气候变化对中国河北省玉米产量变化的影响

【摘要】在中国,玉米是第二大粮食作物,它在农业生产和国民经济中具有重要的作用。然而,这种生产可能会受到区域气候变化的影响。相关研究表明,与2000年相比全国年平均气温将在2020年上升1.3-2.1℃,2050年上升2.3-3.3℃。这种变化可能会极大地影响河北地区的玉米生产,继而影响世界玉米产量并给世界粮食供应造成巨大损失。本文利用已知区域气候影响研究(PRECIS)的A2和B2情景下,通过作物模型模拟,讨论了气候变化对中国河北省玉米生长和产量的影响,并提出了一些相应的管理措施和战略。本研究选择了1980至2010年9个河北气象站的气象数据作为数据基础,采用中国农业科学院农业信息研究所农业智能实验室研制的玉米生产仿真系统(MPES),来模拟玉米在未来气候条件下的生长情况,同时还进行了该模型对天气的敏感性分析。此研究的天气预报数据由PRECIS模拟驱动(1961年至1990年)。MPES模型仿真生长的结果是通过连通性验证技术和模拟分析在SRESA2和B2情景下预测21世纪2020s、2050s和2070s天气得到的。因此,为了得到更好地预测产量,考虑到了播种和种植的调整类型和新品种的适应措施。仿真数据采自于河北省不同区域气象观测站以及中国气象局。MPES模型归中国农业科学院农业信息研究所农业智能实验室所有。研究的主要结果如下：1、通过改变初始天气数据获得MPES模型对天气的敏感性。建立基础未来气候评价模型评估气候适应性。该MPES模型是基于玉米在河北省气候条件的适应性和验证以及玉米参数而设计的。2、模型对玉米产量模拟很好,除了几年的仿真模拟值和观测值的生育期偏差外,大部分站点夏玉米模拟的归一化的均方根NRMSE是9.81%。9个站点测量到的数据与模拟比较相关系数R2的值是0.70,置信度σ=0.01。所有站点的模拟结果也很显著。模拟年际间变化很大,不同站点年份产量可能或高或低,但整体误差较小。该模型在多数情况下展示了良好的性能。3、MPES仿真模型可以有效的再现品种差别,并对产生更高产量的最佳生长期进行模拟。然而,有些结果出现了允许误差。模型模拟情景与观察到的玉米产量相比说明可以达到产量最大化。4、MPES模型对温度和降水敏感。可以很好地模拟未来气候变化对玉米生产的影响。遗传参数的敏感性分析表明模型对玉米生长参数更加敏感,从而为确定玉米育种的未来发展方向提供理论依据。5、分析并修订了青县,曲周等7个站点观测到的气象数据来模拟每个站点玉米生长期和产量,并与实测值进行比较。结果表明,区域气候PRECIS模型与MPES模型参数兼容,可以用于评估未来气候变化度作物的影响。6、在A2、B2情景下对滦县,深州,宁晋和其他6个站点2070年气候因素的各种变化进行了预测并加以评价。A2情景比B2情景温度升高更多,A2情景下除了大河和怀来2个站点的降水量呈小幅下降趋势外,其他站点降水量增加。总体来说,大多站点降水量有增加的趋势。7、气候变化将导致玉米生长期变短,A2情景的生育期比B2的长。预测21世纪70年代A2情景下产量平均下降20%,B2平均下降11%。8、适当调整播种和耕种方法及引进新品种可以有效地提高玉米的产量。需要改进农业管理系统,以及提高肥科利用率来促进未来农业可持续发展。
【作者】TomoroEric-Désiré；
【导师】诸叶平；
【作者基本信息】中国农业科学院，作物信息科学，2014，博士
【关键词】气候变化；MPES模型；玉米产量；SRESA2和B2情景；中国河北省；

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