/20 10/25
湖南 Hunan 3/15 7/14 5/15 9/30 6/21 10/23
湖北 Hubei 3/25 7/15 5/1 9/20 6/15 10/23
福建 Fujian 3/16 7/14 5/14 9/23 6/21 10/23
浙江 Zhejiang 3/20 7/20 5/20 10/5 6/12 10/25
江西 Jiangxi 3/15 7/14 5/15 9/30 6/21 10/23
江苏 Jiangsu 5/10 10/15
河南 Henan 4/26 9/13

第 5期 石全红等: 南方稻区水稻产量差的变化及其气候影响因素 899




图 2 气候变化背景下南方稻区水稻光温生产潜力、实际单产及
YGM变化趋势
Fig. 2 Change trends of photothermal potential productivity,
actual yield and YGM in rice under the background of climate
changes in southern China
*表示变化显著(P<0.05); **表示变化极显著(P<0.01)。
* Significant change at P<0.05; ** Significant change at P<0.01.

实际单产均显著提高, 而不同省份、不同类型水稻
的光温生产潜力变化各异, 水稻产量差的变化呈现
不同区域性特点。
2.2.1 水稻光温生产潜力的变化 不同省份、不
同类型水稻生育期内光热资源条件及其变化特点不
同, 水稻光温生产潜力也呈不同的变化趋势(表 3)。
各省早稻光温生产潜力均呈现不同程度的增加趋势,
区域中东部的安徽、江西、浙江、福建增幅最为明
显, 而西部的湖南、湖北两省增幅较小; 南方稻区一
季中稻光温生产潜力的变化较为复杂, 安徽省呈极
显著的上升趋势, 江苏省略有增加, 而福建、河南、
湖南、湖北、江西、浙江均有不同程度的降低, 且
以河南省的下降趋势最为明显(P<0.05); 区内晚稻
光温生产潜力变化的差异也很明显, 安徽省上升趋
势极显著(P<0.01), 湖南省略有增加, 而福建、湖北、
江西、浙江则呈下降趋势。气候变化对南方稻区水
稻光温生产潜力的负面影响主要表现为对一季中稻
及晚稻的影响, 影响的主要区域为东南部的福建、
江西、浙江三省以及西北部的河南、湖北两省。
2.2.2 水稻产量差YGM的变化 受南方稻区各省
水稻光温生产潜力及实际单产变化的影响, 各省不
同类型水稻产量差也具不同的变化特点(表 4)。南方
稻区各省水稻光温生产潜力与实际单产之间的YGM
变化趋势较为一致, 除个别省份外, 早稻YGM均呈扩
大趋势, 一季中稻及晚稻YGM呈缩小趋势。除福建省
早稻光温生产潜力增幅小于实际单产增幅致使其
YGM不断减小外, 该区域各省早稻YGM均不断扩大,
且以安徽、浙江两省增幅极显著(P<0.01); 一季中稻
及晚稻YGM仅安徽省呈上升趋势, 而福建、河南、湖
北、江西则呈极显著的下降趋势, 其他各省也均下
降。尽管如此, 目前各省水稻产量差依然很大, 早稻
产约为 1.0 t hm−2、一季中稻约为 1.3 t hm−2、晚稻约
为 1.0 t hm−2, 产量提升空间较大。安徽省早、中、
晚稻产量提升空间均不断增加 , 而福建省不同

表 3 1980–2010年南方稻区不同类型水稻光温生产潜力变化趋势
Table 3 Change trends of photothermal potential productivity in different types of rice in southern China from 1980 to 2010
省份
Province
早稻
Early rice
中稻
Medium rice
晚稻
Late rice
安徽 Anhui y= 0.08x+11.69 R²=0.43** y= 0.06x+18.24 R²=0.39** y= 0.0 6x+14.66 R²=0.47**
福建 Fujian y= 0.01x+13.88 R²=0.01 y= –0.03x+20.57 R²=0.15 y= –0.02x+17.01 R²=0.13*
河南 Henan y= –0.05x+21.67 R²=0.21**
湖北 Hubei y= 0.01x+13.69 R²=0.01 y= –0.04x+21.93 R²=0.22* y= –0.03x+17.10 R²=0.13
湖南 Hunan y= 0.03x+10.28 R²=0.28 y= –0.01x+21.56 R²=0.01 y= 0.01x+14.02 R²=0.10
江苏 Jiangsu y= 0.01x+22.87 R²=0.03
江西 Jiangxi y= 0.028x+13.28 R²=0.14* y= –0.04x+21.28 R²=0.33* y= –0.02x+17.34 R²=0.10
浙江 Zhejiang y= 0.050x+13.32 R²=0.25** y= –0.03x+20.70 R²=0.13 y= –0.02x+18.36 R²=0.06
*表示变化显著(P<0.05); **表示变化极显著(P<0.01)。
* Significant change at P<0.05; ** Significant change at P<0.01.
900 作 物 学 报 第 38卷

表 4 1980–2010年南方稻区不同类型水稻YGM变化趋势
Table 4 Change trends of YGM in different types of rice in southern China from 1980 to 2010
省份
Province
早稻
Early rice
中稻
Medium rice
晚稻
Late rice
安徽 Anhui y= 0.09x+6.72 R²=0.54** y= 0.02x+12.64 R²=0.07 y= 0.01x+10.96 R²=0.01
福建 Fujian y= –0.03x+9.42 R²=0.06 y= –0.10x+16.23 R²=0.52** y= –0.07x+12.95 R²=0.47**
河南 Henan y= –0.13x+17.01 R²=0.52**
湖北 Hubei y= 0.014x+8.10 R²=0.03* y= –0.14x+15.51 R²=0.68** y= –0.12x+12.82 R²=0.64**
湖南 Hunan y= 0.03x+4.92 R²=0.29 y= –0.09x+16.52 R²=0.43* y= –0.04x+9.03 R²=0.26*
江苏 Jiangsu y= –0.06x+16.65 R²=0.29
江西 Jiangxi y= 0.01x+8.99 R²=0.01 y= –0.14x+17.15 R²=0.64** y= –0.09x+13.59 R²=0.54**
浙江 Zhejiang y= 0.05x+7.71 R²=0.31** y= –0.11x+15.46 R²=0.49* y= –0.07x+13.41 R²=0.40*
*表示变化显著(P<0.05); **表示变化极显著(P<0.01)。
* Significant change at P<0.05; ** Significant change at P<0.01.

类型水稻YGM均有所减少。区内其他各省, 早稻增产
潜力均不断增加, 而一季中稻及晚稻产量提升空间
有所减少, 因此, 大力加强早稻生产是提高上述各
省份水稻总产的有效途径。
2.3 南方稻区水稻光温潜力及产量差的气候影
响因素分析
2.3.1 1980—2010 年南方稻区气候变化特点 分
析 1980—2010 年的南方稻区的 42 个标准气象站点
的年平均气温、太阳辐射、年降雨量、相对湿度、
平均风速、日最高温≥35℃的天数、日均温度≥30℃
的天数、相对湿度≤70%的天数表明, 近 30年来, 南
方稻区各种气候要素发生了较大变化(表 5)。
近年来南方稻区除年降雨量外, 其他各种气象
因子均发生了较大的变化, 尤其是进入 21世纪后变
化更为突出。区内温度呈现极显著上升趋势(P<0.01),
1980—1989年, 区内日均温为 16.6℃, 进入 21世纪
后, 区内日均温上升到 17.7℃, 增温幅度达 1.1℃;
太阳辐射总量呈下降趋势, 20世纪 80年代年均辐射
总量为5 202.95 MJ m−2, 90年代下降到5 140.9 MJ m−2,
尽管进入 21 世纪后辐射总量有所增加, 但增幅甚微;
平均相对湿度和平均风速均呈现不同程度的下降趋
势, 2000—2010年的下降最为显著(P<0.01); 极端气
象灾害发生的频率增加 , 极端高温天数显著增加 ,
进入 21 世纪后, 增幅更为明显(P<0.01), 20 世纪 90
年代, 全区日最高温≥35℃天数、日均温≥30℃天
数分别增加了 3.5 d和 3.8 d, 但进入 21世纪后, 分
别增加了 6.4 d和 4.8 d, 另外, 相对湿度≤70%天数
也在不断增加, 由 20世纪 80年代的 92.23 d增加到
129.78 d。在区内不同省份, 除年辐射总量、降雨量
等个别因子外, 其他各气象因子变化特点与区域总
体趋势较为一致。
2.3.2 水稻光温潜力及产量差变化的主要气候影响
因素 水稻实际单产的提高是品种改良、耕作和栽
培技术优化、物质投入增加、机械化程度提高、土壤
肥力改变等共同作用的结果, 而水稻光温生产潜力
的变化则主要是区内光热资源条件决定的, 即由作
物生育期内温度和辐射变化决定的。南方稻区水稻光
温生产潜力的变化与水稻全生育期内日均温、太阳辐
射总量呈极显著的正相关关系(P<0.01), 两者的综合
作用决定了区内水稻潜在产量的历史变化规律(图 3)。

表 5 1980–2010年南方稻区气候变化特点
Table 5 Characteristics of climate changes in southern China from 1980 to 2010
气象因子 Climate factor 1980–1989 1990–1999 2000–2010
平均气温 Average annual temperature ( )℃ 16.62 a 17.23 b 17.70 c
太阳辐射 Radiation (MJ m−2) 5202.95 a 5140.90 b 5150.30 b
年降雨量 Annual precipitation (mm) 1356.71 a 1372.37 a 1313.42 a
相对湿度 Relative humidity (%) 77.84 a 77.34 a 74.62 b
平均风速 Average velocity of wind (m s−1) 22.64 a 22.09 a 20.67 b
日最高温≥35℃天数 Tmax≥35 (d)℃ 13.93 a 17.45 a 23.88 b
日均温≥30℃天数 Tmean≥30 (d)℃ 12.22 a 16.06 ab 20.90 bc
相对湿度≤70%的天数 Relative humidity≤70% (d) 92.23 a 97.63 a 129.78 b
不同小写字母分别表示不同年代同一气象指标的差异达极显著(P<0.01)水平。
Values within a row followed by different small letters are significantly different at P<0.01. Tmax: maximum daily temperature; Tmean:
daily mean temperature.
第 5期 石全红等: 南方稻区水稻产量差的变化及其气候影响因素 901




图 3 南方稻区水稻光温生产潜力与温度、太阳辐射之间的关系
Fig. 3 Relationships between rice photothermal potential
productivity and temperature/radiation in southern China
*表示变化极显著(P<0.01)。** Significant change at P<0.01.

不同类型水稻生育期内日均温及太阳辐射变化
趋势一致, 但变化幅度差异较大。早、中、晚稻温
度均呈上升趋势, 增幅以早稻最大、晚稻次之, 而一
季中稻增幅最小; 不同类型水稻生育期内辐射总量
都呈下降趋势, 且一季中稻降幅最大, 而早稻降幅
较小, 其对水稻的负效应表现为一季中稻>晚稻>早
稻(图 4)。生育期内温度升高对早稻产量的影响超过
辐射下降对产量的影响 , 光温生产潜力不断增加 ,
而一季中稻及晚稻生育期内辐射下降对产量的影响
更大, 水稻潜力呈下降趋势。进一步分析表明, 早稻
生育期内增温主要集中在生育前期, 如 3~4 月份,
此阶段增温幅度达到 1.6 /10℃ 年, 这不仅有利于秧
苗的生长, 还降低了春季冷害发生的风险, 对早稻
产量的提高具有积极的推动作用。



图 4 1980–2010年南方稻区水稻生育期内温度、太阳辐射变化
Fig. 4 Changes of temperature and radiation in rice growth
period in southern China from 1980 to 2010
*表示变化极显著(P<0.01)。** Significant change at P<0.01.
不同类型水稻生育期内温度和辐射变化趋势对
水稻潜在产量的影响不同省份间也不相同。安徽省
早、中、晚稻生育期内温度上升, 辐射下降, 且温度
增加对水稻的正效应大于辐射下降的负效应, 水稻
光温生产潜力增加; 福建、湖北、江西 3省早、中、
晚稻生育期内温度和辐射变化与安徽省相似, 但不
同类型水稻间温度和辐射变化对潜在产量的影响程
度不同, 早稻生育期内温度增加对水稻的正效应大
于辐射下降的负效应, 早稻潜在产量不断上升, 一
季中稻及晚稻生育期内辐射下降对水稻产量的影响
更大, 光温生产潜力下降; 湖南、浙江两省水稻生育
期内温度均呈上升趋势, 但辐射变化差异较大, 浙
江省早稻以及湖南省双季稻生育期内辐射总量均略
有增加, 受温度和辐射变化的影响, 湖南省双季稻
光温生产潜力略有上升, 一季中稻潜在产量略有下
降 , 而浙江省一季中稻及晚稻潜在产量略有下降 ;
在以一季稻生产为主的河南省和江苏省, 水稻潜在
产量的变化趋势也不相同, 河南省呈显著的下降趋
势, 而江苏省则呈上升趋势。
3 讨论
3.1 南方稻区水稻产量差分布特点
本研究表明, 近 30年来南方稻区早稻光温生产
潜力不断上升, 且增加的幅度大于实际单产增加的
幅度, 产量差不断扩大, 而一季中稻及晚稻潜在产
量呈下降趋势, 产量差不断缩小。但在整个南方稻
区, 水稻实际单产与潜在产量之差依然较大, 双季
稻约为 1.0 t hm−2, 一季中稻约为 1.3 t hm−2, 且不同
省份、不同类型水稻的历史变化特点各异, 这与陈
惠哲等[3]和林毅夫等[22]研究结果相似。本研究中水
稻潜在产量是指水稻光温生产潜力, 而不是水稻的
现实生产潜力, 作物的光温生产潜力的主要影响因
素是区域的热量和太阳辐射, 而现实生产潜力影响
的因素较为复杂, 包括气候资源、土壤、作物的基
因型及栽培管理水平等, 因此, 本研究的水稻生产
潜力的变化与其他的研究人员的结论可能有差别 ,
主要因潜力的界定和内涵不同。
3.2 南方稻区气候变化特点及其对水稻产量差
的影响
本研究分析南方稻区气候变化特征以及水稻生
育期内关键气象因子变化对水稻光温生产潜力及产
量差影响的结果与马晓群等[23]、辜晓青等[24]和谢晓
金等[25]结果研究相似, 较好地反映了气候变化对不
902 作 物 学 报 第 38卷

同类型水稻的影响。研究进一步表明, 水稻全生育
期日均温升高对南方稻区水稻光温生产潜力的提高
具有积极的促进作用 , 但在水稻生长发育过程中 ,
温度过高或过低都不利于其正常生长, 这在水稻逐
日干物质积累量的计算过程中有所体现。同时, 温
度升高会加速水稻生长发育进程, 缩短水稻生育期,
对水稻产量具有不利影响, 在后续研究工作中对此
也需要做进一步订正。区域作物产量差及其气候影
响因素研究, 不仅有助于人们了解区域水稻生产现
状及增产潜力, 也有助于人们了解区域气候变化特
点, 及其未来气候变化情境下区域水稻产量及产量
提升空间变化趋势, 对区域水稻生产及未来区域水
稻布局调整具有重要的意义, 这在未来的农业基础
科研工作中有待进一步加强。
3.3 AEZ 模型在作物产量潜力及产量差研究中
的应用
AEZ模型是区域作物产量潜力研究的重要工具
之一, 在计算作物光温生产潜力时, 除基础作物品
种参数外, 仅考虑太阳辐射和日均温 2 个气象因子,
对于其他各种气象因子的分析较少。另外, 作物产
量水平及产量差异还受诸如耕地质量、品种特性、
物质投入、农产品价格、机械化程度、农田灌溉、
农村劳动力等各种自然及社会经济因素的影响, 这
在AEZ模型计算作物光温生产潜力的过程中未予以
考虑。受上述因素影响, 本研究计算所得水稻潜在
产量远高于实际生产水平, 且受区域气候年际间波
动影响, 产量潜力年际间波动较大。对此, 在后续研
究中应结合实际生产情况, 对不同区域水稻光温潜
力、光温水潜力、光温水土潜力、光温水土肥技潜
力、光温水土肥技经潜力以及现实潜力逐级订正 ,
也可采用作物生长模拟模型, 如DSSAT、APSIM等,
通过严格控制作物生长发育过程中所涉及的各种土
壤因子、气象因子以及管理因素, 以获得更加切合
实际的潜力产量, 这对指导区域作物生产将具有更
大的意义[26]。另外, 本研究对区域水稻产量差的量
化仅为历史研究, 对未来气候变化背景下, 水稻光
温生产潜力、实际产量以及产量差还有待进一步研
究, 对水稻产量差形成的机制及缩小产量差的途径
也需进一步深入分析。
近年来, 作物产量差研究的领域不断拓宽, 有
关作物产量限制因素的研究也在不断深入, 随着信
息技术在农业生产中的应用, 作物生长模拟模型、
大气环流模型、作物产量预测模型等在作物产量差
研究中的作用逐渐凸现, 产量差研究方法也逐步成
熟[27-28]。利用上述各种研究成果, 分析区域水稻产
量差形成的原因及主要限制因子, 预测未来区域水
稻产量差及增产潜力, 将成为本研究未来工作的主
要方向。
4 结论
南方稻区水稻实际单产与光温生产潜力之间
存在显著的差异, 全区早、中、晚稻产量差分别为
9 822.54、13 141.98、10 453.80 kg hm−2, 且不同省
份间的产量差分布特点各异。近 30年来, 南方稻区
气候特征发生较大变化, 尤其是水稻生育期内温度
升高及辐射下降较为明显。因此, 该区光温生产潜
力及产量差, 早稻显著提高, 而一季中稻及晚稻不
断降低, 不同省份间气候变化特点差异明显, 水稻
潜在产量及产量差的变化具有较强的地域特征。
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