与双季稻和单季稻相比，再生稻具有更低的投入成本和更大的收益，因为它可以实现水稻一种两收。此外，在热能大于单季稻所需，而小于双季稻所需的情况下，再生稻能充分利用水热资源，提高产量和经济产出。有效模拟中国再生稻和双季稻的潜在分布对保障我国粮食安全具有重要科学意义。然而，已有研究在影响因子和模拟方法的选取和运用中不够完善，并且没有考虑相比于双季稻来说再生稻更适宜区域的分布规律。针对这一问题，西南大学地理科学学院李月臣教授团队，利用递归特征消除法和随机森林模型对再生稻和双季稻适宜生境进行制图。
研究发现双季稻适宜性高和极高的区域（25.2 %）主要分布在湖南、江西和广东的大部分地区，广西和湖北东部，面积为36.26百万公顷（Mha）。中适宜和低适宜区域（24.5%）集中在云南、贵州、台湾、四川盆地和长江中下游以北地区，表明这些地区对双季稻的种植存在轻度和中度的环境限制。最后，由于严重的环境约束，不适宜区域位于中国北部和西部，占区域面积的50.2 %。再生稻适宜性高和极高的区域（32.7 %）主要分布在四川盆地、湖南、江西、湖北东部、安徽南部的大部分区域，面积为46.92 Mha。中低适宜区域（26.7 %）主要分布在云南、贵州、海南、广西和广东南部，以及福建沿海地区。与双季稻相似，严酷的环境限制了再生稻在我国北部和西部地区的种植，这些不适宜区占40.7 %（图1）。
此外，所有再生稻的产量记录均位于高和极高适宜等级。由于极高适宜要求高质量的环境和人为条件，高适宜区产量记录占68.4 %，极高适宜区产量记录则占31.6 %。此外，再生稻对应的高和极高适宜平均产量分别为16,336.2 kg·ha-1和17, 019.9 kg·ha-1，再生季平均产量超过5000 kg·ha-1，表明再生稻产量与模型分析结果一致（图2）。
图1 双季稻和再生稻的潜在适宜区域和比例
(A) 双季稻和再生稻的潜在适宜区空间分布及比例；(B) 各省双季稻和再生稻的面积
图2不同适宜等级下再生稻的产量分布
1 ~ 5分别表示不适宜、低适宜、中适宜、高适宜和极高适宜
研究表明中国广泛存在再生稻更适宜的区域，覆盖了20.18 Mha的高和极高适宜面积，集中分布在四川盆地、汉江平原和江淮丘陵地区。这些地区再生稻的高和极高适宜区面积占全国的70 %以上。四川的再生稻（7.47 Mha, 占37.0 %）高和极高度适宜面积最大，其次是重庆（2.69 Mha, 13.3 %）、湖北（2.37 Mha, 占11.7 %）和安徽（1.41 Mha, 7.0 %）（图3）。
图3中国更适宜再生稻的分布和面积统计
(A)：不同等级的适宜区(1)-(3)自西向东呈现再生稻的最适宜集中区；(B)：各省更适宜再生稻种植的面积比例；(C)：更适合再生稻种植的省级区域统计面积。
研究认为气候和地形因子对再生稻适宜性的重要程度较高，而土壤、灌溉和排水因子的重要性较低。气候的不可控性造成了气候的不确定性，对水稻生产构成了严重的风险。因此，气候因素在影响再生稻种植适宜区方面比其他因素更为重要。地形因子直接影响温度变化、水分流动和土壤保水能力，从而影响再生稻的生长发育。虽然自然土壤条件影响了土地适宜性，但其影响远不及人工施肥和病虫害防治。与自然条件不同，灌溉和排水是影响再生稻产量的重要人为因素，主要体现在水分管理方面。然而，更为重要的是，水分管理与头季稻收获后留茬高度的互作效应。留茬高度为5或20 cm时，水分管理对再生稻的分蘖数无显著影响，这可能是因为再生能力很大程度上取决于茎基部的营养物质和温度。因此，研究更多地反映了再生稻在自然条件下的适宜性分布，而人为因素在本研究中的影响并不显著。
最暖季平均气温（wtemp）、大于0℃积温（above0）、大于10℃积温（above10）和最潮湿月份降水量（mrain）是影响我国再生稻地理分布的前四位因素，表明再生稻发生概率主要受气候因素分布的影响。这四个因子与再生稻预测值呈显著正相关。最暖季平均气温为22-30℃的区域更适宜再生稻，符合再生稻安全开花的要求。此外，当大于10℃积温和大于0℃积温都高于5000℃· d时，再生稻的发生概率显著增加。大于0℃积温在5163-9333 ℃·d之间或大于10℃积温在4412-9333 ℃·d之间是再生稻生长的最有利条件。此外，当最潮湿月份降水量为381-2047 mm时，再生稻的适宜性较高（图4和图5）。
图4 因子的重要性
(A)：基于随机森林模型的准确率降低方法；(B)：主导因子与再生稻预测值的关系
图5 最暖季平均气温、大于0℃积温、大于10℃积温和最潮湿月份降水量在不同适宜区的范围。1-5分别表示不适宜、低适宜、中适宜、高适宜和极高适宜。
西南大学地理科学学院李月臣教授团队对比评价中国双季稻和再生稻生境适宜性发现再生稻生境更适宜区主要集中在四川盆地、汉江平原和江淮丘陵地区。2023年6月25日，Field Crops Research杂志在线发表了这一研究成果。西南大学地理科学学院硕士研究生王月为论文第一作者，李月臣教授为论文通讯作者。本研究得到了北京师范大学陈晋教授的大力支持与指导。该研究主要由重庆市自然科学基金面上项目（编号：CSTB2022NSCQ-MSX0442）和中央高校基本科研业务费项目（编号：SWU021003）资助。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.fcr.2023.109016