基于CERES-Maize模型的气候变化对东北地区玉米生产潜力的影响与应对措施模拟——以吉林省为例

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以气候变暖为主要特征的气候变化及其对自然、经济和人类生活的影响已经成为各国政府、社会和科学界共同关注的全球性问题。IPCC第五次评估报告显示，近30年可能是过去的1400年里最暖的30年；未来全球持续增加的CO2排放量将延续这种变暖的趋势。农业是对气候反应最为敏感的部门之一。已有的研究表明气候变化对粮食生产产生了显著的影响。东北地区位于我国较高的纬度地带，是我国著名的黄金玉米带的所在地，而玉米的生产对气候变化较为敏感，因此，研究气候变化对东北地区玉米产量的影响及探寻适应性措施对保障区域粮食安全有着重要的理论和实践意义。
　　本研究以我国吉林省为例，运用5个典型研究站点1981-2010年的玉米生长季内逐日气象数据太阳总辐射量、降水量、平均温度、平均最高、最低温度为分析的主要气候因子来分析吉林省的近30年的气候演变，并用相关性分析法分析气候的变化与玉米播种-开花、开花-成熟两个生长期长度及单位产量变化的关系。同时结合土壤与环境实测数据、田间管理资料及玉米产量实测值，对 DSSAT系统中的作物生长模型CERES-Maize进行了生产力模拟，模拟过程中针对5个不同品种玉米遗传参数进行了校准，完成了不同品种玉米播种-开花、开花-成熟两个生长期长度及单位产量的验证，并用验证后的模型模拟了玉米生长应对气候变化栽培管理措施。利用RCP4.5情景作为输入数据来驱动HadGEM2-ES大气环流模式产生未来30年气候数据，并在此基础上分析吉林省5个站点未来30年气候变化趋势是否与所研究的前30年一致。结果表明，玉米播种-开花、开花-成熟两个生长期长度与单产的模拟值与实际值极为吻合，归一化均方根误差分别为2.96％、3.40%、9.37%，偏离指数范围为-10.6%~15.2%，玉米光温生产潜力模拟值年均为7799.60~12902.83 kg?(hm2)-1，每10a下降128.6~880.3Kg·(hm2)-1；5个不同研究站点的玉米生长季太阳辐射总量、降水呈下降趋势，气候倾向率分别为-71.2~-174.7MJ/M2.10 a、-12.0~-49.9mm/10 a；温度呈上升趋势，平均最高、最低温度的气候倾向率分别为0.54~0.72℃、0.60~1.07℃；相关性分析说明影响该地区玉米光温生产潜力下降的主导因素是气候变化，即玉米生育期内温度升高造成的生长期缩短和太阳辐射总量的显著下降。应对气候变化特点而采取的主要措施是改良玉米品种的耐热性与推迟玉米播种期，从而提高光温生产潜力。模拟参数的调控结果表明，玉米光温生产潜力随品种敏感参数 P5值的增大而呈线性增加趋势，P5值每增加10°C·d，玉米光温生产潜力提高154.44~261.10 Kg·(hm2)-1，即说明提升玉米品种的耐热性可能会有效地提高玉米产量；除梅河口以外，敦化、辽源站点在玉米播期推迟5天，光温生产潜力增幅最大，分别为0.47%、1.32%；桦甸、榆树站点在玉米播期推迟15天，光温生产潜力增幅最大，分别为1.10%、4.06%。在未来30年，玉米生长季的气候变化趋势与1981-2010年具有较好的一致性，可见1981-2010年的玉米生长模拟有较高的代表性，因此，当气候因素发生改变，可以快速模拟出应对措施，从而为精准农业提供技术支持。

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作者
寇雯红;
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作者单位

山东农业大学;

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授予单位山东农业大学;
学科土地资源管理
授予学位硕士
导师姓名李玉环;
年度 2016
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 S513.05;S162.53;
关键词
玉米种植; 气候变化; 作物产量; 东北地区;

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