基于CERES-Maize模型的氣候變化對(duì)東北地區(qū)玉米生產(chǎn)潛力的影響與應(yīng)對(duì)措施模擬——以吉林省為例.pdf

1、以氣候變暖為主要特征的氣候變化及其對(duì)自然、經(jīng)濟(jì)和人類生活的影響已經(jīng)成為各國(guó)政府、社會(huì)和科學(xué)界共同關(guān)注的全球性問(wèn)題。IPCC第五次評(píng)估報(bào)告顯示，近30年可能是過(guò)去的1400年里最暖的30年；未來(lái)全球持續(xù)增加的CO2排放量將延續(xù)這種變暖的趨勢(shì)。農(nóng)業(yè)是對(duì)氣候反應(yīng)最為敏感的部門之一。已有的研究表明氣候變化對(duì)糧食生產(chǎn)產(chǎn)生了顯著的影響。東北地區(qū)位于我國(guó)較高的緯度地帶，是我國(guó)著名的黃金玉米帶的所在地，而玉米的生產(chǎn)對(duì)氣候變化較為敏感，因此，研究氣候變化

2、對(duì)東北地區(qū)玉米產(chǎn)量的影響及探尋適應(yīng)性措施對(duì)保障區(qū)域糧食安全有著重要的理論和實(shí)踐意義。
　　本研究以我國(guó)吉林省為例，運(yùn)用5個(gè)典型研究站點(diǎn)1981-2010年的玉米生長(zhǎng)季內(nèi)逐日氣象數(shù)據(jù)太陽(yáng)總輻射量、降水量、平均溫度、平均最高、最低溫度為分析的主要?dú)夂蛞蜃觼?lái)分析吉林省的近30年的氣候演變，并用相關(guān)性分析法分析氣候的變化與玉米播種-開(kāi)花、開(kāi)花-成熟兩個(gè)生長(zhǎng)期長(zhǎng)度及單位產(chǎn)量變化的關(guān)系。同時(shí)結(jié)合土壤與環(huán)境實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、田間管理資料及玉米產(chǎn)量實(shí)測(cè)值

3、，對(duì) DSSAT系統(tǒng)中的作物生長(zhǎng)模型CERES-Maize進(jìn)行了生產(chǎn)力模擬，模擬過(guò)程中針對(duì)5個(gè)不同品種玉米遺傳參數(shù)進(jìn)行了校準(zhǔn)，完成了不同品種玉米播種-開(kāi)花、開(kāi)花-成熟兩個(gè)生長(zhǎng)期長(zhǎng)度及單位產(chǎn)量的驗(yàn)證，并用驗(yàn)證后的模型模擬了玉米生長(zhǎng)應(yīng)對(duì)氣候變化栽培管理措施。利用RCP4.5情景作為輸入數(shù)據(jù)來(lái)驅(qū)動(dòng)HadGEM2-ES大氣環(huán)流模式產(chǎn)生未來(lái)30年氣候數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上分析吉林省5個(gè)站點(diǎn)未來(lái)30年氣候變化趨勢(shì)是否與所研究的前30年一致。結(jié)果表明，玉

4、米播種-開(kāi)花、開(kāi)花-成熟兩個(gè)生長(zhǎng)期長(zhǎng)度與單產(chǎn)的模擬值與實(shí)際值極為吻合，歸一化均方根誤差分別為2.96％、3.40%、9.37%，偏離指數(shù)范圍為-10.6%~15.2%，玉米光溫生產(chǎn)潛力模擬值年均為7799.60~12902.83 kg?(hm2)-1，每10a下降128.6~880.3Kg·(hm2)-1；5個(gè)不同研究站點(diǎn)的玉米生長(zhǎng)季太陽(yáng)輻射總量、降水呈下降趨勢(shì)，氣候傾向率分別為-71.2~-174.7MJ/M2.10 a、-12.0~

5、-49.9mm/10 a；溫度呈上升趨勢(shì)，平均最高、最低溫度的氣候傾向率分別為0.54~0.72℃、0.60~1.07℃；相關(guān)性分析說(shuō)明影響該地區(qū)玉米光溫生產(chǎn)潛力下降的主導(dǎo)因素是氣候變化，即玉米生育期內(nèi)溫度升高造成的生長(zhǎng)期縮短和太陽(yáng)輻射總量的顯著下降。應(yīng)對(duì)氣候變化特點(diǎn)而采取的主要措施是改良玉米品種的耐熱性與推遲玉米播種期，從而提高光溫生產(chǎn)潛力。模擬參數(shù)的調(diào)控結(jié)果表明，玉米光溫生產(chǎn)潛力隨品種敏感參數(shù) P5值的增大而呈線性增加趨勢(shì)，P5值每

6、增加10°C·d，玉米光溫生產(chǎn)潛力提高154.44~261.10 Kg·(hm2)-1，即說(shuō)明提升玉米品種的耐熱性可能會(huì)有效地提高玉米產(chǎn)量；除梅河口以外，敦化、遼源站點(diǎn)在玉米播期推遲5天，光溫生產(chǎn)潛力增幅最大，分別為0.47%、1.32%；樺甸、榆樹(shù)站點(diǎn)在玉米播期推遲15天，光溫生產(chǎn)潛力增幅最大，分別為1.10%、4.06%。在未來(lái)30年，玉米生長(zhǎng)季的氣候變化趨勢(shì)與1981-2010年具有較好的一致性，可見(jiàn)1981-2010年的玉米生長(zhǎng)