基于CERES-Maize模型的氣候變化對東北地區(qū)玉米生產(chǎn)潛力的影響與應(yīng)對措施模擬——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自然、經(jīng)濟和人類生活的影響已經(jīng)成為各國政府、社會和科學(xué)界共同關(guān)注的全球性問題。IPCC第五次評估報告顯示，近30年可能是過去的1400年里最暖的30年；未來全球持續(xù)增加的CO2排放量將延續(xù)這種變暖的趨勢。農(nóng)業(yè)是對氣候反應(yīng)最為敏感的部門之一。已有的研究表明氣候變化對糧食生產(chǎn)產(chǎn)生了顯著的影響。東北地區(qū)位于我國較高的緯度地帶，是我國著名的黃金玉米帶的所在地，而玉米的生產(chǎn)對氣候變化較為敏感，因此，研究氣候變化

2、對東北地區(qū)玉米產(chǎn)量的影響及探尋適應(yīng)性措施對保障區(qū)域糧食安全有著重要的理論和實踐意義。
　　本研究以我國吉林省為例，運用5個典型研究站點1981-2010年的玉米生長季內(nèi)逐日氣象數(shù)據(jù)太陽總輻射量、降水量、平均溫度、平均最高、最低溫度為分析的主要氣候因子來分析吉林省的近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-開花、開花-成熟兩個生長期長度及單位產(chǎn)量變化的關(guān)系。同時結(jié)合土壤與環(huán)境實測數(shù)據(jù)、田間管理資料及玉米產(chǎn)量實測值

3、，對 DSSAT系統(tǒng)中的作物生長模型CERES-Maize進行了生產(chǎn)力模擬，模擬過程中針對5個不同品種玉米遺傳參數(shù)進行了校準，完成了不同品種玉米播種-開花、開花-成熟兩個生長期長度及單位產(chǎn)量的驗證，并用驗證后的模型模擬了玉米生長應(yīng)對氣候變化栽培管理措施。利用RCP4.5情景作為輸入數(shù)據(jù)來驅(qū)動HadGEM2-ES大氣環(huán)流模式產(chǎn)生未來30年氣候數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上分析吉林省5個站點未來30年氣候變化趨勢是否與所研究的前30年一致。結(jié)果表明，玉

4、米播種-開花、開花-成熟兩個生長期長度與單產(chǎn)的模擬值與實際值極為吻合，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個不同研究站點的玉米生長季太陽輻射總量、降水呈下降趨勢，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，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期縮短和太陽輻射總量的顯著下降。應(yīng)對氣候變化特點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，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，即說明提升玉米品種的耐熱性可能會有效地提高玉米產(chǎn)量；除梅河口以外，敦化、遼源站點在玉米播期推遲5天，光溫生產(chǎn)潛力增幅最大，分別為0.47%、1.32%；樺甸、榆樹站點在玉米播期推遲15天，光溫生產(chǎn)潛力增幅最大，分別為1.10%、4.06%。在未來30年，玉米生長季的氣候變化趨勢與1981-2010年具有較好的一致性，可見1981-2010年的玉米生長