气候变化对河南省夏玉米气候资源及产量影响的评估研究

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夏玉米是河南省仅次于冬小麦的第二大粮食作物,明确气候变化背景下,气候变化对夏玉米生产的影响对实现河南省地区玉米高产稳产具有重要的理论意义和应用价值。本文利用河南省典型气象站点的气象数据、田间观测数据和土壤数据,分析了河南省1980-2018年夏玉米生育期内农业气候资源的变化趋势,基于DSSAT模型模拟了夏玉米的潜在产量和可获得产量,并进一步分析了各级产量差的特征;定量评估了不同未来气候情景下夏玉米农业气候资源变化及产量的响应特征,为夏玉米生产未来发展规划提供科学依据。研究的主要结果:(1)1980-2010年河南省五个气候亚区夏玉米生育期内积温均显著增加,每10a增加31.4-40.6℃?d;太阳辐射量每10a显著减少介于35.2-60.2 MJ?m2之间,日照时数显著减少24.9-42.9h/10a;生育期内降雨量的降低趋势不显著,倾向率介于-0.88-19mm/10a。河南省夏玉米生长季内热量资源增加,光照资源显著减少,且年际波动性大,降水量时空差异较大,加大了玉米生产的气候风险,可能会对夏玉米的稳产带来不利影响。(2)1980-2010年河南省夏玉米农户实际产量显著增加,栽培技术进步是气候变化背景下玉米增产的主要原因。五个气候亚区夏玉米潜在产量与可获得产量均呈下降趋势,每10a分别减少36.6-377.1 kg?ha-1和59.1-583.2 kg?ha-1。农户实际产量较潜在产量和可获得产量还有很大差距,相对增产百分率可达53%。气候变化对夏玉米产量具有负效应,平均气温是影响夏玉米生育期和生物特性的主要气象因素,其次是太阳辐射,而降雨量的影响不显著。(3)未来气候预估结果表明河南省气候呈暖湿的变化趋势,高排放情景比低排放情景的增温程度更明显,且积温增幅随时间变化逐渐增加;未来降雨量总体呈上升趋势,但趋势不显著。RCP4.5情景下的潜在产量增产幅度均高于RCP8.5情景;对生育期和生物特性的影响而言,各生育期天数均相对缩短,且21世纪中期比21世纪初期的缩短程度均要大,从而导致21世纪中期的潜在产量的相对增产更小。相较于RCP8.5情景,RCP4.5情景更利于河南省夏玉米的生长,而随着时间的推移,到了21世纪中期,气候变化对夏玉米的负影响效应更明显。
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