氣候變化對(duì)冬小麥產(chǎn)量影響的數(shù)值模擬研究

1、氣候變化對(duì)冬小麥產(chǎn)量影響的數(shù)值模擬研究摘要以全球變暖為標(biāo)志的氣候變化引起世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注，氣候變化對(duì)糧食生產(chǎn)的影響是關(guān)系糧食平安的重大問題。開展氣候變化對(duì)冬小麥產(chǎn)量影響的數(shù)值模擬研究對(duì)科學(xué)制定農(nóng)業(yè)政策以應(yīng)對(duì)氣候變化具有重要意義。在采用1999年2008年北京市永樂店冬小麥田間試驗(yàn)資料進(jìn)行ThuSPAC-Wheat和CERES-Wheat模型參數(shù)率定的根底上，模擬和分析了19512008年氣候變化條件對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響。進(jìn)一步設(shè)置7種氣候變化情景，應(yīng)用CERES-Wheat模型進(jìn)行產(chǎn)量模擬，分析不同氣候變化情景下產(chǎn)量的變化。關(guān)鍵詞：氣候變化；產(chǎn)量；冬小麥；ThuSPAC-Wheat；CERE

2、S-WheatABSTRACTClimatechangehasraisedattentionworldwide,whoseimpactoncropyieldiscloselyconcerningtofoodsecurity.Soitisvitaltoassessitsimpactbynumericalsimulation.BasedonthecalibrationofThuSPAC-WheatandCERES-Wheatmodels,usingthefieldexperimentdataofYongledianWinterWheatStationfrom1999to2008,andthemet

3、eorologicaldatafromBeijingWeatherStationfrom1951to2008,theclimatechangeimpactonthepotentialwheatyieldisstudied.Inaddition,yieldsindifferentclimatechangescenariosaresimulated.ModelsimulationusinggeneticparametersofJingdongNo.8showsthatinThuSPAC-WheatModel,thewheatyield,thetopweightandtheLAIarewellsim

4、ulated,andinCERES-WheatModel,thegrowthperiodandyieldarewellsimulated.Keywords：Climatechange;yield;winterwheat;ThuSPAC-Wheat;CERES-Wheat目錄第1章引言11.1研究背景11.2研究現(xiàn)狀11.2.1作物模型發(fā)展概述1第2章資料與試驗(yàn)32.1氣象資料32.2原料結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)4插圖索引5表格索引6參考文獻(xiàn)7致謝8聲明9附錄A外文資料的調(diào)研閱讀報(bào)告或書面翻譯10第1章引言1.1研究背景2008年初，政府間氣候變化專門委員會(huì)IPCC第一工作組發(fā)布第四次主報(bào)告，氣候變化200

5、8：自然科學(xué)根底，提出全球氣候變暖并引發(fā)全球范圍內(nèi)氣候要素變化已經(jīng)成為不容置疑的事實(shí)。全球溫室氣體濃度已遠(yuǎn)超出工業(yè)化前幾千年來的濃度值，其中CO2濃度值從工業(yè)化前的約280ppm增加到2008年的379ppm；全球氣候呈現(xiàn)以變暖為主要特征的顯著變化，最近12年中有11年位于1850年以來最暖的12個(gè)年份之列，最近50年的線性增溫速率為每10年0.13，幾乎是近100年的2倍；至少從1980年以來，陸地和海洋上空以及對(duì)流層上層的平均大氣水汽含量已有所增加；已在許多大的地區(qū)觀測(cè)到降水量在19012008年間存在顯著增加或減少的長期趨勢(shì)。中國是全球氣候變暖特征最為顯著的國家之一，近100年來，中國年

6、平均氣溫升高0.650.15，略高于全球平均增溫幅度，尤其是華北、內(nèi)蒙古東部及東北地區(qū)升溫顯著。1.2研究現(xiàn)狀1.2.1作物模型發(fā)展概述作物模型從定性的概念模型發(fā)展為定量的模擬模型，已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與研究領(lǐng)域最有力的工具之一。20世紀(jì)60年代中后期，美國和荷蘭率先開始研究作物生長模擬模型。荷蘭的作物模型研究主要強(qiáng)調(diào)作物的機(jī)理性、研究性、數(shù)學(xué)性，從生理生化的角度深入研究根本生理過程，適用于不同種類的作物，較為深入地進(jìn)行了評(píng)價(jià)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和農(nóng)場(chǎng)決策方面的研究工作。1965年，deWit發(fā)表"葉冠層的光合作用"，奠定了作物生長動(dòng)態(tài)模擬模型的根底。1970年，在光合作用模型的根

7、底上引入呼吸作用，提出了早期完整的作物模擬模型ELCROS，1978年在其根底上做出碳平衡和蒸騰方面的機(jī)理性闡述，提出BACROS模型，后來進(jìn)一步建立了PHOTO模型。由于這些綜合模型將許多過程描述過細(xì)，需要大量數(shù)據(jù)，不適合1980年1990年階段的農(nóng)業(yè)生態(tài)規(guī)劃、定量土地評(píng)價(jià)和產(chǎn)量預(yù)報(bào)等研究。實(shí)際生產(chǎn)的需要促進(jìn)了面向應(yīng)用的SUCROS概要模型的出現(xiàn)。值得一提的是，模擬潛在生產(chǎn)情形的SUCROS1與土壤水平衡模塊SAHEL聯(lián)結(jié)而成的SUCROS2可用于模擬水分限制生產(chǎn)情形。爾后SUCROS成為面向特定目標(biāo)模型進(jìn)一步簡化和發(fā)展的前導(dǎo)模型，導(dǎo)出了WOFOST，之后又開發(fā)出MACROS。第2章資料與試

8、驗(yàn)2.1氣象資料在對(duì)氣候變化下過去55年冬小麥生長趨勢(shì)進(jìn)行分析時(shí)，采用的氣象數(shù)據(jù)取自北京氣象站No.54511表2.1。表2.1北京氣象站根本信息站點(diǎn)Station站號(hào)No.緯度Latitude(°)經(jīng)度Longitude(°)高度Altitude(m)北京Beijing5451139.8116.531.3氣象資料包括：日期、氣壓、日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、相對(duì)濕度、降水、日平均風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)。因短少輻射監(jiān)測(cè)資料，由緯度、儒略日、日照時(shí)數(shù)，依世界糧農(nóng)組織FAOFoodandAgricultureOrganization提供的辦法，進(jìn)行日平均凈輻射和凈短波輻射的推算

9、。1.太陽的磁偏角21其中，J在年內(nèi)的天數(shù)。2.日落時(shí)角度22在該模型的研究中，依據(jù)CERES模型與WheatGrow模型的根本原理，分別建立了生理發(fā)育時(shí)間與干物質(zhì)積累的模擬模型，并根據(jù)田間觀測(cè)資料建立了冬小麥各局部干物質(zhì)分配的子模型。模型的根本框架如圖2.1所示：圖2.1冬小麥生長發(fā)育模型根本結(jié)構(gòu)2.2原料結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)隨著我國工業(yè)化程度提高、社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速穩(wěn)定發(fā)展，我國對(duì)紙及紙制品的消費(fèi)量近年來呈現(xiàn)增速回升趨勢(shì)。紙制品消費(fèi)大幅增加，推動(dòng)我國制漿造紙業(yè)產(chǎn)能快速擴(kuò)張。1995年至2008年間，紙漿消費(fèi)總量平均年增長4.9%，2008年為2980萬噸；爾后紙漿消費(fèi)增速大幅提高實(shí)際反映的是全社會(huì)作為最

10、終產(chǎn)品的紙及紙板消費(fèi)量劇增，2008年至2008年間，年均增幅高達(dá)14.3%，2008年總消費(fèi)量為4455萬噸。造紙工業(yè)加速發(fā)展勢(shì)頭明顯。插圖索引圖2.1冬小麥生長發(fā)育模型根本結(jié)構(gòu)4表格索引表2.1北京氣象站根本信息3參考文獻(xiàn)【1】辛希孟.信息技術(shù)與信息效勞國際研討會(huì)論文集:A集C.北京:中國社會(huì)科學(xué)出版社，1994.【2】程根偉，1998年長江洪水的成因與減災(zāi)對(duì)策M(jìn)/許厚澤，趙其國.長江流域洪澇災(zāi)害與科技對(duì)策.北京：科學(xué)出版社，1999：32-36【3】李曉東，張慶紅，葉瑾琳，羅云氣候?qū)W研究的假設(shè)干理論問題J北京大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1999，351：101-106【4】張志祥.間斷動(dòng)力系統(tǒng)

11、的隨機(jī)擾動(dòng)及其在守恒律方程中的應(yīng)用D.北京:北京大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)院，1998:5-10.【5】PACS-L：thepublic-accesscomputersystemsforumEB/OLHouston,Tex:UniversityofHoustonLibraries,19891995-05-17../;acsl.html.【6】Dubeck,L.(1990).Sciencefictionaidsscienceteaching.PhysicsTeacher,28,316-318.致謝致謝對(duì)象，原那么上僅限于在學(xué)術(shù)方面對(duì)學(xué)位論文的完成有較重要幫忙的團(tuán)體和人士。聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含任何他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對(duì)本論文所波及的研究工作做出奉獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。簽名：_日期：_附錄A外文資料的調(diào)研閱讀報(bào)告或書面翻譯調(diào)研閱讀報(bào)告題目或書面翻譯題目寫出至少5000外文印刷字符的調(diào)研閱讀報(bào)告或者書面翻譯1-2篇不少于2萬外文印刷符。參考文獻(xiàn)