RCP情景下河南省夏玉米發(fā)育期變化及可調(diào)節(jié)熱量資源估算

李樹(shù)巖 潘學(xué)標(biāo) 王 靖*

(1.中國(guó)氣象局 河南省農(nóng)業(yè)氣象保障與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州 450003；2.河南省氣象科學(xué)研究所，鄭州 450003；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193)

在全球氣候變暖的背景下，近50年來(lái)中國(guó)增暖明顯，全國(guó)平均地表溫度增加1.1 ℃[1]。農(nóng)業(yè)是受全球氣候變化影響最大和最直接的行業(yè)之一，氣候變化背景下我國(guó)的糧食安全已受到嚴(yán)重威脅[2]。玉米是我國(guó)重要的糧食、飼料和經(jīng)濟(jì)作物。華北平原是我國(guó)夏玉米主要產(chǎn)區(qū)，河南省又是夏玉米種植大省，播種面積達(dá)到331.7 萬(wàn)hm2，總產(chǎn)1 752.1 萬(wàn)t[3]，該區(qū)夏玉米生產(chǎn)的穩(wěn)定對(duì)保障糧食安全具有重要作用。

溫度顯著影響作物發(fā)育速率，氣候變化情景下溫度升高導(dǎo)致作物發(fā)育期普遍縮短，改變作物品種布局，影響作物生長(zhǎng)過(guò)程及干物質(zhì)積累與分配、產(chǎn)量和品質(zhì)等[4-5]。前人對(duì)歷史氣候變化對(duì)作物發(fā)育期影響開(kāi)展了較多研究[6-9]，如胡洵瑀等[7]分析了氣候要素、品種及管理措施變化對(duì)河南省冬小麥和夏玉米生育期的影響。王培娟等[8]研究了春玉米關(guān)鍵發(fā)育期與對(duì)應(yīng)界限溫度的關(guān)系，結(jié)果表明不同熟性春玉米的種植北界逐漸北移東擴(kuò)。穆佳等[9]定量評(píng)估了近30年?yáng)|北地區(qū)玉米發(fā)育期、氣象產(chǎn)量和種植品種對(duì)氣候變化的響應(yīng)。指出關(guān)鍵發(fā)育期呈顯著的推后趨勢(shì)，生長(zhǎng)后期日數(shù)增加，全生育期延長(zhǎng)。

近年來(lái)，根據(jù)聯(lián)合國(guó)氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)(IPCC)構(gòu)建的氣候情景預(yù)測(cè)未來(lái)的氣候變化，與作物生長(zhǎng)模型相結(jié)合來(lái)探究對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，逐漸成為一種常規(guī)且有效的評(píng)價(jià)方法[10-13]。在與作物模型相結(jié)合的過(guò)程中，發(fā)育期模擬是基礎(chǔ)，控制著作物生長(zhǎng)模型在不同發(fā)育階段的生長(zhǎng)參數(shù)，是作物生長(zhǎng)模型的核心模塊[14-16]，因此首先要準(zhǔn)確預(yù)估氣候變化對(duì)玉米發(fā)育期的影響。趙俊芳等[17]利用APSIM模型，模擬了1961—2014年北方春玉米對(duì)氣候變化的響應(yīng)，表明氣溫和土壤溫度的升高均會(huì)導(dǎo)致春玉米生育期(出苗、開(kāi)花和成熟)日序提前，發(fā)育天數(shù)減少。袁東敏等[18]基于東北玉米生長(zhǎng)模擬模型，模擬了SERES B2氣候情景下東北玉米發(fā)育期及產(chǎn)量變化。李樹(shù)巖等[19]根據(jù)未來(lái)增溫情景，利用CERES-Maize模型模擬了氣候變化對(duì)河南省夏玉米主栽品種發(fā)育期的影響。

河南省主要種植制度為冬小麥—夏玉米輪作，夏玉米成熟至下一茬作物小麥播種之間有一定時(shí)間間隔?，F(xiàn)有研究表明，未來(lái)氣候變化情景下熱量資源增加，如當(dāng)前玉米品種熟性不變，則玉米實(shí)際生育期勢(shì)必縮短[10-13，19]，而小麥播種期沒(méi)有顯著提前且存在推遲趨勢(shì)[20]，秋收秋種的間隔時(shí)間會(huì)加長(zhǎng)。因此，在保證小麥整地備播的前提下，如能充分利用剩余熱量資源，調(diào)整玉米為偏晚熟的品種，可以延長(zhǎng)生育期，增加籽粒灌漿時(shí)間，提高夏玉米產(chǎn)量。

IPCC第五次評(píng)估報(bào)告(AR5)中采用了融入政策因素的代表性濃度路徑(Representative Concentration Pathways, RCPs)情景預(yù)估未來(lái)氣候變化。目前，以最新RCPs氣候變化情景數(shù)據(jù)和作物模型為基礎(chǔ)的氣候變化對(duì)玉米生產(chǎn)影響研究多集中在北方春玉米種植區(qū)，且主要關(guān)注作物發(fā)育期長(zhǎng)短及其產(chǎn)量變化，而對(duì)增暖背景下秋收秋種間可調(diào)節(jié)熱量資源變化的研究較少。因此，本研究基于最新的RCPs氣候變化情景數(shù)據(jù),分析夏玉米生長(zhǎng)季熱量資源的變化。結(jié)合CERES-Maize作物模型評(píng)估未來(lái)氣候變化對(duì)河南省夏玉米生育期變化的可能影響,并探討氣候變化背景下秋收秋種間夏玉米生長(zhǎng)季可利用的熱量條件，以期為該區(qū)氣候資源的充分利用及夏玉米生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

河南省位于黃河中下游，屬北亞熱帶向暖溫帶過(guò)渡地區(qū)，地勢(shì)西高東低，四季分明，雨熱同期，主要作物系統(tǒng)為冬小麥-夏玉米輪作，夏玉米6月上旬播種，9月下旬收獲。夏玉米生長(zhǎng)季太陽(yáng)總輻射1 900～2 400 MJ/m2，降水量400～600 mm，≥10 ℃積溫2 600～3 100 ℃·d。主要土壤類(lèi)型為黃棕壤、黃褐土和棕壤等[21]。根據(jù)河南省地形和氣候等特點(diǎn)和夏玉米品種布局將全省劃分為5個(gè)區(qū)，分別為豫北Ⅰ區(qū)、豫西Ⅱ區(qū)、豫東Ⅲ區(qū)、豫西南Ⅳ區(qū)和豫南Ⅴ區(qū)(圖1)。其中豫南Ⅴ區(qū)以水稻種植為主不作為研究區(qū)域。因夏玉米適播期變化趨勢(shì)不顯著[22]，各夏玉米主栽區(qū)采用農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站的夏玉米生長(zhǎng)發(fā)育數(shù)據(jù)作為調(diào)參依據(jù)，夏玉米常年播種期確定為第153(Ⅰ區(qū))、158(Ⅱ區(qū))、158(Ⅲ區(qū))和159天(Ⅳ區(qū))。

Ⅰ～Ⅳ區(qū)為夏玉米主產(chǎn)區(qū)，Ⅴ區(qū)以水稻為主，不作為研究區(qū)域。 The zone Ⅰ-Ⅳ is main summer maize growing area and the zone Ⅴ is not in the scope of the study area because there mainly plants rice.
圖1 河南省夏玉米主栽區(qū)分區(qū)
Fig.1 Agro-climatic zoning map of summer maize in Henan Province

1.2 RCP氣候變化情景數(shù)據(jù)

本研究使用區(qū)域氣候模式數(shù)據(jù)RegCM4.0，單向嵌套BCC_CSM 1.1(Beijing Climate Center_climate System Model version 1.1)全球氣候系統(tǒng)模式輸出結(jié)果，對(duì)中國(guó)地區(qū)進(jìn)行中(RCP 4.5)和高(RCP 8.5)排放情景下1950—2099年的連續(xù)積分模擬。包括歷史氣候模擬(Historical)RCP rf數(shù)據(jù)和RCP 4.5、RCP 8.5這2種排放情景下未來(lái)氣候變化預(yù)估數(shù)據(jù)。氣候模式模擬的1961—2005年氣溫與觀測(cè)值的偏差除青藏高原外大部分地區(qū)為 ±1 ℃，模擬的降水也與觀測(cè)值有較一致的空間分布[23]。

模式中心點(diǎn)為35°N，105°E，東西方向格點(diǎn)數(shù)為160，南北方向?yàn)?09，模式水平分辨率為50 km，范圍覆蓋整個(gè)中國(guó)及周邊地區(qū)，空間分辨率為0.5°×0.5°，時(shí)間尺度上RCP rf為1951—2005年；RCP 4.5和RCP 8.5情景選擇年代為2006—2060年。河南全省行政區(qū)域?yàn)?10°～117°E，14個(gè)格距；31.5°～36.5°N，10個(gè)格距，覆蓋河南全省區(qū)域共165個(gè)格點(diǎn)。

1.3 CERES-Maize模型適應(yīng)性評(píng)價(jià)

利用CERES-Maize作物模型模擬未來(lái)氣候變化情景下夏玉米發(fā)育期的變化。CERES-Maize模型是以美國(guó)密歇根州立大學(xué)Ritchie教授為首的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)研究開(kāi)發(fā)，經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)資料驗(yàn)證過(guò)的機(jī)理性模型[24-25]。CERES模型包括作物生長(zhǎng)發(fā)育和土壤水分平衡等模塊，用積溫模擬發(fā)育時(shí)段，根據(jù)葉片數(shù)、葉面積增長(zhǎng)、光的截獲及其利用和干物質(zhì)在各個(gè)器官中的分配等模擬作物生長(zhǎng)[26]，已廣泛應(yīng)用于不同環(huán)境條件下的作物估產(chǎn)、作物品種選育、農(nóng)業(yè)優(yōu)化管理措施的決策、氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響評(píng)價(jià)等[27-30]。前人應(yīng)用CERES-Maize模型在華北平原進(jìn)行了發(fā)育期和產(chǎn)量的模擬研究[31-33]，本研究建立在CERES-Maize模型在河南省適用性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，模型調(diào)參驗(yàn)證所需的氣象數(shù)據(jù)來(lái)自夏玉米主產(chǎn)區(qū)2003—2010年18個(gè)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站，作物數(shù)據(jù)來(lái)源于相應(yīng)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站的農(nóng)氣觀測(cè)資料，土壤數(shù)據(jù)來(lái)源于《河南土壤地理》和《河南土種志》。按照地理分布將18個(gè)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站劃分到4個(gè)夏玉米主栽區(qū)，分區(qū)進(jìn)行參數(shù)的校準(zhǔn)和驗(yàn)證，其中2003—2005年為模型參數(shù)校正年，2006—2010年為模型驗(yàn)證年。

1.4 夏玉米發(fā)育期模擬

以RCP rf基準(zhǔn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)CERES-Maize模型，獲取歷史基準(zhǔn)條件下夏玉米多年平均開(kāi)花期和平均成熟期。以未來(lái)RCP 4.5和8.5這2種不同情景驅(qū)動(dòng)CERES-Maize模型，模擬夏玉米開(kāi)花期和成熟期，比較未來(lái)氣候變化條件下夏玉米發(fā)育期變化，所有模擬輸出結(jié)果與氣候變化情景的分辨率相同。

1.5 可調(diào)節(jié)熱量資源估算

可調(diào)節(jié)熱量資源估算的重點(diǎn)在于確定夏玉米成熟期和小麥播種期，其中夏玉米成熟期為模型模擬結(jié)果。小麥適宜播種期確定方法為通過(guò)計(jì)算小麥越冬期，并根據(jù)各地區(qū)小麥生長(zhǎng)所需冬前積溫指標(biāo)反推小麥適宜播種期，具體計(jì)算方法為：首先根據(jù)農(nóng)業(yè)氣象臺(tái)站觀測(cè)的小麥播種期和越冬期，計(jì)算各區(qū)域小麥生長(zhǎng)冬前積溫的多年平均值作為冬前積溫指標(biāo)(表1)。河南省小麥所需冬前積溫約為500～600 ℃·d，北部多南部少。然后統(tǒng)計(jì)不同氣候情景下小麥越冬期(連續(xù)5日平均氣溫<0 ℃)，結(jié)合冬前積溫指標(biāo)，向前反推小麥適宜播種期。

表1 河南省冬小麥適宜播期的冬前積溫指標(biāo)Table 1 Index of thermal time before overwintering for optimal sowing date of winter wheat

2 結(jié)果分析

2.1 CERES-Maize模型的校正和驗(yàn)證

如圖2所示，夏玉米開(kāi)花期和成熟期日序的模擬值與實(shí)測(cè)值較一致，二者基本在1∶1線和±5%的誤差線附近，偏離度較小。開(kāi)花期各區(qū)域模型校正與驗(yàn)證結(jié)果的RMSE均為2～4 d，成熟期模型參數(shù)校正結(jié)果各區(qū)域RMSE均<4 d，模型驗(yàn)證結(jié)果RMSE為3～7 d。校正和驗(yàn)證結(jié)果的NRMSE均在10%以?xún)?nèi)，表明CERES-Maize模型對(duì)河南省夏玉米發(fā)育期模擬效果較好。

圖2 CERES-Maize模型發(fā)育期日序的校正(a)和驗(yàn)證(b)結(jié)果
Fig.2 Comparison between simulated and observed phenology of summer maize for calibration (a) and validation (b)

模型校正和驗(yàn)證后各區(qū)域模型參數(shù)取值見(jiàn)表2[34]。

2.2 RCP情景下夏玉米生長(zhǎng)季熱量資源變化

夏玉米生長(zhǎng)季可利用的熱量資源(活動(dòng)積溫)變化如圖3所示。未來(lái)不同排放情景下夏玉米生長(zhǎng)季熱量資源均增加，其中，Ⅰ區(qū)、Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)熱量資源較為接近，為3 044～3 311 (RCP 4.5)和3 003～3 958 ℃·d(RCP 8.5)，Ⅱ區(qū)熱量資源較其他地區(qū)顯著偏少，為2 818～3 025 (RCP 4.5)和2 769～3 081 ℃·d(RCP 8.5)。未來(lái)RCP情景下，夏玉米生長(zhǎng)季積溫變異增加，基準(zhǔn)條件下各區(qū)變異系數(shù)為3.0%～4.5%，RCP 4.5情景下變異系數(shù)增加至3.3%～5.1%，RCP 8.5情景下變異系數(shù)為4.1%～5.3%，各情景下均是Ⅰ區(qū)的變異系數(shù)最高。

表2 各種植區(qū)夏玉米品種遺傳參數(shù)Table 2 Genetic parameters of summer maize variety in each region

圖3 不同氣候變化情景下河南省夏玉米生長(zhǎng)季積溫變化
Fig.3 Variation of thermal time during summer maize growing season under different climate change scenarios in Henan Province

與基準(zhǔn)條件相比未來(lái)不同排放情景下河南省夏玉米生長(zhǎng)季熱量資源變化如表3所示。氣候變化情景下全省夏玉米生長(zhǎng)季熱量資源呈一致的增加趨勢(shì)，生長(zhǎng)季活動(dòng)積溫平均較基準(zhǔn)條件下分別增加179 (RCP 4.5)和 235 ℃·d(RCP 8.5)，其中Ⅰ區(qū)增加幅度最大，分別較基準(zhǔn)條件增加189 (RCP 4.5)和 252 ℃·d(RCP 8.5)，Ⅳ區(qū)增幅最小，較基準(zhǔn)條件增加162 (RCP 4.5)和 214 ℃·d(RCP 8.5)。

表3 與基準(zhǔn)條件相比未來(lái)氣候變化情景下夏玉米生長(zhǎng)季熱量資源變化Table 3 Increase in heat resources during summer maize growing season under future RCP scenarios compared with baseline

2.3 RCP情景下夏玉米發(fā)育期變化

2.3.1RCP情景下夏玉米開(kāi)花期變化

RCP情景下河南省夏玉米播種—開(kāi)花期日數(shù)分布如圖4所示。不同情景下播種至開(kāi)花期日數(shù)均呈由西向東的減少趨勢(shì)。基準(zhǔn)條件下全省播種至開(kāi)花期日數(shù)為50～65 d，洛陽(yáng)、三門(mén)峽地區(qū)播種—開(kāi)花期日數(shù)>55 d；RCP 4.5情景下播種—開(kāi)花期日數(shù)為45～65 d，60 d以上的區(qū)域僅分布在三門(mén)峽西部，播種—開(kāi)花期日數(shù)為50～55 d的區(qū)域也減少，駐馬店等地在50 d以下；RCP 8.5情景下全省播種—開(kāi)花期日數(shù)為45～60 d，中東部和東北部的大部分區(qū)域都為45～50 d。

圖4 RCP情景下河南省夏玉米平均播種至開(kāi)花期日數(shù)
Fig.4 Duration from sowing to flowering of summer maize under RCP scenarios in Henan Province

至2050s，RCP 4.5情景下全省播種—開(kāi)花期平均縮短2.7 d，RCP 8.5情景下平均縮短3.4 d(表4)。其中，Ⅱ區(qū)較其他區(qū)域縮短日數(shù)更多，分別為3.6 (RCP 4.5)和4.7 d(RCP 8.5)，其他區(qū)域較為接近。

表4 與基準(zhǔn)條件相比未來(lái)情景下不同年代河南省各種植區(qū)夏玉米播種—開(kāi)花期日數(shù)變化Table 4 Change of duration from sowing to flowering of summer maize in different decades under RCP scenarios in each maize planting zone in Henan d

2.3.2RCP情景下夏玉米成熟期變化

RCP情景下夏玉米平均播種—成熟期日數(shù)如圖5所示，總體上各情景下均呈自西向東減少的趨勢(shì)?；鶞?zhǔn)條件下除南陽(yáng)地區(qū)外其他地區(qū)播種—成熟期日數(shù)為90～100 d，中東部地區(qū)為90～95 d。RCP 4.5情景下大部分地區(qū)播種—成熟期日數(shù)在85～95 d，僅洛陽(yáng)以西及三門(mén)峽地區(qū)在95 d以上。RCP 8.5情景下，大部分地區(qū)播種—成熟期日數(shù)為80～95 d，其中85～90 d的區(qū)域較RCP 4.5情景下范圍縮小，且南陽(yáng)和駐馬店地區(qū)均在85 d以下。

圖5 RCP情景下河南省夏玉米平均播種至成熟期日數(shù)
Fig.5 Duration from sowing to maturing of summer maize under RCP scenarios in Henan Province

至2050s，RCP 4.5情景下全省播種至成熟期平均縮短9.4 d，RCP 8.5情景下平均縮短11.6 d(表5)。其中，豫西Ⅱ區(qū)成熟期日數(shù)縮短最多，分別為16.7 (RCP 4.5)和20.9 d(RCP 8.5)，其次是Ⅰ區(qū)。

表5 與基準(zhǔn)值相比未來(lái)RCP情景下不同年代河南省各種植區(qū)夏玉米播種—成熟期日數(shù)變化Table 5 Change of duration from sowing to maturing of summer maize in different decades under RCP scenarios in each maize planting zone in Henan Province d

2.4 RCP情景下夏玉米可調(diào)節(jié)熱量資源變化

2.4.1RCP情景下可調(diào)節(jié)熱量資源空間變化

受地形和緯度的影響，不同氣候變化情景下可調(diào)節(jié)的熱量資源均由西向東南部逐漸增加，西部主要以山區(qū)為主，夏玉米成熟后至冬小麥播種間熱量緊張，部分年份模擬的夏玉米成熟期甚至超過(guò)了推算的小麥適宜播種期，因此可供利用的熱量資源較少。RCP rf條件下可調(diào)節(jié)熱量資源比較豐沛的地區(qū)主要分布在南陽(yáng)和駐馬店地區(qū)，在800～1 000 ℃·d(圖6)。未來(lái)RCP 4.5 和8.5情景下各區(qū)域可調(diào)節(jié)的熱量資源較基準(zhǔn)條件均增加，且RCP 8.5情景較RCP 4.5情景增加更多。RCP 4.5情景下可調(diào)節(jié)熱量資源豐沛地區(qū)主要分布在許昌、周口、南陽(yáng)和駐馬店地區(qū)，在1 000～1 200 ℃·d。RCP 8.5情景下可調(diào)節(jié)熱量資源豐沛地區(qū)主要分布在濮陽(yáng)-鄭州-南陽(yáng)一線以東的大部分地區(qū)>1 000 ℃·d。

圖6 RCP情景下河南省夏玉米可調(diào)節(jié)熱量資源
Fig.6 The adjustable thermal resources of summer maize under RCP scenarios in Henan Province

2.4.2RCP情景下可調(diào)節(jié)熱量資源及可生長(zhǎng)日數(shù)變化

未來(lái)不同排放情景下可調(diào)節(jié)熱量資源均成顯著增加趨勢(shì)，RCP 4.5情景下可調(diào)節(jié)熱量資源為 564～1 240 ℃·d波動(dòng)，平均852 ℃·d，變異系數(shù)為19.7%。RCP 8.5情景下可調(diào)節(jié)熱量資源為607～1 431 ℃·d波動(dòng)，平均904 ℃·d，變異系數(shù)為19.3%。與基準(zhǔn)氣候條件相比(表6)，可調(diào)節(jié)的熱量資源在Ⅲ區(qū)增加最多，未來(lái)氣候變化情景下分別增加244.6 (RCP 4.5)和296.8 ℃·d(RCP 8.5)，豫西Ⅱ區(qū)最少，分別增加152.3 (RCP 4.5)和215.8 ℃·d(RCP 8.5)。夏玉米可生長(zhǎng)日數(shù)豫西南Ⅳ區(qū)增加最多，未來(lái)氣候變化情景下分別增加9 (RCP 4.5)和11 d(RCP 8.5)，其他各區(qū)夏玉米可生長(zhǎng)日數(shù)在RCP 4.5情景下分別增加8 (Ⅰ區(qū))、6 (Ⅱ區(qū))和8 d(Ⅲ區(qū))，RCP 8.5情景下分別增加9 (Ⅰ區(qū))、8 (Ⅱ區(qū))和10 d(Ⅲ區(qū))。

3 討 論

不同排放情景下夏玉米生長(zhǎng)季熱量資源增幅存在顯著差異，高濃度排放情景下夏玉米生育期縮短更為明顯[35]。前期研究利用CERES-Maize模型模擬A2和B2情景下夏玉米發(fā)育期變化[19]，結(jié)果表明營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期平均縮短4.7 和3.1 d，全生育期平均

表6 河南省各區(qū)域較基準(zhǔn)條件下可調(diào)節(jié)熱量資源及可生長(zhǎng)日數(shù)變化Table 6 Change of adjustable thermal resources and growth days of summer maize in different decades under RCP scenarios in each maize planting zone in Henan Province

縮短12.9 和8.6 d。而RCP 8.5和RCP 4.5情景大致與2000年SRES的 A2和B1情景相對(duì)應(yīng)[23]，與本研究結(jié)果相比較，以高濃度排放情景為參照，A2情景下發(fā)育期縮短日數(shù)較RCP 8.5的略高，但不同的情景預(yù)估模式下夏玉米發(fā)育期變化趨勢(shì)一致。

已有研究表明，如當(dāng)前品種特性不變，未來(lái)氣候變暖背景下玉米生育期縮短，產(chǎn)量下降[10-12,36]。因此，隨著未來(lái)熱量資源增加可進(jìn)一步選種生育期更長(zhǎng)的玉米品種，延長(zhǎng)玉米的灌漿期，提高產(chǎn)量。本研究表明，未來(lái)氣候變化情景下夏玉米成熟后-冬小麥播種前可調(diào)節(jié)熱量資源均增加，除豫西Ⅱ區(qū)稍差外，其他地區(qū)夏玉米品種可延長(zhǎng)生育期8～11 d，原有的中熟品種可改種中晚熟或晚熟品種，并盡可能縮短換茬時(shí)的農(nóng)時(shí)耗期，以充分利用增加的熱量資源實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。

未來(lái)氣候變化條件下，為最大限度的利用氣候資源，可根據(jù)不同農(nóng)作物生長(zhǎng)季節(jié)差異、生長(zhǎng)特性和對(duì)氣候要素的需求變化，進(jìn)行間作套種，提高復(fù)種指數(shù)[37]。同時(shí)夏玉米可生長(zhǎng)日數(shù)增加，可適當(dāng)推遲玉米收獲期，降低籽粒含水量，減少籽粒破損率利于機(jī)收，提高收獲質(zhì)量和產(chǎn)量。另外，研究應(yīng)用與本地農(nóng)業(yè)氣候資源特點(diǎn)和規(guī)律相適應(yīng)的配套農(nóng)業(yè)技術(shù)，特別是水分高效利用的農(nóng)作技術(shù)，也是提高玉米農(nóng)業(yè)氣候資源利用效率、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要手段[38]。加強(qiáng)農(nóng)田灌溉、排澇等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，發(fā)揮氣候、土地和水等農(nóng)業(yè)資源和現(xiàn)代栽培技術(shù)的綜合作用，優(yōu)化資源配置，提高整體效益。

不同熟型品種對(duì)氣候變化的響應(yīng)不完全一致，袁東敏等[18]研究表明，未來(lái)40年?yáng)|北地區(qū)春玉米在B2情景下中早熟玉米生育期變化最明顯，縮短3～6 d，偏晚熟品種則維持原有生育期長(zhǎng)度。而本研究是假定當(dāng)前品種特性和種植措施不變的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此若考慮未來(lái)品種改良等氣候適應(yīng)性，氣候變化對(duì)夏玉米發(fā)育期的影響程度將不同。

4 結(jié) 論

夏玉米生長(zhǎng)季積溫呈顯著的上升趨勢(shì)，較基準(zhǔn)條件平均分別增加179 (RCP 4.5)和 235 ℃·d(RCP 8.5)。不同情景下播種—開(kāi)花期和播種—成熟期日數(shù)分布均呈由西向東的減少趨勢(shì)。RCP rf下播種—開(kāi)花期日數(shù)大部分地區(qū)在50～65 d，未來(lái)情景下大部分地區(qū)在45～65 (RCP 4.5)和45～60 d(RCP 8.5)。播種—成熟期日數(shù)在RCP rf下除南陽(yáng)地區(qū)外全省在90～100 d，未來(lái)情景下大部分地區(qū)在85～95 d(RCP 4.5)和80～95 d(RCP 8.5)。至2050s播種—開(kāi)花期全省平均縮短2.7(RCP 4.5)和3.4 d(RCP 8.5)，播種—成熟期平均縮短9.4(RCP 4.5)和11.6 d(RCP 8.5)，豫西Ⅱ區(qū)縮短最多。未來(lái)氣候變化情景下夏玉米成熟后至冬小麥播種前可調(diào)節(jié)熱量資源均增加，豫東Ⅲ區(qū)增加最多，為 244.6(RCP 4.5)和296.8 ℃·d(RCP 8.5)，豫西Ⅱ區(qū)增加最少，為152.3(RCP 4.5)和215.8 ℃·d(RCP 8.5)。夏玉米可生長(zhǎng)日數(shù)豫西南Ⅳ區(qū)增加最多，未來(lái)氣候變化情景下分別增加9(RCP 4.5)和11 d(RCP 8.5)。其他各區(qū)夏玉米可生長(zhǎng)日數(shù)分別增加6～8 d(RCP 4.5)和8～10 d(RCP 8.5)。

致謝

感謝國(guó)家氣候中心提供的利用區(qū)域氣候模式所進(jìn)行的中國(guó)區(qū)域未來(lái)氣候變化模擬結(jié)果。