大气污染不仅对人类的健康有很大伤害，对农作物的生长也存在多方面的危害。明确我国大气污染趋势及其对水稻产量的影响，对预测和评估未来大气污染对我国水稻生产的影响具有重要的意义。本研究通过各地统计年鉴及气象局网站，收集我国水稻主要生产区内10个站点2000-2012年的历史水稻产量、水稻关键生育期内的日均温、月降水量和大气污染指数(API)资料，利用气候倾向率和一阶差分法分析了各站点API的变化趋势，并采用5年线性调和滑动平均方法与一元回归方程式确定了水稻的趋势产量和气候产量；计算了各地水稻主要生长期内有效积温（GDD）、总降水量（P）和平均API值。在此基础上，进一步采用多元回归模型分析了水稻气候产量与GDD、P和平均API值之间的定量关系，确定了API变化对水稻产量的影响率以及贡献率。结果表明，各站点API均呈下降趋势，API 对水稻气候产量的平均影响率为-1.11%， 贡献率的平均值为3.36%，各站点贡献率绝对值达到38.76%，说明API是影响水稻生产的重要因素。空气污染在一定程度范围内，由于散射辐射的“肥料效应”以及气溶胶的降温效应，API的增加会提高水稻产量，但超过一定范围，就会带来水稻产量的降低。关键字大气污染；API；水稻；产量；影响率；贡献率Statistical Analysis of the Impact of Air Pollution on Rice YieldJin Shanbao Experimental Class(Plant Production Stream) Shi Yangyang Tutor Luo Weihong Abstract: Air pollution has great harm not only to human health, but also to the growth of crops. Studying the effect of air pollution on rice yield in China is significant to evaluating and forecasting that on rice production in China. This study collected the historical rice, the daily average temperatu *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: #351916072# 
re, monthly precipitation and air pollution index (API) data in the key growth period of rice yield of 10 sites in 2000-2012 through statistical yearbooks and weather bureau website of each station. The trend of average API, the correlation between average API and rice yield was analyzed by climatic tendency rate and first difference method. And the trend yield and climatic yield were determined by the methods of 5 linear harmonic moving average method and simple regression. Based on GDD, P and average API during rice’s key growth periods, the relational expression of them and rice climatic yield was found by multiple regression model. Then API’s effect rate and contribution rate to rice climate yield of each site were analyzed. The results show that the average API of each site is declining. The influence rate of average API on rice yield is -1.11%, and the average contribution rate is -0.95%, but the absolute values of it is as much as 38.38%, which means air pollution is a vital factor of rice production. In a certain range, for the ‘fertilizer effect’ of diffuse radiation and the cooling effect of aerosols, the increase of average API will bring about the rise of rice yield, but it will lead to the decline of rice yield beyond that range.近年来，大气污染问题已受到人们的广泛关注，它不仅影响着人类的身体健康，还会抑制农业生产的发展。大气污染物可大致分为两大类颗粒污染物与气态污染物[1]，其中以颗粒物更为普遍且危害较大。当前颗粒物污染的研究热门是气溶胶污染，大气气溶胶是指大气与悬浮在其中的固体和液体微粒共同组成的多相体系，直径多在10-3-102μm之间。根据成分来源主要分为自然源气溶胶（火山灰和沙尘类）和人为源气溶胶（硫酸盐类、氮化物类等）[2]。近年来成为社会关注焦点的霾天气就是气溶胶（颗粒物）本身的物理特征和化学成分消光引起的大气能见度下降的现象。气溶胶对农作物的影响主要通过光吸收和光散射直接影响太阳辐射，其含量上升一方面可削弱到达地面的太阳总辐射，阻碍作物对太阳辐射的吸收和利用，影响植物光合作用和相关蛋白质的表达过程[3]，从而不利于作物的生长发育和产量形成。另一方面可提高散射辐射比例，散射辐射较直射辐射更能被作物有效利用[4]，散射辐射比例的提高可以改善作物冠层光分布，提高作物的光能利用率[5]，进而对作物产量有一定的正面影响，即散射辐射具有“肥料效应”[6-7]。此外，气溶胶对太阳短波辐射的吸收以及对地气系统长波辐射的散射和吸收会造成昼夜温差缩小，进而削减植物白天光合作用的积累，增强夜晚呼吸作用的消耗，不利于作物体内有机物的积累[8]，影响农作物的产量和品质。但是，长期的霾污染会出现降温效应，而温度降低会使农作物到达一定积温所需的时间延长，从而通过延长生育期对作物产量产生积极影响[9]。除了影响太阳辐射和温度外，气溶胶还可以作为云中凝结核改变云微物理过程和降水性质，改变大气的水循环，影响降水量[10]，间接影响水稻产量。水稻作为我国重要的粮食作物，研究大气污染对其产量的影响对于维护国家粮食安全和经济安全具有重要意义。Lobell等[11]发现，相比基于作物生长过程、利用田间试验数据进行产量预测的作物模型，利用历史产量和气候数据来预测产量变化的统计模型，在反映气候变化对产量影响方面有突出优势。大气污染指数（Air Pollution Index，API)作为评估空气质量状况的无量纲指数，可以直观地评价大气环境质量状况并指导大气污染的控制和管理，划分为0-50、51-100、101-150、151-200、201-300和大于300六档，对应于空气质量的优、良、轻微污染、轻度污染、中度污染、重度污染六个级别。计入大气污染指数的大气污染物包括二氧化硫、氮氧化物和可吸入浮颗粒（PM10）等，将它们简化为单一的概念性指数形式，即为API。该数据自2000年由环保部发布，直至2013年被空气质量指数（Air Quality Index, AQI）代替。由于AQI数据发布时间较晚，数据年份比较短，故本研究采用年限相对较长的API量化大气污染程度。本研究参考Lobell等[12]的统计模型，根据我国水稻生产空间布局[13]及大气污染时空格局[14]，选取水稻主要生产省份的10个污染较为严重的城市，分别收集各个站点2000-2012年间历史作物产量、气候数据和空气污染指数资料，定量分析大气污染对我国水稻产量的影响，以期为评估大气污染对我国水稻物产量的影响提供参考。1 材料与方法1.1 研究区域及数据来源本研究以单季稻和晚稻为研究对象，根据中国水稻生产空间布局变迁[13]及2002-2012年中国大气污染时空格局演变[14]，选取了我国水稻主产区内污染较为严重且资料较完整的10个站点（江苏南京、上海、浙江杭州、湖南南县、四川成都、重庆、湖北武汉、江西南昌、安徽合肥、黑龙江牡丹江），收集了各站点的历史作物产量数据（表1）。作物产量除受大气环境的影响，还与温度、降水量紧密相关[15,16]。本研究收集了各站点2000-2012年的逐日API、日均温以及月降水量数据（表1）。表1 10个站点历史数据来源Table 1 Historical date sources of 10 stations站点数据年份（年）数据来源（网站地址）南京单季稻单产1980—2014　　南京统计局 http://221.226.86.104/上海单季稻单产1980—2014　　中国种植业信息网 http://www.zzys.moa.gov.cn/杭州双季晚稻单产1999—2014　　杭州统计信息网 http://www.hzstats.gov.cn/南县晚稻单产1981—2014　　湖南省统计局 http://www.hntj.gov.cn/成都单季稻单产1981—2012　　　　四川省统计局http://www.sc.stats.gov.cn/重庆单季稻单产1981—2014重庆省统计信息局http://www.cqtj.gov.cn/武汉一季晚稻单产1981—2014湖北省统计局http://www.stats-hb.gov.cn/南昌一季晚稻单产 1985—2009　　　江西省统计局 http://www.jxstj.gov.cn/合肥单季稻单产1981—2014　　　安徽省统计局http://www.ahtjj.gov.cn/牡丹江单季稻单产1981—2014中国气象数据网 http://data.cma.cn全部日均温、月降水量 2000—2012中国气象数据网 http://data.cma.cn全部日API值 2000—2012中华人民共和国环境保护部http://www.mep.gov.cn/1.2 数据处理根据各站点水稻的抽穗期和收获期，划定各地的主要研究时段，即水稻关键生长期，其中南昌、益阳为8月-10月，武汉、牡丹江、合肥为7月-9月、成都为6月-8月，重庆为5月-7月，并通过计算得到各站点每年水稻关键生长期内的平均API、降水总量（mm）以及有效积温（℃·d）。平均API为日API的简单平均，降水量总和（P）为直接相加求值。有效积温（GDD）计算方法采用“考虑无效高温的平均气温法”[17]，其中，水稻的生长下限温度为10℃，生长上限温度为40℃ [15-16]。 N2Tsum = ∑ △T i i= N1 0 当Ta i≤Tl 或 Ta i≥Th△T i = Ta i - Tl 当Ta i＞Tl Th - Ta i 当Ta i ＜ThTsum为生育期积温，单位为℃·d。N1、N2为生育期开始与结束的日期，△TI为每日温度对作物生长发育的贡献值，Ta i为日平均气温，Th为作物的生长上限温度，Tl为作物的生长下限温度，超过Th的高温或低于Th的低温将视为作物生长发育的无效温度。1.3 分析方法1.3.1 API变化趋势 气候倾向率的公式为:设某站点某气象要素时间序列为y1、y2、yi、yn，它可以用一个多项式来表示y(t)=a0+a1t+a2t2+amtn (m文献综述、论文开题、数据资料的收集和分析到最后的论文撰写和完成中的给予我的无私帮助，不厌其烦地引导我探索新的分析方法，帮助我发现问题并解决问题，她平易近人、热情诚恳的为人风格让我感触极深。此外，我还要感谢雷康琦、钟鼎文在数据处理方法方面提供的有力支持，感谢他们的帮助和关系。参考文献[1] 沈明珠. 大气污染与农业[J]. 环境保护, 1979, 03.[2] 柳晶. 中国地区气溶胶光学特性及辐射强迫的卫星遥感观测研究[D]. 南京:南京信息工程大学, 2008.[3] Yan X, Shi W Z, Zhao W J, et al. Impact of aerosols and atmospheric particles on plant leaf proteins [J]. Atmospheric Environment, 2014, 88:115-122.[4] Gu L, Baldocchi D D, Wofsy S C, et al. Response of a deciduous forest to the Mount Pinatubo eruption: enhanced photosynthesis[J]. Science, 2003, 299(5615):2035.[5] Li T, Heuvelink E, Dueck T A, et al. Enhancement of crop photosynthesis by diffuse light: quantifying the contributing factors[J]. 2014, 114(1):145-156.[6] Knohl A, Baldocchi D D. Effects of diffuse radiation on canopy gas exchange processes in a forest ecosystem. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences (2005–2012)2008, 113(G2). [7] Mercado LM, Bellouin N, Sitch S, et al. Impact of changes in diffuse radiation on the global land carbon sink.Nature[J]. 2009, 458(7241):1014-1017.[8] 张小曳. 中国大气气溶胶及其气候效应的研究[J]. 地球科学进展, 2007, 22(1):12-16.[9] 王鹤龄. 增温和降水变化对半干旱区春小麦影响及作物布局对区域气候变化的响应研究[D]. 兰州:甘肃农业大学, 2013.[10] 丁一汇, 李巧萍, 柳艳菊, 等. 大气污染与气候变化[J]. 气象, 2009, 35:3-15.[11] Lobell D B, Burke M B. On the use of statistical models to predict crop yield responses to climate change [J]. Agricultural and Forest Meteorology. 2010, 150:1443-1452.[12] Lobell D B, Wolfram S, Justin C R J. Climate trends and global crop production since 1980[J]. Science, 2011, 333(6042):616-620.[13] 杨万江, 陈文佳. 中国水稻生产空间布局变迁及影响因素分析[J]. 经济地理, 2011, 31(12):2086-2093.[14] 李名升, 张建辉, 张殷俊, 等. 近10年中国大气PM10污染时空格局演变[J]. 地理学报, 2013, 68(11):1504-1512.[15] 朱珠, 陶福禄, 娄运生, 等. 1981-2009 年江苏省气候变化趋势及其对水稻产量的影响[J]. 中国农业气象, 2012, 33(4):567-572.[16] 郭建平. 气候变化对中国农业生产的影响研究进展[J]. 应用气象学报, 2015, 26(1):1-11.[17] 张银锁, 宇振荣, Driessen P M. 夏玉米植株及叶片生长发育热量需求的试验与模拟研究[J]. 应用生态学报, 2001, 12(4):561-565.[18] Lobell D B, Field C B. Global scale climate–crop yield relationships and the impacts of recent warming[J]. Environmen-tal research letters, 2007, 2(1):014002.[19] 李小飞, 张明军, 王圣杰, 等. 中国空气污染指数变化特征及影响因素分析[J]. 环境科学, 2012, 33(6):1936-1943.[20] Chameides W L, Yu H, Liu S C, et al. Case study of the effects of atmospheric aerosols and regional haze on agriculture: An opportunity to enhance crop yields in China through emission controls? [J]. PNAS, 1999, 96(24): 13626-13633.[21] 翟薇. 大气气溶胶辐射效应对长江三角洲地区主要作物生产的影响[D]. 北京:中国气象科学研究院, 2007.[22] 郑邦友, 马韫韬, 李保国, 等. 基于三维模型评估全球变暗效应对水稻光合生产的影响[J]. 中国科学:地球科学, 2011(3):386-393.[23] 熊伟, 杨婕, 吴文斌, 等. 中国水稻生产对历史气候变化的敏感性和脆弱性[J]. 生态学报, 2013, 33(2):509-518.[24] 刘秀位, 张小雨, 张喜英. 大气气溶胶增加对作物的影响研究进展[J]. 生态学报, 2016, 36(7):2084-2090.[25] 佟磊, 王效科, 肖航, 等. 我国金地臭氧污染对水稻和冬小麦产量的影响概述[J].生态毒理学报, 2015, 10(3):161-169.[26] 房世波. 分离趋势产量和气候产量的方法探讨[J]. 自然灾害学报, 2011(6): 13-06.
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言（或绪论）1
1 材料与方法2
1.1 研究区域及数据来源2
1.2数据处理3
1.3 统计分析3
1.3.1 API的变化趋势3
1.3.2 API与产量的相关性3
1.3.3 API对水稻产量的影响率3
1.3.3 API对水稻产量的贡献率4
2 结果与分析4
2.1 API的变化趋势分析4
2.2 API与水稻产量的相关性分析4
2.3 API对水稻产量的影响率5
2.4 API对水稻产量的贡献率5
3结论与讨论 6
致谢7
参考文献7
大气污染对水稻产量的影响
金善宝实验班（植物生产类） 施阳阳
引言

原文链接：http://www.jxszl.com/swgc/swgc/560762.html