全球气候变暖对中国种植制度可能影响 Ⅱ.南方地区气候要素变化特征及对种植制度界限可能影响

目的研究气候变化背景下,中国南方地区种植制度一级区种植界限的变化特征及其对单位面积周年产量的可能影响。方法基于中国南方15个省(市、自治区)281个站点自建站至2007年的地面气象观测资料,笔者以1981年为时间节点,把20世纪50年代至今分为两个时间段,分析和比较后一时段≥0℃积温和年降水量的变化趋势,根据热量指标分析了气候变化背景下南方地区种植制度零级带的变化,综合考虑热量和降水两个指标研究了种植制度一级区界限的变化,并利用2000-2007年各省粮食产量分析了种植制度界限变化敏感区域粮食产量变化情况。结果(1)南方地区≥0℃积温整体呈增加趋势,平均气候倾向率为60.1℃·d/10a,≥10℃积温整体呈增加趋势,年降水量平均气候倾向率为1.9mm/10a,空间差异大。(2)与1980年以前相比,南方一年一熟与一年二熟区的分界限无明显变化;一年二熟区和一年三熟区的界限变化较为明显,平均向西推进约0.2个经度,向北移动约0.20个纬度;研究区域一年三熟区面积扩大,一年二熟区面积有所缩小,一年一熟区也稍有缩小。与1980年前相比,种植制度一级区界限变化较大:黄淮海地区水浇地二熟与旱地二熟一熟区的南界向北移动;江淮平原丘陵麦稻二熟区整体向北推移,且总面积扩大;四川盆地水旱二熟三熟区北界在四川东北部向南移;西南高原山地水田二熟旱地二熟一熟区西界向西推移,东南界向西推进,总区域面积变化不大;长江中下游平原丘陵水田三熟二熟区,北界平均向北移动,西界也平均向西推进,总区域扩大;华南晚三熟二熟与热三熟区,其北界平均向北移动,区域扩大。(3)种植制度的改变有利于大部地区单位面积周年作物产量的提高。结论气候变化对南方地区种植制度界限有较大影响,造成多熟种植界限的向北、向西推进,多熟种植区域扩大,总体上有利于单位面积周年作物产量的增加。     

未来气候变化对中国种植制度北界的可能影响

 【目的】气候变暖已是一个全球性的问题,中国气候未来将继续变暖,这一变化将对中国的农业生产造成一定的影响,本文旨在研究未来气候变化对中国种植制度北界、冬小麦种植北界、双季稻种植北界、雨养冬小麦-夏玉米稳产种植北界以及热带作物的种植北界的影响。【方法】依据全国种植制度气候区划指标、冬小麦和双季稻种植北界指标、雨养冬小麦-夏玉米稳产种植北界指标以及热带作物种植北界指标,采用经典的农业气候指标计算方法,分析与1950s—1980年相比,未来30年（2011—2040年）、及本世纪中叶（2041—2050年）全国种植制度界限北界、冬小麦种植北界、双季稻种植北界、雨养冬小麦-夏玉米稳产的种植北界、以及热带作物的种植北界的变化。【结果】（1）与1950s—1980年相比,2011—2040年和2041—2050年的一年两熟带和一年三熟带北界都不同程度向北移动。与1950s—1980年相比,基于2011—2040年和2041—2050年未来气候资料分别分析得到的一年一熟区和一年二熟区分界线,空间位移最大的省（市）为陕西省和辽宁省,且2041—2050年北移情况更为明显;与1950s—1980年相比,由2011—2040年和2041—2050年气候资料分别确定的一年二熟区和一年三熟区分界线,空间位移最大的区域在云南省、贵州省、湖北省、安徽省、江苏省和浙江省境内,且2041—2050年北移情况更为明显。在不考虑品种变化、社会经济等方面因素的前提下,这些区域由于气温升高种植制度由一年一熟变为一年两熟、由一年两熟变为一年三熟,区域内单位面积周年粮食产量可不同程度提高。（2）与1950s—1980年相比,2011—2040年和2041—2050年的冬小麦的种植北界在辽宁省、甘肃省和宁夏回族自治区都不同程度向北移动,在青海省表现为西扩。由于冬小麦产量通常要比春小麦高,因此在不考虑其他因素影响的前提下,该区域由于冬小麦替代春小麦可带来单位面积产量的提高。未来气候变暖热量资源的增加,将可能导致浙江省、安徽省、湖北省、湖南省、贵州省双季稻种植北界不同程度北移,特别是浙江省、安徽省和湖北省表现更为明显。热带作物安全种植北界在广西省和广东省境内北移情况比较明显。而未来降水量的增加将使得大部分地区雨养冬小麦-夏玉米稳产北界向西北方向移动。【结论】到2011—2040年和2041—2050年,气候变化将会造成全国种植制度界限不同程度北移、冬小麦种植北界北移西扩,双季稻和热带作物种植北界北移。而未来降水量的增加将使得大部分地区雨养冬小麦-夏玉米稳产北界向西北方向移动。     

全球气候变暖对中国种植制度可能影响:VI.未来气候变化对中国种植制度北界的可能影响

[目的]气候变化已是一个全球性的问题,中国未来气候将继续变暖,这一变化将对中国的农业生产造成一定的影响.本文旨在研究未来气候变化对中国种植制度北界、冬小麦种植北界、雨养冬小麦-夏玉米稳产种植北界以及热带作物种植北界的影响.[方法]依据全国种植制度气候区划指标、冬小麦种植北界指标、雨养冬小麦-夏玉米稳产种植北界指标以及热带作物种植北界指标,采用经典的农业气候指标计算方法,分析与1950s-1980年相比,未来30年(2011-2040年)及本世纪中叶(2041-2050年)全国种植制度界限北界、冬小麦种植北界、雨养冬小麦-夏玉米稳产的种植北界、以及热带作物的种植北界的变化.[结果](1)与1950s一1980年相比,20112040年和2041-2050年的一年两熟带和一年三熟带种植北界都不同程度向北移动,其中一年一熟区和一年二熟区分界线,空间位移最大的省(市)为陕西省和辽宁省,且2041-2050年种植北界北移情况更为明显;一年两熟区和一年三熟区分界线,空间位移最大的区域在云南省、贵州省、湖北省、安徽省、江苏省和浙江省境内,且2041-2050年种植北移情况更为明显.在不考虑品种变化、社会经济等方面因素的前提下,这些区域由于气温升高种植制度由一年一熟变为一年两熟、由一年两熟变为一年三熟,区域内单位面积周年粮食产量可不同程度提高.(2)与1950s-1980年相比,2011-2040年和2041-2050年的冬小麦的种植北界在辽宁省、甘肃省和宁夏回族自治区都不同程度向北移动,在青海省冬小麦种植界限为西扩明显.在不考虑其它因素影响的前提下,该区域由于冬小麦替代春小麦可带来单位面积产量的提高.热带作物安全种植北界在广西省和广东省境内北移情况比较明显.而未来降水量的增加将使得大部分地区雨养冬小麦-夏玉米稳产种植北界向西北方向移动.[结论]到2011-2040年和2041-2050年,气候变化将会造成全国种植制度界限不同程度北移、冬小麦种植北界北移西扩、热带作物种植北界北移.而未来降水量的增加将使得大部分地区雨养冬小麦-夏玉米稳产种植北界向西北方向移动.     

全球气候变暖对中国种植制度可能影响 Ⅰ.气候变暖对中国种植制度北界和粮食产量可能影响的分析

 【目的】在全球气候变化背景下,中国气温自20世纪80年代明显升高已成为共识,这一变化对中国农业生产尤其是对种植制度的影响越来越受到中国政府和专家学者的重视。为了回答这一问题,笔者以1981年为时间节点,把从20世纪50年代至今分为2个时间段,分析和比较后一时段气候变暖对全国种植制度北界、冬小麦种植北界、双季稻种植北界、雨养冬小麦-夏玉米稳产种植北界的可能影响,以及由于种植北界的空间位移对作物产量可能的影响。【方法】依据全国种植制度气候区划指标、冬小麦和双季稻种植北界指标以及雨养冬小麦-夏玉米稳产种植北界的降水量指标,采用公认的农业气候指标计算方法,使用ArcGIS分别绘出1950s—1980年、1981—2007年2个时段全国种植制度北界图,以及冬小麦种植北界图、双季稻种植北界图、雨养冬小麦-夏玉米稳产的种植北界图。【结果】（1）与1950s—1980年相比,1981—2007年一年二熟制种植北界,空间位移变化最大的区域在陕西省、山西省、河北省、北京和辽宁省。一年三熟制种植北界,空间位移变化最大的区域为湖南省、湖北省、安徽省、江苏省和浙江省。在不考虑品种变化、社会经济等方面因素的前提下,这些区域由一年一熟变成一年二熟,主体种植模式的粮食单产平均可增加54%—106%,由一年二熟变成一年三熟,主体种植模式的粮食单产平均可增加27%—58%。（2）与1950s—1980年相比,1981—2007年辽宁省、河北省、山西省、陕西省、内蒙古、宁夏、甘肃省和青海省冬小麦的种植北界不同程度北移西扩。以河北省为例,冬小麦种植北界的北移,可使界限变化区域由春小麦改种冬小麦,单产平均增加约25%。（3）浙江省、安徽省、湖北省和湖南省双季稻的种植北界向北移动,单从热量资源的角度出发,可使其粮食单产不同程度增加。（4）雨养冬小麦-夏玉米稳产的种植北界大部分区域向东南方向移动,这是由于近年来该区降水量减少造成的。【结论】在过去的50年中,由于气候变暖造成了全国种植制度界限不同程度北移、冬小麦和双季稻种植北界北移,熟制的变化可能使种植制度界限变化区域的粮食单产增加。然而降水量的减少造成了雨养冬小麦-夏玉米稳产北界向东南方向移动。     

全球气候变暖对中国种植制度可能影响Ⅳ.未来气候变暖对东北三省春玉米种植北界的可能影响

【目的】在全球气候变化背景下,中国气温明显升高已成为共识,这一变化对中国农业生产尤其是对种植制度及作物布局的影响越来越受到农业生产管理部门和专家学者的重视。【方法】本文结合SRES的两种排放情景A2(强调经济发展)和B1(强调可持续发展)预估的未来气候数据,采用经验频率法计算不同保证率下的积温,探讨了未来气候情景下东北三省春玉米不同熟型品种种植北界的变化趋势,同时探讨了未来气候情景下研究区域内春玉米缺水率的变化趋势。【结果】未来气候情景下,在不考虑CO2浓度升高对作物生长发育影响的前提下,东北三省春玉米不同熟型品种种植北界不同程度向北移动,在界限敏感区域内中晚熟品种替代早熟品种,使得玉米生育期延长,干物质积累增加,可以提高东北三省春玉米产量。然而在未来21世纪中期,春玉米缺水率亦呈现增加的趋势,为种植界限北移带来一定的风险。【结论】在未来气候条件下,春玉米不同熟型品种种植北界北移需综合考虑热量和水分的影响,适区种植以减少由于干旱造成的春玉米减产。     

全球气候变暖对中国种植制度可能影响 Ⅴ.气候变暖对中国热带作物种植北界和寒害风险的影响分析#br#

 【目的】以1981年为界,把从20世纪50年代到2007年划分为两个时段,对比分析1950s—1980年和1981—2007年热带作物安全种植北界的地理位移以及北界位移后界限变化敏感区域的寒害风险。【方法】利用中国种植制度分区标准和农业气候指标,对比分析两个时段热带作物种植北界的演变特征,并采用ArcGIS绘制了热带作物种植北界地理位移图;利用综合寒害指数对气候变暖背景下热带作物安全种植北界位移后的敏感区域进行寒害风险评估。【结果】与1950s—1980年相比,1981—2007年在80%气候保证率下中国热带作物安全种植北界北移了0.86个纬度,且年代际变化显著;20世纪90年代和时段2000—2007年,北界的北移速率每年分别达0.03和0.06个纬度;在80%气候保证率下,热带作物安全种植北界北移后敏感区域的寒害风险比非敏感区域要高出3.0倍,而重度以上寒害风险比非敏感区域要高出3.5倍。【结论】在全球气候变暖背景下,中国热带作物安全种植北界发生了明显北移,且北移速率呈加快趋势;在热带作物安全种植北界地理位移后的敏感区域,寒害风险增加。     

全球气候变暖对中国种植制度可能影响 Ⅴ.气候变暖对中国热带作物种植北界和寒害风险的影响分析

【目的】以1981年为界,把从20世纪50年代到2007年划分为两个时段,对比分析1950s—1980年和1981—2007年热带作物安全种植北界的地理位移以及北界位移后界限变化敏感区域的寒害风险。【方法】利用中国种植制度分区标准和农业气候指标,对比分析两个时段热带作物种植北界的演变特征,并采用ArcGIS绘制了热带作物种植北界地理位移图;利用综合寒害指数对气候变暖背景下热带作物安全种植北界位移后的敏感区域进行寒害风险评估。【结果】与1950s—1980年相比,1981—2007年在80%气候保证率下中国热带作物安全种植北界北移了0.86个纬度,且年代际变化显著;20世纪90年代和时段2000—2007年,北界的北移速率每年分别达0.03和0.06个纬度;在80%气候保证率下,热带作物安全种植北界北移后敏感区域的寒害风险比非敏感区域要高出3.0倍,而重度以上寒害风险比非敏感区域要高出3.5倍。【结论】在全球气候变暖背景下,中国热带作物安全种植北界发生了明显北移,且北移速率呈加快趋势;在热带作物安全种植北界地理位移后的敏感区域,寒害风险增加。     

全球气候变暖对中国种植制度可能影响Ⅷ ——气候变化对中国冬小麦冬春性品种种植界限的影响

【目的】全球气候变化背景下,中国20世纪80年代以后冬季温度升高明显,这一变化对冬小麦冬春性品种种植界限产生怎样的影响,为了回答这一科学问题,笔者以1981年为时间节点,将1951—2010年划分为两个时段,分析比较后一时段冬季温度升高对中国冬小麦的强冬性、冬性、弱冬性和春性4种类型品种种植北界和种植南界的空间位移及可种植面积的影响。【方法】依据制约冬小麦正常越冬的冻害指标和影响春化天数指标确定冬小麦不同品种种植的北界和南界;采用ArcGIS软件绘制冬小麦不同品种种植区域及种植面积变化。【结果】与1951—1980年相比,1981—2010年冬小麦强冬性品种种植北界在宁夏-甘肃及河北-辽宁北移趋势最明显,分别北移200 km和100 km,其种植南界东部地区北移趋势大于西部地区,在江苏和安徽等地移动90 km,强冬性品种可种植面积共增加36.24万km2;冬小麦冬性品种种植北界在山东-河北变化明显,向北移动310 km,种植南界在贵州毕节-习水地区向西推移趋势明显,西推95 km,冬小麦冬性品种可种植区域共增加17.75万km2;冬小麦弱冬性品种种植北界在安徽、江苏、河南和山东交互之处变化明显,北移120—370 km,西部地区变化趋势不明显,种植南界呈略微北推趋势,冬小麦弱冬性品种可种植面积共增加15.70万km2;冬小麦春性品种种植北界在江苏、安徽和河南变化明显,北移230 km,而西部地区不明显,春性品种可种植面积共增加23.44万km2。华北北部地区以强冬性品种为主,华南地区以春性品种为主,河南、山东和四川等地区冬小麦可种植冬春性品种类型较多,以冬性和弱冬性品种为主。【结论】由于中国冬季温度明显升高,较1951—1980年,1981—2010年冬小麦不同冬春性品种种植界限明显北移,北界北移趋势大于南界移动趋势,种植区域面积增大,其中强冬性品种种植界限及可种植区域移动最明显。     

全球气候变暖对中国种植制度可能影响ⅩⅢ. 东北三省春玉米熟型调整的降水限制及其对产量的可能影响

【目的】研究气候变化背景下东北三省春玉米品种熟型调整敏感区域内的降水条件变化及其对产量的可能影响,为当地春玉米种植品种熟型的调整提供科学参考。【方法】以1985年为时间节点,将1961—2017年分为2个时间段（1961—1985年和1986—2017年）。基于东北三省春玉米品种熟型调整敏感区域内的24个地面气象观测站点1961—2017年地面气象观测资料和16个农业气象试验站点1981—2007年玉米生育期的观测资料,分析春玉米不同生育阶段水分条件的变化特征,并运用作物生产潜力逐级订正法计算降水条件变化对生产潜力的影响。【结果】（1）1961—2017年,东北三省春玉米品种熟型调整的敏感地带内实际播种期呈提前趋势,成熟期呈推迟趋势,实际生产中品种熟型的调整导致实际生育期延长。（2）敏感区域内春玉米品种熟型的调整,使生育前期（播种—拔节）和后期（开花—成熟）需水量增加,生育中期（拔节—开花）需水量减少;同时,生育前期有效降水量呈现增加趋势,生育中期和后期有效降水量呈现减少趋势。（3）品种熟型调整后,春玉米生育中期有效降水量满足率最低。（4）品种熟型调整后,气候生产潜力在中晚熟品种调整为晚熟的区域5南部和西部的宽甸和通榆站点呈减小趋势,波动性增加,在特早熟品种调整为早熟的区域1和早熟品种调整为中熟的区域3北部气候生产潜力呈增加趋势且波动性降低。【结论】全球气候变化的背景下,东北地区敏感区域内有效降水量满足率在生育中期和后期降低,气候生产潜力在研究区域的西部和南部减小、东部增大且不稳定性高。因此,在敏感区域的东部、西部和南部仍要进一步关注品种熟型的选取,同时在春玉米生育中期和后期,及时进行灌溉补充水分,确保春玉米产量。     

全球气候变暖对中国种植制度的可能影响Ⅹ.气候变化对东北三省春玉米气候适宜性的影响

【目的】研究气候变化背景下中国东北三省春玉米气候适宜性的变化特征,为东北地区春玉米种植的合理布局提供科学依据。【方法】本文以1981年为时间节点,把1961-2010年分为两个时间段,基于东北三省74个气象站点1961-2010年的观测资料,根据农业气象学指标,在分析1981-2010年较1961-1980年东北三省春玉米可能种植北界变化的基础上,利用APSIM-Maize模型模拟春玉米可能种植区域内各气象站点逐年的雨养产量,结合统计学方法,分析春玉米雨养产量高产性和稳产性的变化特征,并综合得到气候变化背景下中国东北三省春玉米的气候适宜区分布的变化特征。【结果】（1）与1961-1980年相比,1981-2010年春玉米的可能种植北界向北移动了158.3-285.8 km,春玉米可能种植面积增加了3.87×104 km2,占东北三省土地面积的4.91%。（2）1981-2010年,东北三省春玉米雨养产量的最高产区、高产区和次高产区面积占可能种植面积比例由81.14%增加为86.66%,其中最高产区和高产区面积比例由36.61%减少为34.82%,而次高产区则由44.53%增加到51.85%,低产区面积占研究区域面积的比例由18.86%减少为13.34%。研究区域内雨养产量的单产减少40 kg•hm-2,但由于春玉米可能种植区域总面积的扩大,特别是高产区和次高产区面积的增加,研究区域内雨养产量的总产增加了7.0%。（3）东北三省春玉米雨养产量的最稳产区、稳产区和次稳产区面积占可能种植面积的比例由80.20%增加为89.28%,且最稳产区和稳产区面积比例由40.97%增加为49.97%,而低稳产区面积占研究区域面积的比例由19.80%减少为10.72%。（4）东北三省春玉米气候适宜区和次适宜区面积占可能种植面积的比例由61.09%增加为83.00%,但最适宜区面积比例由18.83%减少为6.67%,可种植区面积占研究区域面积的比例由20.08%减少为10.33%。研究区域内春玉米可稳定获得的雨养产量的单产总体下降了171 kg•hm-2,但由于春玉米可能种植区域总面积的增加,特别是适宜区和次适宜区面积的增加,研究区域内可稳定获得的雨养产量的总产增加了2.6%。【结论】全球气候变暖背景下,东北三省春玉米种植北界明显向北向西移动,春玉米的可能种植面积增加;在春玉米可能种植区域内,如果不考虑品种和栽培管理措施的适应,雨养产量的最高产区面积所占比例缩小,春玉米雨养产量的单产下降,但由于可能种植面积的增加,东北三省春玉米雨养产量的总产增加;春玉米雨养产量的稳定性增加,其中最稳产区和稳产区面积占研究区域面积的比例增加;在春玉米可能种植的区域内,春玉米的气候最适宜区面积减少明显,研究区域内春玉米可稳定获得的雨养产量的单产下降,但由于春玉米可能种植面积的增加,特别是适宜区和次适宜区面积的增加,可稳定获得的雨养产量的总产增加。     

基于遥感影像NDVI数据的中国种植制度分布变化

【目的】利用1986和1996年的十天合成NOAA-AVHRR-NDVI数据以及2000年SPOT-VEGETATION-NDVI数据对中国主要的种植制度（熟制）分布进行制图,对比二次差分法和离散傅里叶转换法对熟制信息提取的有效性;比较中国多年熟制分布图,研究中国近些年的熟制变化,同时结合气象数据,分析影响熟制变化的可能因素,为粮食产量变化及其原因分析提供理论依据。【方法】首先,利用欧空局全球陆地覆盖数据（ESA GlobCover）,提取中国农业植被区域。其次,使用ENVI和ArcGIS软件,分别利用二次差分法和傅里叶变换法对1986年的植被指数数据进行农业熟制的分布提取,并以中国科学院植物研究所编著的1:400万比例尺的《中国植被图》中的熟制信息作为参考,对两种方法提取熟制信息精度进行检验;采用二次差分法分别绘出1996年及2006年熟制分布图,说明中国熟制分布的变化。最后,利用零级带≥0℃积温划分指标,分析年积温等气候因素对熟制的影响。【结果】（1） 二次差分法和傅里叶变换法提取的熟制分布结果都基本符合中国农业熟制的分布规律,遵循越往南熟制越复杂的规律。一年一熟区主要分布在东北大部分地区,一年两熟区分布在河南、河北、山东和安徽一带,而一年三熟的区域零星分布在湖北省以南的省份。熟制分类的精度分别为76.5%和69.4%,kappa系数分别为0.64和0.51,二次差分法的分类精度高于傅里叶变换。（2）利用分类精度较高的二次差分法提取中国1986年、1996年到2006年的熟制分布信息,发现中国熟制间的界线发生了不同程度的北移和西扩,尤其是一年两熟的北界由1986的辽南葫芦岛北移到辽中本溪、沈阳一线,西界也由1986年的甘肃平凉、陕西宝鸡一带西扩至宁夏临夏回族自治州、青海海东地区。同时熟制之间的转换也是复杂多变的,一年一熟制的面积从1986年到2006年减少了33万平方公里,一年两熟增加了36万平方公里,一年三熟的面积增加了4万平方公里。（3）从年积温的分布来看,4 200℃和6 100℃积温等值线都有不同程度的北移西扩,说明积温变化可能是引起中国熟制北移的重要原因。【结论】基于时序序列的遥感数据可以进行中国熟制分布的实际变化监测。二次差分法是一种有效提取中国熟制信息的方法。中国熟制的界线,尤其是一年两熟的界限有一定程度的北移和西扩,使得一年一熟的面积大幅减少而一年两熟的面积有很大的增加,而一年三熟的面积变化不大。气候变暖对中国的熟制分布有一定的影响。通过遥感方法研究中国熟制的分布及其变化,能够及时、准确地了解和评价中国农作物生产情况和生产潜力,便于农业相关部门制定及时、有效的农业政策。     

全球气候变暖对中国种植制度可能影响Ⅻ. 气候变暖对黑龙江寒地水稻安全种植区域和冷害风险的影响

【目的】以1981年为时间节点,将1961-2010年划分为2个时段,结合未来不同升温情景,定量分析历史和未来气候变暖对黑龙江寒地水稻安全种植区域影响以及由此带来的冷害风险。【方法】利用积温带划分标准和农业气候指标,结合ArcGIS方法,对比分析历史和未来黑龙江积温带及寒地水稻安全种植区界限的空间变化特征。基于气象行业标准中水稻冷害标准分析寒地水稻安全种植北界变化敏感区域的延迟型冷害及障碍型冷害变化特征,评估气候变暖背景下水稻种植北界敏感地区冷害风险特征,并预估未来不同升温情景下冷害风险演变趋势。【结果】与1961-1980年相比,研究区域内1981-2010年积温带发生了明显的北移东扩,平均北移1.19个纬度,位移最大的是第五积温带和第六积温带,面积增加最多的是第二积温带,几乎覆盖了整个松嫩平原。未来不同升温情景下各积温带北扩趋势明显,面积增加最多的是第一积温带。1981-2010年寒地水稻安全种植北界相对于1961-1980年北移121 km,水稻安全种植北界北移至嫩江中部-五大连池-逊克北部一线。未来升温1-3℃情景下,寒地水稻安全种植北界向北移动410.5-545 km,向北扩展至黑龙江省呼玛以北地区,温度升高3℃时,除漠河地区外都可种植寒地水稻。比较寒地水稻种植界限敏感区域和非敏感区冷害风险可见,敏感区域冷害风险明显高于非敏感区域,其中障碍型冷害风险高于延迟型冷害,寒地水稻种植区严重冷害出现频率最高,其次是轻度冷害,中度冷害最低。1981-2010年敏感区域严重和轻度延迟型冷害较非敏感区域显著增加,中度延迟型冷害风险在敏感区域和非敏感区域均较低,敏感区域的各级障碍型冷害较非敏感区域明显增加;未来升温情景下敏感区域的各级冷害均高于非敏感区域。【结论】气候变暖背景下黑龙江积温带及寒地水稻安全种植北界发生了明显北移,未来升温情景下仍呈北移趋势。寒地水稻种植敏感区域的冷害风险明显高于非敏感区域,随着未来温度升高,冷害有不同程度的减轻,但仍需进一步关注寒地水稻种植区北缘北扩后的冷害风险,采取改进栽培技术与选育抗寒早熟品种等低温冷害防御措施,同时避免水稻种植区域的盲目扩大和品种越区种植,加强冷害防御能力。     

全球气候变暖对中国种植制度可能影响Ⅶ.气候变暖对中国柑桔种植界限及冻害风险影响

 【目的】以1981年为界,把1950s—2007年划分为两个时段,对比分析1950s—1980年和1981—2007年柑桔种植区界限的地理位移以及北界线位移后的冻害风险。【方法】利用中国种植制度分区标准和农业气候指 标,对比分析两个时段柑桔种植区界限的演变特征,并采用ArcGIS绘制柑桔种植区界限地理位移图;利用冻害风险评估指标对气候变暖背景下柑桔种植区界限位移后的冻害风险进行评估。【结果】与1950s—1980年相比,1981—2007年柑桔最适宜种植区、适宜种植区、次适宜种植区和可能种植区的北界线平均位移了0.75个纬度,位移最大的是柑桔次适宜种植区,其次分别为适宜种植区、最适宜种植区和可能种植区,4个种植区北界线东段的北移程度均明显大于西段;最适宜种植区和适宜种植区南界线分别北移了0.56和0.42个纬度;种植面积增加得最多的是最适宜种植区,其次为适宜种植区,面积减少得最多的是不能种植区,其次分别为可能种植区和次适宜种植区。气候变暖背景下,柑桔最适宜种植区和适宜种植区敏感区域轻级和中级冻害的出现频率较各自的非敏感区域显著增加,重级和极重级冻害出现频率在敏感区域和非敏感区域均较低;柑桔次适宜种植区和可能种植区敏感区域轻级冻害的出现频率均较各自非敏感区域低,但二者敏感区域的重级和极重级冻害风险较各自的非敏感区域显著增加。【结论】全球气候变暖背景下,中国柑桔种植区界限发生了明显北移;柑桔界限北移后,柑桔种植区敏感区域的冻害风险明显高于非敏感区域。     

基于降水保证指数的四川省种植制度优化研究

【目的】研究自然降水对四川省农业生态区作物需水的满足程度及其保证指数,为各区域充分合理利用降水资源,选择防旱避灾种植制度提供理论依据。【方法】依据气温、海拔、干燥度、地形地势、地理位置等特点,将四川农业生态区划分为8个不同类型区,采用联合国粮农组织（FAO）推荐的分段单值平均作物系数法,订正各区域主要作物及其主要生育阶段的作物系数（初始生长期作物系数（K_cini）、生育中期作物系数（K_cmid）和成熟期作物系数（K_cend））,计算并比较各区域代表性站点的常见种植模式、主要作物、作物主要生育阶段自然降水对作物需水的满足度及其保证指数,选出各区域防旱避灾最优种植模式。【结果】①各种作物的K_cmid、K_cend值均小于或等于FAO的推荐值;盆地内部各区域作物系数较FAO推荐值偏低更多,攀西地区与FAO推荐值接近;小麦、油菜等夏收作物K_cend值均与FAO推荐值相同,而玉米、水稻等秋收作物K_cend值均低于FAO推荐值。②四川省各种植模式多年平均降水满足度地区之间差异较大。攀枝花、西昌、平武、成都、遂宁、巴中、宜宾、雅安降水满足度依次递增,分别为0.48,0.56,0.63,0.64,0.70,0.72,0.74,0.85。③四川省各种植模式降水保证指数变化范围较大,最低值仅为0.35,而最高值达到0.89。攀枝花各种植模式的降水保证指数普遍偏低,且多数低于0.4;雅安各种植模式的降水保证指数普遍较高,均在0.85以上。【结论】攀枝花等川西南山地干热河谷区、西昌等川西高原安宁河平原半湿润区和平武等川北半湿润山地丘陵过渡区最优种植制度为小麦-玉米-红薯（大豆）旱三熟;雅安等盆西高原盆地过渡湿润气候区和宜宾等川南中低山丘陵湿润气候区最优种植制度为油菜（马铃薯）-水稻水旱轮作两熟制;成都平原湿润气候区最优种植制度为马铃薯-水稻和油菜-玉米-红薯;遂宁等川中丘陵夏伏旱频发区最优种植制度为油菜（小麦）-玉米-红薯旱三熟;巴中等川东北盆周湿润山区防旱避灾最优种植制度为马铃薯（小麦）-玉米-红薯旱三熟。     

全球气候变暖对中国种植制度的可能影响XIV.东北大豆高产稳产区及农业气象灾害分析

【目的】大豆是主要的粮油兼用作物,东北三省是我国大豆主产区,研究气候变化背景下东北三省大豆气候生产潜力高产稳产性区域分布及其变化特征,明确不同区域限制大豆高产稳产性的主要农业气象灾害,可为东北三省大豆合理布局、防灾避灾以及高产稳产提供科学参考。【方法】以1981年为时间节点,将研究时段划分为1961—1980年（时段Ⅰ）和1981—2019年（时段Ⅱ）两个时段,利用调参验证后的DSSAT-CROPGRO-Soybean模型模拟研究区域大豆潜在种植区各站点气候生产潜力,明确气候变化背景下大豆气候生产潜力高产稳产性区域分布及其变化特征;结合大豆冷害和干旱指标,明确不同高产稳产性区域冷害和干旱的时空分布特征;结合统计方法,明确限制大豆高产性和稳产性的主要农业气象灾害因子。【结果】（1）与1961—1980年（时段Ⅰ）相比,1981—2019年（时段Ⅱ）大豆潜在种植区增加2.81×10⁶ hm²,占研究区域总土地面积的3.57%;（2）与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ稳产区面积占比减少,其中高产稳产区面积占潜在种植区内总土地面积的比例由17.67%减少到17.11%,高产不稳产区占比由13.54%增加到15.13%,低产稳产区占比由34.98%增加到38.17%,低产不稳产区占比由18.58%减小到18.49%;（3）研究时段内,大豆生长季冷害发生频次总体呈现先上升后下降趋势,高产稳产和高产不稳产区冷害特别是严重冷害发生频次高于低产稳产区以及低产不稳产区;大豆生长季轻旱和中旱发生频次增加,重旱发生频次减小;（4）大豆产量变化与冷害发生频次呈负相关关系,产量变异性的变化与冷害和干旱发生频次均呈正相关关系。【结论】气候变暖背景下,东北三省大豆潜在种植区呈北移西扩趋势,可种植面积增加;大豆高产不稳产和低产稳产面积增加,高产稳产区和低产不稳产区面积减少;不同高产稳产性区域内主要农业气象灾害不同,低产区较高产区总体低温冷害发生频次高,不稳产区较稳产区干旱发生频次高。但在高产稳产性变化区域,冷害发生频次下降,干旱发生频次上升。总体而言冷害是大豆高产性的主要限制因子,冷害和干旱是大豆产量不稳定的主要限制因子。     

全球气候变暖对中国种植制度可能影响Ⅸ.长江中下游地区单双季稻高低温灾害风险及其产量影响

【目的】以1981年为界,将20世纪50年代至2010年划分为两个时段,对比分析1951—1980年和1981—2010年长江中下游地区双季稻安全种植界限及敏感区域面积变化,定量评估长江中下游地区双季稻安全种植敏感区域内单季稻和双季稻生长季内高温灾害和低温灾害发生风险及高低温灾害对水稻产量的影响程度。【方法】利用中国种植制度分区标准和农业气候指标,分析了1981—2010年双季稻安全种植界限变化敏感区域,并基于水稻高温灾害和低温灾害指标,采用Oryza2000对敏感区域内单季稻和双季稻的高低温灾害风险及其对产量的影响进行了定量化评估。【结果】与1951—1980年相比,1981—2010年长江中下游地区双季稻安全种植区增加了11.5万 km2;1981—2010年,双季早稻、晚稻和单季稻发生频率最大的高低温灾害分别为秧田期低温、灌浆—成熟低温以及孕穗—抽穗高温,而对双季早稻、晚稻和单季稻产量影响最大的灾害分别是秧田期低温、孕穗—抽穗低温和灌浆—成熟高温;双季早稻、晚稻和单季稻在不同生育阶段的高温灾害次数大多呈增加趋势,而低温灾害次数大多呈减少趋势。【结论】在全球气候变暖背景下,长江中下游地区双季稻安全种植区域发生了明显变化,敏感区域内单双季稻的高低温灾害风险及其对产量的影响均存在明显差异。     

基于NDVI数据的华北地区耕地物候空间格局

 【目的】探讨基于多时相遥感信息监测中国华北地区耕地种植制度和物候空间格局特征。【方法】选择NDVI时间序列数据,采用非对称性高斯函数拟合方法重建平滑曲线,依据年内NDVI变化曲线峰值数目监测华北地区耕地的多熟种植制度,并利用动态阈值法获取该种植制度下耕地物候空间格局。【结果】华北地区耕地种植制度以一年两熟为主,其分布具有明显的空间差异性,随着纬度递减呈现出从简单到复杂的总体趋势。在该种植制度下,华北地区耕地第一季作物的生长开始期和生长结束期存在十分明显的空间差异,一年两熟区域的第一季作物生长开始期和生长结束期要明显早于一熟区域。与第一季作物物候期明显的空间差异相比,华北地区耕地第二季作物物候期差异不显著。【结论】华北地区耕地种植制度与物候分布格局和自然地理环境紧密相关,不同区域的温度、降水和光照等气候资源的禀赋和匹配程度对该区域的种植结构和作物布局有很大影响。此外,这种耕地物候空间格局还与作物品质、耕作水平、灌溉、施肥和农药等有密切关系。如何区别生态环境因子和人类活动因子对耕地物候的影响是今后值得深入研究的问题。     

全球气候变暖对中国种植制度的可能影响 Ⅺ.气候变化背景下中国冬小麦潜在光温适宜种植区变化特征

【目的】气候变化背景下中国农业及粮食安全面临严峻挑战,而小麦是中国三大粮食作物之一,对保障中国粮食安全具有重要作用,研究气候变化背景下中国冬小麦潜在光温适宜种植区的变化特征,为冬小麦合理布局提供重要科学参考。【方法】利用逐级订正法计算中国冬小麦潜在种植区内各站点冬小麦逐年潜在光温产量,综合考虑高产性和稳产性指标,以1981年为时间节点,将1961-2010年划分为两个时段,在分析1981-2010年（时段Ⅱ）较1961-1980年（时段Ⅰ）潜在光温产量高产性和稳产性变化特征的基础上,综合得到气候变化背景下中国冬小麦潜在光温适宜种植区界限的变化及潜在光温适宜种植区分布的变化特征。【结果】与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ中国冬小麦潜在光温产量的最高产区和高产区面积增加,占研究区域冬小麦面积的比例分别增加了6.33%和7.42%,而次高产区和低产区面积减少,占研究区域冬小麦面积的比例减少了10.50%和3.24%。时段Ⅱ中国冬小麦潜在光温产量最稳产区面积下降,占研究区域冬小麦面积比例降低了25.76%,而稳产区、次稳产区和低稳产区面积增加,占研究区域冬小麦面积的比例分别增加了12.09%、10.34%和3.31%。中国冬小麦潜在最适宜区、适宜区、次适宜区和可种植区界限在空间上都发生改变。其中,冬小麦潜在最适宜区界限发生了明显的北移西扩,潜在最适宜区南界由安徽省中部北移至山东省西北部,潜在最适宜区西界由山西省西南部西扩至陕西省西北部;冬小麦潜在适宜区界限向东北方向移动,最大移动距离在四川省东部-陕西省西南部,移动距离达835.63 km。冬小麦各等级潜在光温适宜种植区界限变化引起各区域冬小麦面积相应改变。与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ中国冬小麦潜在最适宜区和适宜区冬小麦面积下降,占研究区域冬小麦面积比例分别降低了4.49%和4.75%,而次适宜区和可种植区冬小麦面积增加,占研究区域冬小麦面积的比例分别增加了7.17%和2.06%。中国冬小麦各等级潜在光温适宜种植区的单产增加,平均提高513 kg·hm^-2,但最适宜区和适宜区冬小麦面积减少,使得最适宜区和适宜区冬小麦的总产下降,与时段Ⅰ相比占总产的比例分别降低了29.4% （5 108×10⁴ t）和15.1% （5 896×10⁴ t）,从而使冬小麦种植区内冬小麦总产整体下降了1 504×10⁴ t,与时段Ⅰ相比占总产的比例降低了2.07%。【结论】全球气候变暖背景下,中国冬小麦潜在光温产量最高产区和高产区面积增加,最稳产区面积减少,由于稳产性下降引起冬小麦最适宜区和适宜区面积缩小;中国冬小麦潜在光温适宜种植区最适宜区界限北移西扩,适宜区界限向东北方向移动,适宜区界限的变动引起中国冬小麦各等级适宜种植区内的单产增加,有利于冬小麦产量的提高,但最适宜区和适宜区冬小麦面积减少,使中国冬小麦的总产整体下降。实际生产中,冬小麦潜在光温产量适宜性发生改变的区域,应注意结合当地的灌溉条件,以确保冬小麦稳产高产。     

东北春玉米适宜生长期农业气候资源变化及其影响分析

为探讨气候变化对东北春玉米适宜生长期的影响,利用1961²015年东北三省123个气象台站逐日气象资料,分析了≥10℃初日和终日之间农业气候资源的时空变化,采用公认的不同熟性玉米积温指标绘出玉米种植北界图,并探讨了缺水率的变化趋势。结果表明:近55 a东北三省春玉米适宜生长期热量资源分布自西南向东北逐渐减少,平均气温和≥10℃积温的气候倾向率分别为0.14℃/10 a和54.2(℃·d)/10 a,热量资源呈增加趋势;日照时数自西南向东北逐渐减少,气候倾向率为-8 h/10 a,呈减少趋势;降水量自西北向东南逐渐增加,气候倾向率为-4.7 mm/10 a,呈减少趋势;参考作物的蒸散量自西南向东北逐渐减少,增减趋势不明显;可种植界限的变化,早熟品种东移北扩最明显的时段为19812015年东北三省123个气象台站逐日气象资料,分析了≥10℃初日和终日之间农业气候资源的时空变化,采用公认的不同熟性玉米积温指标绘出玉米种植北界图,并探讨了缺水率的变化趋势。结果表明:近55 a东北三省春玉米适宜生长期热量资源分布自西南向东北逐渐减少,平均气温和≥10℃积温的气候倾向率分别为0.14℃/10 a和54.2(℃·d)/10 a,热量资源呈增加趋势;日照时数自西南向东北逐渐减少,气候倾向率为-8 h/10 a,呈减少趋势;降水量自西北向东南逐渐增加,气候倾向率为-4.7 mm/10 a,呈减少趋势;参考作物的蒸散量自西南向东北逐渐减少,增减趋势不明显;可种植界限的变化,早熟品种东移北扩最明显的时段为1981²000年,中熟品种北移、中晚熟品种东扩最明显的时段为20012000年,中熟品种北移、中晚熟品种东扩最明显的时段为2001²015年;水分亏缺最严重的时段为20012015年;水分亏缺最严重的时段为2001²015年。     

农田土壤有机碳含量对作物产量影响的模拟研究

 【目的】探求土壤有机碳含量对作物产量的影响,以期为保障国家粮食安全和耕地持续利用与管理提供决策依据。【方法】利用农田生态系统生物地球化学模型DNDC,针对中国东北、华北、西北、中南、华东和西南6个典型农业区域,每个区域选择各自典型的种植模式和现行的农田管理措施,在各自特定的土壤和气候条件下,输入并运行模型,模拟考察在其它投入条件不变的情况下,改变土壤有机碳本底值对作物产量的影响。【结果】当土壤有机碳含量（SOC）增加1 g C?kg-1,东北地区玉米产量可增加176 kg?hm-2;华北地区夏玉米与冬小麦轮作,产量可增加约454 kg?hm-2;西北地区春玉米产量约可增加328 kg?hm-2;中南地区单季水稻产量可增加约185 kg?hm-2;华东地区双季稻产量可增加约266 kg?hm-2;西南地区水稻与冬小麦轮作产量可增加约229 kg?hm-2。【结论】在其它投入既定的条件下,全国各地区均存在通过提高耕地土壤有机碳含量来增加作物产量的潜力。保持较高水平的土壤有机碳含量对节本增效具有十分明显的作用。