模拟气候变化对内蒙古东部地区玉米生产的影响.doc

玉米生产的影响崔鲜一( 内蒙古图牧吉草地研究所呼和浩特试验站, 010020)提要全球性气候变暖对农作物产量的影响, 是当前研究的重要课题。引用 C ER E S 玉米模式,模拟气温增加 1、2、3、4, 相应降水不变和增减 5% 、10% 的组合条件下, 我区东部 4 盟市的玉米生长发育及产量变化。结果表明, 玉米产量将有所下降, 应采取培育和引进晚熟品 种, 才能稳定玉米的总产量。关键词 C ER E S 玉米模式 参数输入文件 运算程序1模拟研究的目的由于大气中 CO 2 及其他温室气体浓 度的剧增, 引起全球性气候变暖的论点, 目前尚有争议。但是大气中 CO 2 浓度增加而 产生的温室效应对农作物产量的影响, 仍是当前研究的重要课题。1989 年赵宗慈先生应用 O SU 二层全球大气环流模式的输 出数据估算我国大气 CO 2 增加 1 倍时, 我区东部平均气温增加 10% , 10积温可达 3000左右, 生育期变动系数在 318% 419% , 给农业生产带来有利的条件。 但 是由于蒸发量加大, 会加剧干旱的程度; 平流层 O 3 减少、低层大气 O 3 和紫外辐射的 增加, 产生的光化学反应形成 O 3 , 引起农作物叶子早衰, 影响产量。 同时气温升高,田间杂草和病虫害的发生必然增多, 又给农业生产带来诸多不利因素。 据有关文献资料, 我国冬季大致变暖311 517, 夏季大致变暖 118 511, 大部分地区全年降水格局将发生变化。 我 们参照黑龙江省气候中心袁靖、刘海波先生引用 C ER E S 玉米模式的研究方案, 在 气温增加和降水在一定范围内变化, 对我区东部呼盟、兴安盟、哲盟和赤峰市的玉米 生长发育及产量影响作一初步探讨。2 C ER E S 玉米模式简介211 作物环境资源系统 (C ER E S) 玉米 模式应用目的和设计要求C ER E S 玉米生长发育的模拟模式 (简 称 C ER E S 玉米模式, 下同) 是美国农业误差。412 因灾减产量除了与气象灾害有关外, 还受人们抗灾力度的影响。 这个问题比较 复杂。除了人们的主观努力之外, 还受环境和经济条件制约, 文中不过多讨论。413 作物产量是一个多方面因素综合作用的结果, 受统计方法本身的限制和社会产量资料不实的影响, 单靠统计模式是难 以达到理想精度的。( 第一作者简介陈素华, 女, 1964 年生, 1986年毕业于南京气象学院农业气象系, 学士。 高级 工程师, 从事农业气象预报和情报服务。)部、农业研究局 (U SDA - A R S) 于 1986 年研制的, 它是逐日模拟玉米生长发育及产 量的模式。 它可用于多种目的: ( 1) 1 年内 玉米作物管理的决策; (2) 为制定战略计划 进行的多年风险分析; (3) 大面积的产量预报; (4) 研究需要的定义等。由于以上要求, 模式的多数输入资料可从常规的逐日气象 资料、土壤特性资料和模式文集提供的资 料中取得。 为了准确地模拟玉米生长发育 和产量动态, 模式必需考虑到以下过程:(1) 物候发育, 特别是受基因和天气影响的 发育阶段; (2) 玉米根茎叶的伸长生长; (3) 生物量的积累与分配, 特别是当物候发育 影响到营养和生殖器官的生长时; (4) 土壤 水分平衡和玉米的水分利用; (5) 土壤中氮的传输, 玉米的吸收及其在植株各部分的 分配。该模式的设计是模拟玉米品种、植株 密度、气象条件、土壤水分和氮素对玉米生 长发育和产量的影响。当 温 度 增 加 1、2、3、4条下, 降水量不变; 降水量增加 5% ; 降水增加 10% ; 降水量减少 5% ; 降 水 量 减10% 。按 1990 年以中熟玉米白单 9 号为料 (生育期 122 天) , 在当年气温、降水量辐射量等气象条件下, 以实测产量作为算对照值。4模拟结果及分析411玉米生育期变化模拟结果表明, 随着气温的增加, 玉各生育期都有所提前。 气温增加对出苗的影响不大, 对吐丝期和成熟期影响较见表 1。412玉米产量的变化按表 1 模拟结果来分析, 随着温度加, 玉米产量明显下降; 在增温相同情下, 降水的增加或减少对玉米产量有所响, 但影响不大。 见表 1。5小结及探讨212C ER E S 玉米模式的建立C ER E S 玉米模式的建立, 主要有输入由于气温增高, 大部分地区全年降文件、运算程序和输出文件 3 大部分。输入文件主要包括参数输入文件和逐日气象资 料输入文件。 参数输入文件有玉米品种基 因类型参数、播种期、播种密度、土壤水文特征、土层厚度、土壤含水量、土壤水分输 入 (如土壤反射率、第一阶段土壤蒸发上限 系数、土壤剖面排水速率系数、径流曲线号 码等) 和根分布权重因子、初始土壤氮输入 等; 逐日气象资料输入文件, 包括输入逐日最高、最低和平均气温, 逐日降水量以及日 总辐射量等资料。 运算程序主要是该模式 的源程序和运行程序, 输入和输出文件资料保存在软盘 (M S- DO S) 中; 完成的资料 统计计算, 逐日模拟玉米的生长发育和干物质积累, 最后生成输出文件。输出文件主 要存放玉米生育期和产量等模拟结果。3 模拟气候条件的设置模拟分别为以下 5 种气候条件:格局将发生变化, 并对农业、生态系统及会经济活动带来一系列影响。气温增高, 加快了玉米生长发育过则生育期缩短, 成熟早, 产量下降。 我区年一熟的耕作制要浪费掉大量光热资在增温同时, 若降水增加, 可减少减产度, 而降水减少, 则减产更为明显。 据黑江省气候中心模拟结果来看, 在气温增1、2、3和 4情 况 下, 与 1990 年间试验的玉米产量模拟值比较, 减产率别为 1412% 、1419% 、1711% 和 2419%上数据基本与我区东部模拟产量的减产相似, 有待进一步深入研究与探讨。玉米是我区的主要栽培作物, 其产变化直接影响到我区粮食总产量。 为了分利用光热资源, 必须培育和引进晚熟产玉米品种, 建立“两高一优”的栽培模才能提高我区的玉米产量。单位: 月日、k g/hm 2、%表 1增温和降水变化条件下玉米模拟结果项 目播种期出苗期吐丝期成熟期天数最大 L A I产量AB实测模拟5115115122512171257126912091171221202175219484128360( 1990 年)( 1990 年)增温 1条件下 ( 降水情况, 下同)不变增 5% 增 10% 减 5% 减 10%511511511511511512051205120512051207121712171217121712191891891891891811211211211211231013101310221992198773077427818771976728111719671068124818071547139614871678123增温 2条件下不变增 5% 增 10% 减 5% 减 10%5115115115115115120512051205120512071167116711671167116911911911911911310631063107310631031216812121111971314014124121141116611142121861317110510510510510573457385740572857214增温 3条件下5115115115115115119511951195119511971137113711371137113812681268126812681263108310831093108310715107141341315816119161901415513180131041516716139不变增 5%增 10%减 5%减 10%10010010010010071447206727070506990增温 4条件下不变增 5% 增 10% 减 5% 减 10%5115115115115115119511951195119511971127112711271127112812281228122812281229696969696311031103111310931076635664866856600658621115201972015321154211712016320148201042110521122“天数”为出苗至成熟天数; A 减产率与 1990 年实测比较; B 与 1990 年模拟比较。参考文献J. B. den t. Sy stem s sim u la t io n in A g r icu ltu re. E s2sex. E ng land: A pp lied sc ience p ub lish e r s L td,1979.K. L. C law so n. Ir r iga t io n sch edu ling o f co rn U singInf ra red th e rm om e t ry. U n iv. o f N eb ra sk a A g r ic. M e teo ro l. P ro g re ss R epo r t 80- 4, 137. 1980.J. L. M o n te ith. p r inc ip le s o f E nv iro nm en ta l p h y sic s. L o ndo n: E dw a rd A rno ld ( p ub lish e r s ) L im ited, 1973.R. H. M ille r e td. M e tho d s o f so il A na ly sis, p a r t2: C h em ica l and m ic ro b ia l p rop e r t ie s. So il Sc i. So c. A m , 1982.J. T. R itch ie. A u se r - o r ien ted m o de l o f th e so ilw a te r ba lance in W h ea t. In w h ea t G row th and m o d2e lling, N ew yo rk: p lenum p ub lish ing co rp , 1985.C. A. Jo ne s, J. R. K in iry. C ER E S- M a ize 玉米生 长发育的模拟模式 1 国家气象局, 1989 ( 译文) 1 刘海波, 袁靖 1 模拟气候变化对黑龙江省玉米生产 的影响 1 中国农学会东北农业气象第三次学术会议 论文集, 19911I. G. B u rn s. A S im p le m o de l fo r p red ic t ing th e ef2 fec t s o f leach ing o f fe r t