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《大气co2浓度升高及气候变化对作物冠层光合影响的数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第27卷第1期南京气象学院学报Vol.27No.12004年2月JournalofNanjingInstituteofMeteorologyFeb.2004文章编号:100022022(2004)0120001210大气CO2浓度升高及气候变化对作物冠层光合影响的数值模拟1123刘建栋, 刘文泉, 于 强, 金之庆(1.中国气象科学研究院,北京 100081;2.中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101;3.江苏省农业科学院农业现代化研究所,江苏南京 210014)摘 要:利用美国Licor26200光合作用测定仪
2、,对黄淮海地区代表性冬小麦品种鲁麦23号叶片光合作用速率进行了较为全面的测定,分别确定了冬小麦叶片光—光合作用响应曲线和CO2—光合作用响应曲线,在此基础上,建立了叶片光合作用模式,并进而建立了一个具有瞬时时间尺度,空间积分为叶片尺度的冬小麦冠层模式,利用模式分别分析了大气中CO2浓度升高和温度变化对冠层光合作用的不同影响,并在此基础上进一步进行了综合数值分析。单因子分析表明:晴天状况下,冠层光合速率-6-6随CO2浓度升高而上升,当CO2浓度由330×10上升至660×10时,冠层光合日总量可增加1917%;冠层光合速率随
3、辐射增加而增大,辐射量增加10.0%,冠层光合日总量可增加617%;冠层光合速率随温度升高而下降,温度升高1℃,冠层光合日总量减少219%。多因子综合数值分析表明:在辐射量较大的气候背景下,冠层光合日总量对温度和CO2变化响应更加敏感。本文的实测数据为研究气候变化对中国农业影响提供了最基本的可靠模型参数,冠层光合模型为未来改进作物模型提供了理论基础。关键词:CO2浓度;温度;作物冠层光合;数值模拟中图分类号:S162.53 文献标识码:A-6-6西方工业革命以来,大气中CO2浓度已经从原来的280×10上升到365×10左
4、右,预-6计21世纪末将达到(600～700)×10,CO2浓度升高使温室效应不断加强,气候变暖,这将对中国农业生产带来一定的冲击,作为人口大国,目前中国粮食已经承受了耕地减少、人口增加等众多压力,目前又面临CO2增加引起的全球气候变化的威胁与挑战,为此,科学界应当从现[1]在开始做出客观评价,并提出相应的科学对策。[2][3]王馥棠、王石立开展了该领域的一些初步研究,采用积分回归等统计方法分析了气候[4]波动与农作物产量间的相关关系;之后,高素华建立起作物—气候统计模式,并将GCM的输出结果输入到模式中,研究了大气中CO2
5、升高对中国农业的可能影响。20世纪90年代初,[5]金之庆等首次运用作物模型,选择一定的气候变化情景,就改变作物品种、播期、灌溉水平, 收稿日期:2002211209;改回日期:2003206208 基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(40233034);国家“十五”攻关资助项目(2001BA509B13)作者简介:刘建栋(19692),男,河北辛集人,研究员,博士后,研究方向:农业气象数值模拟以及生物地球化学模式研究.©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allr
6、ightsreserved.2南京气象学院学报第27卷 进行了相关的数值模拟试验,并提出了我国适应气候变化的若干粮食生产对策。[6210]目前国内外广泛开展了利用作物模型研究气候变化对农业的影响的研究。这些研究往往是针对最终产量或生产力进行的一些数值模拟。众所周知,作物的最终产量或生产力由逐日光合作用不断累积以及干物质分配引起。因此,未来CO2浓度升高对冠层光合作用日变化产生何种影响成为一个重要的基本科学问题,然而迄今为止尚未见有关研究报道。本文在实测数据支持下,首先建立了一个叶片光合作用模式,并利用Ross辐射分布方案建立
7、了一个冬小麦冠层逐时积分模式,利用数值模式分析了CO2和温度变化对冠层光合作用的可能影响,以丰富该领域的一些基础应用研究。1 观测实验研究实验在山东农业大学试验农场进行,1998年10月中旬播种鲁麦23号冬小麦,管理措施及水肥状况适宜,冬小麦长势良好,于1999年4月29日在冬小麦抽穗期利用美国Licor公司生产的Licor26200光合作用测定仪测定冬小麦的叶片光合速率,测定中通过纱布遮光及在叶室中输入CO2等方法测定了光强渐变及CO2渐变时冬小麦叶片光合速率变化情况,利用Licor26200光合作用测定仪测定叶片光合作用
8、的同时,利用抛物线法确定了冬小麦株型结构参数(表1)。表1 不同冬小麦倾角的叶面积分布密度Table1Areadensityoftheleafinclinationofwinterwheat叶倾角ö(°)叶面积深度0～1515～3030～4545～6060～7575～900～1110001
