数值模拟气候情景下未来30年内蒙古三种主要粮食作物生长季气温和降水量变化

利用PRECIS区域气候模式在SRES(A1B、A2和B2)大气主要温室气体排放情景下的降尺度数据集和中国国家气候中心CMIP5数值气候模式模拟结果,确定两种不同模式格点在内蒙古10个产粮盟(市)农区的位置和分布,并计算各盟(市)小麦、玉米和马铃薯生长季80a(1961-2040)数值模拟的月气温和降水量.通过与各盟(市)过去50a(1961-2010)气温和降水量观测数据比较,确定了数值模拟的偏差,并利用模拟值与观测值之差对未来30a(2011-2040)的模拟数据进行偏差订正处理,订正后的模拟结果显示,与过去50a均值相比,内蒙古3种主要粮食作物生长季降水量在未来30a无明显变化趋势,气温呈普遍增加趋势,不同作物生长季气温增幅不一致.研究结果可为预估未来30a内蒙古主要产粮地区的气候条件和未来粮食产量变化趋势提供参考.     

气候变暖对内蒙古三种主要粮食作物单产影响的初步分析

在采集、整理和分析了内蒙古10个产粮盟（市）3种主要粮食作物即小麦（1961-2008年）、玉米和马铃薯（1979-2008年）的单产数据和农区58个气象站的气温及降水量资料（1961-2008年）的基础上,归纳了内蒙古农区作物生长期的气候特征,计算了干燥度指数;利用统计回归模型分析了干旱对单产的影响并计算了影响系数,预估了未来不同增温幅度和降水量配置的温湿条件下粮食作物气象单产的变化,提出了当地应对气候变化、保证粮食产量的建议。结果显示：农区作物生长期的气温在近48a间呈上升趋势,2001-2008年10个盟（市）平均温度比气候均值（1971-2000年平均值）增加了0.9℃,同期降水量比气候均值减少了48.9mm;农区3种作物生长期的干燥度指数逐年代上升,特别是近8a（2001-2008年）小麦、玉米、马铃薯生长期干燥度指数比20世纪60年代分别上升了1.291、.82和1.49,说明近8a的干旱比60年代严重;干旱对气象单产的影响系数表明,内蒙古农区作物受干旱影响均比较显著,赤峰、锡林郭勒盟和乌兰察布市的气象单产受干旱影响较大,呼伦贝尔市和巴彦淖尔市受干旱影响较小;对单产变化的预估结果表明,降水量维持在气候均值水平时,温度如果增加0.2℃、0.5℃和1.0℃时绝大多数盟（市）会减产,增温幅度越大,减产越多;当增温0.2℃时,降水量增加越多增产幅度越大;增温0.5℃时,只有降水量增加20%以上才有望增产;温度增加1.0℃,降水量增加30%时大多数盟（市）仍会减产,仅在个别盟（市）有可能增产。     

未来气候情景内蒙古蒸散和产水量的变化特征

评估预测区域蒸散变化趋势及其影响因素对干旱半干旱区的可持续发展至关重要。基于4种来自CMIP 5的全球气候模式数据和CLM 4.5模型,研究了在RCP 6.0和RCP 8.5情景下内蒙古地区2020—2099年的蒸散和产水量的时空变化特征及其影响因素。结果表明：在RCP 6.0和RCP 8.5情景下,未来内蒙古蒸散分别以0.37,0.69 mm/a速度增加（p<0.05）,呈西低东高分布。2种情景下产水量均无明显变化趋势（p>0.05）,但是存在明显显著的空间差异。空间上看,到21世纪末,在RCP 6.0情景下,全境产水量大部分地区呈增加趋势,在南部温带半干旱和半湿润区增加超过10 mm/a;但是在RCP 8.5情景下产水量减少区域占全境的46.32%,特别是干旱半干旱区和半湿润区产水量显著减少。蒸散影响因子存在较大区域差异,干旱半干旱区蒸散变化的主要影响因素是降水,半湿润区蒸散变化受降水和温度的共同影响,湿润区蒸散变化由温度主导;且在更高的升温情景下,增温影响进一步增加。同时,植被也是蒸散重要的影响因子,但其影响程度小于气候因子。     

气候变化情景下宁夏马铃薯单产变化模拟

将DSSAT—SUBSTOR马铃薯模拟模型与PRECIS区域气候模式相嵌套,在25km×25km网格尺度上,模拟未来气候情景下宁夏马铃薯产量变化,分析影响未来马铃薯产量变化的主要原因。结果表明：在目前的品种、种植方式、田间管理不变的情况下,两种温室气体排放方案下,从2020s到2080s宁夏马铃薯单产均降低8．7％～41．3％,A2情景下马铃薯减产幅度大于B2情景,中部干旱带减产幅度大于南部山区。造成马铃薯减产的主要原因是,（1）未来宁夏马铃薯主产区马铃薯生育期内降水量减少,而马铃薯需水量显著增加,马铃薯缺水量加大;（2）马铃薯块茎膨大期气温显著升高,不利于块茎养分积累。     

气候变化对我国主要粮食作物产量的影响及适应措施

过去几十年气候变化对我国主要粮食作物产量产生了重要影响,为了研究作物产量对气候变化的响应和适应,保障粮食安全,基于国内相关研究文献,分析归纳了研究方法,综述了国内小麦、玉米和水稻等主要粮食作物产量对气候变化的响应和适应,得出如下结论:（1）作物产量对气候变化响应的研究方法主要包括田间试验观测、统计分析和作物模型模拟等方法,其中田间观测法最直观,统计分析法可操作性强、应用最为普遍,作物模型模拟机理性强,可以定量描述气候因子对作物产量的影响,外推效果好;（2）近几十年来,小麦生育期内气温升高和辐射变化使我国北方小麦增产0.9%~12.9%,南方小麦减产1.2%~10.2%;气候变暖对玉米产量贡献率为-41.4%~0.4%;水稻生育期内气温升高和辐射增强有利于东北地区水稻产量增加,增产贡献率为1.01%~3.29%,而辐射减弱对长江流域等南方主要水稻种植区的水稻产量（长江流域晚熟稻除外）产生不利影响;（3）未来气候变化情境下小麦应从延长生殖生长期、增加籽粒数量和提高收获指数等方面培育新品种应对气候变暖对作物产量的不利影响;耐高温和长生殖生长期的玉米品种可以用来应对气温、降水等气候因子的变化;水稻则应选育耐高温品种应对气温和辐射等因子的变化所带来的作物生产上的风险。     

近20年来陕西中部地区主要农作物生育期变化趋势分析

利用陕西省中部地区8个农业气象观测站1992-2010年冬小麦、夏玉米的生育期观测资料,分析了这两种作物主要生育期的变化趋势。结果表明：该地区冬小麦全生育期有不断缩短趋势,变化速率约为每10a缩短2.96d,各个站点变化趋势基本一致,但减少的速度不尽相同,其中凤翔站变化趋势较为显著（显著性达0.05水平）;冬小麦其它各生育阶段也都呈现出比较一致的变化趋势,其中播种-出苗、返青-拔节、拔节-抽穗、返青-成熟阶段呈缩短趋势,抽穗-乳熟、乳熟-成熟、播种-越冬阶段呈延长趋势,其余生育阶段变化趋势不明显。该地区夏玉米全生育期呈较一致的延长趋势（显著性超过0.05）,增加速率约为4.29d/10a,延长的时间主要在播种-三叶、七叶-拔节、乳熟-成熟阶段,其余生育阶段变化趋势不明显。     

1959－2018年气候变化对内蒙古春玉米需水量和产量的影响

为明确内蒙古春玉米气候资源变化规律,量化气候变化对春玉米需水量和产量的影响,促进该区水资源优化配置和粮食安全保障,该研究基于内蒙古113个气象站点及统计作物系数值,利用五日滑动平均法,在80%保证率下分析了积温（≥10℃）及春玉米栽培模式（早熟、中早熟、中熟、中晚熟和晚熟）的空间变化,计算了春玉米生长季有效降雨量和作物需水量,采用逐步回归模型建立了气象因子和春玉米产量的关系。结果如下：1）1959—2018年内蒙古地区积温呈增加趋势,2009—2018年较1959—1968年积温增加了263℃,积温等值线发生明显偏移。不同熟型春玉米边界线北移东扩明显,中东部地区春玉米由不适宜种植区向早熟型和中熟型转变。2）1959—2018年春玉米生长期有效降雨量为114 mm,整体呈下降趋势。作物需水量为481 mm,整体呈显著增加趋势。作物需水量与有效降雨量和地下水补给量耦合度在0.02～0.40之间,整体呈下降趋势。3）气象因子中,温度呈上升趋势,其余因子整体呈下降趋势,逐步回归分析表明,降雨为影响该地区春玉米产量的主要因子。研究可为内蒙古地区春玉米空间布局及水资源高效利用提供依据。