气候变化下我国小麦产量变化区域模拟研究

利用最新温室气体和SO2排放方案,即政府间气候变化委员会(IPCC)排放情景特别报告(SRES)的A2和B2方案,通过区域气候模式和区域作物模型模拟未来2080s(2071~2100)我国小麦产量变化结果表明,2种温室气体排放方案2080s我国雨养小麦均表现显著减产趋势,灌溉可缓解小麦减产趋势,但不能阻止产量下降;若考虑CO2的直接肥效作用,雨养和灌溉小麦均表现明显增产趋势。

气候变化对长江中下游稻区水稻产量的影响

选择长江中下游平原作为研究区域,按照政府间气候变化专业委员会(IPCC)排放情景特别报告(SRES)中的A2和B2方案,将基于区域气候模式PRECIS构建的气候变化情景文件与水稻生长模型ORYZA2000结合,模拟基准时段(1961—1990)气候(Baseline)和2021—2050时段A2、B2情景下的水稻产量,分析未来气候变化对长江中下游水稻产量的影响。构建两种影响评估方法,重点分析增温和大气CO2肥效作用对水稻产量的影响。结果表明,不考虑CO2肥效作用时,随着温度升高,水稻生育期缩短,产量下降。A2情景下水稻生育期平均缩短4.5d,产量减少15.2%;B2情景下平均缩短3.4d,产量减少15%。其中,减产达到20%以上的区域集中在安徽中南部、湖北东南部和湖南东部地区。当考虑CO2肥效作用后,A2情景下水稻平均产量减少5.1%,B2情景平均减少5.8%。减产区域缩小且幅度降低,江西和浙江部分地区则呈现一定程度增产,但增幅<10%。大气CO2肥效作用一定程度上可提高水稻产量,使晚稻在增温的不利影响下仍呈现不同程度的增产态势,但对单季稻和早稻的增产贡献仍不足以抵消升温的负面影响。另外,大气CO2肥效作用可有利于提高未来气候变化下水稻的稳产性。

未来不同气候变化情景下我国玉米产量的初步预测

玉米是我国重要的粮食和饲料作物,研究气候变化对我国玉米产量的影响有重要意义。采用区域气候模式与CERES-Maize模型相结合的方法,模拟了基准气候(BS,1961—1990年)和A2、B2两种温室气体排放方案下2011—2100年我国雨养和灌溉玉米产量,初步预测了未来不同气候情景下玉米产量的变化状况。结果表明,如果保持现有的玉米生产状况,气候变化将导致我国玉米主产区的玉米单产普遍降低,总产下降,给玉米生产带来一定经济损失。A2气候变化情景对我国玉米产量的负面影响要大于B2情景。CO2肥效作用可以在一定程度上缓解这种负面影响,其缓解作用对雨养玉米更明显。未来全国玉米主产区的雨养和灌溉玉米的稳产风险及低产出现的概率将会增大,总产的年际波动更剧烈。由于目前研究结果是未考虑农业生产的适应措施而得出的,可能会高估气候变化的负面影响。

两种温室气体排放方案下我国水稻产量变化模拟

利用最新的温室气体和SO2排放方案,即政府间气候变化委员会(IPCC)排放情景特别报告(SRES)的A2和B2方案,通过区域气候模式PRECIS和作物模型CERESRice相嵌套,在50km×50km网格尺度下,模拟了未来2080年我国水稻产量的变化.结果表明,两种温室气体排放方案下,我国水稻的年平均单产水平各地有增有减,增产地区主要集中在长江及长江流域以南地区,其中四川和湖北交界的山区增产幅度最大,减产地区主要集中在华北平原和东北平原;由于CO2的肥效作用,A2温室气体排放方案对我国水稻单产的正面影响大于B2方案,A2排放方案下,我国水稻总产呈现一定程度的上升趋势,B2排放方案下,水稻总产表现为少量下降.

气候变化对石羊河、大凌河流域灌溉玉米生产的影响

全球气候变化及其影响越来越受到广泛关注,生态环境已相对恶化的地区未来将可能更加脆弱。选取生态环境已十分脆弱的石羊河和大凌河流域,采用区域气候模式与CERES-Maize模型相结合的方法,模拟分析了基准气候(BS,1961-1990年)和A2、B2两种气候变化情景下2011-2100年2个流域灌溉玉米生产的变化,以了解未来气候变化对我国生态脆弱区农业生产的影响。结果表明,如果保持现有的生产状况,气候变化将导致石羊河、大凌河流域灌溉玉米稳产风险及低产出现的概率加大,给农业生产带来一定的经济损失,其中A2情景对玉米产量的负面影响大于B2情景。CO2肥效作用可以一定程度上缓解这种负面影响。未来两个流域玉米实际蒸散量和灌溉量总体上都表现出降低的趋势,考虑了CO2肥效后降低幅度更大,可能在一定程度上缓解目前玉米生产的用水矛盾。结合模拟结果,研究提出了2个流域未来可能采取的适应措施。

不同气象数据空间内插对区域玉米生长模拟结果的影响

作物模型区域模拟已成为作物模型应用的一个新方向。运用作物模型进行区域研究时,遇到的问题之一就是输入模型的空间数据质量问题,研究不同空间内插法获得的气象数据对作物模型区域模拟结果的影响,可以为区域模拟对输入数据的敏感性研究提供一定的参考。利用区域校准的CERES-Maize模型,将3类内插方法(几何内插、统计内插、动力模型内插)产生的网格化天气数据分别输入到CERES-Maize模型中,模拟了50km×50km网格水平下1961—1990年我国玉米生产状况,并选取1980—1990年模拟的平均产量与同期农调队调查产量进行比较,以了解区域模拟中,不同空间内插方法所得的逐日气象数据对区域模拟结果的影响。结果表明:(1)作物模型区域应用时,所采用的3种内插方法都能满足作物模型区域模拟对网格化天气数据的要求,采用3种天气数据的区域模拟结果都能反映出玉米平均产量的空间变化特征,与网格调查平均产量之间具有极显著的相关关系,但采用不同内插天气数据对模拟结果造成了8%以内的偏差。(2)采用不同内插天气数据,在进行作物区域模拟时,各方法的模拟结果之间呈极显著的相关关系,但这些模拟结果之间,在全国大部分地区是差异显著。

气候变化对中国主要农作物秸秆资源的影响

生物质能在缓解能源紧张,降低气候变化影响方面具有广阔的发展前景。农作物秸秆作为其丰富重要的原料之一,它的有效开发和利用,将对我国生物质资源的综合利用有重要影响。气候变化会影响农作物秸秆产量,本研究利用CERES作物模型模拟了基本气候BS情景下(1961年-1990年)和SRES温室气体排放方案下B2情景的(2011年-2100年)我国三大粮食作物水稻、小麦、玉米的秸秆生产量,分析并预测了未来气候变化对其秸秆生产量的影响,结果表明:①作物秸秆生产总量表现为先降低(2020s)后增加(2050s、2080s)的趋势,其中水稻的秸秆单产和总量将下降,而小麦和玉米的秸秆单产、总量则有增加趋势,尤其是小麦增加幅度更大;②未来气候变化将增大作物秸秆生产总量的年际波动,影响秸秆利用量的稳定性;③华北地区是未来三大作物秸秆总量增加的主要区域,有利于秸秆资源的开发和利用,而东北的东部地区秸秆总量表现为大幅度的降低。本文成果属初步研究,存在一定的不确定性,今后需要继续深入探讨,逐步降低研究中的不确定性。