中国冬小麦光温生产潜力时空演变特征模拟分析

中国冬小麦光温生产潜力时空演变特征模拟分析

作者:师大云端图书馆 时间:2017-11-24 分类:硕士论文 喜欢:1666
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【摘要】小麦是中国第三大粮食作物,2009到2011年连续三年播种面积占粮食作物总面积的22%左右,产量占粮食总产的20%以上,其中冬小麦占小麦播种面积和产量的90%以上。在全球变暖的背景下,气候变化给我国农业生产提出了严峻的挑战,因此明确气候变化对我国冬小麦光温生产潜力的时空演变特征,对科学评估气候变化对我国冬小麦生产的可能影响,保障我国粮食安全具有重要意义。为此,本研究首先搜集我国冬麦区农业气象观测站和品种区域试验冬小麦作物资料(生育期、产量等)与同期逐日气象数据(太阳总辐射、最低温度、最高温度等),对通用性作物生长模型GECROS的参数进行调试和验证;以我国冬麦区内256个标准气象站点961-2007的逐日气象数据作为模型输入,利用经过调试和验证的GECROS模型模拟了我国冬麦区冬小麦的光温生产潜力,分析了我国冬小麦光温生产潜力时空演变特征;在此基础上,进一步利用GECROS模型模拟分析光温变化条件下冬小麦光温生产潜力的变化特征,明确了温度和太阳辐射变化对我国冬小麦光温生产潜力的可能影响。主要研究结果如下:1.GECROS模型参数调试与检验:分别以冀麦30、济麦20、扬麦15、川麦42和绵阳26作为北部冬麦区、黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区、西南冬麦区和华南冬麦区代表品种,以中国农业气象站点和品种区域试验冬小麦作物资料及同期逐日气象数据对GECROS模型进行调试和验证,并以品种区域试验中的实际产量资料,验证不同生态条件下光温生产潜力的模拟效果。结果表明,模拟出苗——开花期和出苗——成熟期与观测值决定系数R2分别为0.96和0.98,均方根差RMSE分别为4.3d和3.8d;模拟光温生产潜力与实际观测产量决定系数R2为0.81。校正后的GECROS模型可较为准确地模拟不同区域冬小麦生长发育,能够应用于不同地区冬小麦生长发育和光温生产潜力模拟研究。2.中国冬小麦光温生产潜力的时空分布特征:分别以冀麦30、济麦20、扬麦15、川麦42和绵阳26作为北部冬麦区、黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区、西南冬麦区和华南冬麦区代表品种,将我国冬麦区内256个标准气象站点1961-2007年间的逐日气象数据(太阳总辐射、最低温度、最高温度等)输入经过调试和检验的GECROS模型,模拟了我国冬麦区1961-2007年间冬小麦光温生产潜力,并分析了其时空演变特征。结果表明,北部冬麦区光温生产潜力变化范围在10086.76-11603.28kg.hm-2之间,平均值为10692.05kg.hm-2;黄淮冬麦区光温生产潜力变化范围在10546.50~13397.28kg·hm-2之间,平均值为11386.03kg.hm-2;长江中下游冬麦区光温生产潜力变化范围在6290.13~10432.67kg.hm2之间,平均值为8291.32kg·hm-2;西南冬麦区光温生产潜力变化范围在5483.95~13036.60kg.hm-2之间,平均值为8533.70kg.hm-2;华南冬麦区光温生产潜力变化范围在3902.36-11604.8kg·hm2之间,平均值为6167.78kg.hm-2。1961-2007年间,北部冬麦区年代际变化率范围在-3.0%·10a1~0.094%·10a-1之间,平均下降幅度为-1.22%·10a-1;黄淮冬麦区变化范围在-2.41%·10a-1~3.32%·10a-1之间,平均下降幅度为-0.467%·10a-1;长江中下游冬麦区变化范围在-4.2%·10a-1~0.755%-10a-1之间,平均下降幅度为-1.48%·10a-1;西南冬麦区变化范围在-5.92%·10a-1~0.494%·10a-1之间,平均下降幅度为-2.16%·10a-1;华南冬麦区变化范围在-7.14%·10a1~-0.677%·10a-1之间,平均下降幅度为-3.46%·10a-1。3.光温变化对我国冬小麦光温生产潜力的影响:利用GECROS模型,模拟分析以1961-2007年光温条件为基准,温度增加1℃、太阳总辐射减少10%对我国冬麦区冬小麦光温生产潜力的影响。结果表明,我国冬麦区冬小麦生长季内的每日平均太阳辐射变化范围在-5.44%·10a-1~2.4%·10a-1之间,平均值为-1.67%·10a-1。太阳总辐射下降10%,北部冬麦区光温生产潜力变化范围在-5.34%~-3.7%之间,平均值为-4.44%;黄淮冬麦区光温生产潜力变化范围在-6.04%~-1.86%之间,平均值为-4.75%;长江中下游冬麦区光温生产潜力变化范围在-8.71%~-5.13%之间,平均值为-6.81%;西南冬麦区光温生产潜力变化范围在-10.1%–3.46%之间,平均值为-7.24%;华南冬麦区光温生产潜力变化范围在-10.3%~-4.39%之间,平均值为-8.02%。1961-2007年间,我国冬麦区冬小麦生长季内的每日平均温度变化范围在0.03~0.696℃·10a-1之间,平均值为0.31℃·10a-1。日平均温度升高1℃,北部冬麦区光温生产潜力变化范围在-4.65%~-0.827%之间,平均值为-1.96%;黄淮冬麦区光温生产潜力变化范围在-7.87%~-1.17%之间,平均值为-5.3%;长江中下游冬麦区光温生产潜力变化范围在-8.60%~-3.98%之间,平均值为-6.40%;西南冬麦区光温生产潜力变化范围在-11.7%~-2.64%之间,平均值为-7.59%;华南冬麦区光温生产潜力变化范围在-10.4%~-6.1%之间,平均值为-7.5%。由于各麦区光温资源变化不同步,其光温生产潜力对光、温变化的响应程度也不同,因此,定量计算光温变化对光温生产潜力的贡献比率,分析光温变化对光温生产潜力的影响程度。1961-2007年间,在北部冬麦区和黄淮冬麦区,由温度变化和由太阳辐射变化引起的光温生产潜力下降区域,均占各麦区的50%左右;在长江中下游冬麦区、西南冬麦区和华南冬麦区,由温度变化引起的光温生产潜力下降区域分别占各麦区的75%、69%和85%。本研究明确了1961-2007年间我国冬麦区冬小麦光温生产潜力及其时空演变特征,分析了冬小麦生长季内光温变化对我国冬小麦光温生产潜力的影响,研究结果可为进一步评估未来气候变化对我国冬小麦生产的可能影响和制定相应的应对策略提供参考依据。
【作者】赵杨;
【导师】罗卫红;
【作者基本信息】南京农业大学,作物栽培学与耕作学,2013,硕士
【关键词】冬小麦;作物模型;光温生产潜力;时空演变特征;

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