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近年来,全球气候变暖,极端天气事件发生的频率愈来愈高,这对我国的农业生产带来重大的影响。水稻是我国主要的粮食作物,生长发育对温度格外敏感。东北地区是我国重要的水稻种植区之一,但低温冷害作为东北地区常见的农业气象灾害,使得水稻产量降低,对农业可持续发展有着重大的威胁。本研究通过大田实验和模型模拟的方法,根据实际测量数据改良作物模型,用改良后的模型预测未来气候条件对水稻产量的影响,并提出相应的适应性策略,对于保障粮食安全、保障国家安定稳定具有重要的作用。以9023、9035、9036为沈阳地区中熟偏早、中熟、中熟偏晚的代表品种,应用人工气候箱在孕穗开花期进行低温冷害胁迫的模拟,孕穗期设置为17℃,开花期设置为19℃,设置4个低温持续天数和恢复天数,测定各个处理下水稻倒2叶的光响应曲线和叶绿素a荧光参数,分析低温对水稻光合作用和荧光参数的影响。在水稻成熟期测定不同处理下水稻籽粒的数量和空率,建立低温持续天数对水稻颖花生成数和不孕率的数量关系方程,并用所建立的方程改良ORYZA2000水稻模型,提升模型对低温年份水稻产量的模拟能力。利用改良后的ORYZA2000模型,结合CMIP5未来气候模式数据,分析未来沈阳地区9023、9035、9036、盐丰47、沈农263、铁粳11、铁粳12七个品种水稻产量的变化,并在改变播期、培育新品种两方面探究适应性策略,得出以下结论:(1)开花期遭遇低温会使9023(中熟偏早)、9035(中熟)、9036(中熟偏晚)三个品种水稻的净光合速率随着恢复时间的增加皆呈下降趋势。低温持续的时间越长以及恢复的时间越长(在16d以内),净光合速率的降幅越大。且9023(中熟偏早)品种水稻净光合速率的降低对遭遇低温后恢复的天数更敏感;9035(中熟)品种水稻光合过程则对低温处理时间更敏感;而对于9036(中熟偏晚)品种水稻来说,低温处理时间和恢复时间的增加都会导致叶片净光合速率显著下降。遭遇低温后,三个品种水稻光合能力的降低主要与非气孔因素有关。(2)9023(中熟偏早)在各个低温处理下的潜在光合能力与CK相比并没有明显下降,但实际光合能力呈现降低的趋势;9035(中熟)和9036(中熟偏晚)在开花期遭遇低温后荧光参数低于孕穗期,表明开花期低温对水稻的影响更大。与9023(中熟偏早)相比,9035(中熟)和9036(中熟偏晚)各个荧光参数的值小于9023,表明9023耐寒性较强,符合品种特性。(3)根据未来气候模式数据,21世纪中期和末期水稻在开花期所遭受的低温天数依然会非常多,尤其是偏晚熟品种,表明在全球气候变暖的大背景下,水稻的低温冷害灾害仍将继续。(4)应用水稻低温实验数据,得到低温与水稻颖花生成数及不孕率数量关系的方程式,并以此改良ORYZA2000模型使其模拟低温年份水稻产量的能力提升。应用2017和2018年的田间实验数据,对改良后的ORYZA2000水稻模型进行校正和验证,其验证结果显示对七个大田实验品种产量的预测误差均在合理范围内,表明模型可用于沈阳地区未来水稻产量的预测。(5)通过改良后的ORYZA2000模型的预测结果显示,沈阳本地品种沈农263在BCC-CSM1.1、CSIRO-Mk3.6.0两个大气环流模式下均会减产,而在HadGEM2-ES模式下会增产。在未来气候条件下,中熟及中熟偏晚品种整体表现出增产的趋势,而中熟偏早品种则会减产。对于三个外地引入品种而言,盐丰47在未来气候条件下更能保持高产。(6)可以通过改变播期以及培育新品种两种策略进行未来气候条件下的适应性研究。CSIRO-Mk3.6.0气候模式下,9035、9036以及盐丰47在21世纪中期可通过适当提前播种期提高水稻产量,9035和9036在21世纪末期亦可通过适当延后播种期提高水稻产量。还可以通过培育新品种的方法,降低水稻尤其是在穗分化期内的生长发育速率,能够提高未来水稻的产量。