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極端降水對(duì)水稻產(chǎn)量有何影響？影響多大？北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院周豐和王旭輝課題組最新研究揭示了極端降水對(duì)水稻產(chǎn)量影響與機(jī)制。這項(xiàng)研究成果以長(zhǎng)文形式日前發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·食物》。該期刊同時(shí)配發(fā)了哈佛大學(xué)喬納森·普羅克特博士的評(píng)述文章，他認(rèn)為該成果為極端氣候事件對(duì)糧食安全的影響研究提供了新范式和新證據(jù)。

“頻繁發(fā)生的極端氣候事件對(duì)全球糧食安全產(chǎn)生重大影響，因此，準(zhǔn)確理解極端氣候事件對(duì)作物產(chǎn)量影響是全球變化研究關(guān)注的重大科學(xué)問(wèn)題。以往大家的研究普遍關(guān)注高溫、干旱和低溫造成農(nóng)作物減產(chǎn)，但對(duì)極端降水影響及其機(jī)制的認(rèn)識(shí)十分有限。”周豐介紹，研究團(tuán)隊(duì)綜合采用多尺度手段，揭示了極端降水造成水稻減產(chǎn)的生物物理和生物化學(xué)機(jī)制，量化了過(guò)去和未來(lái)極端降水對(duì)我國(guó)水稻單產(chǎn)的影響規(guī)律。

針對(duì)聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)難以區(qū)分極端降水影響的難點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種新的窗口搜索策略方法：針對(duì)每一個(gè)農(nóng)業(yè)氣象站的水稻產(chǎn)量時(shí)序數(shù)據(jù)，搜索發(fā)生特定事件的“處理年”和未發(fā)生特定災(zāi)害但其他災(zāi)害一致的“對(duì)照年”，計(jì)算處理和對(duì)照的產(chǎn)量相對(duì)變化?！敖Y(jié)果發(fā)現(xiàn)，極端降水造成水稻產(chǎn)量下降7.6%左右，與極端高溫相當(dāng)，強(qiáng)于其他類型的極端氣候事件，如極端低溫、極端干旱、颶風(fēng)等。”王旭輝說(shuō)。

為揭示極端降水造成水稻減產(chǎn)的機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)于2018—2019年在荊州農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站開(kāi)展了64場(chǎng)降水控制試驗(yàn)。結(jié)果表明，極端降水主要通過(guò)改變每穗飽滿的籽粒數(shù)和有效穗數(shù)而造成水稻減產(chǎn)；這種影響具有生育期依賴性，即營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的極端降水主要降低有效穗數(shù)，生殖生長(zhǎng)期的極端降水主要降低飽滿的籽粒數(shù)。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)于2021年開(kāi)展了兩類補(bǔ)充試驗(yàn)，證實(shí)了生殖生長(zhǎng)期降水強(qiáng)度降低頂粒受精而影響飽滿的籽粒數(shù)，以及營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期降水量增加稻田氮損失和減少葉片氮吸收而影響有效穗數(shù)是最關(guān)鍵的兩個(gè)影響機(jī)制。

研究團(tuán)隊(duì)將上述兩個(gè)機(jī)制引入陸面過(guò)程模型，并基于改進(jìn)后的模型模擬發(fā)現(xiàn)，過(guò)去20年極端降水造成我國(guó)水稻年均減產(chǎn)8.1%左右；到本世紀(jì)末，極端降水將在氣候變暖、二氧化碳濃度上升影響的基礎(chǔ)上，額外造成水稻減產(chǎn)7.6%左右，減產(chǎn)區(qū)域集中在我國(guó)東北和東南沿海地區(qū)，是水稻應(yīng)對(duì)極端降水的關(guān)鍵區(qū)。（記者晉浩天）

責(zé)任編輯：張媛媛