气候变化背景下农业模型模拟发展.doc

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1、气候变化背景下农业模型模拟发展气候变化是指大气长时期统计状态的变化，即一段时期内气候要素的统计与另一段时期统计量之间的差别[1]。以全球气候变暖为主要特征的气候变化正成为人类生存和发展的重大威胁。在将来的大气CO2浓度倍增的情况下，运用区域气候模型RegCM2进行模拟，发现年均温度将会增加2.7℃，年降水量会增加25%。考虑到气溶胶和自然因素的影响，温度增加将会减少到2.0℃，降水增加将减少到19%[2]。农业是对气候变化最为敏感的部门之一，气候始终是影响农业生产的重要决定因素[3]。气候变化对农业所带来的不利影响，将造成农业生产的波动并危及粮食安全、社会稳定和经济的可持续发展。

2、水稻、小麦、玉米是我国三大粮食作物，其产量的高低直接影响着我国粮食安全问题。当前的研究主要集中在作物模型与气候模式相结合的模型模拟方面。基于作物生长机理的产量动力模型是发展最为迅速的方法[4]，其在集成已有科学研究成果、作物种植管理科学化以及在决策制定中所起的作用已逐渐为大家所认识。而借助气候模式开展研究工作是评估未来气候变化对全球造成的影响的主要手段。本文主要阐述了我国学者利用国内外模型在未来气候情景下对于我国主要粮食作物进行的模拟研究，并针对当前研究状况提出建议和对策，以期为准确评价气候变化对我国农业生产的可持续发展、制订相应对策、采取适应措施等提供理论依据。1未来气候情景下

3、我国主要粮食作物产量的变化1.1水稻产量变化6学海无涯水稻是我国最重要的粮食作物，其产量关系到国家和地区的粮食安全问题，水稻增产技术和产量的准确预报能力也可以为国家和地区的决策提供参考。当前大多数学者都采用气候模式与作物生长模型相嵌套的方法来评价气候变化对作物的影响。CERES-Rice模型是系列模型中的主要模型之一，应用比较广泛。姚凤梅等[5-6]利用水稻生长观测资料和气象资料，采用CERES-Rice模型对中国主要稻区水稻产量的模拟能力进行了评价，认为该模型能够合理模拟水稻的产量。在此基础上利用此模型和区域气候模式相连接，模拟分析2071—2080年和2071—2090年气候

4、变化情景对我国主要地区灌溉水稻产量的影响。研究表明2071—2080年和2071—2090年的产量相对于基准年(1961—1990年)的变化分别为：2071—2080年情景下为+21.3%～-10.12%，2071—2090年情景下为+4.10%～-13.16%。葛道阔等[7]将全球气候渐变模型(GISSGCMTransientBruns)的有关网格点值作为生成研究区域气候渐变情景的主要依据，利用CERES-Rice模型模拟2030年和2050年我国南方水稻的产量，结果显示华中和西南高原的单季稻均表现为增产，而华中和华南双季稻，特别是后季稻减产幅度较大。也有学者利用ORYZA20

5、00模型进行了大田水平的不同灌溉方式、土壤渗透性与不同地下水位深对水稻产量的分析研究[8]。杨沈斌等[9]以长江中下游平原作为研究区域，将基于区域气候模式PRECIS构建的气候变化情景文件与水稻生长模型ORYZA2000结合，模拟2021—2050时段A2、B2情景下的水稻产量。结果表明，不考虑CO2肥效作用时，随着温度升高，两种情景下水稻的产量都呈下降趋势，减少15%左右。当考虑CO2肥效作用后，两种情景下水稻平均产量减少5%左右。裘国旺等[10]将基于GCMs的输出和历史气候资料相结合的气候变化情景与双季稻模式相连接，对我国江南双季稻生产的可能影响进行了模拟，结果表明双季早稻

6、产量的变化幅度为-7.9%～-21.6%，相对较小，但均呈减产趋势；双季晚稻的变化幅度较大，为+12.3%～-32.9%，增减产波动明显[10]。与国外相比，我国作物生产模型研究工作从总体上看，起步还比较晚，研究力量较为薄弱。目前，有影响且得到应用的主要是作物计算机模拟优化决策系统(CCSODS)系列模型[11]。该模型将作物模拟技术与作物优化原理相结合，具有较强的机理性、通用性和综合性。水稻模型RCSODS是其最著名的模型，高亮之等[12]在此模型创建和作物模拟技术在作物生产实践中的应用拥有卓越的贡献。陈家金等[13]基于RCSODS模型对东南沿海双季稻生长发育及产量进行了模拟

7、和验证，得出水稻生育期模拟误差在0～5d，产量模拟的平均误差在5%以内，模拟准确率较高，模拟结果基本符合东南沿海地区水稻生长发育实际情况。1.2小麦产量变化6学海无涯小麦是我国仅次于水稻的第二大作物，其播种面积占全国粮食作物播种面积的20%～30%，产量与玉米接近，占粮食产量的20%～25%，全国各地几乎均可种植小麦，但主要集中在长江以北的东部地区。长城以北和东北地区以春小麦为主，其余地区主要以冬小麦为主。王志强等[14]基于EPIC模型，模拟了我国北方80个典型站点的春小麦和冬