如何運用氣候因素增加小麥產量
來源： http://www.98fo.cn/ 類別：實用技術 更新時間：2013-01-23 閱讀次
【本資訊由中國糧油儀器網提供】 目(mu)前(qian)，在(zai)氣(qi)候(hou)變(bian)化(hua)對(dui)作(zuo)物(wu)的(de)影(ying)響(xiang)研(yan)究(jiu)方(fang)麵(mian)，我(wo)國(guo)已(yi)取(qu)得(de)了(le)一(yi)些(xie)初(chu)步(bu)成(cheng)果(guo)，但(dan)隨(sui)著(zhe)區(qu)域(yu)氣(qi)候(hou)情(qing)景(jing)研(yan)究(jiu)的(de)深(shen)入(ru)及(ji)作(zuo)物(wu)模(mo)擬(ni)技(ji)術(shu)的(de)提(ti)高(gao)，使(shi)氣(qi)候(hou)變(bian)化(hua)對(dui)作(zuo)物(wu)生(sheng)產(chan)的(de)影(ying)響(xiang)研(yan)究(jiu)得(de)到(dao)了(le)深(shen)化(hua)和(he)發(fa)展(zhan)。在(zai)作(zuo)物(wu)模(mo)型(xing)預(yu)測(ce)方(fang)麵(mian)，國(guo)內(nei)外(wai)在(zai)係(xi)統(tong)水(shui)平(ping)模(mo)擬(ni)作(zuo)物(wu)生(sheng)產(chan)優(you)化(hua)決(jue)策(ce)的(de)模(mo)型(xing)很(hen)多(duo)，模(mo)擬(ni)對(dui)象(xiang)分(fen)別(bie)為(wei)作(zuo)物(wu)、土壤、作物―土tu壤rang綜zong合he等deng三san類lei，在zai研yan究jiu和he應ying用yong方fang麵mian取qu得de了le大da量liang的de成cheng果guo。近jin年nian來lai由you澳ao大da利li亞ya農nong業ye生sheng產chan係xi統tong研yan究jiu組zu，包bao括kuo聯lian邦bang科ke工gong組zu織zhi和he昆kun士shi蘭lan初chu級ji產chan業ye部bu等deng單dan位wei開kai發fa的de農nong業ye生sheng產chan係xi統tong模mo型xing在zai國guo外wai氣qi候hou變bian化hua對dui作zuo物wu的de響xiang應ying方fang麵mian取qu得de了le大da量liang研yan究jiu成cheng果guo，並bing且qieＡＰＳＩＭmoxingkeyimonibutonggengzuocuoshijigezhongqihoubeijingzuhetiaojianxiadezuowuchanliang。baohuxinggengzuoduituranghuanjinghezuowuchanliangyingxiangdeyanjiuyiyoudaliangbaodao。duoshuyanjiubiaoming，baohuxinggengzuonengzengjiajiangyurushen、jianshaoshuifenzhengfa，tigaoturangshuifenhanliangjizuowushuifenliyongxiaolv，nengtigaoturangyangfenhanliang，peifeiturang，congertigaozuowuchanliangdanbutonggengzuocuoshiduiqihoubianhuaxiangyingdeyanjiuxiangduijiaoshao。weici，benyanjiuyihuangtuqiulingquhandixiaomaiweiduixiang，yunyongＡＰＳＩＭ模型定量評估不同耕作措施的小麥－qihoutiaojiandehuzuoxiaoying，duibutonggengzuocuoshixiaxiaomaishengchanduiqihoubianhuademinganxingjinxingyanjiu，weiruheliyongqihouyinsujinxingxiaomaichanliangdezengjia，tigonglilunzhichi。
根據研究區的氣候、土壤和小麥屬性資料，對比人工氣候培養箱，建立基礎數據庫（氣候屬性模塊、土壤屬性模塊和小麥屬性模塊），然後在APSIM-Wheatmokuaidejichushang，jieheyanjiuqudedingweishiyan，duimokuaicanshujinxingxiuzheng，jianlizuowucanshumokuai，binglianjiedaopingtaizhongjinxingmoni。weimonidecankaonianfen，nianjiangshuiliangwei452.5ｍｍ，生育期降水量為279.3ｍｍ，季節分布與近40年平均季節分配相近，為此以2005年氣象條件和CO2濃度為370μｍOｌ／ｍOｌ作為計算起點，設為基準值。因為溫度與CO2濃度量綱和量級都不相同，為此引入編碼因子進行編碼。對變量進行編碼處理，然後對7個溫度和CO2濃度水平組合設計。根據ＩＰＣＣ第三次報告模式的預估結果，溫度和CO2濃度將升高，而降水變化（增加或減少）可能會出現區域性差異。為此本研究在假設溫度和CO2濃度升高的情景下，運用ＡＰＳＩＭ模型模擬3種耕作措施小麥產量對溫度和CO2濃度變化的響應。表明同一耕作措施下溫度的升高導致小麥減產，CO2濃度升高可以提高小麥產量，這個結果與大多數研究結果是一致的。而不同耕作措施中，免耕覆蓋相比傳統耕作和免耕具有較好的CO2濃度增產效應與緩減溫度的減產效應，並且溫度和CO2濃度同時升高對小麥產量形成具有較好的協同促進作用，表明免耕覆蓋具有較好的應對氣候變化的風險能力。CO2濃度增產效應是由於CO2濃度增加，加大了葉片內外CO2濃度梯度和向葉片內部擴散速度，提高了同化速率，加速了光合產物的形成和輸送，從而促進了小麥生長、發育和幹物質積累，提高了產量；同時，CO2濃nong度du上shang升sheng，減jian小xiao了le氣qi孔kong導dao度du，抑yi製zhi了le小xiao麥mai蒸zheng騰teng，提ti高gao了le水shui分fen利li用yong率lv，有you利li增zeng產chan。而er免mian耕geng覆fu蓋gai可ke以yi增zeng加jia土tu壤rang的de蓄xu水shui和he保bao水shui能neng力li，提ti高gao全quan生sheng育yu期qi平ping均jun耕geng層ceng土tu壤rang含han水shui率lv，為wei同tong化hua作zuo用yong提ti供gong更geng好hao的de生sheng態tai環huan境jing，進jin而er提ti高gao作zuo物wu水shui分fen利li用yong效xiao率lv和he作zuo物wu產chan量liang。溫wen度du的de減jian產chan效xiao應ying主zhu要yao是shi由you於yu溫wen度du的de升sheng高gao縮suo短duan了le小xiao麥mai的de生sheng育yu期qi，同tong時shi由you於yu高gao溫wen使shi麥mai田tian的de蒸zheng發fa量liang增zeng大da，造zao成cheng了le作zuo物wu水shui分fen的de虧kui缺que等deng原yuan因yin。而er免mian耕geng覆fu蓋gai可ke以yi平ping衡heng和he改gai善shan耕geng層ceng土tu壤rang溫wen度du狀zhuang況kuang，在zai土tu壤rang溫wen度du較jiao低di時shi具ju有you保bao溫wen作zuo用yong，在zai土tu壤rang溫wen度du較jiao高gao時shi具ju有you降jiang溫wen作zuo用yong，同tong時shi由you於yu免mian耕geng覆fu蓋gai地di表biao的de覆fu蓋gai物wu可ke以yi減jian少shao土tu壤rang蒸zheng發fa，進jin而er可ke以yi緩huan減jian小xiao麥mai減jian產chan。溫wen度du和heCO2濃度同時升高對小麥生產具有協同促進作用，有不同的研究結論：一些研究表明，高溫和高CO2濃度具有協同促進作用。但也有一些研究認為高溫和高CO2濃度之間沒有協同作用。可以看出溫度和CO2nongduduizuowushengchangdejiaohuxiaoyingshiyigefuzadeguocheng，tebieshibutonggengzuocuoshizhijianjiaohudechayijierzhezhijiandexietongjilihaixuyaojinyibuyanjiu。zuowumoxingtongchangshijiyuzuowushengliguochengjianlidejilimoxing，nenggoudongtaidimonizuowudeshengchangfayuhechanliangxingchengguocheng，jiaozhunquedibiaodazuowushengchangyuqihouyinzibianhuazhijiandeguanxi，keyiyonglaiyuceqihoutiaojianxiadezuowuchanliang。danruguochuxianlejiduanqihoutiaojian，xuyaoduimoxingjinxinggaijin。
本研究在模型模擬過程中，隻模擬小麥產量對溫度和CO2濃度的響應，並未考慮其他極端條件等因素對小麥產量的影響，例如智能光照培養箱中(zhong)光(guang)照(zhao)對(dui)小(xiao)麥(mai)產(chan)量(liang)的(de)影(ying)響(xiang)，可(ke)能(neng)會(hui)造(zao)成(cheng)模(mo)型(xing)模(mo)擬(ni)結(jie)果(guo)的(de)不(bu)確(que)定(ding)性(xing)。因(yin)此(ci)在(zai)今(jin)後(hou)的(de)模(mo)擬(ni)中(zhong)，還(hai)需(xu)把(ba)極(ji)端(duan)天(tian)氣(qi)等(deng)設(she)置(zhi)為(wei)邊(bian)界(jie)條(tiao)件(jian)，作(zuo)為(wei)輸(shu)入(ru)變(bian)量(liang)，在(zai)滿(man)足(zu)極(ji)端(duan)條(tiao)件(jian)發(fa)生(sheng)的(de)氣(qi)象(xiang)條(tiao)件(jian)下(xia)進(jin)行(xing)模(mo)擬(ni)，再(zai)考(kao)慮(lv)溫(wen)度(du)和(he)CO2濃度因素的影響，才能做出更可靠的影響評估，減少模擬結果的不確定性。為了分析氣候變化對不同耕作措施小麥產量的影響，運用ＡＰＳＩＭ模型對兩因素七水平的小麥產量進行了模擬，並選擇溫度和CO2濃度作為自變量因子對產量進行效應分析。主要結論有：小麥產量隨CO2濃度升高呈二次拋物線上升型變化，但會出現報酬遞減。同時免耕覆蓋CO2濃度對小麥增產效應大於其他2種耕作措施，且免耕覆蓋的邊際報酬遞減率小於其他2zhonggengzuocuoshi。chuantonggengzuohemiangengxiaomaichanliangsuiwendushenggaochengercipaowuxiandijianxing，bingchengdiejiadijian。tongshimiangengfugaisuiwendushenggaochengercipaowuxianguaidianxing，keyifencheng2個時期：一是遞增期，二是遞減期，溫度升高閾值點為0.94℃，小麥產量可達到2818.3kg/hm2。溫度和CO2濃度同時升高對小麥產量具有協同促進作用，並且免耕覆蓋協同促進效應大於其他2種耕作措施。免耕覆蓋條件下CO2濃度升高小麥的增產效應可以補償高溫所導致的減產，而傳統耕作和免耕條件CO2濃度升高小麥的增產效應不能補償高溫所導致的減產。免耕覆蓋條件小麥產量隨溫度和CO2濃度變化的敏感強度相對較為穩定，具有一定的應對溫度和CO2濃度變化的能力。3種耕作措施溫度和CO2濃度對小麥產量的敏感強度可以分成3個區域範圍：buminganqu，zhengminganquhefuminganqu。miangengfugaiduiqihoubianhuademinganqiangduyaoxiaoyumiangenghechuantonggengzuo，zhenggeqihoubianhuaguochengdoushizhengxiaoyinghuolingxiaoyingdayufuxiaoying，yincimiangengfugaixiaomaishengchanjuyougenghaodeyingduiweilaiqihoubianhuadenengli。
根據研究區的氣候、土壤和小麥屬性資料，對比人工氣候培養箱，建立基礎數據庫（氣候屬性模塊、土壤屬性模塊和小麥屬性模塊），然後在APSIM-Wheatmokuaidejichushang，jieheyanjiuqudedingweishiyan，duimokuaicanshujinxingxiuzheng，jianlizuowucanshumokuai，binglianjiedaopingtaizhongjinxingmoni。weimonidecankaonianfen，nianjiangshuiliangwei452.5ｍｍ，生育期降水量為279.3ｍｍ，季節分布與近40年平均季節分配相近，為此以2005年氣象條件和CO2濃度為370μｍOｌ／ｍOｌ作為計算起點，設為基準值。因為溫度與CO2濃度量綱和量級都不相同，為此引入編碼因子進行編碼。對變量進行編碼處理，然後對7個溫度和CO2濃度水平組合設計。根據ＩＰＣＣ第三次報告模式的預估結果，溫度和CO2濃度將升高，而降水變化（增加或減少）可能會出現區域性差異。為此本研究在假設溫度和CO2濃度升高的情景下，運用ＡＰＳＩＭ模型模擬3種耕作措施小麥產量對溫度和CO2濃度變化的響應。表明同一耕作措施下溫度的升高導致小麥減產，CO2濃度升高可以提高小麥產量，這個結果與大多數研究結果是一致的。而不同耕作措施中，免耕覆蓋相比傳統耕作和免耕具有較好的CO2濃度增產效應與緩減溫度的減產效應，並且溫度和CO2濃度同時升高對小麥產量形成具有較好的協同促進作用，表明免耕覆蓋具有較好的應對氣候變化的風險能力。CO2濃度增產效應是由於CO2濃度增加，加大了葉片內外CO2濃度梯度和向葉片內部擴散速度，提高了同化速率，加速了光合產物的形成和輸送，從而促進了小麥生長、發育和幹物質積累，提高了產量；同時，CO2濃nong度du上shang升sheng，減jian小xiao了le氣qi孔kong導dao度du，抑yi製zhi了le小xiao麥mai蒸zheng騰teng，提ti高gao了le水shui分fen利li用yong率lv，有you利li增zeng產chan。而er免mian耕geng覆fu蓋gai可ke以yi增zeng加jia土tu壤rang的de蓄xu水shui和he保bao水shui能neng力li，提ti高gao全quan生sheng育yu期qi平ping均jun耕geng層ceng土tu壤rang含han水shui率lv，為wei同tong化hua作zuo用yong提ti供gong更geng好hao的de生sheng態tai環huan境jing，進jin而er提ti高gao作zuo物wu水shui分fen利li用yong效xiao率lv和he作zuo物wu產chan量liang。溫wen度du的de減jian產chan效xiao應ying主zhu要yao是shi由you於yu溫wen度du的de升sheng高gao縮suo短duan了le小xiao麥mai的de生sheng育yu期qi，同tong時shi由you於yu高gao溫wen使shi麥mai田tian的de蒸zheng發fa量liang增zeng大da，造zao成cheng了le作zuo物wu水shui分fen的de虧kui缺que等deng原yuan因yin。而er免mian耕geng覆fu蓋gai可ke以yi平ping衡heng和he改gai善shan耕geng層ceng土tu壤rang溫wen度du狀zhuang況kuang，在zai土tu壤rang溫wen度du較jiao低di時shi具ju有you保bao溫wen作zuo用yong，在zai土tu壤rang溫wen度du較jiao高gao時shi具ju有you降jiang溫wen作zuo用yong，同tong時shi由you於yu免mian耕geng覆fu蓋gai地di表biao的de覆fu蓋gai物wu可ke以yi減jian少shao土tu壤rang蒸zheng發fa，進jin而er可ke以yi緩huan減jian小xiao麥mai減jian產chan。溫wen度du和heCO2濃度同時升高對小麥生產具有協同促進作用，有不同的研究結論：一些研究表明，高溫和高CO2濃度具有協同促進作用。但也有一些研究認為高溫和高CO2濃度之間沒有協同作用。可以看出溫度和CO2nongduduizuowushengchangdejiaohuxiaoyingshiyigefuzadeguocheng，tebieshibutonggengzuocuoshizhijianjiaohudechayijierzhezhijiandexietongjilihaixuyaojinyibuyanjiu。zuowumoxingtongchangshijiyuzuowushengliguochengjianlidejilimoxing，nenggoudongtaidimonizuowudeshengchangfayuhechanliangxingchengguocheng，jiaozhunquedibiaodazuowushengchangyuqihouyinzibianhuazhijiandeguanxi，keyiyonglaiyuceqihoutiaojianxiadezuowuchanliang。danruguochuxianlejiduanqihoutiaojian，xuyaoduimoxingjinxinggaijin。
本研究在模型模擬過程中，隻模擬小麥產量對溫度和CO2濃度的響應，並未考慮其他極端條件等因素對小麥產量的影響，例如智能光照培養箱中(zhong)光(guang)照(zhao)對(dui)小(xiao)麥(mai)產(chan)量(liang)的(de)影(ying)響(xiang)，可(ke)能(neng)會(hui)造(zao)成(cheng)模(mo)型(xing)模(mo)擬(ni)結(jie)果(guo)的(de)不(bu)確(que)定(ding)性(xing)。因(yin)此(ci)在(zai)今(jin)後(hou)的(de)模(mo)擬(ni)中(zhong)，還(hai)需(xu)把(ba)極(ji)端(duan)天(tian)氣(qi)等(deng)設(she)置(zhi)為(wei)邊(bian)界(jie)條(tiao)件(jian)，作(zuo)為(wei)輸(shu)入(ru)變(bian)量(liang)，在(zai)滿(man)足(zu)極(ji)端(duan)條(tiao)件(jian)發(fa)生(sheng)的(de)氣(qi)象(xiang)條(tiao)件(jian)下(xia)進(jin)行(xing)模(mo)擬(ni)，再(zai)考(kao)慮(lv)溫(wen)度(du)和(he)CO2濃度因素的影響，才能做出更可靠的影響評估，減少模擬結果的不確定性。為了分析氣候變化對不同耕作措施小麥產量的影響，運用ＡＰＳＩＭ模型對兩因素七水平的小麥產量進行了模擬，並選擇溫度和CO2濃度作為自變量因子對產量進行效應分析。主要結論有：小麥產量隨CO2濃度升高呈二次拋物線上升型變化，但會出現報酬遞減。同時免耕覆蓋CO2濃度對小麥增產效應大於其他2種耕作措施，且免耕覆蓋的邊際報酬遞減率小於其他2zhonggengzuocuoshi。chuantonggengzuohemiangengxiaomaichanliangsuiwendushenggaochengercipaowuxiandijianxing，bingchengdiejiadijian。tongshimiangengfugaisuiwendushenggaochengercipaowuxianguaidianxing，keyifencheng2個時期：一是遞增期，二是遞減期，溫度升高閾值點為0.94℃，小麥產量可達到2818.3kg/hm2。溫度和CO2濃度同時升高對小麥產量具有協同促進作用，並且免耕覆蓋協同促進效應大於其他2種耕作措施。免耕覆蓋條件下CO2濃度升高小麥的增產效應可以補償高溫所導致的減產，而傳統耕作和免耕條件CO2濃度升高小麥的增產效應不能補償高溫所導致的減產。免耕覆蓋條件小麥產量隨溫度和CO2濃度變化的敏感強度相對較為穩定，具有一定的應對溫度和CO2濃度變化的能力。3種耕作措施溫度和CO2濃度對小麥產量的敏感強度可以分成3個區域範圍：buminganqu，zhengminganquhefuminganqu。miangengfugaiduiqihoubianhuademinganqiangduyaoxiaoyumiangenghechuantonggengzuo，zhenggeqihoubianhuaguochengdoushizhengxiaoyinghuolingxiaoyingdayufuxiaoying，yincimiangengfugaixiaomaishengchanjuyougenghaodeyingduiweilaiqihoubianhuadenengli。
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