气候变化对农作物气候生产潜力的影响研究进展

气候变化对农作物气候生产潜力的影响
研究进展
摘要：研究影响农作物气候生产潜力的各类因子，对提高农作物产量具有重要意义。

本文通过对近年来气候变化趋势分析，探讨几种常用农作物生产潜力模型的特点，研究部分地区农作物生产潜力变化深入探讨影响农作物气候生产潜力的各项因子。

由于中国地形复杂，国土面积横跨多个气候带，气候差异明显，全国各地区的农作物生产潜力与当地的气候条件有关。

因此应根据各地实际情况，促进有利因子，克服限制因子，以提高当地农作物产量，保障我国粮食安全。

关键词：气候变化；气候生产潜力；黄秉维模型；
1引言
1.1全球气候变化趋势
近年来，随着CO2、CH4和N2O等温室气体增加，全球气温逐渐变暖，随着
气温升高，生态平衡被打破，极端天气、生态失衡等连锁反应会接踵袭来。

[1-4]在过去的100年里，全球平均表面温度上升了0.74℃，而最近50年的升温几乎
是过去100年的2倍。

2017年，飓风“玛丽亚”让波多黎各的基础设施建设倒退了约20年。

近年来，我国“北涝南旱”气候变化趋势显著，2021年7·20郑州
特大暴雨更是带来了前所未有的冲击；2022年全国高温天气多次突破历史极值；气候变化正以前所未有的规模和严重程度向我们袭来。

伴随着气候变化，出现了极端高温天气、干旱加剧、洪闹灾害频发和严重的降水分布不均。

气候变化对人类生活、社会经济发展、农业生产等都具有巨大的影响，因此正确的认识气候变化对人类生产生活具有重要意义。

1.2农作物生产潜力模型研究现状
农作物气候生产潜力的计算主要通过对影响植物生长的温度、水分、光照等
因子进行不同赋值并构建模型。

黄秉维是最早提出光合潜力模型的学者，因其公
式简单，一直被广泛应用，但存在考虑因素较少，计算结果误差较大等不足。

气
候生产潜力是在光温生产潜力的基础上进一步考虑自然条件下水份供给条件，对
作物生长的影响所得的土地生产潜力，比较常用的水分订正模型有孙惠南模型、
龙斯玉模式、李世奎模型等。

孙惠南模型在参考干湿指数的基础上，考虑到我国
因受季风影响而使年内水分分配不均的情况，以及灌溉因素对水分的调节作用，
很好地解决了季风影响区的水分有效系数问题；龙斯玉模型认为，旱生作物和水
生作物对水分的反应是不同的，旱生作物和水生作物当降水量少于某一低限值Hmin时，都不能进行光合作用，当超过Hmin以后，随降水量的增加产量也增加。

而对水生作物来说，不存在水分过多问题；李世奎把实际蒸散量和最大蒸散量的
比值定义为水分订正系数，这显然也参考了Doorenbos模型。

1.3气候生产潜力研究意义
气候生产潜力是指农产品生产条件在充分和合理利用下，当地的光、热、水
等气候资源，而其他条件(如土壤、养分、CO2等)处于最适宜状况时单位面积土
地上获得的最高生物学产量获农业产量。

农作物生长需要依靠多个因子共同协调，各个因子相互促进、相互制约，改变农作物生产的任意一项因素，将会影响农作
物的生长及产量，所以研究气候生产潜力在农业发展方面具有重要意义。

国内外
许多学者分别针对全国或者各个省份的小麦、水稻、玉米等农作物气候生产潜力
变化进行研究。

因此研究气候变化对农作物气候生产潜力影响，利用气候潜力分析，通过人工干预改善制约因子，可以提高当地农产品产量。

2农作物气候生产潜力的研究方法
目前，国内外关于作物气候生产潜力估算模型应用比较成熟的有Miami模型、ThornthwaiteMemorial模型、Wagenigen模型、AEZ法、WOFOST模型等，国内比
较成熟的模型有作物生长动态模拟模型、黃秉维模型、逐级订正模型等。

3农作物气候生产潜力的应用实例
3.1江西省早稻气候生产潜力的变化
辜晓青等人运用江西省1971-2000年逐年85站光合、光温和气候三级生产
潜力，定量化评估了气候条件变化对早稻生产的影响，并对其进行了时空分布分析。

分析认为：江西省早稻总体气候生产潜力具有不稳定性，由于全球气温变暖，热量条件能够改善早稻的生产，但水分条件变差，由于水分条件变化大于光温，
导致总体江西早稻生产潜力变差。

可以通过合理的改善灌溉设施，加强田间管理，提高水资源利用，使江西早稻气候生产潜力得到提升。

3.2东北地区农作物气候生产潜力
应用地理信息系统(GIS)和数据库管理系统(DBMS)技术，利用月平均农业气
象数据，建立东北地区农业土地资源潜力综合评价模型，计算出农作物的气候生
产潜力。

分析认为：东北地区东部的农业利用率较西部高，西部地区光合、光温、气候潜力较低。

东北地区光合潜能主要与太阳辐射有关；温度是由北向南呈现递
增的趋势，则在北部，温度是重要的限制因子；西部地区降水较少，水分是是重
要的限制因子，因此可以改善西部的降水，在北部也可种植耐低温的品种。

3.3甘肃省农作物气候生产潜力
甘肃省主要为干旱、半干旱气候区，农作物为小麦、玉米、马铃薯。

降水是
重要限制因子，所以表现出气候生产潜力相对较低。

郑海霞等采用机制法对作物
生产潜力模型进行了光、温、水、土逐级订正，得到了甘肃省的光合、光温、降水、水资源及土地的生产潜力。

研究得出：甘肃省的河西地区的光合生产潜力、
光温生产潜力比其他区域高，光照充足。

但水资源利用较差，导致总体气候生产
潜力低。

可通过改善水资源利用，提高甘肃省气候生产总值。

3.4我国总体农作物气候生产潜力
总体来说，由于温度升高，我国西北地区喜温作物种植面积扩大，越冬作物
种植扩大，东北地区水稻面积增加。

冬小麦由于南方温度逐渐升高，导致生育期
缩短，致使产量下降；但对于北方地区的冬小麦，由于气候生产潜力变化趋势与
光温潜在产量变化趋势相同，总的看华东、华中、华南区域小麦生产潜力下降，
而东北和西南小麦增加；东北地区水稻种植面积扩大，光温潜力增加，使生产潜
力增加，而南方地区受极端天气影响，导致水稻减产；黑龙江玉米呈现生态潜力
升高趋势，春玉米在东北地区西部、黄淮海地区北部及黄土高原部分地区的气候
生产潜力呈减少趋势，黄淮海平原南部及南方大部分地区呈增加趋势；夏玉米除
黄淮海平原北部呈减少趋势外，其他地区夏玉米气候生产潜力呈增加趋势。

具体
地区也同时因为年际降水变化，每年的生产潜力呈现出不同，主要由于降水、光照、温度等存在年际变化，应根据每年气候特点，降低灾害因子的危害，以此提
升农作物产量。

4结论
中国传统上，胡焕庸线是农业生产潜力的分界线，由于气候变化，导致农作
物生长的环境因素有所改变，故原本的生产潜力也随之有所升高或者降低。

全球
变暖，由于降水条件改变，发现秦岭淮河一线仍然是中国农业生产潜力变化的重
要分界线，淮河以南农业生产潜力呈下降趋势，淮河以北的地区农业生产潜力呈
现上升趋势。

所以主要通过改变温度升高、水资源利用、土壤利用率的方式，提
高农作物的气候生态潜力。

减少碳排放，实现“碳达峰”、“碳中和”，减少使
用不可再生资源，植树造林，提高能源利用率，减缓温室效应；提高水资源利用率，通过污水回收利用、因地制宜开展节水灌溉等，提高水资源利用率。

另外，
可以通过调整种植结构、选用适宜的品种和栽培管理等措施，减少化肥使用，多
使用农家肥，利用生态链，趋利避害，提高作物的现实生产力。

我国地形复杂，
大部分地区随属于季风气候，但国土面积大，气候各有差异，全国各地区的农作
物生产潜力与当地的气候条件有关，因此造成部分地区与全国气候生产潜力变化
不一致，应根据实际情况，因地制宜，采取有利措施，克服限制因子，以提高当
地农作物产量，保障我国粮食安全。

参考文献：
[1]王亚飞，廖顺宝.气候变化对粮食产量影响的研究方法综述[J].中国农业
资源与区，2018，39(12):54-63.
[2]唐国平，李秀彬，气候变化对中国农业生产的影响[J].地理学报，2000，55(2):129-137.
[3]金玮，王成善，崔杰.全球气候变化综述[J].沉积与特提斯地质，2006，26(1):107-109.
[4]丑洁明，徐源，徐洪.气候变化背景下中国主要粮食作物生长期界定的研究综述[J].北京师范大学学报(自然科学版)，2022.
作者简介：崔祎娢（1995.06），女，汉族，陕西省杨凌区，本科学历，助理工程师单位：从事研究方向或职业：气象。