玉米是我国第一大粮食作物,玉米持续增产对保障国家粮食安全具有重要意义~([1])。2020年我国玉米种植面积达到4.12×10~8 hm~2,总产达到2.61×10~8 t。然而,气候变化是全球发展面临的严峻挑战。LOBELL等~([2])研究认为气温每升高1℃作物产量减少10%,过去数十年全球增温对全球玉米生产造成了约3.8%的减产影响~([3])。气候变化使气候因子超过"波动阈值"(如高温、低温、暴雨、干旱事件)也对农业生产造成了极大危害。未来气候变化(RCP8.5)情景下,

【目的】干旱是影响中国农业生产的主要自然灾害之一。东北地区作为中国最大的玉米生产基地，气候变化背景下干旱频发重发严重影响玉米的高产稳产。评估未来气候情景下东北地区春玉米干旱发生风险及其空间格局变化，为该地区春玉米防旱避灾以及保障其高产稳产提供科学依据。【方法】选取东北地区春玉米潜在种植区为研究区域，基于ISIMIP输出的SSP1-2.6、SSP3-7.0和SSP5-8.5 3种气候情景的1981—2060年逐日气象资料以及53个农业气象观测站1981—2014年春玉米生育期资料，选取作物水分亏缺指数（crop water deficit index,CWDI）为农业干旱指标，分析东北地区春玉米不同生育时期不同等级干旱时空分布特征，选择最优概率理论分布函数进行干旱指数序列的概率估算，基于信息扩散理论估算得到各点春玉米不同等级干旱风险，构建干旱风险指数，评估未来不同气候情景下东北地区春玉米干旱发生风险及未来各等级风险区的空间格局变化。【结果】（1）1981—2014年东北地区春玉米全生育期干旱指数总体呈西南高东北低的特征，表现为内蒙古东四盟（57.3%）>黑龙江省（40.6%）>辽宁省（39.5%）>吉林省（38.9%）。（2）研究区域春玉米生育中期干旱指数整体高于生育前期和生育后期。其中，2030s和2050s研究区域春玉米生育前期干旱风险概率为轻旱>中旱≈重旱>特旱，生育中期干旱风险概率为特旱>重旱>轻旱≈中旱，生育后期干旱风险概率轻旱>中旱>重旱>特旱。（3）1981—2060年，SSP1-2.6低排放情景下，东北地区春玉米较高等级干旱风险发生概率将减少，极高和较高干旱风险区明显向西南收缩，2030s和2050s面积占比分别减少5.4%和9.6%、0.8%和2.5%；而SSP3-7.0和SSP5-8.5两个高排放情景下，较高等级干旱风险发生概率增加，且较高干旱风险区向东北扩张，2050s面积占比分别增加8.5%和9.7%。【结论】基于干旱风险指数的未来干旱风险时空分布格局中，东北春玉米干旱风险呈现由西南向东北减少的特征，且未来SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下，较高干旱风险区向东北方向扩张，需关注作物关键生育时期提出针对性的防御措施。

根据宁夏中部干旱带盐池县、同心县和海原县气象站1961—2011年平均气温和降水量资料,分析该区域气候变化特征和规律,应用Miami和Thornthwaite Memorial模型探讨该区域春玉米生产潜力及其变化特征,并深入研究气候变化对春玉米气候生产潜力的影响。结果表明:1)研究区气候呈气温明显升高、降水波动减少的"暖干型"趋势变化。2)春玉米温度生产潜力呈逐年增加,降水和气候生产潜力呈波动中减少的趋势。3)研究区春玉米气候生产潜力平均值为5 037kg/(hm2·年),气候生产潜力与年平均降水量有着极其显著的线性相关,与年平均气温没有明显的线性相关,表明降水条件是制约研究区春玉米气候生产潜...

玉米作为中国第一大粮食作物,探究其生产潜力在气候变化背景下的时空变化特征对中国有效应对气候变化具有重要意义。论文结合全球农业生态区模型、极点对称模态分解方法和集对分析方法,探讨了中国玉米生产潜力的周期性波动特征及长期变化趋势,进而分析了其空间格局演变过程。结果表明:1960—2010年间,中国玉米生产潜力呈增加趋势,由1960年代的9.10亿t增至2000年代的9.45亿t左右。在年际尺度上,中国玉米生产潜力主要以准3 a和准5 a的周期进行波动;在年代际尺度上,存在准10 a和准20 a的波动周期。其中,准3 a的周期波动是中国玉米生产潜力长时间变化的最主要特征,这主要是受年降水量变化的影响。从空间格局来看,中国玉米生长适宜区主要集中在加格达奇—锡林浩特—临河—西宁—天水—中甸沿线以东;1960—2000年间,玉米生产潜力界线在中国东北部和临河—西宁沿线发生了较为明显的移动。华北平原、辽河平原、四川盆地等地区的玉米单产潜力变化趋势具有较强的一致性,松嫩平原、三江平原、关中盆地、长江中下游平原等地区的玉米单产潜力变化过程与上述地区恰好相反。在这2类地区,玉米单产潜力的变化均较显著,但变化方向在年代际尺度上具有交替性。

以气候变暖为主要特征的气候变化对作物物候产生了重要的影响,通常气温升高会导致作物生长速度加快,生育期缩短,从而造成作物产量下降,不利于农业发展。同时,作物物候变化可以直接或间接反映气候变化情况,对于气候变化具有重要的指示意义。作物物候的研究对于农业气象灾害的预防、农业生产管理水平的进步以及农业产量提高都极为关键。随着全球地表气温的持续升高,作物物候相关研究也越来越引起科学家的关注。论文结合作物物候的主要研究方法,综述了中国近几十年来小麦、玉米、水稻以及棉花、大豆等主要农作物的生育期变化特征以及主要的驱动因子,得到以下主要结论:①在研究方法上,统计分析方法应用最为普遍,其他几种方法都需要与统计分析方法相结合使用。另外,作物机理模型模拟方法易于操作、可行性强,在物候研究中应用也比较多。遥感反演方法对作物生育期的特征规律要求较高,一般主要关注作物返青期。②整体上,小麦全生育期主要呈缩短趋势,而玉米和水稻全生育期以延长趋势为主。③作物物候变化的驱动因子主要是气候变化和农业管理措施改变,其中,气候变化是主导驱动因子,对作物物候变化起决定作用,而调整农业管理措施,在一定程度上抵消气候变化对作物生育期的不利影响。作物物候对气候变化的响应和适应研究可以为农业生产适应气候变化提供重要的理论依据和对策。

非洲是全世界气候变化最脆弱的地区,而非洲农业受气候变化的影响最为敏感。气候变化已经并将继续对非洲农业和粮食安全产生较大的负面影响。提高气候变化对非洲作物产量影响的理解,揭示非洲农业对气候变化的响应规律,是及时、正确和有效适应气候变化的关键。本文综述了非洲农业对气候变化的响应与适应的研究进展,总结了作物机理模型、统计模型和经济模型目前研究这一问题的三大主要方法,系统阐述了非洲农业对过去和未来气候变化的响应程度及适应措施。未来气候变化对非洲农业的可能影响,不同的研究在不同时间尺度和空间尺度上,随着气候情景、研究方法和作物种类的不同,影响程度的结论差异性较大:作物机理模型方法显示的影响范围是-84%...

利用黄土高原半湿润区西峰农业气象试验站玉米生长发育观测资料、加密观测和对应平行气象观测资料,分析气候变化对玉米生长发育的影响,以及玉米穗干重生长与气象条件的关系。结果表明,1951-2010年,试验区逐年降水量呈波动变化,20世纪90年代降水量较其他年代为最少。降水量序列3a、8a的周期变化特征明显。试验区逐年气温为上升趋势,逐年气温序列线性拟合气候倾向率为0.325℃/10a。逐年作物生长季干燥指数显著上升,逐年干燥指数序列线线性拟合气候倾向率为0.051/10a,进入20世纪70年代,试验区气候暖干化特征明显。气候变暖使玉米拔节-成熟期提前(5~6)d/10a,全生育期缩短。玉米穗干重在播...

[目的]气候变化对中国粮食主产区的东北地区产生显著影响,加强气候变化背景下东北作物冷害分析研究对保障粮食生产安全具有重要作用和意义。[方法]利用19812010年中国地面气温0.5°×0.5°格点数据集,以各年代东北玉米生长季(59月)的月平均气温、月平均气温之和以及近30年(19812010年)各年代月平均气温之和距平等主要气象要素分析东北气候变化趋势,根据《北方春玉米冷害评估技术规范》(QX/T 167-2012)行业标准,进一步对1980s2010s各年代各等级东北玉米冷害发生时空变化进行分析和区划

为研究西南地区春玉米生长季主要气象因子对产量的影响，本文利用农业气象试验站作物及土壤资料，评价了ＡＰＳＩＭ－ＭＡＩｚｅ模型在中国西南地区的适应性，并应用其分析该地区１９６１－２０１０年春玉米雨养产量的时空变化特征，明确了春玉米雨养产量的影响因子及影响程度。研究结果表明：ＡＰＳＩＭ模型对该区６个常用玉米品种的模拟效果较好，模拟与实测生育期的均方根误差（ＲＭＳｅ）在８ｄ以内；４个品种地上部分生物量以及产量的模拟值与实测值归一化均方根误差（ＮＲＭＳｅ）均低于２９％，该模型在西南地区具有较好的适应性。研究区域春玉米生长季总辐射在南部中区和北部降低最明显，≥８℃有效积温在西部升高显著，日均温度日较差在西．．．

[目的]气候变化对中国粮食主产区的东北地区产生显著影响,加强气候变化背景下东北作物冷害分析研究对保障粮食生产安全具有重要作用和意义。[方法]利用1981~2010年中国地面气温0.5°×0.5°格点数据集,以各年代东北玉米生长季(5~9月)的月平均气温、月平均气温之和以及近30年(1981~2010年)各年代月平均气温之和距平等主要气象要素分析东北气候变化趋势,根据《北方春玉米冷害评估技术规范》(QX/T 167-2012)行业标准,进一步对1980s~2010s各年代各等级东北玉米冷害发生时空变化进行分析和区划,结合有关东北历史冷害记载进行对照分析。[结果]东北玉米生长季气候趋暖明显,热量增加,近30年东北玉米各等级冷害发生年数、区域及频率都呈显著减少趋势,20世纪80年代东北几乎每年都有冷害发生,20世纪90年代为冷害发生转折点,年代后段(1996~2000年)冷害年数较前段(1991~1995年)明显减少,到21世纪10年代冷害年数进一步减少,轻度冷害区主要分布在黑龙江省中北部和东南部地区,其发生频率也小(0.1~0.2次/年),中度及重度冷害只在局部发生,冷害的显著减少为东北玉米连续丰产增收创造了十分有利条件。[结论]气候变暖背景下,东北玉米冷害减少,但个别年份还发生重度以上冷害(如2002、2003、2009年),冷害发生仍具不确定性。

以2010年我国耕地空间分布遥感监测数据为基础,在1960—2010年的长时间序列气象数据、土壤数据等数据基础上,采用GAEZ(Global Agro-Ecological Zones)模型综合考虑光、温、水、CO2浓度、农业气候限制、土壤、地形等多方面因素,估算了中国玉米生产潜力,进而分析了近50 a来气候变化背景下我国玉米生产潜力的时空格局特征。研究表明:12010年中国玉米生产潜力总量是8.34×108t,玉米生产潜力空间差异显著,总体呈现东高西低的趋势,东北平原区的玉米生产潜力总量最高,达到1.97×108t,青藏高原区玉米生产潜力总量最小;2近50 a来中国玉米单产潜力和生产潜力总量...

基于未来气候变化情景(A1B)下区域气候模式(RegCM3)模拟的黄淮海地区1951-2100年0.25°×0.25°格点气象资料和1971-2000年逐日站点气象资料,结合夏玉米不同发育时段对温度、降水和日照的需求,在前人温度、降水和日照适宜度的基础上构建了黄淮海地区夏玉米全生育期气候适宜度模型,并对1951-2100年黄淮海地区夏玉米气候适宜度的时空变化特征做了分析。结果表明:1951-2100年黄淮海地区夏玉米气候适宜度总体呈下降趋势。2011年之前黄淮海大部地区夏玉米气候适宜度高于0.80,河北南部、河南中东部、山东西部等地出现小幅上升;2011-2040年夏玉米气候适宜度开始下降,大...

文章利用英国Hadley中心PRECIS模型输出的B2气候情景格点数据,输入CERES_Maize作物模型,对我国未来(2 070 s)不同格点玉米产量进行预测,并依据产量的变化率和GIS技术对我国未来玉米气候变化的敏感性和脆弱性进行研究,找出了未来我国玉米的气候变化敏感区和脆弱区,对指导我国不同玉米生产区有效适应未来气候变化具有重要的科学意义。

作物需水量是制定灌溉用水计划和水资源规划的重要依据,了解其历史变化和未来发展趋势对预测农作物用水走势并据此制定合理决策至关重要。本文基于辽西北地区9个气象站1964—2013年的气象及土壤资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith模型与充分灌溉条件下的土壤水分密度函数法获得春玉米不同生育期需水量,并预测了未来气候变化对辽西北春玉米净灌溉需水量的影响。结果表明:1964—2013年近50年辽西北春玉米需水量基本呈现不显著下降趋势,空间分布规律为自东南向西北方向逐渐递增;净灌溉需水量多年平均值为40

气候变暖延长了作物适宜生长季.缩短了实际生育期.改变了作物的种植界线;在一些区域促进了产量增高.给作物品质带来负面影响.并改变了气象灾害与病虫害的规律.导致损失增加。未来粮食生产系统对气候变化表现出较强的敏感性.如温度增高1 0C.冬小麦生育期日数平均缩短17d左右.水稻和玉米平均缩短7-8 d.但地区之间存在差异。气候变化将威胁作物产量的稳定性.并影响作物品质。脆弱性主要是面对极端事件的影响.特别是在减小暴露度和提高适应能力两个方面.因为雨养农业的暴露度明显高于灌溉农业。为此.本文提出了相应的对策建议.以降低粮食生产系统对气候变化的脆弱性。一是加强对敏感性的评估能力建设.包括完善和改进各类评...