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基于CERES-Maize模型的气候变化对东北地区玉米生产潜力的影响与应对措施模拟 ——以吉林省为例

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基于CERES-Maize模型的气候变化对东北地区玉米生产潜力的影响与...

作者：寇雯红山东农业大学

学位级别：硕士

以气候变暖为主要特征的气候变化及其对自然、经济和人类生活的影响已经成为各国政府、社会和科学界共同关注的全球性问题。IPCC第五次评估报告显示,近30年可能是过去的1400年里最暖的30年;未来全球持续增加的CO2排放量将延续这种变暖... 详细信息

以气候变暖为主要特征的气候变化及其对自然、经济和人类生活的影响已经成为各国政府、社会和科学界共同关注的全球性问题。IPCC第五次评估报告显示,近30年可能是过去的1400年里最暖的30年;未来全球持续增加的CO2排放量将延续这种变暖的趋势。农业是对气候反应最为敏感的部门之一。已有的研究表明气候变化对粮食生产产生了显著的影响。东北地区位于我国较高的纬度地带,是我国著名的黄金玉米带的所在地,而玉米的生产对气候变化较为敏感,因此,研究气候变化对东北地区玉米产量的影响及探寻适应性措施对保障区域粮食安全有着重要的理论和实践意义。本研究以我国吉林省为例,运用5个典型研究站点1981-2010年的玉米生长季内逐日气象数据太阳总辐射量、降水量、平均温度、平均最高、最低温度为分析的主要气候因子来分析吉林省的近30年的气候演变,并用相关性分析法分析气候的变化与玉米播种-开花、开花-成熟两个生长期长度及单位产量变化的关系。同时结合土壤与环境实测数据、田间管理资料及玉米产量实测值,对DSSAT系统中的作物生长模型CERES-Maize进行了生产力模拟,模拟过程中针对5个不同品种玉米遗传参数进行了校准,完成了不同品种玉米播种-开花、开花-成熟两个生长期长度及单位产量的验证,并用验证后的模型模拟了玉米生长应对气候变化栽培管理措施。利用RCP4.5情景作为输入数据来驱动Had GEM2-ES大气环流模式产生未来30年气候数据,并在此基础上分析吉林省5个站点未来30年气候变化趋势是否与所研究的前30年一致。结果表明,玉米播种-开花、开花-成熟两个生长期长度与单产的模拟值与实际值极为吻合,归一化均方根误差分别为2.96%、3.40%、9.37%,偏离指数范围为-10.6%15.2%,玉米光温生产潜力模拟值年均为7799.60～12902.83 kg?（hm2）-1,每10a下降128.6～880.3Kg·（hm2）-1;5个不同研究站点的玉米生长季太阳辐射总量、降水呈下降趋势,气候倾向率分别为-71.2-174.7MJ/M2.10 a、-12.0-49.9mm/10 a;温度呈上升趋势,平均最高、最低温度的气候倾向率分别为0.54～0.72°C、0.60～1.07°C;相关性分析说明影响该地区玉米光温生产潜力下降的主导因素是气候变化,即玉米生育期内温度升高造成的生长期缩短和太阳辐射总量的显著下降。应对气候变化特点而采取的主要措施是改良玉米品种的耐热性与推迟玉米播种期,从而提高光温生产潜力。模拟参数的调控结果表明,玉米光温生产潜力随品种敏感参数P5值的增大而呈线性增加趋势,P5值每增加10°C·d,玉米光温生产潜力提高154.44～261.10 Kg·（hm2）-1,即说明提升玉米品种的耐热性可能会有效地提高玉米产量;除梅河口以外,敦化、辽源站点在玉米播期推迟5天,光温生产潜力增幅最大,分别为0.47%、1.32%;桦甸、榆树站点在玉米播期推迟15天,光温生产潜力增幅最大,分别为1.10%、4.06%。在未来30年,玉米生长季的气候变化趋势与1981-2010年具有较好的一致性,可见1981-2010年的玉米生长模拟有较高的代表性,因此,当气候因素发生改变,可以快速模拟出应对措施,从而为精准农业提供技术支持。

关键词： CERES-Maize 玉米光温生产潜力播期

泾河流域作物现实产量与生产潜力的时空分布特征及其与MODIS-GPP的关系

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泾河流域作物现实产量与生产潜力的时空分布特征及其与MODIS-GPP...

作者：扶松林西北农林科技大学

学位级别：硕士

本文研究了泾河流域植被总初级生产力(GPP)、光温生产潜力、气候生产潜力、粮食产量的时空分布,并比较了生产潜力与粮食产量的差别,从产量差的角度研究泾河流域粮食增产空间,同时分析了GPP与粮食作物产量的关系以为泾河流域粮食作物遥... 详细信息

本文研究了泾河流域植被总初级生产力(GPP)、光温生产潜力、气候生产潜力、粮食产量的时空分布,并比较了生产潜力与粮食产量的差别,从产量差的角度研究泾河流域粮食增产空间,同时分析了GPP与粮食作物产量的关系以为泾河流域粮食作物遥感预测提供信息。本文主要结果如下:(1)2001-2012年间,泾河流域平均MODIS-GPP为519.6 g C m a,北部黄土丘陵区为GPP低值区;两侧山地林区和河川区为GPP高值区,总体上自西北向东南逐渐增加。作物光温生产潜力在空间上自西向东呈增加趋势,南北向呈“马鞍形”分布,范围为16462-21786 kg hm。作物气候生产潜力与单位面积粮食产量在空间上均表现为由西北向东南呈增加趋势,范围分别为4945-12412 kg hm与1452-4881 kg hm。MODIS-GPP与气候生产潜力之间,以及单位面积粮食产量与气候生产潜力之间均表现出较好的空间相关性。(2)研究时段内,流域单位面积年GPP年际变化呈波动上升趋势,光温生产潜力与气候生产潜力年际变化趋势均不显著。12年间,泾河流域各县区的单位面积粮食产量大部分呈上升趋势,南部地区尤为突出。泾河流域粮食的增产潜力较大,流域中部如庆城、崆峒、泾源、西峰等地的气候生产潜力与粮食产量差值约在6000-7000 kg hm,而流域南部的差值均在7000 kg hm以上,部分地区达到8000 kg hm以上,流域北部差值相对较低。气候生产潜力计算具有相对性。现有计算方法中的参数取值是基于已有的实验结果,而这些结果也随着农业科学实验的推进在不断发展。(3)GPP与粮食单产表现出较好的关系,据此建立的GPP与粮食单产的关系模型,y=4.093x+774.67,R=0.59(p<0.01),式中y为单位面积粮食产量(kg hm),x为年均GPP(g C m a),其在流域尺度上的精度为96.8%。MODIS-GPP与粮食产量间的密切关系对于遥感估算粮食产量具有重要的参考意义。

关键词：泾河流域 GPP 光温生产潜力气候生产潜力粮食产量

基于GIS的农用地自然生产潜力研究——以阿克苏地区为例

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基于GIS的农用地自然生产潜力研究——以阿克苏地区为例

作者：汪华新疆大学

学位级别：硕士

我国土地资源十分短缺,如何合理而有效地利用土地资源、充分挖掘土地资源生产潜力、提高土地利用率是摆在我们面前的一个重大课题,而土地生产潜力评价是合理有效地利用土地资源的科学基础。本文通过分析国内外土地生产潜力研究现状,在... 详细信息

我国土地资源十分短缺,如何合理而有效地利用土地资源、充分挖掘土地资源生产潜力、提高土地利用率是摆在我们面前的一个重大课题,而土地生产潜力评价是合理有效地利用土地资源的科学基础。本文通过分析国内外土地生产潜力研究现状,在地理信息系统(GIS)及阿克苏地区农业空间数据库和属性数据库的支持下,在前人关于农业生产潜力研究的基础上,探讨了基于GIS的土地生产潜力研究方法。针对研究区的实际情况采用“机制法”模型,通过光、温、水、土逐层衰减,分析了阿克苏地区的土地生产潜力。利用MAPGIS的强大功能对阿克苏地区行政区划图、土地利用现状图、地形海拔图、土壤图进行叠加,划分出51471个潜力单元,分别给出了小麦、玉米、棉花的光合潜力、光温潜力、气候潜力、土地累积潜力的分布图。研究考虑了15种影响因素,采用层次分析法确定权重,对影响因素给出评分级别,结合研究区的实际情况进行打分,最终确定了土壤质量指数,结果表明阿克苏地区土壤质量状况一般,介于0.6-0.8之间。研究采用等级相关系数法对土壤有效系数模型的可行性进行了检验,证明了它的可行性,对土地生产潜力进行分级和分区,为阿克苏地区提高土地利用效益、优化农业生产结构提供科学依据,针对研究区的情况对该区农业生产和耕作安排提出了自己的建议。

关键词： GIS 光合生产潜力光温生产潜力气候生产潜力土地生产潜力

北京市冬小麦气候生产潜力及干旱期间最佳灌水方案

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中国农业气象 1982年第4期 18-23+29页

作者：郑剑非卢志光北京农业大学

本文目的是探讨在当前北京市水资源紧张前提下小麦生产栽培管理中的最佳灌溉方案。为达此目的,第一步首先估算出北京市冬小麦光温生产潜力,即满足其他条件情况下可能达到的最高产量,进而再论述不同生育时期水份供应条件对产量的影响。

关键词：冬小麦冬麦生育阶段生育时期光温生产潜力灌水气候生产潜力气候生产力北京市

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浙江省葡萄气候生产潜力及利用率分析

江苏农业科学 2019年第5期47卷 85-90页

作者：姚益平郭芬芬金志凤张寒何宽科肖晶晶浙江省气候中心浙江杭州310017 国家海洋局第二海洋研究所浙江杭州310012 浙江省舟山市气象局浙江舟山316000

葡萄是浙江十大主导产业果品之一,其生长、结实与气候条件关系密切,研究葡萄气候生产潜力对于科学发展葡萄产业、提高气候资源利用率意义明显。基于1971—2017年浙江68个基本气象站气象资料、1985—2017年浙江省葡萄统计年鉴资料和2016... 详细信息

葡萄是浙江十大主导产业果品之一,其生长、结实与气候条件关系密切,研究葡萄气候生产潜力对于科学发展葡萄产业、提高气候资源利用率意义明显。基于1971—2017年浙江68个基本气象站气象资料、1985—2017年浙江省葡萄统计年鉴资料和2016年浙江省县(市、区)葡萄面积、产量资料,采用逐步订正、线性趋势分析等方法研究葡萄的光合生产潜力(Y_Q)、光温生产潜力(Y_T)和气候生产潜力(Y_W)及其时空变化特征和气候资源利用率。结果表明,浙江省葡萄Y_Q、Y_T和Y_W多年平均值分别为141.3、115.3、102.8 t/hm^2。空间分布表现为:Y_Q,浙北高浙南低;Y_T,浙中高于浙南和浙北;Y_W,浙南高浙北低。近47年,Y_Q、Y_T和Y_W气候倾向率分别为-2.6、-0.10、1.2 t/(hm^2·10年)。2016年浙江省葡萄生产气候资源利用率各地平均为20.5%,高值区主要分布在杭州建德、宁绍平原中部、嘉兴南部等地区;低值区在浙西西部、浙南山区等地区。

关键词：葡萄气候生产潜力光合生产潜力光温生产潜力气候资源利用率浙江

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大连地区的气候生产潜力分析

辽宁师范大学学报(自然科学版) 1987年第3期 78-84页

作者：刘向阳辽宁师范大学地理系

本文对大连地区主要作物的气候生产潜力进行了估算。气候生产潜力可划分为三个层次,即光能生产潜力,光温生产潜力和气候(光、温、水)生产潜力。计算结果表明:玉米的气候生产潜力可达到657～750公斤/亩,水稻可达到1300公斤/亩左右。并以... 详细信息

本文对大连地区主要作物的气候生产潜力进行了估算。气候生产潜力可划分为三个层次,即光能生产潜力,光温生产潜力和气候(光、温、水)生产潜力。计算结果表明:玉米的气候生产潜力可达到657～750公斤/亩,水稻可达到1300公斤/亩左右。并以气候生产力指数反映一地的气候生产力水平和光、温、水配合程度。

关键词：光能生产潜力光温生产潜力气候(光、温、水)生产潜力气候生产力指教

华北平原夏玉米生产潜力数值模拟及其自然正交分析

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中国农学通报 2013年第33期29卷 85-93页

作者：刘玲刘建栋邬定荣王治海邱美娟姜朝阳 Yu Qiang 中国气象科学研究院北京100081 Plant Functional Biology & Climate Change Cluster University of Technology Sydney

为了明确华北平原夏玉米区域生产潜力的气象要素影响层次,在中国科学院禹城综合试验站进行了夏玉米田间试验,利用Licor-6400便携式光合仪等对夏玉米生长过程进行了较为全面的生理生态参数测定,在此基础上对WOFOST模型进行了相应改进和... 详细信息

为了明确华北平原夏玉米区域生产潜力的气象要素影响层次,在中国科学院禹城综合试验站进行了夏玉米田间试验,利用Licor-6400便携式光合仪等对夏玉米生长过程进行了较为全面的生理生态参数测定,在此基础上对WOFOST模型进行了相应改进和系统验证,并利用验证后的WOFOST模型对华北平原42个站点1961—2006年夏玉米光温生产潜力和气候生产潜力进行了数值模拟,进行了生产力自然正交分解(EOF)分析。结果表明:模型可以较好地模拟夏玉米生长发育及干物质积累过程。华北平原光温生产潜力变化在7360～11370 kg/hm2之间,平均值为9384 kg/hm2,呈东北高西南低的趋势。光温生产潜力的EOF第一模态方差贡献超过总方差的1/3,前3个模态累计方差贡献达到总方差的62.5%。第一模态在区域上均为正值,具有较好的一致性。气候生产潜力变化在6160～10420 kg/hm2之间,平均值为7906 kg/hm2,与光温生产潜力的区域分布趋势类似,气候生产潜力的EOF前2个模态较为突出,其累计方差贡献可达总方差的1/3。该研究首次将作物数值模拟与EOF方法相结合,进一步揭示了气象要素对夏玉米生产潜力的影响层次关系,可为区域农业布局及决策提供一定的理论支持及实践指导。

关键词：华北平原夏玉米光温生产潜力气候生产潜力 EOF

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气候生产潜力的季节分配与玉米的最佳播期

气象学报 1986年第2期 192-198页

作者：邓根云北京市农林科学院农业综合发展研究所

本文将气候生产潜力划分为三个层次,即光能生产潜力、光温生产潜力和光温水生产潜力。应用基于供水量与需水量之比建立的光温水生产潜力,计算了北京地区不同播种期的玉米可能产量,得出明显的峰状曲线,其峰值及其相应的播种期即最佳播期... 详细信息

本文将气候生产潜力划分为三个层次,即光能生产潜力、光温生产潜力和光温水生产潜力。应用基于供水量与需水量之比建立的光温水生产潜力,计算了北京地区不同播种期的玉米可能产量,得出明显的峰状曲线,其峰值及其相应的播种期即最佳播期均与栽培试验的结论非常一致,这表明气候生产潜力的理论可为农学中的适宜播期问题建立理论基础。

关键词：最佳播期播种期产量玉米光温生产潜力气候生产潜力气候生产力季节分配

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四川光合潜力与气候生产潜力

资源开发与市场 1987年第1期 3-8页

作者：汤大清西南师范大学

光合作用是作物产量形成的基础,影响光合作用过程有两个方面的重要因素,即光合作用率与必不可少的四个基本因子:光、温、水和气(CO2)。提高衣业生产水平就是改善对光能的利用效率和充分利用光、温、水、气等自然气候资源。作物在光合作... 详细信息

光合作用是作物产量形成的基础,影响光合作用过程有两个方面的重要因素,即光合作用率与必不可少的四个基本因子:光、温、水和气(CO2)。提高衣业生产水平就是改善对光能的利用效率和充分利用光、温、水、气等自然气候资源。作物在光合作用过程中利用太阳光谱0.4一0.7μ光谱区

关键词：气候生产潜力作物气候生产力光合潜力光温生产潜力四川盆地红层盆地生物学产量