气候变化对宁夏中部干旱带玉米生产影响的模拟研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 9次 | 上传用户:song0719
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IPCC第五次评估报告指出:1880年到2012年,全球海陆表面平均温度呈线性上升趋势,升高了0.85℃;在全球变暖背景下,近100a中国地表平均气温以0.5~0.8℃的增幅明显升高。气候变化将对农业生产带来巨大的影响,尤其是生态环境脆弱的我国西北地区。玉米是宁夏的三大粮食作物之一,是播种面积和单产增长速度最快的作物,总产量占粮食总产的46%,位居粮食作物之首。本文对宁夏中部干旱带未来气候变化对玉米的影响进行模拟分析,并利用作物模型探讨有效的适应性对策以减轻气候变化带来的负面影响。本文运用DSSAT4.5系统中的CERES-Maize模型,结合宁夏地区历史气象资料、田间观测资料、土壤数据、及历史产量资料等,调试得到符合宁夏中部干旱带玉米生长实际的玉米生长模型参数;利用区域气候模式系统PRECIS的SRES系列模式中输出的A2、B2气候情景数据,模拟评估未来气候对宁夏中部干旱带玉米生长的影响,主要结论如下:1、作物模式的验证:利用CERES-Maize模型结合宁夏永宁的田间观测数据,对模型进行时间序列的验证,模拟产量及生育期、开花期天数与实际数据误差均在可接受的范围内,说明模型在时间上具有较好的模拟能力。利用宁夏中卫的田间观测数据及同心的产量数据,对模型进行空间上的验证。模拟产量与实际产量拟合较好,说明CERES-Maize模型在空间上也具有较好的模拟能力。2、气候模式的验证:选取同心、盐池和海原3个站点1985~1990年的气象数据对区域气候模式输出结果的精度进行验证。结果表明PRECIS模式对气温尤其是低温模拟性能较好。对降水的季节性模拟较好。对太阳辐射模拟的季节性变化趋势与实测值一致,但模拟值总体偏低,在应用时需进行适当订正即可。说明该模式具有较好的模拟能力。3、气象条件对中部干旱带玉米生长的影响:1988~2013年中部干旱带玉米气象产量呈波动持平状态;全生育期内平均气温以0.36℃/10a的速率波动上升,趋势显著。降水量以0.624mm/a的速率波动下降,日照时数以0.965h/a速率波动减少,但趋势均不明显。开花吐丝-成熟阶段最高气温对玉米产量起显著负影响,而该生育阶段降水量对产量起显著正影响。开花吐丝-成熟阶段最高气温每升高1℃,中部干旱带玉米气象单产将减少376.935kg/hm2;中部干旱带降水量每增加lmm,玉米气象单产将增加8.310 kg/km2。4、未来气候变化对玉米生长发育的影响:在不考虑C02肥效作用下,未来气候变化对玉米生长发育产生负影响。随着气候变化,生育期与开花期均缩短,产量减少。由于西南部地区海拔较高,气温偏低,所以在气候变化的开始阶段,玉米生育期表现为延长,产量增加;但随着气温持续升高,整个中部干旱带玉米呈减产趋势。从空间上,产量变化幅度由中部向两边减缓。由于B2情景气温低于A2情景且降水量较A2情景多,所以玉米减产率B2小于A2情景。考虑CO2肥效作用下,生育期与不考虑C02肥效作用下的几乎不变,但减产情况有所缓解。说明C02浓度增加在一定程度上能够弥补或缓解气候变化带来的负面影响。5、适应性对策研究:增加灌溉、播期提前及改良品种在一定程度上能够使玉米增产,其中改良品种带来的增产最多,范围在6.51%-12.80%。综合措施的实施能够带来较好的增产效果:在七叶-抽雄、开花吐丝-成熟阶段各增加灌溉60mm,播期提前5d同时改良品种。
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