近30年气候变化对黄土高原地区玉米生产潜力的影响

应用黄土高原地区７２站６０－８０年代的气象条件，分析了气候变化对玉米生产潜力的影响。结果表明，虽然整个黄土高原８０年代年平均气温有变暖趋热，但影响玉米生产期内的温度并没有增高，反面有所降低，以至８０年代玉米的光渐生产潜力均较６０、７０年代减少。由于降水变化的影响，除陕西省外，其它省区８０年代气候生产潜力均高于６０、７０年代。     

近50年四川省水稻生产潜力变化特征分析

气候变化对农业生产的影响日益加剧,特别是作为我国粮食重要产区的四川。科学评价气候变化对四川省水稻生产的影响对于区域农业可持续发展具有重要意义。本文基于四川省45个气象站点50年的气象数据和20年的水稻生育期资料,采用侯光良法分析了四川省7个水稻种植区的水稻光合生产潜力、光温生产潜力和气候生产潜力的时空分布特征,并结合现实生产力数据分析了气候变化背景下四川省水稻的增产潜力。结果表明:1961—2010年四川省水稻生育期内光合生产潜力的空间分布呈北低南高中部最低,光温生产潜力呈现北高南低,气候生产潜力为南北低中间高。近50年来日照时数的减少使得水稻光合生产潜力从20世纪80年代开始持续偏低;温度的升高有利于水稻光温生产潜力的增加,尤其在2006年出现高值;降水量的减少使水稻气候生产潜力从20世纪90年代开始下降明显。四川省水稻存在增产潜力,但增产潜力呈下降趋势,未来应加大农业科技投入,合理利用气候资源,提升水稻生产力。     

宁夏中部干旱带56年来气候生产潜力变化特征研究——以宁夏中宁县为例

为了摸清全球气候变化背景下宁夏中部干旱带年平均气温及年降水量变化情况及其对气候生产潜力产生的影响和未来气候变化情景下气候生产潜力水平。根据中宁县1953—2008年气象站点的年平均气温、年降水量资料,采用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型计算气候生产潜力,运用气候诊断分析、相关分析等方法分析中宁年平均气温、年降水量、气候生产潜力的时空变化特征及趋势,并探讨了气候变化对气候生产潜力的影响。结果表明:(1)温度生产潜力显著增加,降水生产潜力明显下降,平均气候生产潜力为4 809.17kg/(hm2.a)。气候生产潜力呈现出波动中减少的趋势;(2)气候生产潜力与年降水量呈极显著线性相关,与年平均气温没有显著相关性。温度生产潜力平均值为14 367.4kg/(hm2.a),降水生产潜力为3 842.8kg/(hm2.a)。降水生产潜力仅为温度生产潜力的26.7%。说明降水是中宁地区气候生产潜力最主要的限制因子。未来气候变化情景趋势表明,气候暖干化趋势对当地农业生产不利。     

气候变化对云南气候生产潜力的影响

利用1961-2009年云南省117个台站年平均气温、降水量资料和Thornthwaite Memorial模型计算分析云南省气候生产潜力(TSPV)的分布及年际变化特征,并模拟了未来气候变化情景下气候生产潜力的变化。结果表明:云南多年平均TSPV值为1439.2g.m-2.a-1,滇西北和滇东北最低,滇西南和滇东南最高;近49a云南全省以及各站的平均TSPV变化的年际变化不显著;云南TSPV利用率较低,实际粮食产量平均只占气候生产潜力的19%。在云南气温明显上升、降水略减少、年际波动大的气候变化趋势背景下,TSPV与降水的相关系数(P0.01)大于气温,说明降水是当地TSPV的主要限制因素;敏感性分析显示,未来如果出现"暖湿型"气候对作物生长最为有利,出现"冷干型"对作物生长最为不利。而趋势分析表明,未来云南易出现"暖干型"气候,这不利于当地的农业生产。     

江苏省1971—2010年气候生产潜力变化特征

[目的]根据江苏省13个气象站1971—2010年40a的气象资料剖析该区域温度生产潜力、降水生产潜力及气候生产潜力变化特征,为提高农业生产提供理论依据。[方法]运用Miami和Thornthwaite Memorial模型计算全省温度生产潜力、降水生产潜力和气候生产潜力。运用气候资源利用率公式、相关分析和回归分析法分析探讨江苏省气候资源利用率情况和气候生产潜力的影响因素。[结果](1)40a间,江苏省年均气温呈现出波动性上升趋势,年均降水并未表现出规律性变化;温度生产潜力和降水生产潜力的变化规律与年均气温和年均降水相似;(2)气候生产潜力呈现波动微弱增加趋势,气候资源利用率表现出波动性上升趋势。[结论]气候生产潜力受年均降水的影响微弱,受温度的影响相对更大。     

吉林省春玉米土地生产潜力时空变化及其与气候因子的关系

利用1961~2015年气象观测资料、春玉米生长发育及产量资料和土壤数据,计算了吉林省不同区域的春玉米土地生产潜力,并分析其时空变化特征及主要的气候影响因子。结果表明:吉林省各区域的太阳辐射均呈显著减小趋势(P0.05),≥10℃有效积温均呈极显著的增加趋势(P0.01),降水量变化趋势不显著。太阳辐射和≥10℃有效积温呈由西向东逐渐降低趋势,降水量呈由西向东逐渐增加趋势。春玉米土地生产潜力由西向东呈低-高-低的趋势分布。西部和中部区域土地生产潜力呈减小趋势,东部区域土地生产潜力呈上增加趋势,但变化趋势均不显著。西部、中部和东部区域土地生产潜力平均值分别为7544.5、12346.4和11878.0 kg hm~(-2)。土地生产潜力利用率由西向东逐渐降低,西部、中部和东部区域利用率平均值分别为74.2%、61.1%和47.5%。降水量是西部和中部土地生产潜力的主要气候影响因子,≥10℃有效积温是东部土地生产潜力的主要气候影响因子。     

2011-2050年贵州省极端气候指数时空变化特征

为探究未来贵州省极端气候变化发生趋势与空间格局,在利用中国天气发生器NCC/GU-WG Version 2.0模型对2011-2050年逐日降水量、日最高温和日最低温进行预测的基础上,运用ArcGIS软件和变化趋势分析法,分析了贵州省2011-2050年极端气候指数时空变化特征。结果表明:40年间,日最高温气温（TXx）、日最低气温（TNn）、暖日指数（TX90p）和持续暖期（WSDI）每10 a分别增加0.1℃,0.03℃,0.23 d和0.4 d;冷日指数（TX10p）和持续冷期（CSDI）每10 a分别下降0.1 d和0.26 d。最大日降水量（RX1day）、5日最大降水量（R5D）、强降水量（R95T）、日降水量强度（SDⅡ）和连续湿日（CDD）每10 a分别增加1.02 mm,1.31 mm,5.63 mm,0.01 mm/d和0.05 d,连续干日（CWD）每10 a下降0.11 d。极端气候指数及其变化趋势的空间格局异质性突出。气候变暖和地形是影响贵州省极端气候指数变化的主要因素。     

气候变化对黄淮海平原冬小麦与夏玉米生产潜力的影响

本文以黄淮海平原气象数据、土壤理化数据和作物数据为基础,应用WOFOST作物生长模型,估算了黄淮海平原冬小麦、夏玉米的光温生产潜力与气候生产潜力,分析了冬小麦、夏玉米生产潜力年变化率的时空变化规律。结果表明,黄淮海平原近44a冬小麦和夏玉米的光温生产潜力分别为6433.5～10592.67kg.hm-2、7786.17～11185.5kg.hm-2,均值分别为9022.18kg.hm-2、9321.46kg.hm-2,可作为补灌区平均最高产量的上限参考值;气候生产潜力分别为1559.17～6724kg.hm-2、6088.33～9053.17kg.hm-2,均值分别为4083.24kg.hm-2、7528.21kg.hm-2,分别占光温生产潜力的45.3%、80.8%,可作为雨养冬小麦与夏玉米平均最高产量的上限参考值。总的来说,冬小麦光温潜力、气候潜力呈现上升趋势,44a分别增加了541.64kg.hm-2、1061.15kg.hm-2;夏玉米光温潜力、气候潜力均呈现下降趋势,分别减少了840.22kg.hm-2、320.59kg.hm-2。本文揭示了黄淮海平原冬小麦与夏玉米的增产潜力及其空间差异,可为改善管...     

贵德县近50年气候变化及对冬小麦生产潜力的影响

利用青海省贵德气象站1961—2010年逐日平均气温、逐月降水资料以及逐日日照时数资料,分析近50a气温、降水以及日照时数的变化。利用Tharnthwaite Memorial模型,以实际的蒸散量计算得到冬小麦的气候生产潜力。结果表明:(1)近50a来贵德气温呈明显的上升趋势,年降水量呈不明显的减少趋势,年日照时数呈明显减少趋势;(2)目前贵德冬小麦生产潜力开发程度偏低,现实生产力产量只有理论生产潜力的42.7%,气候生产潜力适宜开发程度为57.3%,气候生产潜力可开发速度为14.6%。冬小麦生产潜力的适宜开发程度和可开发程度较高,但当前气候生产潜力开发程度偏低,增产潜力较大。     

江淮分水岭地区一季稻气候生产潜力评估

为找出江淮分水岭地区水稻限制气象因子,提高研究区水稻现实生产力,利用江淮分水岭地区13个站点1980—2016年逐日地面观测资料,采用逐步订正法对江淮分水岭地区一季稻生长季光合生产潜力(Y_Q)、光温生产潜力(Y_T)、气候生产潜力(Y_W)及气候资源利用率的时空分布进行了研究,并分析了气象因子对气候生产潜力的影响。结果表明:江淮分水岭地区Y_Q,Y_T与Y_W总体呈下降趋势,气候资源利用率随时间变化呈缓慢上升趋势。江淮分水岭地区Y_Q,Y_T在空间分布上较为一致,均沿分水脊线阶梯状平行分布。江淮分水岭分水脊线西北侧为Y_Q,Y_T高值区,脊线附近地区为Y_Q,Y_T中值区,脊线东南侧为低值区。江淮分水岭地区西南部及东北部Y_W高、中部Y_W低。气候资源利用率在空间分布表现为自西向东递增。降水、日最高气温和参考作物蒸散是影响研究区气候生产潜力最主要的3个气象因子。本研究可为江淮分水岭地区一季稻种植优化调整提供理论依据。     

气候变化下干旱对中国玉米产量的影响

了解干旱的时空变化特征及其对农业生产的影响对于维护农业可持续发展具有重要意义。该研究以中国五大主要玉米种植区中241个地级行政单元作为研究对象,采用AquaCrop作物模型分别对rcp2.6、rcp4.5、rcp8.5,3种代表性浓度路径情景中玉米在不同灌溉条件下的受到的水分胁迫及相应产量进行模拟,在此基础上通过建立回归模型评估干旱强度对玉米产量损失的影响。结果表明,1）未来中国的干旱强度分布及玉米产量损失在空间上均呈现由西北至东南递减的趋势;2）未来时期全国大部分地区干旱水平相比于历史时期有所上升;3）玉米干旱损失率随干旱指数的变化特征符合Logistic曲线,回归结果的R2为0.96。4）未来北方春播玉米区和黄淮海夏播玉米区的玉米产量对干旱强度反应最敏感,应当引起格外重视。     

基于APSIM模型的2015-2100年气候变化对中国玉米生产力影响

全球气候变化直接影响作物生产。玉米是中国种植面积最大的粮食作物,系统探究未来气候变化对其生产力的影响对保障玉米高产稳产和粮食安全具有重要意义。为探究未来气候变化对中国玉米生产力影响,该研究基于SSP1-2.6和SSP5-8.5 共2种气候情景（shared socioeconomic pathways,SSP）1981-2100年逐日气象资料以及中国气象局农业气象观测站玉米生育期数据和土壤数据,使用调参验证后的农业生产系统模拟模型（agricultural production systems simulator,APSIM-Maize）解析了气候变化对中国玉米主产区高产性和稳产性的影响。结果表明：1）未来气候情景下,中国玉米主产区生育期内气温和≥10 ℃有效积温总体呈增加趋势,SSP5-8.5气候情景下升温幅度高于SSP1-2.6气候情景;降水量年际波动大,变化趋势不显著;太阳总辐射呈先增加后减少趋势。2）若不采取适应措施,未来气候变化使玉米全生育期、营养生长期和生殖生长期总体呈缩短趋势,且SSP5-8.5情景下缩短幅度大于SSP1-2.6情景,2080 s缩短幅度大于2030 s和2050 s。3）无适应措施条件下,未来气候变化下研究区域玉米光温潜在产量和雨养潜在产量总体呈下降趋势,SSP5-8.5情景下较SSP1-2.6情景下减产效应更大,2个情景光温潜在产量减产率平均值分别为13.8%和11.9%,雨养潜在产量减产率平均值分别为17.5%和14.0%。玉米潜在产量的稳定性略有提高,但区域间存在差异。因此,未来气候变化使中国玉米生产力总体下降,稳定性略有提高。研究为未来玉米高产稳产和中国玉米种植区划提供理论依据。     

气候变化和品种更替对东北地区春玉米产量潜力的影响

东北地区是中国重要的粮食生产基地。近50 a中国东北地区正经历着一次显著的增温过程,年平均气温每10a增加0.38℃。明确气候变化对东北春玉米产量的影响以及新品种对产量的贡献对实际生产有重要的指导意义。该文利用通过参数调试与验证后的APSIM-Maize模型,对吉林梨树县春玉米的产量潜力进行模拟分析,解析了不同年代育成的玉米品种的产量潜力,明确了气候变化对春玉米产量潜力的影响以及品种对增产的贡献。结果表明,假设1961－2010年种植的玉米品种不改变,种植20世纪60年代的农家种50 a平均产量潜力为7 879 kg/hm2,种植70年代育成品种50 a平均产量潜力为11 482 kg/hm2,种植80年代育成品种50 a平均产量潜力为12 148 kg/hm2,种植90年代育成品种50 a平均产量潜力为13 400 kg/hm2,种植2000年以后育成的玉米品种50 a平均产量潜力为14 139 kg/hm2,随玉米品种育成年代的后移而增大;1961－2010年随着新品种的育成而不断更替品种时,产量潜力50 a平均值为11 537 kg/hm2。在栽培管理措施不改变的条件下,1961－2010年种植同一品种,产量潜力呈下降的趋势,气候变化对玉米产量潜力的影响表现出负效应,减产率在22%～26%,生育阶段内日照时数的下降是产量潜力下降的主要气候因素;当品种不断更替时,玉米的产量潜力呈上升的趋势,新品种的增产贡献率为46.1%～79.0%,品种的改良对气候变化的负效应有一定的补偿作用;新玉米品种从开花到成熟生育阶段天数延长,成熟期生物量和收获指数增大有利于产量的提高。     

北方地区不同等级干旱对春玉米产量影响

北方地区是中国主要的玉米种植区,在中国玉米总产和播种面积中占有较大比例,同时也是中国易发生干旱的地区,北方地区干旱常态化严重制约着该地区玉米的稳定发展。该文基于北方地区14个省(市、自治区)217个气象台站1961-2010年的逐日气象数据以及作物、土壤和田间管理资料,依据春玉米生长季内降水量并以100 mm为间隔将全区划分为6个区域(Ⅰ~Ⅵ),选取作物水分亏缺指数为农业干旱指标,基于验证后的农业生产系统模型(agricultural production systems simulator,APSIM),明确了各生育阶段不同等级干旱对春玉米产量的影响。研究结果表明,北方地区干旱造成春玉米减产率在空间上呈由西向东下降趋势,降水的空间分布直接导致了灾损程度在各区的差异,其中西部灌溉绿洲农业区雨养种植春玉米干旱风险非常大,需大力发展节水灌溉,而东部雨养农业区自然降水已基本满足春玉米生长发育需要,干旱对春玉米产量影响较小,在模拟过程中很难准确的反映出旱级对产量造成的差异影响。春玉米在拔节—抽雄阶段发生干旱会对产量造成比较严重的影响,该阶段4个等级干旱造成春玉米减产率的四分位区间分别为特旱(20.1%~33.6%)、重旱(12.0%~20.3%)、中旱(6.3%~15.2%)、轻旱(4.7%~11.6%)。     

Water management for maize grown in sandy soil under climate change conditions

To reduce climate change risks on maize yield grown in sandy soil, agricultural management practices must be studied. The aim of the study was to determine whether improved water management practices could reduce the vulnerability of maize to drought stress by climate change. Eight fertigation treatments in addition to farmer irrigation (control treatment) were tested. Two climate change scenarios were incorporated in the CropSyst model to assess maize yield responses to variable fertigation regimes under different climate change conditions. The results showed that under current climate, the highest and lowest water productivity (WP) values were obtained when irrigation was applied using 0.8 and 0.6 potential crop evapotranspiration (ETc) with fertigation application in 80% and 60% of application time, respectively. The highest WP under the tested climate change scenarios was obtained when irrigation was applied using 1.2 and 0.8 of ETc with fertigation application in 80% of application time, respectively, in 2009 and 2010 growing seasons. Irrigating maize grown in sandy soil under drip irrigation with an amount of either 1.2 or 0.8 of ETc with fertigation application in 80% of application time are recommended to enhance the WP and reduce maize’s damage caused by extreme climate change.     

基于CERES-Maize模型的华北平原玉米生产潜力的估算与分析

在对DSSAT4.0中CERES-Maize模型进行参数校正和验证的基础上,进一步利用华北地区具有代表性的10个气象站30年(1976～2005年)的气象资料以及华北地区典型的土壤数据展开模拟.结果表明,在一年一季的生产条件下,华北平原各地区玉米多年平均光温生产潜力为13.53～22.56 t/hm2;各地区玉米产量在4月下旬至6月中旬的播期范围内均呈随播期的延迟而增加的趋势,对这一趋势和各气象指标进行相关分析表明,在华北北部主要驱动因子是灌浆期平均日辐射量,而华北中南部主要驱动因子是灌浆期的温度.华北平原自北向南,优化播期呈逐渐推迟的趋势:北部怀来地区5月上旬播种较为适宜,北京、乐亭和天津地区以5月下旬至6月初播种产量最高;中南部以6月中上旬播种(夏播)较适宜.     

北方农牧交错带气候变化与旱涝响应特征

依据北方农牧交错带1961-2012年46个气象站气温、降水数据,采用气候倾向率、Mann-Kendall检测及Kring插值法,对该区气候变化及旱涝时空特征进行了分析。结果表明:(1)近52 a,北方农牧交错带气候呈现暖干化趋势,1986年后暖干化趋势有所加强。(2)不同区域不同时段,气温、降水表现出不同的变化特征。(3)全区及3个子区旱涝等级均呈上升趋势,不同区域旱涝等级变化趋势差异显著。(4)北方农牧交错带大涝呈"片状"分布,大旱呈"斑点状"分布。全区整体相对较易发生大旱,东北段相对更易发生大涝,华北段更易发生大旱。     

气候变化背景下中国玉米单产增速减缓的原因分析

采用集合经验模态分解方法,分析1981—2008年中国玉米单产的变化趋势,发现全国和15个省(自治区、直辖市)均出现了玉米单产增速变缓的现象。该研究选取10个出现玉米单产增速变缓的主产省(自治区、直辖市),基于Cobb-Douglas生产函数,构建了肥料、灌溉、其他物质投入和气候要素4类驱动因子与玉米单产之间的多元回归模型,分析各驱动因子对玉米单产的影响和贡献。结果表明:1)肥料、灌溉、其他物质投入和气候要素4类驱动因子与1981—2008年玉米单产均存在着显著的相关关系,其中肥料、其他物质投入和灌溉显著地促进了玉米单产的增长,当这些因子每增加1%时,将分别促进玉米单产增长0.39%、0.06%和0.04%。气候要素中,降水对玉米单产也表现为促进作用,当降水每增加1%,玉米产量会增长0.21%;而气温和太阳辐射(云覆盖率)则对玉米单产产生负面影响,当温度每增加1%和太阳辐射每减少1%,将导致玉米单产下降0.99%和1.04%。2)1981—2008年,肥料对玉米单产增加的贡献最大(使玉米增产70.24%),其次是灌溉(9.44%),其他物质投入的贡献为5.43%。气候变化要素中,温度升高导致玉米产量降低了1.98%,而降水和辐射的减少则使玉米产量分别降低了1.08%和4.72%。3)肥料对2个玉米主产区(北方春玉米区和黄淮海夏玉米区)的产量增加均呈现显著的促进作用,灌溉对北方春玉米单产有显著的正面影响,其他物质投入对黄淮海夏玉米单产有显著的正面影响。气候因子中,气温上升能显著的促进北方春玉米单产增长;太阳辐射的减少对2个主产区玉米单产均有显著的负面影响。     

近50年气候变化对青藏高原牧草生产 潜力及物候期的影响

基于青藏高原及周边107个气象站点1965—2013年逐月气温、降水及日照时数等气象数据,分析了1965年以来青藏高原区的气候变化趋势,并采用MODIS数据、Thornthwaite Memorial模型及GIS技术分析了近50 a青藏高原牧草气候生产潜力及其时空变化特征;利用连续22 a的青藏高原牧草生育期观测数据,探讨了牧草生育期的时空变化特征及气象因子与牧草主要发育期的关系。结果表明:1)近50 a青藏高原平均气温呈上升趋势,升温幅度达0.53℃?(10a)?1,降水量总体呈现上升趋势,但增加幅度较小,其倾向率为7.81 mm?(10a)?1;而日照时数呈下降趋势,其下降幅度为16.94 h?(10a)?1。2)1965—2013年青藏高原牧草气候生产潜力总体呈增加趋势,在空间上,由西北向东南依次增加,青海省北部及南部部分地区气候生产潜力上升幅度较大,而西藏东部上升幅度较小,且南北部地区差异较大。3)牧草返青期、抽穗期及开花期均呈提前趋势,而黄枯期呈现推迟趋势,从而延长了牧草物候期;由东南向西北牧草返青期逐渐推迟,而黄枯期主要出现在一年中的第257~289 d,其空间整体差异不如返青期明显。4)温度和降水均与牧草物候期呈显著正相关,而日照时数与其呈显著负相关,且温度是影响牧草物候期变化的主要因子。利用青藏高原牧草生产潜力及物候期与气候因子的响应规律,可为提高该区牧草的实际产量和保护青藏高原草地生态系统提供借鉴和依据。     

未来气候变化对中国东北三省玉米需水量的影响预测

为了预测未来气候变化对中国东北三省玉米需水量的影响,该文在对中国东北三省近26 a来玉米生育期内参考作物蒸散量变化及玉米需水量分析的基础上,结合《排放情景特别报告》（Special Report on Emissions Scenarios, SRES）的两种排放情景A2（强调经济发展）和B2（强调可持续发展）预估的未来气候情景,研究探讨了未来气候情景下中国东北三省玉米需水量的变化趋势。结果表明,未来气候变化情景下,东北三省玉米需水量距平百分率大多表现为增加的趋势,最高可增加77.8%,而且不同地理环境及气候差异下,各地空间分布上也不尽相同。A2情景下,到2040年玉米需水量距平百分率平均增加27.2%,到2070年玉米需水量距平百分率平均增加34.5%,到2100年玉米需水量距平百分率平均增加42.9%;B2情景下,到2040年玉米需水量距平百分率平均增加28.6%,到2070年玉米需水量距平百分率平均增加33.3%,到2100年玉米需水量距平百分率平均增加37.3%。可见,未来中国东北三省水资源可能更趋于短缺状况。