全 文 ：中国生态农业学报　2008 年 11 月　第 16 卷　第 6 期
Chinese Journal of Eco唱Agriculture，Nov．2008，16（6）：1448唱1452 　　
DOI： 10．3724／SP．J．1011．2008．01448
　
气候变化情景下东北地区玉米产量变化模拟倡 倡
张建平１，２　赵艳霞３　王春乙３　杨晓光１　何　勇４
（１．中国农业大学资源与环境学院　北京　１００１９３； ２．重庆市气象科学研究所　重庆　４０１１４７；
３．中国气象科学研究院　北京　１０００８１； ４．国家气候中心　北京　１０００８１）
摘　要　ＷＯＦＯＳＴ作物模型在东北地区玉米适应性验证的基础上，结合气候模型 ＢＣＣ唱Ｔ６３ 输出的未来 ６０ 年
（２０１１ ～２０７０ 年）气候情景资料，模拟分析了未来气候变化情景下我国东北地区玉米生育期和产量变化情况。
模拟结果显示：未来气候变化情景下，玉米生育期将缩短，其中，中熟玉米平均缩短 ３．４ ｄ，晚熟玉米平均缩短
１．１ ｄ；玉米产量将相应下降，中熟玉米平均减产 ３．５％，晚熟玉米平均减产 ２．１％。
关键词　气候变化　玉米　生育期　产量　模拟研究　ＷＯＦＯＳＴ作物模型
中图分类号：Ｐ４６７／Ｓ１６５　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１６７１－３９９０（２００８）０６－１４４８－０５
Simulation of maize production under climate change scenario in Northeast China
ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎ唱Ｐｉｎｇ１，２， ＺＨＡＯ Ｙａｎ唱Ｘｉａ３， ＷＡＮＧ Ｃｈｕｎ唱Ｙｉ３， ＹＡＮＧ Ｘｉａｏ唱Ｇｕａｎｇ１， ＨＥ Ｙｏｎｇ４
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｃｈｉｎａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９３， Ｃｈｉｎａ；
２．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０１１４７， Ｃｈｉｎａ； ３．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ
Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１， Ｃｈｉｎａ； ４．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｌｉｍａｔｅ Ｃｅｎｔｅｒ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１， Ｃｈｉｎａ）
Abstract　Ｂａｓｅｄ ｏｎ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ｔｅｓｔ ｏｆ ＷＯＦＯＳＴ ｃｒｏｐ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｍａｉｚｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ａ ６０ －ｙｅａｒ ｃｌｉ唱
ｍａｔｅ ｓｃｅｎａｒｉｏ ｄａｔａ （２０１１ ～２０７０） ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ＢＣＣ －Ｔ６３ ｍｏｄｅｌ， ｍａｉｚｅ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｙｉｅｌｄ ｃｈａｎｇｅ ｕｍｄｅｒ ｃｌｉｍａｔｅ ｃｈａｎｇｅ ｓｃｅｎａｒ唱
ｉｏ ｉｎ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ ｗａｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ａ ｓｈｏｒｔｅｎｅｄ ｍａｉｚｅ ｇｒｏｗｔｈ ｃｙｃｌｅ．Ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｃｙｃｌｅ
ｏｆ ｍｅｄｉｕｍ唱ｍａｔｕｒｅ ｍａｉｚｅ ｓｈｏｒｔｅｎｓ ｂｙ ３．４ ｄａｙｓ ａｎｄ ｔｈａｔ ｏｆ ｌａｔｅ唱ｍａｔｕｒｅ ｍａｉｚｅ ｓｈｏｒｔｅｎｓ ｂｙ １．１ ｄａｙｓ．Ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｍａｉｚｅ ａｌｓｏ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ
ｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｅｇｒｅｅｓ； ｍｅｄｉｕｍ唱ｍａｔｕｒｅ ｍａｉｚｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｂｙ ３．５％ ｗｈｉｌｅ ｌａｔｅ唱ｍａｔｕｒｅ ｍａｉｚｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｂｙ ２．１％．
Key words　Ｃｌｉｍａｔｅ ｃｈａｎｇｅ， Ｍａｉｚｅ， Ｇｒｏｗｔｈ ｃｙｃｌｅ， Ｙｉｅｌｄ， Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ， ＷＯＦＯＳＴ ｃｒｏｐ ｍｏｄｅｌ
（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｆｅｂ．１３， ２００８； ａｃｃｅｐｔｅｄ Ｊｕｎｅ ２， ２００８）
　　东北地区作为我国最大的粮食生产基地之一，
一直以来都备受诸多学者和专家的关注。 金之庆
等 ［１，２］评价了全球气候变化对东北玉米生产造成的
可能影响，并初步提出相应的粮食生产对策；尚宗
波 ［３］分析了全球气候变化对沈阳地区春玉米生产
的可能影响；吴金栋等［ ４］和马树庆［ ５］针对东北的粮
食生产也作了相关的研究。 所有这些研究成果对
东北地区的农业生产都有不同程度的指导意义。
农业生产很大程度上受制于环境条件，特别是
气候条件的变化。 有关研究指出［ ６］ ，在未来 １００ 年
内，中国平均地表温度还将上升 １．１ ～５．２ ℃，而东
北地区作为我国未来百年增温幅度最大的地区之
一，到本世纪末，增温幅度分别达到 ６．１ ℃（Ａ２ 排
放情景）和 ４．５ ℃（Ｂ２ 排放情景），可见，东北地区
未来的农业生产面临着严峻的气候变化的挑战。
鉴于此，本文主要以东北玉米为主要研究对象，探
讨分析了未来 ６０ 年（２０１１ ～２０７０ 年）玉米生育期和
产量的变化趋势，以便为相关部门提供决策依据。
1　研究区概况及所需资料
研究区为东经 １２０°～１３５°、北纬 ４０°～５０°的东
北区域，主要以黑龙江、吉林和辽宁 ３ 省为研究对
象，地跨寒温带、中温带和暖温带，属温带大陆性季
风气候。 东北地区北临北半球冬季的寒极———东
西伯利亚，冬季强大的冷空气南下，使之成为同纬
度各地中最寒冷的地区，与同纬度的其他地区相
比，温度一般低 １５℃左右。 夏季受低纬度海洋湿热
气流影响，气温则高于同纬度各地。 因此，东北地
区年温差大大高于同纬度各地。 该区域大部分地
倡 国家科技支撑计划课题（２００６ＢＡＤ０４Ｂ０９）资助
张建平（１９７５ ～） ，男，博士研究生，主要从事气候变化及生态与农业气象研究。 Ｅ唱ｍａｉｌ：ｊｅｅｐｊｏｈｎ＠１６３．ｃｏｍ
收稿日期：２００８－０２－１３　接受日期：２００８－０６－０２
第 6期 张建平等：气候变化情景下东北地区玉米产量变化模拟
区的年降水量为 ４００ ～７００ ｍｍ，东部降水集中在
５ ～９月，西部则集中在 ６ ～８ 月，７０％ ～８０％的降水
集中在 ６ ～７ 月。 主要农作物包括春玉米、水稻、大
豆和甜菜，是我国主要的粮食生产基地。
研究所需资料主要包括作物资料、气象资料和
土壤资料［７，８］ 。 作物资料有发育期观测资料和田间
生物量试验资料，来源于农气试验站、农气观测站以
及农气表－１；气象资料包括最高气温、最低气温、日
照时数、水汽压、风速和降雨量（均为日值），收集了
东北地区 ８１ 个基本气象站 １９６１ ～２００４ 年历年逐日
气象要素，来源于国家气象信息中心（部分气象站点
分布见图 １）；土壤资料有土壤质地类型、土壤水分含
量、田间持水量、土壤容重及凋萎湿度，来源于中国土
壤图集、中国土种志以及中国土壤质地类型图。
图 1　气象站点分布图
Ｆｉｇ．１　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｔａｔｉｏｎｓ
2　作物模型简介
ＷＯＦＯＳＴ作物模型［９ －１３］由荷兰瓦赫宁根大学开
发，起源于世界粮食研究中心（ＣＷＦＳ）组织，是一个
根据气象和土壤条件模拟作物根、茎、叶和穗生物量
以及土壤水分的动态模型。 模型的主要用途包括作
物产量预测与评估、土地资源定量评价、气候变化影
响的量化评估、风险分析和年际间产量变化分析等。
2．1　模型的基本框架
ＷＯＦＯＳＴ模型用于模拟 １ 年生作物的生态生
理过程，主要包括光合作用、呼吸作用等，并描述这
些过程如何受环境的影响。 模型主要包括 ３ 大模
块，分别是作物模块、气候模块和土壤模块。 根据 ３
大模块的计算可以得到潜在生产力 （没有限制水
平）和有限制水平的生产力（图 ２）。
图 2　WOFOST模型的基本框架
Ｆｉｇ．２　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ＷＯＦＯＳＴ ｍｏｄｅｌ
2．2　模型中主要子模型
2．2．1　发育子模型
玉米生长发育模型采用“积温法”，公式如下：
D r， t ＝ TeiTSUM j　　　　（ j ＝１，２） （１）
T ei ＝
０　　　　　　（T i≤Tb）
T i －Tb　　 （Tb ＜T i ＜Tｍａｘ，e）　　　　（２）
Tｍａｘ， e －Tb　　 （T i≥Ｔｍａｘ，e）
式中， D r， t 为 t时刻的发育速率（ｄ －１）， Tei 为有效温
度（℃）， TSUM j（ j ＝１，２） 为完成某一发育阶段所
需的有效积温 （℃· ｄ），T i 为日平均气温 （℃），取
日最高气温和最低气温的平均值， Tb 为作物发育下
限温度（℃），Tｍａｘ，e为作物发育上限温度（℃）。
2．2．2　土壤水分平衡子模型
ＷＯＦＯＳＴ模型中对土壤水分平衡过程的模拟
分为考虑和不考虑地下水影响两种情形。 不考虑
地下水影响时，忽略毛管上升水，只考虑降水、灌
溉、水分从地表到根区的入渗、地表到大气的蒸发、
作物蒸腾、根区水分向下的渗漏、地表径流等过程。
θt ＝INｕｐ ＋（ IN ｌｏｗ －Ta）RD Δt （３）
INｕｐ ＝P ＋Ie －E s ＋SS t ／Δt －SR （４）
IN ｌｏｗ ＝CR －Perc （５）
式中，θt 为 t时刻实际土壤含水量（ｃｍ３ · ｃｍ －３ ），INｕｐ
为上层土壤水分通量（ｃｍ· ｄ －１），Ta 为实际蒸腾速率
（ｃｍ· ｄ －１ ），P 为降水量 （ ｃｍ · ｄ －１ ）， Ie 为灌溉量
（ｃｍ· ｄ －１），Es 为土壤蒸发速率（ｃｍ· ｄ －１ ），SS t 为地
表积水（ｃｍ），SR为地表径流速率（ｃｍ· ｄ －１ ），CR 为
9441
中国生态农业学报 2008 第 16卷
毛管上升水速率（ｃｍ· ｄ －１ ），Perc 为渗透速率（ｃｍ·
ｄ －１），RD为实际根长（ｃｍ），Δt为时间步长（ｄ）。
2．3　模型适应性调整
2．3．1　作物参数的确定及区域化
采取“试错法”，根据东北地区玉米多年发育期
观测资料确定区域玉米的各阶段发育参数，玉米品
种熟性根据有效积温来划分，其他作物参数来源于
多年试验观测以及国内外玉米的研究成果。 区域
化的基本原则是在整个区域尺度上，首先进行分
区，然后以各分区的代表样点调试模型参数；基本
原理是假设在农作物种植区域尺度上，所有作物品
种都同属一种生态型；调整方案是以区域为空间尺
度，使用多点同期的面上产量资料进行调试。 表 １
列出了模型所需要的主要作物生长参数。
表 1　模型主要作物参数
Ｔａｂ．１　Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｒｏｐ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ
参数
Ｐａｒａｍｅｔｅｒ
说明
Ｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎ
单位
Ｕｎｉｔ
取值
Ｖａｌｕｅ
TSUM０ 播种 ～出苗需要的总热量Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｕｍ ｆｒｏｍ ｓｏｗｉｎｇ ｔｏ ｅｍｅｒｇｅｎｃｅ ℃· ｄ
１６２．２（晚熟，Ｌａｔｅ唱ｍａｔｕｒｅ）
１４９．２（中熟，Ｍｅｄｉｕｍ唱ｍａｔｕｒｅ）
TSUM１ 出苗 ～抽雄需要的总热量Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｕｍ ｆｒｏｍ ｅｍｅｒｇｅｎｃｅ ｔｏ ａｎｔｈｅｓｉｓ ℃· ｄ
１ ０２０．６（晚熟，Ｌａｔｅ唱ｍａｔｕｒｅ）
９４３．１（中熟，Ｍｅｄｉｕｍ唱ｍａｔｕｒｅ）
TSUM２ 抽雄 ～成熟需要的总热量Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｕｍ ｆｒｏｍ ａｎｔｈｅｓｉｓ ｔｏ ｍａｔｕｒｉｔｙ ℃· ｄ
９６８．８（晚熟，Ｌａｔｅ唱ｍａｔｕｒｅ）
８８０．５（中熟，Ｍｅｄｉｕｍ唱ｍａｔｕｒｅ）
TDWI 初始总干物重Ｉｎｉｔｉａｌ ｔｏｔａｌ ｃｒｏｐ ｄｒｙ ｗｅｉｇｈｔ ｋｇ· ｈｍ －２ １０．６１
LAIEM 出苗时叶面积指数Ｌｅａｆ ａｒｅａ ｉｎｄｅｘ ａｔ ｅｍｅｒｇｅｎｃｅ ０．００５ ９
RGRLAI 叶面积指数最大增长速率Ｍａｘｉｍｕｍ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ＬＡＩ ｄ －１ ０．０１
CVL 叶生长同化物转化效率Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ａｓｓｉｍｉｌａｔｅ ｉｎｔｏ ｌｅａｖｅｓ ０．７２
CVO 贮存器官生长同化物转化效率Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ａｓｓｉｍｉｌａｔｅ ｉｎｔｏ ｓｔｏｒａｇｅ ｏｒｇａｎｓ ０．７２
CVR 根生长同化物转化效率Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ａｓｓｉｍｉｌａｔｅ ｉｎｔｏ ｒｏｏｔｓ ０．７２
CVS 茎生长同化物转化效率Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ａｓｓｉｍｉｌａｔｅ ｉｎｔｏ ｓｔｅｍｓ ０．６９
RML 叶相对维持呼吸速率Ｒｅｌａｔｉｖｅ ｍａｉｎｔａｉｎ ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｌｅａｖｅｓ ｋｇ （ ＣＨ２Ｏ） · ｋｇ
－１ · ｄ －１ ０．０１５
RMO 贮存器官相对维持呼吸速率Ｒｅｌａｔｉｖｅ ｍａｉｎｔａｉｎ ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｓｔｏｒａｇｅ ｏｒｇａｎｓ ｋｇ （ ＣＨ２Ｏ） · ｋｇ
－１ · ｄ －１ ０．０１０
RMR 根相对维持呼吸速率Ｒｅｌａｔｉｖｅ ｍａｉｎｔａｉｎ ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｒｏｏｔｓ ｋｇ （ ＣＨ２Ｏ） · ｋｇ
－１ · ｄ －１ ０．０１０
RMS 茎相对维持呼吸速率Ｒｅｌａｔｉｖｅ ｍａｉｎｔａｉｎ ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｓｔｅｍｓ ｋｇ （ ＣＨ２Ｏ） · ｋｇ
－１ · ｄ －１ ０．０１０
2．3．2　生长模拟检验
为验证模型的适应性，选择东北地区有代表性
的 １０ 个站点进行连续 ５ 年的验证，由于篇幅有限，
本文只列出了部分站点的模拟验证结果（见表 ２）。
从表中可以看出，玉米开花期模拟值与实测值
相差 １ ～６ ｄ，平均相差 ２．８ ｄ；成熟期模拟值与实测
值相差 １ ～５ ｄ，平均相差 ３．３ ｄ；产量误差范围在
９．３４％ ～－５．２３％之间。 对模拟值与实测值进行
统计检验分析，两者无显著差异（P ＝０．０５，n ＝１０），
故所建模型能较好地反映东北玉米生长发育情况。
3　气候变化对东北地区玉米生长的影响
3．1　气候变化对玉米生育期的影响
根据枟气候变化国家评估报告枠研究表明：到
２０７０ 年，东北地区年平均地表温度增温幅度为 ３．８
℃（Ａ２ 情景）和 ３．４ ℃（Ｂ２ 情景）。 为初步分析未来
气候变化影响下我国东北地区玉米的生产情况，基
于作物模型，结合气候模型输出的气候资料，对东
北地区不同种类（晚熟和中熟）春玉米生育期进行
了 ６０ 年（２０１１ ～２０７０ 年）的数值模拟分析，模拟结
果见图 ３ａ 和图 ３ｂ。
综合来看，２０１１ ～２０７０ 年东北春玉米生长期会
有所缩短。 其中，中熟玉米生育期变化范围在
２．２ ～－８．５ ｄ之间，平均缩短 ３．４ ｄ（图 ３ａ）；晚熟玉
0541
第 6期 张建平等：气候变化情景下东北地区玉米产量变化模拟
表 2　2002及 2003年各站点玉米发育及产量模拟验证结果
Ｔａｂ．２　Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｍａｉｚｅ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｙｉｅｌｄｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔａｔｉｏｎｓ ｔｅｓｔｅｄ ｂｙ ｍｏｄｅｌ ｉｎ ２００２ ａｎｄ ２００３
年份
Ｙｅａｒ
站号
Ｓｔａｔｉｏｎ
ｎｕｍｂｅｒ
品种
Ｖａｒｉｅｔｙ
开花期（月 －日）
Ｆｌｏｗｅｒｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄ
（ｍｏｎｔｈ唱ｄａｙ）
成熟期（月 －日）
Ｍａｔｕｒｅ ｐｅｒｉｏｄ
（ｍｏｎｔｈ唱ｄａｙ）
生育期
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
ｐｅｒｉｏｄ （ ｄ）
产量
Ｙｉｅｌｄ
（ ｋｇ· ｈｍ －２ ）
模拟
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
实测
Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ
模拟
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
实测
Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ
模拟
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
实测
Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ
模拟
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
实测
Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ
误差
Ｅｒｒｏｒ
（％）
２００２
５０８４４ 晚熟Ｌａｔｅ唱ｍａｔｕｒｅ ０７ －１６ ０７ －２２ ０９ －３０ ０９ －２７ １５６ １５３ １１ ３７１ １０ ４００ ＋９．３４
５０７４２ 中熟Ｍｅｄｉｕｍ唱ｍａｔｕｒｅ ０７ －２８ ０７ －２９ ０９ －２３ ０９ －１８ １４０ １３５ ５ ０５６ ５ １８２ －２．４３
５４２６６ 晚熟Ｌａｔｅ唱ｍａｔｕｒｅ ０７ －２６ ０７ －２７ ０９ －２８ ０９ －２４ １５２ １４８ ７ ９０９ ７ ５２４ ＋５．１２
５４０４９ 中熟Ｍｅｄｉｕｍ唱ｍａｔｕｒｅ ０８ －０１ ０７ －２８ ０９ －２２ ０９ －２６ １４９ １５３ ８ ４２７ ８ １２０ ＋３．７８
２００３
５０８４４ 晚熟Ｌａｔｅ唱ｍａｔｕｒｅ ０７ －２９ ０７ －３１ ０９ －２４ ０９ －２７ １５０ １５３ １０ １２１ １０ ６００ －４．５２
５０７４２ 中熟Ｍｅｄｉｕｍ唱ｍａｔｕｒｅ ０８ －０７ ０８ －０８ １０ －０９ １０ －０８ １５６ １５５ ４ ６８０ ４ ４００ ＋６．３６
５４２６６ 晚熟Ｌａｔｅ唱ｍａｔｕｒｅ ０７ －３０ ０８ －０３ ０９ －２９ ０９ －２４ １４８ １４３ ５ ４１５ ５ ７１４ －５．２３
５４０４９ 中熟Ｍｅｄｉｕｍ唱ｍａｔｕｒｅ ０７ －２７ ０７ －３０ ０９ －１９ ０９ －２０ １３９ １４０ ８ ４６８ ８ ５００ －０．３８
米生育期变化范围在 ９．０ ～－７．８ ｄ 之间，平均缩短
１．１ ｄ（图 ３ｂ）。
3．2　气候变化对玉米产量的影响
产量是农作物生长发育状况的最终表现，本研
究利用气候模型输出的未来 ６０ 年（２０１１ ～２０７０ 年）
的气候数据，结合作物模型，就未来气候变化对东
北玉米（晚熟和中熟）产量变化的影响进行了分析
与评估。 模拟的产量变化趋势见图 ３ｃ 和图 ３ｄ。
从模拟结果可以看出，２０１１ ～２０７０ 年东北地区
玉米产量总体呈下降趋势，但下降幅度不大。 中熟
玉米产量变化范围在 ７．４％ ～－１１．４％，平均减产
３．５％ （图 ３ｃ ）； 晚 熟 玉 米 产 量 变 化 范 围 在
８．１％ ～－１０．０％，平均减产 ２．１％（图 ３ｄ）。
4　结论和讨论
在气候变化大背景下，未来 ６０ 年（２０１１ ～２０７０
年）东北玉米生长期可能会受到影响，绝大部分地
区玉米生长期可能要缩短。 气候变化导致的最终
影响是农业产量发生变化。 根据模拟结果，在今后
６０ 年东北玉米产量整体呈下降趋势。 中熟玉米平
均减产 ３．３％，晚熟玉米平均减产 ２．７％。 在一定范
围内，通过适当调整栽培措施，可减少或减缓气候
变化对农业造成减产的影响。
低温冷害一直是东北地区农作物主要的农业
气象灾害。 因此，气候变暖一定程度有利于该地区
农业的发展，但随着温度的不断上升，利会趋于向
害的方向发展，故应采取相应的农业适应对策与措
施来应对气候变暖这种大势所趋的现象。 一是调
整玉米播种期。 其他条件（玉米品种类型、生产水
平以及作物、气候和土壤参数）不变的情况下，适当
调整玉米播种期（在原有基础上提前播种 １０ ｄ）。
对东北地区进行了未来 １０ 年的模拟分析。 结果发
现，中晚熟玉米减产均有不同程度回升，中熟玉米
减产可回升 ２．２ 个百分点，晚熟玉米减产可回升不
到 １ 个百分点（均为 １０ 年产量的平均值）。 二是改
变玉米品种类型。 马树庆［ ５］研究指出，农作物生长
季气温每上升 １ ℃，≥１０ ℃的持续期将延长 ７ ～８
ｄ，积温增加 ２００ ℃· ｄ 以上，农业气候带就会向北
偏移。 因此可考虑把目前东北地区主要以中晚熟
玉米种植全部改为晚熟玉米，经调整熟制后，各地
玉米所需生育期会延长，玉米产量有所增加，减产
幅度大大降低，由原来的 ３．１％降为 １．８％。
模拟结果表明，通过改变玉米品种类型，其产
量会相应增加，减产会有一定程度的回升。 这也
正是几十年来东北地区非但没有受到气候变暖而
导致粮食减产的影响，反而经各地普遍采取适应
气候变暖的对策后，玉米单产成倍提高的原因
所在。
当然调整品种结构的作用也不是无限的，如气
候进一步变暖超出了品种结构调整的适应能力时，
应考虑调整种植制度。 如温度升高到对生长期直
接产生危害时，还应考虑改变作物种类。 另外，还
可考虑应用先进技术和增加农业投入的方法。
参考文献
［１］ 金之庆，葛道阔，石春林， 等．东北平原适应全球气候变
1541
中国生态农业学报 2008 第 16卷
图 3　东北中熟与晚熟玉米生育期（a、b）和产量（c、d）变化
Ｆｉｇ．３　Ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｌｉｆｅｔｉｍｅ ａｎｄ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｍｅｄｉｕｍ唱ｍａｔｕｒｅ ｍａｉｚｅ （ａ，ｃ） ａｎｄ ｌａｔｅ唱ｍａｔｕｒｅ ｍａｉｚｅ（ｂ，ｄ） ｉｎ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ
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２００２，２８（１）：２１ －３１
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［４］ 吴金栋，王石立，张建敏．未来气候变化对中国东北地区
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［９］ 张黎．基于遥感信息的水分胁迫条件下华北冬小麦生长
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