本文關(guān)鍵詞：氣候變化對(duì)東北玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量影響的觀測(cè)與模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前研究氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響的方法主要集中在試驗(yàn)和模擬兩個(gè)方面,本研究應(yīng)用這兩種方法,以氣候變化對(duì)我國(guó)東北地區(qū)玉米產(chǎn)量影響為中心,從單站點(diǎn)到區(qū)域,對(duì)不同氣候因子及未來(lái)氣候條件對(duì)東北玉米生產(chǎn)的影響進(jìn)行了觀測(cè)試驗(yàn)和模型模擬。首先,利用開(kāi)頂式生長(zhǎng)箱(OTCs)和農(nóng)田開(kāi)放式增溫系統(tǒng)(FATI),從形態(tài)結(jié)構(gòu)、光合作用、干物質(zhì)積累和發(fā)育期等方面,系統(tǒng)地觀測(cè)了[CO2]、溫度和降水等氣候因了及其交互作用對(duì)玉米產(chǎn)量的影響。然后,基于觀測(cè)數(shù)據(jù),應(yīng)用CERES-Maize模型模擬了多降水梯度、不同生育時(shí)期降水變化和[CO2]、溫度交互作用下玉米產(chǎn)量的變化。最后,選用區(qū)域氣候模式BCC_CSM1.1-RegCM4.0與CERES-Maize模型鏈接,模擬了未來(lái)氣候條件下東北地區(qū)玉米產(chǎn)量的空間分布。主要結(jié)論如下：(1)[CO2]升高和降水增加的交互作用使玉米籽粒產(chǎn)量和生物產(chǎn)量均升高,升高幅度因不同[CO2]和降水增加量而不同,以550μmol·mol-1[CO2]和降水增加15%交互作用下產(chǎn)量為最高,450μmol·mol-1[CO2]次之,390μmol·mol-1 [CO2]最小。同時(shí),穗粒數(shù)、穗粒重、穗長(zhǎng)和穗粗等穗部性狀值均隨二因子交互作用而升高,表明了玉米果穗庫(kù)容的擴(kuò)充,是增產(chǎn)的外在表現(xiàn)。二因子交互作用下葉片凈光合速率(Pn)、水分利用效率(WUE)、最大凈光合速率(Pnmax)、光飽和點(diǎn)(LSP)和葉綠素含量升高,蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)降低,解釋了增產(chǎn)的內(nèi)在生理原因。二因子交互作用使玉米株高、穗位高升高,莖粗增加,葉面積變大,這些是增產(chǎn)的外部形態(tài)原因。(2)增溫和降水增加的交互作用下,玉米的全生育期天數(shù)明顯減少、籽粒產(chǎn)量下降。伴隨減產(chǎn)的穗部性狀為穗長(zhǎng)、穗粒重、行數(shù)和行粒數(shù)等指標(biāo)顯著下降(p0.05),而癟粒數(shù)和禿尖長(zhǎng)大幅度增加。增溫對(duì)玉米葉片的Pn、Tr、Gs和光響應(yīng)參數(shù)Pnmax、LSP具有明顯的抑制作用,而降水有一定的促進(jìn)作用,同時(shí)增溫增水可以在一定程度上緩解增溫的負(fù)效應(yīng)。形態(tài)結(jié)構(gòu)方面,株高、穗位高、莖粗、葉面積和干物質(zhì)積累量均隨增溫而有較大程度降低,而隨降水增加15%而有小幅度升高,同時(shí)增溫增水時(shí)降低幅度變小(3)對(duì)[CO2]和降水變化對(duì)玉米影響的模擬分為全生育期降水變化和各生育時(shí)期降水變化兩種情形。全生育期降水變化條件下,玉米籽粒產(chǎn)量隨降水增加而增加,隨[CO2]升高而升高,390、450和550μmol·mol-1[CO2]下,降水增加30%時(shí)產(chǎn)量達(dá)到峰值。各生育期降水變化條件下,抽雄吐絲期和乳熟期水分變化對(duì)籽粒產(chǎn)量的影響較大,拔節(jié)期和苗期較小。另外,增溫、[CO2]和不同降水梯度共同作用對(duì)玉米產(chǎn)量影響的模擬表明玉米籽粒產(chǎn)量明顯下降。(4) BCC_CSM1.1-RegCM4.0區(qū)域氣候模式可為作物模擬提供氣候數(shù)據(jù)。引入該模式并與作物模型CERES-Maize相鏈接,通過(guò)驗(yàn)證,得出模擬效果比較理想,表明BCC_CSM1.1-RegCM4.0區(qū)域氣候模式可以為作物模型提供未來(lái)逐日氣象數(shù)據(jù),滿(mǎn)足模擬需要。(5)未來(lái)我國(guó)東北地區(qū)玉米產(chǎn)量主要以減產(chǎn)為主,局部地區(qū)有增產(chǎn)趨勢(shì)。較1971-2000年,2036-2065年?yáng)|北大部分地區(qū)產(chǎn)量下降,最低減產(chǎn)17.50%；高產(chǎn)區(qū)向吉林東北部、黑龍江省南部擴(kuò)展,最高增產(chǎn)14.17%。另外,黑龍江北部有增產(chǎn)趨勢(shì)。(6)東北地區(qū)未來(lái)氣候條件變化劇烈。未來(lái)年平均最高氣溫和最低氣溫明顯升高,空間分布上都呈現(xiàn)為由南向北逐漸減少；降水區(qū)域分布不均勻,空間上呈現(xiàn)由東南向西北減少的趨勢(shì)；年平均輻射量有所減少,局部地區(qū)有所增加,空間分布趨勢(shì)為由西向東逐漸減少。
【關(guān)鍵詞】：玉米 氣候變化 CERES-Maize 區(qū)域氣候模式 產(chǎn)量
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)氣象科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：S513;S162.53
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展13-21
• 1.2.1 水分變化對(duì)作物的影響13-14
• 1.2.2 CO_2濃度升高對(duì)作物的影響14-15
• 1.2.3 溫度變化對(duì)作物的影響15-16
• 1.2.4 CO_2濃度升高與水分變化交互作用對(duì)作物的影響16-17
• 1.2.5 溫度變化與水分變化交互作用對(duì)作物的影響17-18
• 1.2.6 溫度、水分與CO_2濃度變化交互作用對(duì)作物的影響18-19
• 1.2.7 CERES模型的應(yīng)用19-21
• 1.3 存在的問(wèn)題21
• 1.4 研究的目的、內(nèi)容和技術(shù)路線21-24
• 1.4.1 研究的目的21-22
• 1.4.2 研究的內(nèi)容22
• 1.4.3 技術(shù)路線22-24
• 第二章 氣候變化對(duì)玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量影響的試驗(yàn)觀測(cè)24-64
• 2.1 氣候數(shù)據(jù)分析24-29
• 2.1.1 研究區(qū)域和資料24
• 2.1.2 資料來(lái)源24-25
• 2.1.3 結(jié)果分析25-29
• 2.2 CO_2濃度與降水交互作用對(duì)玉米的影響29-48
• 2.2.1 研究區(qū)概況29-30
• 2.2.2 試驗(yàn)設(shè)備30-31
• 2.2.3 供試材料和試驗(yàn)設(shè)計(jì)31-33
• 2.2.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法33-34
• 2.2.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析方法34
• 2.2.6 結(jié)果與分析34-45
• 2.2.7 結(jié)論與討論45-48
• 2.3 溫度與降水交互作用對(duì)玉米的影響48-64
• 2.3.1 研究區(qū)概況49
• 2.3.2 試驗(yàn)設(shè)備49-50
• 2.3.3 供試材料和試驗(yàn)設(shè)計(jì)50
• 2.3.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法50
• 2.3.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析方法50-51
• 2.3.6 結(jié)果與分析51-60
• 2.3.7 結(jié)論與討論60-64
• 第三章 氣候變化對(duì)玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量影響的模型模擬64-94
• 3.1 CERES模型簡(jiǎn)介64-74
• 3.1.1 模型的原理64-68
• 3.1.2 模型的構(gòu)成68-70
• 3.1.3 模型的輸入和輸出文件70
• 3.1.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的建立70-71
• 3.1.5 遺傳參數(shù)的確定71-73
• 3.1.6 模型的校準(zhǔn)和檢驗(yàn)結(jié)果分析方法73
• 3.1.7 全生育期水分利用效率(WUE’)的計(jì)算73-74
• 3.2 模型模擬技術(shù)路線74-76
• 3.3 模型參數(shù)的調(diào)試及結(jié)果驗(yàn)證76-78
• 3.4 模擬結(jié)果與分析78-89
• 3.4.1 CO_2濃度和全生育期降水變化交互作用下玉米各指標(biāo)的變化78-81
• 3.4.2 CO_2濃度和各生育時(shí)期降水變化交互作用下玉米各指標(biāo)的變化81-87
• 3.4.3 溫度、CO_2濃度和全生育期降水變化交互作用下玉米各指標(biāo)的變化87-89
• 3.5 結(jié)論與討論89-94
• 3.5.1 CO_2濃度和全生育期降水變化交互作用對(duì)玉米的影響91
• 3.5.2 CO_2濃度和各生育時(shí)期降水變化交互作用對(duì)玉米的影響91-92
• 3.5.3 溫度、CO_2濃度和全生育期降水變化交互作用對(duì)玉米的影響92-94
• 第四章 未來(lái)氣候變化對(duì)東北玉米產(chǎn)量影響的模擬94-110
• 4.1 氣候模式簡(jiǎn)介94
• 4.2 區(qū)域氣候模式BCC_CSM1.1-RegCM4.0簡(jiǎn)介94-96
• 4.3 RegCM4.0使用的新排放情景96-97
• 4.4 氣候模式與作物模型的鏈接97
• 4.5 模擬方法97-99
• 4.6 模擬結(jié)果與分析99-107
• 4.6.1 BCC_CSM1.1-RegCM4.0與CERES-Maize鏈接的驗(yàn)證99-101
• 4.6.2 BCC_CSM1.1-RegCM4.0氣候數(shù)據(jù)分析101-106
• 4.6.3 東北玉米產(chǎn)量變化趨勢(shì)106-107
• 4.7 結(jié)論與討論107-110
• 第五章 結(jié)論與展望110-116
• 5.1 主要結(jié)論110-113
• 5.1.1 CO_2濃度和降水交互作用對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量的影響的觀測(cè)110-111
• 5.1.2 增溫和降水交互作用對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量的影響的觀測(cè)111
• 5.1.3 CO_2濃度、溫度與水分交互作用對(duì)玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量影響的模擬111-112
• 5.1.4 基于區(qū)域氣候模式BCC_CSM1.1-RegCM4.0的東北玉米產(chǎn)量模擬112
• 5.1.5 東北地區(qū)歷史和未來(lái)氣候條件的比較112-113
• 5.2 特色與創(chuàng)新113
• 5.3 存在的問(wèn)題及研究展望113-116
• 5.3.1 存在的問(wèn)題113-114
• 5.3.2 研究展望114-116
• 參考文獻(xiàn)116-132
• 致謝132-134
• 個(gè)人簡(jiǎn)介134-135

  本文關(guān)鍵詞：氣候變化對(duì)東北玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量影響的觀測(cè)與模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：270214