冬小麦和玉米生产对气候变化

冬小麦和玉米生产对气候 变化的响应
研究背景和目标 冬小麦和玉米产量与关键气候因子时空分布特征 冬小麦和玉米产量对区域气候变化的响应分析 主要结论
1.1 研究背景
分析探讨我国气候变化对粮食作物产量的可 能影响,可为解决我国粮食安全问题提供科学依 能影响,可为解决我国粮食安全问题提供科学依 据，对实现粮食生产的持续发展具有十分重大的 现实意义； 现实意义；
8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 1982
1
长春
32.69
9.096
20 0 -20 -40 60
40 20 0 -20 -40 -60 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004
5.00 4.50 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50
农业产量气象预报 按预报时效：年景预报、趋势预报和定量预报三种。 按预报时效：年景预报、趋势预报和定量预报三种。 年景预报。 a 、 年景预报 。 根据对未来天气气候的长期预测 结果， 结果，结合作物的生长发育过程及其对气象条件的需 求，评述气象条件对作物生长和产量形成的利弊影响 而编制的农业气象预报。一般在作物播种前后发布， 而编制的农业气象预报。一般在作物播种前后发布， 它对指导种植计划有非常重要的意义。 它对指导种植计划有非常重要的意义。
b、 经济作物产量预报 。 经济作物产量预报主要包 、 经济作物产量预报。 括棉花产量预报、油菜产量预报和花生产量预报等。 括棉花产量预报、油菜产量预报和花生产量预报等。 目前我国多数省、区气象部门都开展此项业务， 目前我国多数省、区气象部门都开展此项业务， c、名特优小宗农产品产量预报 。 主要包括绿豆 、 、 名特优小宗农产品产量预报。主要包括绿豆、 红小豆、板栗、金丝小枣等农产品产量预报。此项 红小豆、板栗、金丝小枣等农产品产量预报。 预报是国内个别省、区、县气象部门根据用户的特 预报是国内个别省、 殊要求而开展的非常规业务预报。 殊要求而开展的非常规业务预报。
1.2 研究目标
分析研究区域1982～1998年冬小麦、玉米产量和气候因子的时空 分析研究区域1982～1998年冬小麦、玉米产量和气候因子的时空 研究区域1982 分布特征，以此为基础， 分布特征，以此为基础，分别建立代表区域冬小麦和玉米的产量 与其对应生长期内积温和降水因子的拟和关系式； 与其对应生长期内积温和降水因子的拟和关系式；
作物数据：1982 1998年研究区域作物产量（总产、单产）；全国小麦、 作物数据：1982～1998年研究区域作物产量（总产、单产）；全国小麦、 年研究区域作物产量 ）；全国小麦 玉米1949 2004的总产 单产和播种面积。（来源： 的总产、 。（来源 玉米1949～ 2004的总产、单产和播种面积。（来源：中国种植业信息网 194 农作物数据库、FAO、省市年鉴、网络） 农作物数据库、FAO、省市年鉴、网络） 气象数据：1982 1998年与研究区域对应站点的日均温和日降水。（来源： 气象数据：1982～1998年与研究区域对应站点的日均温和日降水。（来源： 年与研究区域对应站点的日均温和日降水。（来源 WMO) 因为本文研究的是我国冬小麦和玉米产量对气候变化的响应，结合这两种 因为本文研究的是我国冬小麦和玉米产量对气候变化的响应， 文研究的是我国冬小麦和玉米产量对气候变化的响应 作物的栽培和所掌握的数据情况，选取研究区域如下表： 作物的栽培和所掌握的数据情况，选取研究区域如下表： 表2-4 本文研究区域的选择
建立较大范围的作物产量和气象因子关系， 建立较大范围的作物产量和气象因子关系，结合模拟的未来气候 变化情景，对未来粮食作物产量进行预测，并据此分析未来区域 变化情景，对未来粮食作物产量进行预测， 气候变化对我国粮食安全的影响。 气候变化对我国粮食安全的影响。
1.3 研究思路
1.4数据来源与分析，研究区域选择
定量预报。 c、定量预报。根据作物播种前后至收获前一个月 的气象条件及其对作物生长发育的利弊影响和对未 来天气气候的预测及影响评价而对作物产量进行预 测、预报的一种农业气象预报。一般在收获前一个 预报的一种农业气象预报。一般在收获前一个 发布，对指导粮食储运、 月发布，对指导粮食储运、流通和消费有一定的参 考价值。 考价值。
北京
7.00 6.00 5.00 4.00 8.00
单产 变化率
7.2
34.26
40 20 0 -20 -40 100
2.2 玉米产量的时空分布特征
图 4 | 16 黄 淮 海 平 原 研 究 区 夏 玉 米 单 产 年 际 变 化
青岛
7.00 6.00 5.00 4.00 7.00
单产/103kg.ha.-1 6.50 6.00 5.50 5.00 4.50 4.00
3 冬小麦和玉米生产对气候变化的响应
产量分离方法 研究区冬小麦和玉米气候单产提取以及和气候因 子的拟合关系 全国冬小麦和玉米产量和气候因子的关系 我国冬小麦和玉米生产对气候变化的响应预测
3.1 产量分离方法
趋势单产定义
yi = yi (t ) + yi ( w)
yi
yi (t )
实际单产； —— 实际单产； 趋势单产， —— 趋势单产，表征社会经济条件和生产力技术水平对实际单产 的贡献，随科技进步和社会经济条件改善呈现上升趋势， 的贡献，随科技进步和社会经济条件改善呈现上升趋势，逐渐逼 近一个极限值； 近一个极限值；
年份
图4－14 东北研究区域春玉米单产量年际变化 －
变 化 率 /%
2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 1989 1988 1987 1986 1985 1984 1983 1982
8.00
7.332
79.05 50
0
25.65
济南
-50 6.527 30 20
10 0 -10 -20 -30
5.50
徐州
5.00 4.50 4.00 3.50 3.00
5.333 24.02
30 20 10 0 -10 -20
单产区域性差异较大，平均单产 以东北产区最高（长春、沈阳和哈 尔滨）；以黄淮海产区青岛、北京 和济南为较高，徐州次之；西南 （成都）产区最低；西安产区次低。 而且东北产区单产整体比较稳定， 北京减产幅度最大，青岛、徐州、 济南以及西安产量较为稳定，成都 玉米单产增长最为稳定。
2000
2001
2002
2003
2004
2.2 玉米产量的时空分布特征
11.00 150
哈尔滨
9.00 7.00
126.53
单产 变化率
8.788 100
50 5.00 3.00 1.00 10.00 0 -50 40
单 产 /1 0 3 kg .h a -
9.00 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 9.00
北部冬小麦区 北京 东北春玉米区 哈尔滨 长春 沈阳 北京 济南 黄淮海平原冬小麦区 青岛 徐州 西安 西南冬小麦区 成都 西南玉米区 西安 成都
黄淮海夏玉米区 济南 青岛 徐州
2 冬小麦、玉米产量与气候因子的时空分布 冬小麦、
6.50 6.00 5.50 5.00 4.50 4.00 3.50 3.00 6.50
按预报对象：粮食作物产量预报、 按预报对象 ： 粮食作物产量预报 、 经济作物产量预 报和名特优小宗农产品产量预报三种。 报和名特优小宗农产品产量预报三种。 三种 a、 粮食作物产量预报 。 粮食作物产量预报在我 、 粮食作物产量预报。 国气象部门开展得比较广泛， 从国家到省、 国气象部门开展得比较广泛 ， 从国家到省 、 地 、 县 基本都已投入业务运行。 其内容主要包括粮食总产 基本都已投入业务运行 。 量预报、 小麦产量预报、 玉米产量预报、 量预报 、 小麦产量预报 、 玉米产量预报 、 双季早稻 产量预报、 一季） 稻产量预报、 产量预报 、 中 （ 一季 ） 稻产量预报 、 双季晚稻产量 预报、大豆产量预报等。 预报、大豆产量预报等。
k =1
yij (t ) ——第j 年趋势单产滑动平均值，即第 年趋势单产yij (t )； ——第 年趋势单产滑动平均值，即第j
c j − k +1 ——滑动平均系数； ——滑动平均系数 滑动平均系数；
——滑动步长年间第 滑动步长年间第（ ）年的实际单产； yij − k +1 ——滑动步长年间第（j-k+1）年的实际单产； P ——滑动平均时间步长。 ——滑动平均时间步长。 滑动平均时间步长
徐州
4.617
西安
4.819
4.50 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00
成都
108.09
100 50 0 -50 -100
年份
变 率 化 /%
-10
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
6.00 5.50 5.00 4.50 4.00 3.50 3.00 6.00
5.922
15
北京
9.45
单产
变化率
10 5 0 -5
2.1冬小麦产量的时空分布特征
图 4 ｜ 6 研 究 区 域 冬 小 麦 单 产 年 际 变 化
6.294
-10 20
15 10 5 0 -5 -10 -15 15
青岛
4.00 3.50 3.00 6.00
5.50 5.00 4.50 4.00 3.50 3.00 5.00 4.50 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 5.00 42.73