基于APSIM模型模拟分析气候变化对不同熟性北方冬小麦生长和产量的影响

摘要：

[目的]开展气候变化对冬小麦生长发育和产量影响研究,为未来气候变化下小麦可持续生产提供依据.[方法]利用2017-2020年度控制气室中不同温度和[CO2]处理下的良星99(晚熟品种)和中科2011(早熟品种)冬小麦生长发育、土壤及气象数据,对 APSIM(agricultural production systems simulator)模型进行校验,然后,以 1986-2005年为基准年份,利用校验好的APSIM模型对未来不同气候条件下(RCP 4.5和RCP 8.5)的冬小麦产量、产量构成和生育期进行模拟,分析气候变化和极端高温对不同熟性冬小麦品种生产潜力的影响.[结果]APSIM模型能较好地模拟不同温度和[CO2]处理下2个品种冬小麦的生育期、产量和生物量,模拟值与实测值的R2均高于0.614,nRMSE均低于10.6％,叶面积指数(LAI)的模拟效果相对较差.从长期模拟结果来看,不同气候条件下,2个品种小麦的播种-拔节天数均较基准年份缩短,且早熟品种小麦播种-拔节缩短的天数小于晚熟品种,2个品种拔节-成熟天数均无明显变化.相较基准年份,未来RCP条件下,2个品种小麦的实际产量和潜在产量均增加,且2100s时段RCP 8.5条件下的产量和潜在产量最高,早熟品种的产量和潜在产量相较晚熟品种增产更明显.与基准年份相比,未来RCP条件下,生育前期2个品种小麦的LAI均升高,但早熟品种LAI变化更明显,生育后期晚熟品种的LAI明显降低,而早熟品种的LAI无明显差异;未来RCP条件下,2个品种的地上部生物量均增加,早熟品种生物量增长更明显.不同RCP条件下,极端高温对2个品种冬小麦产量和千粒重均有一定的负面影响,且开花期极端高温对千粒重的影响最大.与正常年份相比,极端高温年份晚熟品种2100s时段RCP 8.5条件下的千粒重和产量明显降低,籽粒数也略有降低.与正常年份相比,未来RCP条件下,极端高温均明显降低了早熟品种的千粒重,但籽粒数略有升高,因此,极端高温年份早熟品种产量降低不明显.[结论]冬小麦早熟品种更能适应未来气候变化,而选育适宜的小麦品种是应对未来气候变化的有效措施之一.

关键词：气候变化、极端高温、冬小麦品种、产量、APSIM模型

所属期刊栏目：56

分类号：S332.1;K90;S

资助基金：国家自然科学基金;山西省回国留学人员科研资助项目;山西省基础研究计划项目;山西省高等学校科技创新项目;山西省博士毕业生来晋工作奖励项目;山西农业大学博士科研启动项目

在线出版日期：2023-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共16页

页码：3772-3787