我国麦-玉轮作复种体系对气候变化的适应机制及适应技术集成的模拟研究

农业是对气候变化最敏感和脆弱的部门之一，适应是趋利避害，保障粮食生产的重要途径。探讨气候变化下的农业适应机制是促进因地制宜的适应行动，防止盲目和不当的适应行为，降低适应风险的重要保证。本研究以我国北方的麦-玉轮作复种体系为对象，通过农业气象分析、作物模型与随机天气模型的结合、适应技术的集成模拟等手段和方法，从4个方面开展研究：（1）麦-玉轮作复种体系中作物生长发育和管理过程与气候因子变化的关系；（2）麦-玉轮作复种体系对不同气候因子变化的适应机制；（3）麦-玉轮作复种体系对气候变化适应技术的集成模拟；（4）与我国麦-玉轮作复种区相配套的适应技术集成及其风险。预期在理论上回答我国麦-玉轮作复种体系与气候因子变化的关系及适应机制；在方法上为适应行动的研究提供借鉴和参考；在技术上进行麦-玉轮作复种体系适应技术的优化集成；在应用上为我国麦-玉轮作复种的适宜分布区提供配套的适应技术及风险分析。

农业是对气候变化最敏感和脆弱的部门之一，适应是趋利避害，保障粮食生产的重要途径。探讨气候变化下的农业适应机制是促进因地制宜的适应行动，防止盲目和不当的适应行为，降低适应风险的重要保证。本研究以我国冬小麦－夏玉米轮作复种体系为对象，通过农业气象分析、作物模型与随机天气情景的结合、适应技术的集成模拟等手段和方法，从4 个方面开展研究：（1）冬小麦－夏玉米作物生长发育和管理过程与气候因子变化的关系；（2）冬小麦－夏玉米复种体系对不同气候因子变化对产量的影响及其适应机制；（3）冬小麦－夏玉米轮作复种体系对气候变化适应技术的集成模拟方法的构建；（4）以华北平原为例，模拟气候变化背景下与冬小麦－夏玉米轮作复种区相配套的适应技术集成及其风险。. 我国1981-2010年期间冬小麦－夏玉米生长地区作物生育期经历了显著的温度变化，平均温度、最高温度、最低温度均上升，最低温度上升幅度高于最高温度，导致生育期间的日较差上升。统计产量与气候因子的相关分析表明，冬小麦、夏玉米产量的年际变化与生育期温度的年际变化均呈显著的正相关关系，说明温度上升一定程度上导致冬小麦和夏玉米的产量下降。从全国水平来看，玉米对温度的升高最为敏感，表现为产量下降幅度大，面积广，而冬小麦敏感性较小，升温对部分地区的小麦产量有一定增产作用。降水对作物产量的影响不大，辐射的下降对作物产量的增加有显著的限制作用。. 研究比较了三作物模型APSIM、DSSAT、EPIC对集成适应技术的模拟能力，最终选择EPIC模型来开展冬小麦－夏玉米轮作复种体系集成适应技术的模拟。建立了全网格水平下的作物轮作复种模拟系统。基于统计和农业气象观测数据和EPIC作物模型，模拟RCP8.5温室气体排放情景下，华北平原2011-2050冬小麦－夏玉米集成适应技术的效果。常规管理下，2度的增温使华北平原夏玉米产量显著下9%，冬小麦产量上升5.9%，轮作系统总体产量下降为3％。采取双晚集成适应技术，两种作物产量均表现为上升趋势，冬小麦7.1%，夏玉米11.9%，轮作系统总体产上升9.5%。当采用双晚和其它集成适应技术时，冬小麦和夏玉米产量均大幅度上升，冬小麦16%，夏玉米20.9%，轮作系统总体产量水平上升14%以上。研究中还有一定的不确定性，随着研究的深入开展会不断降低。