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1、小麥?zhǔn)侵袊?guó)第三大糧食作物,2009到2011年連續(xù)三年播種面積占糧食作物總面積的22%左右,產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)的20%以上,其中冬小麥占小麥播種面積和產(chǎn)量的90%以上。在全球變暖的背景下,氣候變化給我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),因此明確氣候變化對(duì)我國(guó)冬小麥光溫生產(chǎn)潛力的時(shí)空演變特征,對(duì)科學(xué)評(píng)估氣候變化對(duì)我國(guó)冬小麥生產(chǎn)的可能影響,保障我國(guó)糧食安全具有重要意義。為此,本研究首先搜集我國(guó)冬麥區(qū)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站和品種區(qū)域試驗(yàn)冬小麥作物資料(生育期、產(chǎn)
2、量等)與同期逐日氣象數(shù)據(jù)(太陽(yáng)總輻射、最低溫度、最高溫度等),對(duì)通用性作物生長(zhǎng)模型GECROS的參數(shù)進(jìn)行調(diào)試和驗(yàn)證;以我國(guó)冬麥區(qū)內(nèi)256個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氣象站點(diǎn)1961-2007的逐日氣象數(shù)據(jù)作為模型輸入,利用經(jīng)過調(diào)試和驗(yàn)證的GECROS模型模擬了我國(guó)冬麥區(qū)冬小麥的光溫生產(chǎn)潛力,分析了我國(guó)冬小麥光溫生產(chǎn)潛力時(shí)空演變特征;在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步利用GECROS模型模擬分析光溫變化條件下冬小麥光溫生產(chǎn)潛力的變化特征,明確了溫度和太陽(yáng)輻射變化對(duì)我國(guó)冬小麥光
3、溫生產(chǎn)潛力的可能影響。主要研究結(jié)果如下:
1.GECROS模型參數(shù)調(diào)試與檢驗(yàn):分別以冀麥30、濟(jì)麥20、揚(yáng)麥15、川麥42和綿陽(yáng)26作為北部冬麥區(qū)、黃淮冬麥區(qū)、長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)、西南冬麥區(qū)和華南冬麥區(qū)代表品種,以中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象站點(diǎn)和品種區(qū)域試驗(yàn)冬小麥作物資料及同期逐日氣象數(shù)據(jù)對(duì)GECROS模型進(jìn)行調(diào)試和驗(yàn)證,并以品種區(qū)域試驗(yàn)中的實(shí)際產(chǎn)量資料,驗(yàn)證不同生態(tài)條件下光溫生產(chǎn)潛力的模擬效果。結(jié)果表明,模擬出苗——開花期和出苗——成熟期與
4、觀測(cè)值決定系數(shù)R2分別為0.96和0.98,均方根差RMSE分別為4.3d和3.8d;模擬光溫生產(chǎn)潛力與實(shí)際觀測(cè)產(chǎn)量決定系數(shù)R2為0.81。校正后的GECROS模型可較為準(zhǔn)確地模擬不同區(qū)域冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育,能夠應(yīng)用于不同地區(qū)冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育和光溫生產(chǎn)潛力模擬研究。
2.中國(guó)冬小麥光溫生產(chǎn)潛力的時(shí)空分布特征:分別以冀麥30、濟(jì)麥20、揚(yáng)麥15、川麥42和綿陽(yáng)26作為北部冬麥區(qū)、黃淮冬麥區(qū)、長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)、西南冬麥區(qū)和華南冬麥區(qū)代表
5、品種,將我國(guó)冬麥區(qū)內(nèi)256個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氣象站點(diǎn)1961-2007年間的逐日氣象數(shù)據(jù)(太陽(yáng)總輻射、最低溫度、最高溫度等)輸入經(jīng)過調(diào)試和檢驗(yàn)的GECROS模型,模擬了我國(guó)冬麥區(qū)1961-2007年間冬小麥光溫生產(chǎn)潛力,并分析了其時(shí)空演變特征。結(jié)果表明,北部冬麥區(qū)光溫生產(chǎn)潛力變化范圍在10086.76~11603.28kg·hm-2之間,平均值為10692.05kg·hm-2;黃淮冬麥區(qū)光溫生產(chǎn)潛力變化范圍在10546.50~13397.28kg·
6、hm-2之間,平均值為11386.03kg·hm-2;長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)光溫生產(chǎn)潛力變化范圍在6290.13~10432.67kg·hm-2之間,平均值為8291.32kg·hm-2;西南冬麥區(qū)光溫生產(chǎn)潛力變化范圍在5483.95~13036.60kg·hm-2之間,平均值為8533.70kg·hm-2;華南冬麥區(qū)光溫生產(chǎn)潛力變化范圍在3902.36~11604.8kg·hm-2之間,平均值為6167.78kg·hm-2。1961-200
7、7年間,北部冬麥區(qū)年代際變化率范圍在-3.0%·10a-1~0.094%·10a-1之間,平均下降幅度為-1.22%·10a-1;黃淮冬麥區(qū)變化范圍在-2.41%·10a-1~3.32%·10a-1之間,平均下降幅度為-0.467%·10a-1;長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)變化范圍在-4.2%·10a-1~0.755%·10a-1之間,平均下降幅度為-1.48%·10a-1;西南冬麥區(qū)變化范圍在-5.92%·10a-1~0.494%·10a-1之間
8、,平均下降幅度為-2.16%·10a-1;華南冬麥區(qū)變化范圍在-7.14%·10a-1~-0.67%·10a-1之間,平均下降幅度為-3.46%·10a-1。
3.光溫變化對(duì)我國(guó)冬小麥光溫生產(chǎn)潛力的影響:利用GECROS模型,模擬分析以1961-2007年光溫條件為基準(zhǔn),溫度增加1℃、太陽(yáng)總輻射減少10%對(duì)我國(guó)冬麥區(qū)冬小麥光溫生產(chǎn)潛力的影響。結(jié)果表明,我國(guó)冬麥區(qū)冬小麥生長(zhǎng)季內(nèi)的每日平均太陽(yáng)輻射變化范圍在-5.44%·10a-1
9、~2.4%·10a-1之間,平均值為-1.67%·10a-1。太陽(yáng)總輻射下降10%,北部冬麥區(qū)光溫生產(chǎn)潛力變化范圍在-5.34%~-3.7%之間,平均值為-4.44%;黃淮冬麥區(qū)光溫生產(chǎn)潛力變化范圍在-6.04%~-1.86%之間,平均值為-4.75%;長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)光溫生產(chǎn)潛力變化范圍在-8.71%~-5.13%之間,平均值為-6.81%;西南冬麥區(qū)光溫生產(chǎn)潛力變化范圍在-10.1%~-3.46%之間,平均值為-7.24%;華南冬麥
10、區(qū)光溫生產(chǎn)潛力變化范圍在-10.3%~-4.39%之間,平均值為-8.02%。1961-2007年間,我國(guó)冬麥區(qū)冬小麥生長(zhǎng)季內(nèi)的每日平均溫度變化范圍在0.03~0.696℃·10a-1之間,平均值為0.31℃·10a-1。日平均溫度升高1℃,北部冬麥區(qū)光溫生產(chǎn)潛力變化范圍在-4.65%~-0.827%之間,平均值為-1.96%;黃淮冬麥區(qū)光溫生產(chǎn)潛力變化范圍在-7.87%~-1.17%之間,平均值為-5.3%;長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)光溫生產(chǎn)潛
11、力變化范圍在-8.60%~-3.98%之間,平均值為-6.40%;西南冬麥區(qū)光溫生產(chǎn)潛力變化范圍在-11.7%~-2.64%之間,平均值為-7.59%;華南冬麥區(qū)光溫生產(chǎn)潛力變化范圍在-10.4%~-6.1%之間,平均值為-7.5%。由于各麥區(qū)光溫資源變化不同步,其光溫生產(chǎn)潛力對(duì)光、溫變化的響應(yīng)程度也不同,因此,定量計(jì)算光溫變化對(duì)光溫生產(chǎn)潛力的貢獻(xiàn)比率,分析光溫變化對(duì)光溫生產(chǎn)潛力的影響程度。1961-2007年間,在北部冬麥區(qū)和黃淮冬麥
12、區(qū),由溫度變化和由太陽(yáng)輻射變化引起的光溫生產(chǎn)潛力下降區(qū)域,均占各麥區(qū)的50%左右;在長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)、西南冬麥區(qū)和華南冬麥區(qū),由溫度變化引起的光溫生產(chǎn)潛力下降區(qū)域分別占各麥區(qū)的75%、69%和85%。
本研究明確了1961-2007年間我國(guó)冬麥區(qū)冬小麥光溫生產(chǎn)潛力及其時(shí)空演變特征,分析了冬小麥生長(zhǎng)季內(nèi)光溫變化對(duì)我國(guó)冬小麥光溫生產(chǎn)潛力的影響,研究結(jié)果可為進(jìn)一步評(píng)估未來氣候變化對(duì)我國(guó)冬小麥生產(chǎn)的可能影響和制定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略提供參考
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