太阳辐射是作物产量和品质的重要影响因子之一。随着全球气候变化和人类活动增加,太阳辐射降低现象已在全球大范围发生,使作物生产面临严峻形势。因此,明确太阳辐射降低的时空演变规律,定量评估太阳辐射降低对作物产量的影响,可以为应对未来气候变化制定应对策略、保障粮食安全提供理论依据和模型工具。长江中下游麦区是中国弱筋小麦主产区,该区小麦生长期间太阳辐射呈降低趋势,影响小麦产量和品质。为此,本研究首先利用长江中下游麦区73个气象站点50a(1961-2010)逐日日照时数观测资料,明确了小麦关键生育期(3-5月)弱光事件的时空演变特征,并分析了其与小麦产量的相关性。其次,以弱筋小麦(Triticum aestivum L.)品种“扬麦15号”、“扬麦13号”和“宁麦9号”为试验材料,于2008-2011年在南京(32°02’N,118°53’ E)江苏省农业科学院试验地开展了小麦关键生育期(拔节、孕穗和花后)不同程度和持续时间的遮阴试验;利用试验观测资料定量分析了弱光对小麦生长过程、产量构成因素和籽粒品质的影响,并将这些定量关系与通用作物生长模型SUCROS相结合,建立了弱光对小麦产量和籽粒品质的模拟模型MSPWYQ-L(Modelling System for Predicting Wheat Yield and Quality under Low light);并进一步采用19个农业气象试验站的小麦观测资料对模型进行检验。最后,采用MSPWYQ-L模型模拟分析了 1961-2010年长江中下游麦区小麦拔节～成熟期间弱光对小麦产量影响的时空演变特征。具体研究结果如下:1.弱光事件是影响长江中下游麦区太阳辐射水平变化的重要因素,小麦产量与弱光指标均呈极显著负相关关系.采用长江中下游麦区73个气象站点50a(1961-2010)逐日日照时数观测资料,明确了小麦关键生育期(3-5月)累积日照时数和4个弱光指标(弱光发生频率、累积持续天数、单次弱光平均持续天数和单次弱光最长持续天数)的时空演变特征,并分析了小麦产量与4个弱光指标的相关关系。结果表明,在空间分布上,长江中下游麦区小麦关键生育期累积日照时数自东北向西南递减,而4个弱光指标则自东北向西南递增,其中,累积日照时数小于350 h的低值区位于湖南和江西,该区为弱光事件多发、严重地区,累积日照时数大于519 h的高值区位于江苏东北部和安徽北部地区,该区弱光事件发生较少、程度较轻;从时间变化来看,1961-1990年累积日照时数呈降低趋势而4个弱光指标呈增加趋势,1991-2010年累积日照时数呈增加趋势而4个弱光指标呈降低趋势,表明弱光事件是影响该区太阳辐射水平变化的重要因素;小麦产量与4个弱光指标均呈极显著负相关关系,表明弱光对该区小麦产量存在显著负影响,为进一步评估弱光对该区小麦产量的影响奠定了理论基础。2.提出了基于日照时数的弱光指数,建立了弱光对弱筋小麦产量和品质影响的模拟模型MSPWYQ-L。以遮阴试验获取的数据,定量分析了弱光对弱筋小麦生长过程、产量构成因素和籽粒品质的影响,并将这些定量关系与通用作物生长模型SUCROS相结合,建立了弱光对弱筋小麦产量和品质影响的模拟模型MSPWYQ-L,并分别使用与建模数据相独立的遮阴试验和农业气象试验站数据对模型进行检验。结果表明,本研究建立的MSPWYQ-L模型能够较好地反映小麦叶片光合能力、初始光能利用率、比叶面积、绿叶分配指数和收获指数对弱光的响应,从而使弱光条件下小麦产量模拟精确度较SUCROS模型提高了 28%;对弱筋小麦每穗结实粒数、千粒重、籽粒容重、面粉降落数值、籽粒粗蛋白含量和面粉湿面筋含量的模拟值与实测值基于1:1线的决定系数(r2)分别为0.82、0.82、0.80、0.75、0.74和0.78,相对均方根差(rRMSE)分别为0.02、0.04、0.01、0.03、0.04和0.04,能够较好地模拟关键生育期不同强度和持续时间的弱光对弱筋小麦产量构成因素和籽粒品质的影响;且进一步通过模拟分析明确了拔节～开花、开花～成熟和拔节～成熟需要采用MSPWYQ-L模型模拟小麦产量的弱光条件,即累积弱光指数阈值分别为9.3、4.1和9.2。本研究建立的MSPWYQ-L模型可以较好地模拟弱光对小麦产量和品质的影响,从而为评估全球气候变化背景下太阳辐射降低对优质弱筋小麦生产的不利影响提供了模型工具。3.长江中下游麦区由弱光导致的小麦产量损失在空间上呈自东北向西南递增分布,在1961-2010年间呈“先增加后降低”的阶段特征。利用长江中下游麦区73个气象站点50a(1961-2010)逐日气象资料作为模型输入,采用本研究建立的MSPWYQ-L模型,模拟分析了长江中下游麦区历史气候条件下弱光导致的产量损失及各生育期累积弱光指数。结果表明,长江中下游麦区由弱光导致的小麦产量损失在空间上呈自东北向西南递增分布,其中,湖南和江西南部地区产量损失最大,高于44%,湖北和安徽北部、河南南部和江苏大部地区产量损失最低,小于10%;从时间变化来看,1961-1990年弱光导致的产量损失呈增加趋势,且湖南和江西南部地区呈极显著增加趋势(9.3%10a-1,P<0.01);1991-2010年弱光导致的产量损失呈显著降低趋势;弱光导致的产量损失在1961-2010年间呈“先增加后降低”的阶段特征在产量损失严重地区尤为明显;弱光导致的产量损失与拔节～开花和拔节～成熟累积弱光指数时空演变特征较为相似。本研究的模拟分析结果可为制定未来气候变化背景下太阳辐射减弱对该区小麦生产影响的应对策略提供参考依据。