赵婉[1]2015年在《气候变化对我国粮食安全影响的实证研究》文中指出当前,以全球变暖为主要特征的气候变化已经是不争的事实,由此给人类带来的各方面影响日益显着,其中,被人们关注度较高的就包括气候变化对农业生产的影响。中国是一个农业大国,农业是受气候影响最为直接最为脆弱的生态系统之一,气候变化对我国农业生产和粮食安全的影响是不容小觑的,因此,面对气候变化寻求对策来确保粮食安全是一个重大的课题。本研究以黄淮海地区小麦生产为例,采用直线滑动平均法、多元回归、主成分分析法等模型,运用相关统计软件,并结合重农学派部分理论、产业结构主要理论等来研究气候变化对小麦产量的影响。同时,以此代表性区域的研究结果为依据进一步地模拟预测2020年气候变化对中国粮食安全的影响。最后为相关农业部门和政府部门提出合理的政策建议。
任晓娜[2]2012年在《气候变化对中国粮食生产与贸易政策的影响研究》文中研究表明上个世纪80年代以来，气候变化问题受到全世界各国的广泛关注，尤其气候变化对粮食生产的影响因为涉及粮食安全而备受全世界关注。中国作为一个人口大国和粮食生产消费大国，基本实现国内外两个市场的互动，粮食品种、品质及数量的相互调剂；保持着约95%的粮食自给率，剩余5%左右的粮食需要世界市场来平衡。中国在2001年加入WTO后，于2004年调整了粮食贸易有关配额数量以及关税等贸易政策并延续至今。对于气候变化这个不争的事实，未来中国粮食安全和贸易政策的调整变化对粮食进出口、其他农业以及非农产业等会带来什么影响，是一个很有实践和理论价值的问题。本研究致力于在未来不同气候情景下，粮食生产及贸易政策的调整会对我国粮食安全及贸易产生什么样的影响，并提出政策建议。基于已有文献和相关理论资料的回顾与分析，本研究主要集中在以下两个方面：首先，梳理了中国粮食生产和贸易以及粮食主产区气候变化的基本情况，确定气候变化对粮食安全和贸易的影响机制“气候条件——粮食产量——粮食贸易——粮食安全”；其次，整理分析了中国粮食生产、贸易政策的发展变化，并做了国际比较分析。针对未来不同的气候变化情景，利用GTAP模型对未来不同气候情景下各种粮食贸易政策方案进行模拟，并评价政策影响效果。在研究方法上，第一方面，选择了粮食贸易引力模型对粮食贸易的影响因素进行研究分析。第二方面，回顾了国内外不同的粮食贸易政策后，采用GTAP8模型对不同的政策方案情景进行模拟，对不断增加的国内支持数额和调整后的配额制度政策进行评价分析。本研究的主要结论和建议如下：1.随着气候变化的发展，气温、光照和降水以及二氧化碳排放量等气候条件将会影响粮食产量，A2、B2情景下粮食产量变化不同。但都要增加粮食生产国内支持政策的实施力度，努力提高粮食单产。除了不断增加“黄箱”投入，还要增加“绿箱”和“蓝箱”投入。2.中国粮食基本能够自给，但是未来玉米缺口较大，要适时调整粮食配额制度。不论哪种气候变化情景和与气候变化情景相对应的社会经济情景，随着粮食需求的增加，进口压力加大，要适时调整进口配额。3.中国未来对粮食生产的国内支持政策将不断加强，政策效果在B2情景下比A2情景更明显。在增加对粮食生产投入和改变配额同时，要保护种粮农民积极性和提高种粮农民收入，还要照顾其他产业或行业。WTO规定“黄箱”政策不能超过农业产值的8.5%。假设2020年粮食补贴金额分别达到粮食产值的5.5%、6.5%和7.5%，A2情景下粮食产量将会分别上升1.45%、1.70%和1.95%，粮食的价格将会分别下降3.2%、3.75%和4.28%，粮食的出口将会分别上升18.4%、22%和25.6%；B2情景下粮食的产量将会分别上升1.57%、1.84%和2.11%，粮食的价格将会分别下降3.35%、3.93%和4.49%，粮食的出口将会分别上升19.38%、23.14%和26.97%。随着粮食补贴的增加，一方面，粮食产量上升，价格下降，人们的福利提高；另一方面，粮食价格的下降幅度要比粮食产量上升幅度高，总体看来对粮农收益的影响为负。这就要在人们福利提高的同时，注意对种粮农民积极性的保护和农民粮食收入的提高。4.包括配额数量和配额关税变化的粮食贸易政策在未来要适时调整，首当其冲的可能是玉米；对玉米配额的调整要慎重。假设2020年玉米配额外关税由目前的65%分别下降到40%、20%和1%（即取消配额关税基本实现自由贸易），A2情景下玉米的产量将会分别下降0.35%、0.74%和1.18%，玉米的价格将会分别下降0.18%、0.39%和0.62%，玉米的进口将会分别上升22.97%、55.06%和101.95%；B2情景玉米的产量将会分别下降0.37%、0.78%和1.24%，价格将会分别下降0.17%、0.37%和0.59%，玉米的进口将会分别上升22.72%、54.458%和100.82%。水稻、小麦以及其他农业产业产量上升，价格下降，出口增加。A2和B2两种情景下，配额政策的逐步宽松对总体经济的影响是复杂变化的，并不是越松越好。从模拟结果看玉米配额逐渐加大对整体经济的影响并不总是积极影响，要慎重。5、完善相关法律法规，提高全民气候变化适应意识，实现粮食安全要兼顾农业发展的可持续。根据研究结果看，同样的支持力度，多数情况下在B2气候情景下效果更优。这就从另一个角度说明了经济发展一定要兼顾环境，粮食的生产也是如此。从世界各国的经验和我国长期发展来看，健全和完善我国粮食的支持保护制度，提高全民气候变化适应意识，完善与之相适应的宏观调控制度和安全预警、贸易救济等工作，符合我国长远利益。
熊伟[3]2004年在《未来气候变化情景下中国主要粮食作物生产模拟》文中认为大气中温室气体浓度的增加将导致全球气候变暖，这是气候数值模拟研究得出的重要结论。气候变化必将给社会经济各方面带来许多新问题。农业是国民经济的基础，是百业之首，特别是对于中国这个人口大国来说，农业更是重中之重。为了加强对气候变化影响的认识，为政府决策部门、环境外交提供充足的科学依据。本文运用国际先进的模拟技术，开展气候变化对中国主要粮食作物的数值模拟研究，对科学地回答气候变化对中国主要粮食作物、粮食安全的影响具有重要的意义和实用价值。 研究选用了区域模拟的方法从微观角度定量的分析了气候变化对中国未来粮食生产的影响。研究中选择了IPCC颁布的最新温室气体和二氧化硫排放方案(SRES)中的A2和B2方案，利用时空分辨率较高的区域气候模式产生当前和未来长时间序列的逐日天气数据，结合区域作物模型和GIS技术，在50×50公里网格的基础上对我国叁大粮食作物-水稻、小麦和玉米的单产、总产以及分布地域变化进行了定量评价，结合IPCC SRES中对中国社会经济发展的定义，对未来我国粮食安全问题进行了论述。 针对大多数作物模型局限于单点状况模拟的情况，以作物模型区域化应用的理论依据为基础，利用区域气候模式产生的高分辨率逐日气象资料，结合网格化的作物参数、土壤特性参数和作物管理参数，组建了以CERES系列模型为内核的区域作物模式-RCMCA，并相继在站点水平和区域水平上对模拟结果进行了检验。并利用该模式模拟了IPCC SRES A2和B2温室气体排放方案下2020s，2050s和2080s叁个时段我国叁种主要粮食作物相对于基准气候情景(1961-1990)下单产和总产的变化值，并对未来气候变化下我国水稻的地域分布变化进行了分析，最后结合叁大作物的产量变化和我国社会、经济、人口的预测，对气候变化情景下2080s我国粮食安全问题进行了阐述。结果表明： ● A2和B2两种温室气体排放方案下，我国各地的平均气温将会大幅度上升，降水也会不同程度地增加，温度降水变化的地域分布不尽相同。 ● 如果模拟中不考虑CO_2对作物的直接肥效作用，两种排放方案下，我国叁种作物的单产和总产水平都会下降，单产下降幅度最大的是小麦，幅度最小的是玉米。下降幅度最大的时段是2080s，最小的时段是2020s。灌溉可以明显降低叁种作物产量的下降幅度，甚至可以使部分时段的产量少许上升，但整体上不能阻止产量的下降。总产以玉米产量下降最多，小麦产量下降最少。 ● 如果考虑CO_2对作物的直接肥效作用，两种排放方案下，我国叁种作物的单产和总产水平有增有减，水稻在A2方案下单、总产都增加，B2方案下都下降，小麦在两种排放方案下和叁个时段单、总产都上升，玉米在两种排放方案下雨养玉米的单、总产上升，灌溉玉米的单、总产均下降。 ● 产量变化的地域分布方面，主要产粮区的产量大多下降，而非主产区的产量反而上升。 ● 如果单独考虑气候变化的影响，未来我国可持续发展的粮食安全不会存在问题，但如果考虑人口的增涨和经济的发展，对于最悲观的温室气体排放方案A2，除非农业技术对产量的年贡献率达1％，未来我国可持续发展的粮食供给才可以保障。
周文魁[4]2012年在《气候变化对中国粮食生产的影响及应对策略》文中研究指明近几十年来,在自然条件变化和人类社会活动的共同影响下,全球气候正在经历一场以变暖为主要特征的显着变化。气候变化问题直接涉及到人类社会经济发展的方式以及全球能源利用的结构和数量,已经成为影响21世纪全球发展的一个重大国际问题。全球气候变暖对世界和中国的自然生态系统和社会经济已经产生并将继续产生重大的影响。农业是人类社会赖以生存的基本生活资料的来源,直接关系到人类社会的生存和发展。气候变化的影响是全方位、多层次、多尺度的,有正面影响,也有负面影响,其中负面影响更大。气候变化对中国的不利影响较为严重,《中国应对气候变化国家方案》(2008)中指出,气候变化对中国国民经济主要产生负面影响,中国未来粮食生产在气候变化下将面临叁个突出问题：一是粮食生产会变得不稳定,粮食产量波动变大,如果不采取相应的适应性措施,水稻、小麦、玉米叁大粮食作物均将以减产为主；二是粮食生产结构和布局会发生变动,作物种植制度可能产生较大变化；叁是农业生产条件会发生改变,农业生产成本因为气候变化会大幅度增加。因此,加强对气候变化相关领域的科学研究,探讨气候变化对中国粮食生产的影响,分析减缓和适应气候变化的应对策略,对于保障中国粮食安全、提高农民收入、维护社会稳定,具有十分重要的意义。气候变化影响评估已成为国际学术界最为关注的研究领域之一,而分析气候变化对粮食生产的影响及应对气候变化的适应性对策正成为当前迫切需要解决的问题。目前关于气候变化影响的研究主要局限在自然科学领域,一般不涉及社会经济因素。粮食生产不仅受气候因素等自然条件的影响,还受各种社会经济因素的影响,气候变化对粮食生产的影响也需要作为气象学与经济学的交叉学科来加以研究。在目前中国的气候变化研究中,自然科学领域还尚未引入经济学的理论和方法,而通过经济学方法研究气候变化又缺乏气象学的支撑,这一交叉领域的研究进展缓慢。本文对全球气候变化问题进行了概述,分析了全国及各地区温度、降水量和农业气象灾害的变化情况,并从有利和不利两个方面总结气候变化对中国粮食生产的影响。在实证分析中,以水稻为例,通过在C-D生产函数中加入气候因子,构建了经济-气候新模型,实证分析气候变化对中国各地区水稻产量的影响大小和地区差异,并计算分析了全国及各地区农业气象灾害造成的粮食损失；利用IPCC AR4数据对B2排放情景下2020年中国各省区的气温和降水变化情况进行了计算模拟,分别构建了气候变化影响模拟方案和气候变化适应性方案两大类模拟方案,并通过中国农业政策分析模型对两类方案五种不同情景下的各地区粮食生产情况进行了模拟研究,分析不同情景下各地区粮食播种面积和产量变化以及粮食种植结构变化情况,并分析不同情景方案对未来粮食安全的影响。在以上结论的基础上,从适应性方面提出了粮食生产应对气候变化的应对策略。全文主要结论如下：(1)近50年来,全国以及华北、东北、华东、中南地区的年平均温度都呈现出不断升高的趋势,90年代后的温度增幅最为明显,而西南地区的温度变化不明显,没有表现出温度升高的趋势。从降水的变化趋势看,全国以及东北、华东、中南、西南地区的年平均降水变化都不明显,而华北地区的年平均降水量从60到80年代呈现出一定的下降趋势,但80年代后又趋于稳定。近30年来,全国的旱灾情况未发生明显变化,水灾表现出显着的恶化趋势；华北地区的旱灾和水灾情况都较为稳定；东北地区的旱灾表现出显着的恶化趋势,而水灾则呈现出明显的好转趋势；华东、中南和西南地区的情况相似,都是旱灾呈现出较为明显的好转趋势,而水灾则表现出严重的恶化趋势；西北地区则是旱灾和水灾都表现出明显的恶化趋势。(2)温度升高对中国东北以外地区的水稻产量都有显着的负影响。温度升高对水稻产量的影响存在显着的地区差异,温度升高对西北地区水稻生产的影响最大,其次是中南地区,再次是华东和华北地区,对西南地区的影响最小。降水量对中国水稻产量的影响不显着,这和各地区的年均降水量变化情况有着直接关系,各地降水量在一个较长时期内基本保持稳定,和温度的显着变化趋势有着很大差异；水稻播种面积、农业劳动力、化肥施用量对水稻产量有正的影响,其中水稻播种面积的影响最大,中国的水稻产量在很大的程度上都要依赖于耕地资源；农业机械投入对大部分地区的水稻产量有正的影响；技术进步对中国水稻产量有显着的正影响,加快技术进步是减缓气候变化不利影响的主要措施。(3)农业气象灾害每年都要造成巨大的粮食减产,全国的年平均粮食灾损为2062.8万吨,年均粮食减产百分比为4.7%。华北、东北和西北地区的粮食减产情况都较为严重。农业气象灾害造成的粮食损失情况表现出显着的恶化趋势,各地区粮食灾损的增长速度都超过了粮食产量的增长速度,因灾造成的粮食减产百分比不断升高,粮食产量的增长有相当一部分被农业气象灾害造成的粮食损失所抵消,西北地区的粮食减产恶化趋势最为严重。(4)在B2情景下,2020年全国平均气温将上升0.28℃,除西藏外的各省区平均气温都将升高,中南地区平均气温升高最为明显,西南部分省区平均气温升高也较为明显,华东和西北地区平均气温升高则较为适中,华北和东北地区平均气温升高较不明显；2020年全国平均降水量变化不明显,多数省份的平均降水量小幅增加,华东各省区的降水量增加较多,中南和西南地区的部分省份平均降水量则出现小幅降低。(5)构建了气候变化影响模拟方案和气候变化适应性模拟方案两大类模拟方案,通过中国农业政策分析模型对两类方案五种不同情景下的各地区粮食生产情况进行了模拟研究,分析不同情景下各地区粮食播种面积和产量变化以及粮食种植结构变化情况。气候变化影响模拟方案模拟气候变化背景下由于降雨减少导致水资源短缺、或由于未来气候变化造成粮食单产下降的情景：在未来部分省区发生干旱水资源减少的情景下,粮食总产量将减少0.5%,华北、西南和西北叁个地区粮食产量会出现减少,尤其是华北和西北地区的粮食减产幅度均超过10%,部分省区干旱对全国粮食总产量造成的影响较为轻微,并且各个地区将会补种改种需水量较小的旱地作物以减轻干旱对粮食生产造成的不利影响；在未来气温升高粮食单产下降的情景下,全国粮食总产量将减少10.1%,其中水稻总产量减少12.8%,小麦总产量减少10.0%,玉米总产量减少7.1%,华北、华东、中南、西南、西北五个地区的粮食产量都将出现减少,而东北地区的粮食产量则将小幅增加,气温上升将对中国未来的粮食生产带来一定程度的不利影响。(6)气候变化适应性模拟方案模拟人类采取积极有效措施(推广双季稻、技术进步等)以应对气候变化,通过情景模拟来估计所发挥的作用：在部分省区推广双季稻的情景下,粮食总产量将增加1.5%,全国水稻总产量将增加3.7%,尤其是中南地区水稻增产达12.7%,而小麦和玉米产量则变化不明显,在部分省区推广双季稻对全国粮食产量的提高有着积极作用；在技术进步的适应性情景下,粮食总产量将增加14.9%,其中水稻总产量增加14.9%,小麦总产量增加3.5%,玉米总产量增加22.6%,华北地区将成为我国小麦的第一大产区,而东北地区粮食产量增幅较大,其粮食产量占全国粮食总产量的比重达到四分之一,通过技术进步的适应性措施可以抵消气候变化对粮食生产的不利影响,对未来全国粮食产量的提高有着重要作用。在气候变化综合适应性情景下,全国粮食总产量将增加25.4%,其中水稻总产量增加35.6%,小麦总产量增加12.6%,玉米总产量增加22.6%,除西北地区外的五个地区粮食产量都将出现增长,东北地区粮食产量尤其是玉米产量增幅明显,其玉米产量将占到全国玉米总产量的一半,同时采取推广双季稻和引种的适应性措施对粮食产量的提高程度要明显高于单独推广双季稻和单独引种和技术进步。(7)到2020年我国粮食自给率为77.2%。在未来部分省区发生干旱的气候变化影响情景下,粮食自给率为76.8%,叁大作物中仅玉米的自给率出现下降；在未来气温升高粮食单产下降的气候变化影响情景下,粮食自给率为69.4%,叁大粮食作物的自给率均出现下降,尤其是水稻自给率下降达11个百分点；在未来部分省区推广双季稻的气候变化适应性情景下,粮食自给率为78.3%；在引种和技术进步的气候变化适应性情景下,粮食自给率为88.6%,水稻接近完全自给；在气候变化综合适应性情景下,粮食自给率将达到96.7%,基本达到粮食完全自给,其对于提高粮食自给率的程度要明显高于单纯推广双季稻和单纯引种和技术进步,可以抵消气候变化对粮食生产的不利影响,从而强有力的保障国家粮食安全,实现国家粮食安全战略目标。最后,本文根据上述研究结论,从适应性的角度提出了粮食生产应对气候变化应采取的对策措施。
叶宏宝[5]2008年在《基于模型与GIS的水稻生产力预测预警技术研究》文中研究表明粮食安全是关系国计民生的重大问题。面对未来人口刚性增长、耕地面积不断减少及人均消费水平稳步提高的严峻形势,准确预测和评估我国粮食生产能力及发展趋势、建立粮食生产安全预警系统对保障我国粮食安全、促进农业可持续发展具有重要意义。作物生长模型可为预测粮食产量和评估环境变化影响等提供有力的定量化工具。水稻是我国第一大粮食作物,其安全生产对确保国家粮食安全、经济发展和人民生活具有举足轻重的地位。本研究以水稻为研究对象,在本实验室已有水稻生长模型RiceGrow的基础上,耦合GIS技术,构建水稻生产力空间预测与评价系统,将基于站点的生长模型扩展到区域尺度应用,为探索水稻生产潜力、评估气候变化影响、制定农业生产对策等提供有效的定量化工具。针对大多数生长模型局限于单点模拟的情况,探讨了生长模型在区域化应用中升尺度问题的解决技术与方法,进而构建了水稻生产力区域预测模型(Regional-Rice Model).水稻生产力的区域模拟采用栅格为基本模拟单元,利用GIS中的空间插值、迭加、查询等技术,对模型所需的输入数据进行栅格化预处理,将对象地区划分成许多认为均质的栅格,每个栅格具有一套完整的RiceGrow运行所需的气象、土壤、管理、品种等输入数据,通过批量运行生长模型,每个栅格得到一组模拟输出结果,进而获得栅格形式的模拟结果空间分布图,或者对各栅格模拟值进行空间归并获得区域模拟结果。利用试验观测数据及生产统计资料分别在站点水平和区域水平上对生产力模型的模拟结果进行了校正与检验,结果表明模型具有较高的预测精度与较强的适用能力。利用所构建的水稻生产力区域预测模型模拟了光温潜在、水分限制及氮素限制叁种不同生产水平情景下中国南方稻区的水稻生产潜力,并分析了所假设的2020年、2030年与2050年叁个阶段性气候变化情景对南方稻区水稻生育期和产量的影响,提出了几种适应性对策。结果表明：(1)南方稻区光温生产潜力在7485kg hm-2—15492kghm-2之间,水分限制的生产潜力比较接近光温水平,N素限制的生产力在5210kg hm-2—10360kg hm-2之间；光温生产潜力与N限制下生产力的差值即增产潜力大约在1910kg hm-2—7670kg hm-2之间,表明我国南方稻区具有较高的增产潜力。如果能使水稻单产达到光温生产潜力水平,在保持种植面积不变的情况下,则南方稻区水稻总产量可由1.98亿吨上升到3.36亿吨,增幅可达69.8%。(2)未来气候变暖,加速水稻发育,水稻生育期天数缩短。在不考虑CO2浓度增加直接施肥效应时,整个南方稻区无论单季稻还是双季稻,水稻产量均表现为减产,且随着时间推移,气候温度增幅的增加,减产幅度呈增大趋势；若加入CO2浓度增加的直接施肥作用可以缓解或抵消增温带来的负面影响,则南方稻区不同地区的水稻产量表现有增有减,但以减产为主,特别是华中双季稻与华南双季稻区减产严重。提出播期调整、选育耐热新品种、加大农田设施投入,充分利用气候变暖给南方稻区带来的更为丰富的热量资源,实现水稻“单改双”,改变种植布局,提高复种指数,是未来农业生产适应气候变化的有效措施。进一步探讨了粮食安全预警的基本理论和方法,提出了基于生长模型与生产情景的粮食生产安全预警技术。该方法从粮食生产的角度出发,利用作物模型的产量预测功能,以生长模型代替现有粮食安全预警研究中基于黑箱或者灰色系统的粮食产量预测模型,选择了人均粮食占有量与粮食产量波动系数作为预警指标,并确定了相应的警限水平,从而为粮食安全预警提供了新的路径与尝试。从水稻生产角度对基于生长模型的粮食安全预警技术进行了实例分析,结果表明：假设未来水稻种植面积、南方水稻生产占全国水稻总产的权重以及水稻总产占粮食总产的比例保持不变,在2020年、2030年与2050年叁个气候变化假设情景下,人均粮食占有量分别为392.8千克/人、376.5千克/人、356.9千克/人,对照人均粮食占有量的警限区间2020年与2030年为无警,2050年将处于轻警状态。总体上认为,只要积极采取应对措施,未来我国粮食安全生产的不利局面完全可以减轻或克服。最后,采用构件化、模块化程序设计思想,利用组件的语言无关性、独立性、可重用性等特点,在Visual Studio.Net2005开发环境下,采用C#语言设计系统界面,以空间数据为纽带,有效耦合生长模型与GIS组件,并结合气候变化与适应性对策情景及粮食安全预警技术,构建了基于生长模型与GIS的水稻生产力预测预警系统,实现了不同品种类型、生态环境、空间尺度下光温水平、水分限制及氮素限制叁个水平的水稻生产力模拟与分析,以及气候变化影响及适应性对策评估和粮食安全预警等复合功能,为分析水稻生产潜力、评估气候变化影响、辅助粮食安全预警以及制定农业政策等提供了数字化平台,并为构建其它作物的空间模拟预测和评价系统奠定了技术框架与开发模式。
陶生才[6]2011年在《北方粮食生产适应气候变化技术的模拟研究》文中认为在以变暖为主要特征的全球气候变化背景下,观测到的中国的气候变化已比较显着,无论是气候平均态的变化还是极端气候事件的变化,都对粮食生产产生了重大影响,如何适应气候变化成为当前气候变化领域关注的热点话题。玉米和小麦是我国北方的主要粮食作物,两种粮食作物的高产和稳产对保障国家粮食安全至关重要。研究和评估气候变化下北方粮食生产的适应技术及其作用,制定切实有效的适应对策,具有科学上的理论探索意义和实践上的应用价值。本研究以中国北方主要粮食作物小麦和玉米为研究对象,采用区域气候模式系统PRECIS(Providing Regional Climates for Impacts Studies)产生的气候情景,包括SRES A2和B2情景下1961-1990年气候基准时段(BASELINE)、2011-2040年(2020s时段)、2041-2070年(2050s时段)、2071-2100年(2080s时段),和DSSAT模型中的核心模块CERES链接,进行改变播期、品种引进与改良、改变灌溉条件等适应技术和措施效果的模拟,定量分析气候变化对粮食作物产量及产量波动性的影响,评估采用适应技术和措施后的效果,为提高农业适应气候变化的能力以及进行农业适应决策提供参考依据。本文主要研究结果如下:(1)通过CERES模型在中国北方典型研究站点的模拟,检验作物模型的模拟能力。模拟结果表明,模拟的开花期、成熟期、产量和生育期与实测值具有较好的相关性,各站点的模型模拟输出与观测值之间的一致性比较好,误差在比较合理范围之内。说明该模型对中国北方玉米和小麦生产的模拟适用性较好,可以用来研究中国北方未来气候变化下的玉米和小麦生产;(2)对未来两种情景下中国区域2080s时段温度和降水相对于基准时段的变化作了分析,此外,利用PRECIS对敦化、临沂等多个站点具体分析了未来SRES A2和B2情景下的逐日天气数据中的日最高温度、日最低温度和日平均降水的变化。结果表明,未来两个情景下温度和降水变化的区域差异性比较大。在A2和B2排放情景下,各研究站点相对于基准时段的升温幅度较大,并且A2情景中升温幅度比B2情景大温度增加明显,且随着时间推移增温越明显。而日最低温度的增幅幅度高于日最高温度,降水的波动性较大,且在作物生长期内的分布不均匀;(3)气候变化对不同区域的不同作物影响不同;在未来不同情景下,不同时段的影响也不一样。从模拟试验的结果来看,在目前的耕作水平和技术背景下,无论未来气候变化对小麦和玉米生产影响如何,未来两种作物产量的波动性都是变化的,产量波动的变化会导致粮食生产的不稳定性增加;(4)通过采取一定的适应技术或措施,如本研究主要考虑的农艺措施,会降低气候变化对小麦和玉米生产带来的不利影响,增加有利影响。相对于粮食产量平均态的变化,粮食产量的波动性更值得关注。尤其是采取综合的适应技术或措施的情况下,粮食产量的波动性将会降低,这将有利于区域粮食生产的稳产高产;(5)作物模型通过调整相应的参数或者模块,可以用来进行适应技术的模拟研究。各区域应结合区域粮食生产的实际情况,制定具有区域特色的综合适应技术,编制区域粮食生产适应气候变化清单,最大限度地降低气候变化带来的不利影响,增加有利影响。
张冰[7]2017年在《海河流域主要粮食作物水足迹对气候变化的响应》文中提出气候变化影响水资源的时空分布。水足迹可以看做水资源占用的综合评价指标。研究气候变化对农业水足迹的影响并提出行之有效的对策对于区域农业水资源管理具有重要意义。本文基于Cropwat、ArcGIS10.0及Matlab软件,研究了海河流域1990-2014年主要粮食作物(冬小麦、夏玉米)生产水足迹的时空分布特征。同时,在2020-2050年GFDL-ESM2M模式RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5叁种气候情景下预估产量的基础上,核算了作物生产水足迹,并定量分析了各气象因子对水足迹的贡献。主要研究内容和结论如下:(1)根据1990-2014年日实测气象数据及作物产量,基于Cropwat软件核算冬小麦、夏玉米单位质量水足迹及总水足迹,利用Arc GIS10.0软件分析空间分布特征,采用时间序列法分析其年际变化规律。结果表明:夏玉米单位质量水足迹中,蓝、绿水分别占36.21%、63.79%,总水足迹中蓝、绿水分别占36.09%、63.91%。冬小麦单位质量水足迹中蓝、绿水分别占76.52%、23.48%,总水足迹中蓝、绿水分别占77.51%、22.49%。西北以及环渤海部分地区冬小麦、夏玉米单位质量蓝、绿水足迹偏高;而总水足迹呈现出四周低,中部、东南部高的特征。1990-2014年间,两种作物单位质量蓝、绿水足迹均呈下降趋势;夏玉米水足迹总体呈上升趋势,冬小麦水足迹总体呈下降趋势。(2)对2020-2050年GFDL-ESM2M模式RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5叁种气候情景气象数据进行降尺度处理,利用偏最小二乘法建立1990-2014年间单位面积产量与各气象要素的拟合方程,并预测2020-2050年夏玉米、冬小麦单位面积产量。结果表明:2020-2050年间RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5叁种情景夏玉米单位面积预估产量均值分别为5581.1 Kg/hm~2、5706.8 Kg/hm~2、5723.5 Kg/hm~2;叁种情景冬小麦单位面积预估产量均值分别为4790.0 Kg/hm~2、4940.3 Kg/hm~2、4783.3 Kg/hm~2。同时,分析表明各情景间单位面积产量及产量年际变化规律差异性明显。(3)基于Cropwat软件核算2020-2050年不同气候变化情景下的单位质量水足迹及总水足迹量,分析其时空变化特征。结果表明:空间上,两种作物单位质量蓝、绿水足迹及总水迹分布规律与1990-2014年差异不大。时间上,夏玉米单位质量蓝、绿水足迹较1990-2014年均值有所减小,冬小麦两者均有所增加;两种作物蓝、绿水足迹均有大幅上升。(4)基于Matlab平台采用偏相关法分析各气象因素对各水足迹分项的贡献度,研究表明:相对湿度、降水以及日照时数是影响夏玉米水足迹各分项的主要气象因子,其中降水、相对湿度与蓝水呈负相关,对绿水呈正相关,而日照时数均呈正相关;相对湿度是影响冬小麦水足迹各分项的主要气象因子,且对蓝水呈负相关,对绿水呈正相关。同时,对于各行政区划,大部分地区夏玉米与冬小麦各情景间水足迹受两种气象因子的显着影响,且降水、相对湿度与单位质量水足迹呈负相关,日照时数、气温、风速呈正相关;而各气象因子与总水足迹均呈正相关;但主要影响因子差异性显着。
马占云[8]2009年在《气候变化对中国农林生物质能的区域影响研究》文中认为气候是人类生存环境的基本组成部分,政府间气候变化专业委员会(IPCC)第四次评估报告(AR4)指出最近100年(1906~2005年)地球表面平均温度上升了0.74(0.56~0.92)℃。全球气候变化问题,不仅是科学问题、环境问题,而且是能源问题、经济问题和政治问题。在当前气候变化形势下,发展生物质能不仅有助于解决农村发展和农民生活问题,也有利于保护生态环境,保证国家能源安全,缓解能源危机。作为生物质能资源利用首先要清楚有多少资源量,分布如何。在2008年国务院办公厅下达的《关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》要求,摸清秸秆资源情况和利用现状,分析未来发展趋势。所以定量计算我国生物质能的资源量,分析气候变化对其的区域影响,并预测未来气候变化条件下的发展趋势,对我国中长期规划和发展目标的确定具有重要的意义。研究采用了统计资料分析、试验验证和模型模拟的方法对我国农业生物质能进行了现状和未来发展趋势的区域分析。在气象和统计年鉴资料的基础上分析了我国气候变化的事实,即温度和降水对我国水稻、玉米和小麦叁大作物秸秆量的变化的影响;在FACE系统试验平台(Free-air CO_2 enrichment,FACE)基础上验证了CO_2浓度升高对冬小麦秸秆量和经济系数等指标的影响;利用CERES系列作物模型模拟了未来气候变化情景下主要农作物秸秆的变化趋势;还研究了气候变化对林业生物质能的影响;进一步分析了中国生物质能开发利用情况。结果表明:(1)我国气温增暖明显,而降水呈微小的下降趋势。我国过去50年的增暖主要发生在80年代中期以后,特别是90年代,增温异常明显。我国年平均气温呈现明显的上升趋势,全国2004年的平均温度比1974年增加1.09℃,除了1986年及其以前的温度低于平均温度以外,1987年到2004年各年平均温度均高于此31年的平均温度。(2)气候变化对秸秆量的影响。利用农业统计年鉴(1983~2005),通过经济系数和作物产量计算得出1982~2004年我国叁大主要粮食作物秸秆资源量,水稻秸秆年均产量为1.814×10~8t,小麦年均总产为1.636×10~8t,玉米年均总产量为1.206×10~8t。我国叁大作物秸秆总量呈增加的趋势,当前随着温度的升高,水稻和小麦秸秆产量呈减少趋势,玉米秸秆产量呈增加的趋势,但是我国各区域变化趋势不同。温度升高对各区域的主要作物秸秆产量的影响以增加为主,且都通过了0.01水平的相关性检验,但降水则只有部分地区通过检验。可见温度对作物秸秆产量的影响比降水的影响大。(3)通过CO_2浓度升高对冬小麦的影响试验(FACE)可以得出,CO_2浓度升高对冬小麦的株高、生物量和秸秆量的影响大致相同,结果都是促进作用,高于对照值。而且使冬小麦的经济系数减小,即增加了秸秆在生物量中的比重。CO_2浓度升高条件下,对于两个品种平均的经济系数减小,对照的平均经济系数为0.40,高CO_2浓度下的平均经济系数减小为0.38。这符合国际FACE试验的结果规律,在CO_2浓度升高的作用下,作物生长向着植株越来越高的方向发展。而且对于试验的对照条件和FACE条件相比则符合经济系数和株高成反比的规律,在FACE条件下经济系数减小,株高明显增高。(4)在IPCC气候变化SRES(Special Report on Emissions Scenarios)排放情景A2和B2下,在考虑了CO_2肥效作用的影响下,利用作物模型模拟了未来主要农作物秸秆量的变化趋势,在A2情景下以减少为主,平均单位面积秸秆量在2020s增加0.13%,2050s和2080s分别减少0.24%和2.08%。B2情景增加,特别是小麦呈现幅度较大的增加,叁大作物总平均单位面积秸秆量增加率分别为8.64%、11.99%和18.10%。且两个情景都是随时间变幅增大。(5)在保证粮食安全的前提下,农作物秸秆和非农林能源作物作为能源利用可进一步加强。在保证粮食安全的前提下,农作物秸秆和能源作物则是生物质能的重要原料,我国农作物秸秆资源丰富,仅叁大粮食作物每年就可以产生5×10~8t左右的秸秆,除了部分还田以保持土壤碳含量外,尚有可用于生物能源的部分,此外我国尚有近1×10~8 hm~2宜农、宜林荒山荒地,可用于发展能源农业和能源林业,而且我国能源农林业物种资源非常丰富,农业主要有木薯、甘蔗、甜高粱、油菜、花生、向日葵等,林业有漆树科的黄连木,无患子科的文冠果,大戟科的小桐子,山茱萸科的光皮树等,以此为原料可以进一步加强我国的生物液体燃料等的生物质能利用方式。(6)从农民增收的角度,农作物秸秆和非农经济林综合利用可进一步发展。生物质能的开发利用对解决“叁农”问题有重要的作用,农作物秸秆和非农经济林综合利用能进一步增加农民收入。在把农作物秸秆变“废”为“宝”的生物质能利用,收购农民手中的作物秸秆即可增加农民收入。另外生物质能的利用可以创造就业机会增加农民收入,而且以户用沼气为纽带的综合利用模式在很大程度上增加了农民的收入,在国家资金和政策的大力支持下,户用沼气和大中型沼气工程发展迅速。另外我国约有经济林2140×10~4hm~2,其中木本油料树总面积超过400×10~4hm~2,油料树的果实产量每年在200×104t以上,可作为生物柴油的原料。其中对林木、林果、林副产品等林业资源的经营管理,可以增加林农的收入。(7)从环境保护角度,保证足够的秸秆还田量以后,农林生物质替代能源工程可作为新农村的基本设施建设纳入国家计划。农作物秸秆用于生物质能利用减少了露天焚烧,减少了环境污染,在生物质能利用中提高了利用效率,较传统的直接燃料燃烧即节约了能源又改善了农村居民的生活环境和生态环境。而且秸秆还田可以减少CO_2和SO_2的排放,增加土壤碳,为保护环境和减缓气候变暖做出贡献。(8)本文利用meta分析方法分析了我国近年来秸秆还田的文献资料,估算出我国秸秆还田量最适宜为4.78t/hm~2,理论上我国作物适宜秸秆还田的数量占总秸秆资源总量的87%。我国叁大作物秸秆实际的直接还田量仅为0.61~0.81×10~8t,占其总产的13%~17%。利用水稻、玉米和小麦秸秆的可收集利用系数,估算我国叁大主要农作物秸秆资源可收集利用量为3.715×10~8t,占叁大作物总秸秆产量的79.76%。而在我国叁大作物年均秸秆生物质能可利用量估计为0.817~1.485×10~8t。根据模拟未来气候变化A2和B2情景下秸秆量变化率,在假设种植面积不变的情况下,总产的变化率与相同,符合我国中长期规划的B2情景下的主要作物秸秆产量和生物质能可利用量都是随着时间而增加的,到2050s可以达到0.92~1.66×10~8t以上。
高景灏[9]2018年在《西安地区主要粮食作物水分生产率时空分布规律分析及其模拟研究》文中指出水分生产率是农业水资源管理的一个重要指标,提高水分生产率对节约水资源和保证粮食安全有重要的意义。为从不同视角揭示农业水资源消耗与粮食生产的关系,本研究以西安市为研究区,在详细分析该地区数据特征(气候变化、农业资源及水资源特征等)的基础上,分析了主要粮食作物(小麦、玉米)各水分生产率指标的时空分布规律,并通过灰色关联理论提取了水分生产率的主影响因素。建立SWAT模型,对不同情景下的气候变化对作物产量、蒸散发及水分生产率的影响做了预测模拟。为西安市及其他区域制定农业及农业水资源管理等相关政策提供数据支撑及理论参考。主要研究结果如下:(1)西安地区年均气温显示出0.27℃/10a的上升趋势;降水呈现先减少后增加的变化趋势,且季节分配极不均匀;粮食作物单产水平及总产量均随时间(1980-2014年)呈现上升趋势;农业灌溉用水量随时间变化(2001-2014年)逐渐减小;地表水资源量呈现下降趋势。(2)水分生产率呈现明显的空间聚集特征;各水分生产率指标均显示出空间分异特性,同指标不同年份水分生产率空间分布类似;灌溉水分生产率表现为东高西低,南高北低的空间分布规律;总流入与蒸散水分生产率表现为西高东低,北高南低的规律。(3)灌溉水分生产率值为1.5-2.5kg/m~3,随着时间而增大,年际间波动较大;小麦及玉米蒸散水分生产率值为0.5-1.0kg/m~3,且玉米略大于小麦,两者随时间均呈现缓慢增长趋势;总流入水分生产率值为0.3-0.8kg/m~3,年际间波动较大;灌溉水及蒸散水经济水分生产率均随时间呈上升趋势,且前者远大于后者。(4)影响该地区作物水分生产率的前5位主要因素是年均气温、化肥施用量、有效灌溉面积、作物播种面积及农业机械总动力。(5)气温升高对作物产量、蒸散量及水分生产率的负面影响最大;降水增加10%有利于作物生产,可提高作物产量及水分生产率;气温升高1℃对作物产量、蒸散发量及水分生产率的影响大于降水增加10%的影响;叁种气候情景模式下作物产量、蒸散发量及水分生产率均呈现出不同程度的空间分异性,除气温上升1℃(情景A)呈现北高南低的规律之外,其余两种模式均显示出东高西低的分布规律。
胡亚南[10]2008年在《气候变化对中国玉米生产的影响及适应性研究》文中研究说明气候变化是气候要素在连续几十年或者更长的时间的长期统计结果的任何系统性变化。2007年IPCC第四次评估报告中更明确地指出全球平均温度的升高超过90%的可能性是由于人为温室气体浓度的增加引起的,1906~2005年全球平均地面气温升高了(0.74±0.18)℃。目前全球气候正经历一场以变暖为主要特征的显着变化,它对经济和社会发展的影响是当前人类面临的重要挑战。农业是对气候变化最为敏感和脆弱的部门之一。因此,气候变化对农业的影响评估及适应性研究成为气候变化领域的重大课题。研究中利用田间观测资料对CERES-Maize模型的玉米品种遗传参数进行调试和校准,对作物模型本身进行时间范围和空间区域上的验证。在经过验证的诸多站点中随机挑选了13个代表站点,模拟了各站点当前气候条件Baseline(1961-1990年)和A2、B2两种气候情景下2020s、2050s、2080s时段下的雨养玉米和灌溉玉米的生长。对模拟结果对比分析,评价了气候变化对玉米产量的影响效果。本文还结合相关育种和引种理论,从品种改良和引进新品种两方面对未来玉米生产适应气候变化提出相应的对策。本文主要是利用PRECIS模拟生成政府间气候变化委员会(IPCC)排放情景特别报告(SRES)的A2和B2情景下天气数据日值的天气数据,通过区域气候模式PRECIS和作物模式CERES相嵌套,模拟了我国五个玉米主产区(北方春玉米区、黄淮海夏播玉米区、西南山地丘陵玉米区、南方丘陵玉米区、西北内陆玉米区)内13个玉米站点玉米主产区未来2020s(2011-2040年)、2050s(2041-2070年)和2080s(2071-2100年)叁个时段的玉米产量变化情况;并在此基础上对玉米生产适应未来气候变化适应性措施进行探讨。本文研究的基本结论如下:A2、B2两种排放情景下、叁个评价时段内,除了少数个别站点在2020s时段有小幅度增产现象外,大多数产量是下降的,且2020s时段的变化幅度最小,2080s时段的变化幅度最大。灌溉对玉米的增产作用还是比较明显的。在考虑CO2肥效作用时,A2和B2两种排放情景下,雨养玉米的产量下降幅度较灌溉玉米明显小很多,与不考虑CO2肥效作用时的雨养玉米相比,减产幅度也有减小。选择代表站点在减产幅度较大的2050s、2080s时段进行品种改良分析。提高玉米作物品种吐丝到生理成熟阶段对温时的需求量(P5)和参数G2 (每株最大可能的籽粒数),产量都有不同程度的增加。改良后的品种均表现为2050s时段的产量高于2080s时段。因此,在原有品种的基础上改变品种的某些特性得到新的改良品种可以减轻因生长环境的改变带给玉米生产的负效应。依据气候相似原理引进新品种,A2、B2情景下,考虑CO2肥效作用和不考虑CO2肥效作用都能在一定程度上降低玉米的减产幅度,甚至转减产为增产。
参考文献：
[1]. 气候变化对我国粮食安全影响的实证研究[D]. 赵婉. 北京理工大学. 2015
[2]. 气候变化对中国粮食生产与贸易政策的影响研究[D]. 任晓娜. 中国农业科学院. 2012
[3]. 未来气候变化情景下中国主要粮食作物生产模拟[D]. 熊伟. 中国农业大学. 2004
[4]. 气候变化对中国粮食生产的影响及应对策略[D]. 周文魁. 南京农业大学. 2012
[5]. 基于模型与GIS的水稻生产力预测预警技术研究[D]. 叶宏宝. 南京农业大学. 2008
[6]. 北方粮食生产适应气候变化技术的模拟研究[D]. 陶生才. 中国农业科学院. 2011
[7]. 海河流域主要粮食作物水足迹对气候变化的响应[D]. 张冰. 华北水利水电大学. 2017
[8]. 气候变化对中国农林生物质能的区域影响研究[D]. 马占云. 首都师范大学. 2009
[9]. 西安地区主要粮食作物水分生产率时空分布规律分析及其模拟研究[D]. 高景灏. 西安理工大学. 2018
[10]. 气候变化对中国玉米生产的影响及适应性研究[D]. 胡亚南. 中国农业科学院. 2008
标签：农业基础科学论文; 粮食安全论文; 水稻论文; 秸秆论文; 水稻品种论文; 全球气候变化论文; 农业发展论文; 情景模拟论文; 玉米论文; 小麦论文; 种植业论文;