基于观测和模拟对比研究气候变化对我国冬小麦产量的影响

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:neu20063043
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近年来全球和区域气候正在经历着以变暖为主要趋势的变化,气候变暖对粮食生产的影响受到国际上的广泛关注。我国是世界粮食的主要生产国,开展气候变化对我国农业和粮食生产的影响研究具有重要意义。因此本文在分析我国冬小麦主产区的冬小麦生育期内农业气候资源变化趋势和特征的基础上,采用从历史观测产量中分离出冬小麦气候产量和利用作物生长模型CERES-wheat模拟冬小麦产量两种方法的结合研究,分别利用研究区域农业气象站点的冬小麦实际产量、统计方法得到的气候产量、模型模拟的冬小麦产量与各气候因子做相关性分析,评价和检验过去观测到的气候变化对我国冬小麦产量的影响。  结果表明:  研究区域近50a冬小麦生育期内≥0℃积温呈明显的增加趋势,90年代初期以来,≥0℃积温增加趋势更加显著;冬小麦生育期内的降水量变化趋势不显著,也不存在突变现象,但降水量年际间变化较大;冬小麦生育期内参考作物蒸散量的变化趋势不显著,80年代出现弱的减少趋势,90年代以后有弱的增加趋势;冬小麦生育期内的初霜冻日期呈推迟趋势,终霜冻日期呈提前趋势,导致霜冻日长度呈减少趋势。21世纪初初霜冻日的推迟趋势、终霜冻日的提前趋势更加显著。  研究区域近25年冬小麦实际产量呈显著的增加趋势,平均每年增加73.9 kg·ha-1,各年代间也呈增加趋势。大部分站点的冬小麦实际产量变化率为正值,冬小麦实际产量EOF分析结果表明研究区域内冬小麦产量呈显著增加趋势。改进算法得出的近25年冬小麦气候产量呈微弱下降趋势,平均每年减少2.38 kg· ha-1。改进算法计算的冬小麦气候产量EOF分析第一模态图主要表现为大部分地区冬小麦气候产量呈减少趋势。冬小麦气候产量80年代变化较为平稳,90年代以后受气候因素的影响产生明显波动。常规的滑动平均方法得出的气候产量比起改进算法波动较大,且呈现一个小的上升趋势,平均每年增加2.41kg·ha-1。滑动平均方法得出的气候产量EOF分析表明产量在90年代波动最为剧烈。  模型模拟的灌溉条件下冬小麦产量年际间变化较大,并且在各年代间呈现逐渐减少的趋势,大部分站点产量变化率呈减少趋势。灌溉条件下冬小麦产量EOF分析表明研究区域大部分地区模拟的产量呈减少的趋势,并且模态图中负值中心区的产量减少趋势较大。模型模拟的雨养条件下冬小麦产量年际间变化比灌溉条件下更大,90年代的产量明显高于80年代和21世纪初期。雨养条件下冬小麦产量EOF分析表明产量随时间系数变化正负波动明显,在90年代波动最为剧烈。  研究区域南部地区实际产量与气温因子呈显著正相关。大多数地区实际产量与降水的相关系数未通过显著性检验。部分地区由改进算法计算得到的气候产量与气温因子呈显著负相关,并且与实际产量无显著相关性,利用改进算法分离气候产量的方法是可行的。滑动平均方法得到的气候产量与气温因子无显著相关性。部分地区灌溉条件下模拟的各站点冬小麦产量与≥0℃积温呈显著负相关。大部分地区在雨养条件下模拟的冬小麦产量与冬小麦生育期内降水量呈显著的正相关。  
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