气候变化对中国小麦生产的影响

气候变化对中国小麦生产的影响第1页/共22页主要内容一、全球气候变化概况二、气候变化对中国小麦种植区域的影响三、气候变化对中国冬小麦生长及产量影响四、案例：气候变化对河南省小麦产量影响五、气候变化下我国小麦产量变化区域模拟研究第2页/共22页一、全球气候变化概况全球气候变化的主要特征：

以CO2等为主的温室气体浓度升高导致的气温升高、全球气候剧烈变化引发极端气候,如极端高（低）温干旱和水涝等频现。随着全球气候变化发生频率显著增加,气候变化会对中国小麦生产的影响越来越显著。第3页/共22页二、气候变化对中国小麦种植区域的影响气候变暖提高了总积温，导致中国冬小麦安全种植界发生变化。但与此同时，北方大部分小麦产区降水呈减少趋势，干旱加重，影响其面积扩大和产量的提高随着抗冻性小麦种质引进和耐冻小麦品种的选育，冬小麦种植北界显著北移。杨晓光等冬小麦种植北界的空间地理位移。河北省平均向北移动50km，且河北省冬小麦种植北界的北移，可使界限变化区域的小麦单产平均增加约25%。因此，全球变暖将有利于中国冬小麦种植界北界北移，扩大冬小麦种植范围。第4页/共22页三、气候变化对中国冬小麦生长及产量的影响1、CO2浓度变化对冬小麦的影响2、温度变化对冬小麦的影响3、光照变化对冬小麦的影响4、降水变化对冬小麦的影响5、极端气候对冬小麦的影响第5页/共22页1、CO2浓度变化对冬小麦生产的影响

CO2浓度升高一方面导致气候变暖，引起降水及其他生态环境因子的变化，进而间接影响农作物的生产；另一方面，CO2浓度升高还对农作物本身产生直接的影响。CO2浓度升高影响小麦生长发育特性生理生化过程。大气CO2浓度升高促进小麦干物质积累和产量形成，潜在提高小麦产量。研究发现，CO2浓度升高，能促进小麦根茎叶生长，分蘖数、干物质积累和株高有增加的趋势。研究发现，小麦产量随着CO2浓度的升高而升高。浓度过高会导致小麦产量下降。从CO2浓度单一角度来分析，随着未来全球CO2浓度的升高，小麦产量将有所增长，但若CO2浓度升至过高时，小麦产量则会下降。第6页/共22页2、温度变化对冬小麦生产的影响小麦属于喜凉作物，当最高气温超过32℃后，小麦产量显著降低品质变劣。研究表明，黄淮海平原地区秋冬季适度增温，总体有利于小麦产量提高，但春季增温则相反，升温愈高，减产愈多。气候变暖对冬小麦生长发育也有显著影响暖冬年份小麦冬前生长快，小麦拔节期、抽穗期、成熟期均提前；暖冬冬前有效积温也显著增加，加快了小麦叶的生长和分蘖速度，冬前高峰苗提早形成，成穗率下降。此外，暖冬年份小麦冬春季分蘖没有明显的停滞阶段，分蘖不断发生，营养生长偏旺，群体质量下降。但冬前温度偏高，也有利于促进小麦早发壮苗，为足穗打下良好基础。第7页/共22页3、光照变化对冬小麦生长发育和产量的影响在中国的粮食主产区黄淮海麦区和长江中下游麦区，该区的日照时数，在过去的四五十年内下降非常快。弱光降低了小麦的干物质积累和籽粒产量。研究发现，拔节至成熟期弱光显著降低了小麦籽粒产量。但当遮光强度不超过20%时，对小麦产量的影响不显著。多数研究表明弱光显著降低了产量，但产量下降幅度与小麦基因型弱光程度弱光历期弱光时期以及周围环境密切相关，尤其在长期弱光作用下，随着弱光程度增大，小麦产量下降幅度可达6.4%-25.8%。第8页/共22页4、降水变化对冬小麦生产的影响中国降水呈南多北少趋势，并有明显的季节和区域特性，且各区域降水强度的季节分布呈现出较为集中的趋势。西北地区研究表明，小麦生育期间的各月降水，除2月份以外，均与小麦产量呈显著正相关；而休闲期间的6、7、8月3个月降水与小麦产量呈显著负相关。降水量对小麦生产的影响是一个较为复杂的过程，与其不同生育期具体降水量密切相关，生育前期降水增加有利于小麦产量提高，而后期则会导致一定的减产。第9页/共22页5、极端气候对冬小麦生生产的影响高温胁迫对中国小麦的危害主要表现为干热风和高温逼熟，其影响后果主要为灌浆期缩短、粒重降低，产量下降。干旱小麦在拔节、抽穗期遭受干旱，有效分蘖减少，影响穗数、穗粒数、千粒重，严重影响产量。渍水拔节孕穗期渍害较多，动用了根系和叶片贮藏的养分，降低了源的增长，导致籽粒灌浆历期缩短，灌浆速率降低，千粒重随之下降。第10页/共22页四、案例：气候变化对河南省小麦产量影响从图1可以看出，气候变化对小麦产量的影响在20世纪50年代和60年代较小，而70年代中后期，一直到21世纪，气候变化对小麦产量的影响则比较明显。1980年到1984年，小麦气候产量变化达到130.4%，是这54年来波动最大的一个时期。54年间，气候产量的最大值出现在1984年，427.2kg/hm2为，最小值出现在1977年，为-247.6kg/hm2。第11页/共22页1、自20世纪50年代以来，河南省小麦产量仅与积温存在显著相关水平，分别为60年代的0.05显著相关水平和70年代90年代间的0.01极显著相关水平。日照时数和降水对小麦产量的影响则不明显。2、同时，还可以看出日照时数和积温与小麦产量基本呈正相关水平，而降水量与小麦产量则基本呈负相关。表明一定程度内日照时数越长积温越高，小麦产量越高；但是降水量的增多则可能导致小麦产量下降。第12页/共22页1、从图2可以看出，自1952年以来，河南省小麦生育期内日照时数拟合方程的斜率为负值，即日照时数呈逐渐减小趋势。日照时数最多的年份为1963年，达到8762.3h；最少的年份为2004年，为5485.7h。2、从产量与日照时数响应关系（图3）中可以看出，小麦产量与日照时数的响应关系年代间变化与其相关关系基本吻合，其响应关系也非常明显，较好表明了小麦生育期内日照时数对小麦产量的影响。第13页/共22页图4小麦生育期内积温与小麦产量的响应关系从小麦产量与积温响应关系（图4）中可以看出，小麦产量受积温的影响与日照时数的影响较为相似，即一定范围内，积温越高越有利于小麦产量的形成。第14页/共22页图5小麦生育期内降水量与小麦产量的响应关系图图5是将降水量与小麦产量作以响应分析，结果显示，与日照时数和积温对小麦产量的影响相比，降水量对小麦产量的影响较小，表明小麦生育期内降水不是限制其产量的主要因子。第15页/共22页案例结论：1、河南省小麦生育期内日照时数呈逐渐减少趋势，而积温则逐渐增高，降水变化不明显。2、小麦产量波动与气候变化有较大一致性；候变化对小麦产量的影响主要是积温的影响，日照时数和降水对小麦产量的影响则不明显。3、日照时数和积温与小麦产量一定程度内呈正相关，而降水量与小麦产量则基本呈负相关。第16页/共22页五、气候变化下我国小麦产量变化区域模拟研究本研究利用最新温室气体和SO2排放方案运用区域气候模式(PRECIS)和作物模式(CERES-Wheat)相连接,模拟2080年2种排放情景特别报告温室气体排放方案下我国雨养和灌溉小麦的产量变化趋势。根据该研究结果，我们可以及时的采取相应的调整措施保证国家粮食安全！第17页/共22页区域气候模式的优势：研究所采用,区域气候模式在模式验证、时空分辨率、对地形的表述、模式的准确性方面更有优势。比以往大气环流模式和随机天气发生器相嵌套方法更合理,且模式在不同CO2浓度趋动下,能模拟全球50×50km网格的逐日最高气温、最低气温、降水量、辐射等20余项气象指标,模拟中考虑不同温室气体排放情景、CO2对作物的直接肥效作用以及雨养和灌溉等,模拟结果相对客观。第18页/共22页区域气候模式结果：

2080s两种温室气体排放方案下，我国雨养小麦普遍减产,平均减幅为21.7%和12.9%。在气候变化条件下，只有部分区域冬小麦可以获得增产。如果只考虑CO2的直接肥效作用，小麦一般表现出增产趋势。干旱对我国冬小麦产量影响显著，灌溉一定程度上缓解小麦生产中不利影响，但是仍不能阻碍整体减产的趋势。第19页/共22页参考文献：1、熊伟，居辉，许吟隆等气候变化下我国小麦产量变化区域模拟研究中国生态农业学报2006，14（2）2、蔡剑，姜东气候变化对中国冬小麦生产的影响农业环境科学学报2011,30（9）：1726-17333、仝文伟，查菲娜，王其英，尹文海，魏娜气候变化对河南省小麦产量影响分析河南科学