基于RCP情景的气候变化对小麦-玉米周年生产的影响分析

摘要

气候变化已成为近些年人们所关注的重点，气候变化影响农业生产，为了科学评价未来气候变化对小麦-玉米周年生产的影响，本研究选用黄淮海地区2020-2099年基于BCC-CSM1-1气候系统模式下的3种不同浓度路径(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5)的情景数据，对未来80年的小麦玉米生育期的气候变化趋势进行了分析。运用DSSAT作物生长模型，模拟分析了冬小麦和夏玉米生育期的生产潜力和产量变化趋势，并研究未来气候变化对冬小麦和夏玉米产量的影响和对生产的适应性，制定适应气候变化的措施，对应对未来气候变化、合理开发并利用气候资源、调整种植布局、探究小麦玉米增产潜力及增产途径等提供重要的理论依据。主要研究结果如下： 1. 小麦玉米生育期气候要素的变化趋势 1961-2005年小麦季和玉米季生育期的最高温度和最低温度均呈增加趋势，降水量呈下降趋势；在3种不同RCP情景下，小麦季和玉米季生育期的最高温度和最低温度均呈增加趋势，在RCP8.5情景下升温幅度达到最大；在RCP8.5情景下，小麦季和玉米季的降水量呈增加趋势，增加速率分别为1.66和1.11 mm/10a；小麦季>0℃积温和玉米季>10℃积温总体呈现增加趋势，在RCP8.5情景下积温的增温幅度最大；小麦季和玉米季的太阳辐射的增加速率达到最大；小麦季和玉米季生育期内出现的旱涝灾害比例较小，旱涝灾害变化趋势与降水变化趋势一致。 2. 小麦玉米生育期生产潜力的时空变化 在3种RCPs情景下，小麦季和玉米季光温生产潜力波动很大，在RCP4.5和RCP8.5情景下小麦季和玉米季的光温生产潜力均呈显著性增加趋势，在RCP8.5情景下，小麦季和玉米季的光温生产潜力的增加速率最大，分别为530.53和1971.45(kg/ha)/10a；空间分布东西差异明显，变化速率由东向西逐渐增加，玉米季生育期的光温生产潜力的变化幅度均大于小麦季；3种不同RCP情景下小麦季的气候生产潜力呈增加趋势，玉米季的气候生产潜力在RCP2.6和RCP8.5情景下呈增加趋势，在RCP4.5情景下呈下降趋势，空间分布东西差异明显；在RCP8.5情景下小麦季的气候生产潜力最大，为239.72(kg/ha)/10a；小麦季和玉米季的气候生产潜力与太阳辐射和积温之间的相关系数均呈显著正相关。 3. 小麦玉米生育期潜力损失率的时空变化 在RCP8.5情景下，小麦季和玉米季受温度限制引起的产量潜力损失率均表现为显著性下降趋势，平均损失率分别为75%和26%；受降水限制引起的产量潜力损失率均表现为显著性增加趋势，平均损失率分别为-3%和57%；小麦季因温度限制引起的产量潜力损失率的空间分布为西北高东南低趋势，玉米季为东北高西南低趋势；小麦季因降水亏缺引起的气候潜力较光温潜力损失率空间分布表现为明显的西南高东北低趋势，玉米季表现为明显的西部高东部低趋势。 4. 小麦玉米模拟产量的变化趋势 在3种RCP情景下，小麦季和玉米季产量年际间差异明显，随着CO2浓度的增加，冬小麦和夏玉米的开花期和成熟期提前，生育期缩短，缩短的天数表现为RCP4.5>RCP8.5。在3种RCP情景下以变异系数表示的各个站点的产量潜力存在一定的差异；不同RCP情景下各年代际夏玉米的变异系数在10%以内，表示各年代际夏玉米均保持稳产，而各年代际的平均产量差异较小，在RCP4.5情景下，各年代际的变异系数差异最小，稳产性最高。

目录

声明

符 号 说 明

1前言

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

2材料与方法

2.1研究区域概况

2.2数据来源

2.3研究方法

3结果与分析

3.1历史气候条件下的气候要素变化趋势

3.2不同RCP情景下气候要素的变化趋势

3.3不同RCP情景下小麦玉米生产潜力的时空变化

3.4基于CERES-Wheat模型的冬小麦产量模拟

3.5基于CERES-Maize模型的夏玉米产量模拟

4讨论

4.1气候变化的预估

4.2作物生产潜力预估

4.3 DSSAT模型的模拟

4.4应对气候变化的适应性措施

5结论

5.1不同RCP情景下气候要素的变化特征

5.2不同RCP情景下小麦玉米生产潜力的时空变化特征

5.3基于模型模拟的不同RCP情景下小麦玉米产量特征

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况