近几十年来,随着我国城市化进程及经济发展速度加快,工业生产及城市建设所排放的大量污染物导致气溶胶污染日趋严重,中国大陆地区灰霾发生频率逐年增加,其中以东北、华北、长江中下游等东部地区最为严重。灰霾天气导致到达地面的太阳总辐射下降及散射辐射比例增加,从而影响作物生长和产量。为研究灰霾导致的太阳辐射变化对作物的影响,本研究设计了田间开放式灰霾模拟装置,并以水稻品种南粳46为研究对象,在2013～2014年水稻生长季利用所设计的试验装置进行田间模拟不同程度灰霾导致的太阳辐射变化处理试验,对太阳辐射和冠层微气候进行了持续观测,并对不同灰霾程度的水稻产量及产量构成的影响进行分析。分析结果如下:(1)田间开放式灰霾模拟装置设计。以空气质量等级作为灰霾严重程度的标准,根据不同程度灰霾条件下太阳辐射变化情况,确定了轻、中、重霾下太阳总辐射分别下降 11%～21%、22%～32%、33%～54%,散射辐射比例分别为 51%～59%、60%～68%、69%～87%。根据不同PE塑料薄膜的光学特性(透光率和散射特性及其覆盖下不同光质的光占总可见光比例的空间分布),选择光学特性满足模拟不同程度灰霾条件下太阳辐射状况的PE塑料薄膜作为覆盖材料,根据作物生长季节太阳高度角和方位角变化范围,确定了保证上午10:00到下午14:00遮荫面积达到4m~2的最小处理小区面积为4 × 5m~2。田间开放式灰霾模拟装置设计效果。水稻季灰霾模拟下太阳总辐射、散射辐射的变化水平分别达到轻、中、重霾程度;气温、土温、水温与对照温度之差分别在-0.5～0.4℃、-0.5～0.38℃、-0.44～0.46℃之间,相对湿度差在-5%～5%之间,绝大多数时间内差异不显著。(2)处理与对照的作物冠层温度变化范围基本一致;统计图谱中像素得到拍摄面积内的平均温度:CK为24.9℃、T2为24.5℃、T3为24.4℃,模拟灰霾装置处理下的作物冠层温度与对照无显著差异。(3)不同程度灰霾对水稻产量及其构成因素的影响。轻度灰霾对产量影响不显著,中度灰霾使产量降低12.4%～19.2%,重度灰霾使水稻产量降低23.9%.灰霾天气下散射辐射比例每升高1%对产量的恢复比例为0.33%～0.65%。轻、中、重霾使单位面积穗数分别比CK降低2.4%、1.1%～3.4%、3.9%;每穗粒数分别降低2.3%、6.8%～22%、29.2%;千粒重分别降低2.06%、2.62%～2.95%、7.57%;轻度灰霾下水稻结实率比CK增加1.79%,中、重霾下分别降低0.39%～1.93%、4.72%。本研究设计的灰霾模拟装置可以较好地模拟不同程度灰霾条件下的太阳辐射变化,在改变辐射状况的同时,保持了处理与对照小区的作物冠层温度及环境温湿度没有显著差异,为研究灰霾对作物生长和产量的影响提供了有效的田间试验手段和技术支持。本研究明确了不同程度灰霾对水稻产量及其构成因素的影响,为今后进一步建立灰霾对水稻产量影响模拟模型奠定了基础。