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我国是一个产粮大国，也是一个人口大国，人均耕地面积小，粮食安全问题历来是我国经济发展与社会稳定的基础。东北地区是我国重要的粮食基地，也是我国气候变暖最明显的地区之一。选择气候变化影响较明显的高纬度地区--东北地区的黑龙江、吉林和辽宁三省作为研究对象，利用作物试验小区资料对ALMANAC作物模型进行参数率定，以及地块和大尺度的模型验证；以典型区粮食生产及其影响因子序列资料为基础，定量分析了经济投入、土地质量(含平均气候资源)和气候波动在粮食生产中的贡献，以及它们的变化对粮食产量变化的贡献，进而对东北地区气候变化对粮食生产的影响进行了综合评价：采用GCM输出气候变化情景与ALMANAC作物模型相结合的方法，模拟了未来B2气候情景下玉米产量的变化。得出以下主要结论：
1.ALMANAC模型率定后的参数与原参数相比，变化较大，大豆收获指数比原值提高30.0％，叶面积增长期占生长季的比例比原值提高33.3％，消光系数与原值差异较小。玉米收获指数比原值低9.4％，叶面积增长期占生长季的比例比原值提高40.0％，消光系数比原值提高8.3％。玉米和大豆的作物群体动态参数PPL1和PPL2、叶面积指数曲线参数DLAP1和DLAP2都存在着一定程度的改变。通过试验率定了模型中所没有的春小麦参数。
2.ALMANAC模型对地块尺度的作物产量、叶面积指数变化及土壤水分变化的模拟效果较好，相对误差分别为6.7～13.2％，-10.5～12.54％和1.24～6.35％。当水分胁迫比较严重时(2007年)，模型模拟结果略微偏高。对大尺度产量模拟，相对误差为-15～15％的样本超过70％，较地块尺度模拟效果偏差，主要与作物参数、田间管理措施等变化有关。
3.根据粮食产量和农业投入变化，典型区粮食生产从1951-2007年分为三个时段。粮食产量形成中，1951-1977年经济投入的贡献为19.4～23.7％，土地质量的贡献为72.0～78.5％，气候波动的贡献为4.2～4.3％。1977-1996年，以上三个因子的贡献为54.4～60.6％，33.3～38.4％和6.1～7.6％。1996-2007年，以上三个因子的贡献为66.3～77.2％，28.1～33.0％和-2.5～-0.3％。总体来看，经济投入对粮食生产的贡献逐渐提高，土地质量在粮食生产中的贡献逐渐下降，气候波动对粮食生产的贡献由正变负。
4.在粮食产量变化中，1951-1977年经济投入变化对粮食产量变化的贡献为51.9～73.3％，土地质量变化对粮食产量变化的贡献为-14.7～-10.3％，气候波动变化对粮食产量变化的贡献为-37.9～11.9％。1977-1996年，以上三个因子的变化对粮食产量变化的贡献为43.1～72.1％，-5.8～-3.4％，22.1～53.5％。1996-2007年，以上三个因子的变化对粮食产量变化的贡献为10.1～21.3％，-3.2～-1.5％，-88.4～-75.6％。总体来看，经济投入变化为正贡献且逐渐减小，减小速率逐渐增大；土地质量变化为负贡献且逐渐减小；气候波动变化的贡献逐渐增强，经历了由负贡献到正贡献又到负贡献的过程，且气候异常对粮食产量的影响在三个阶段各不相同，1951-1977年以低温为主，其次为干旱；1977-1996年以涝为主，其次为低温；1996-2007年，以干旱为主。
5.脆弱性指数的分析表明，东北地区粮食生产对气候变化的脆弱性有明显的时空变化。1985-1994年，粮食生产最脆弱的地区为黑龙江省齐齐哈尔地区、三江平原地区以及吉林省东部地区，其次为辽宁省大部分地区，脆弱性最弱的地区为黑龙江省哈尔滨地区、牡丹江地区。1995年-2004年，黑龙江省西部的齐齐哈尔地区，吉林省东部地区粮食生产脆弱性依然最强；三江平原地区、辽宁省中部以及东部地区粮食生产脆弱性下降；黑龙江省东部的牡丹江以及鸡西地区脆弱性增强。总体来看，东北地区粮食生产对气候变化的敏感性增强，尤其西部地区地区，但由于适应性增强致使全区脆弱性变化不大。
6.B2气候情景下，东北地区2000-2030年温度上升速率北部为0.056℃/a，中部为0.049℃/a，南部为0.024℃/a。2030至2050年温度上升速率北部为0.030℃/a，中部为0.033℃/a，南部为0.032℃/a。2050至2100年温度上升速率北部为0.025℃/a，中部为0.02℃/a，南部为0.019℃/a。温度的变化将使东北地区各作物的种植界限逐渐向北移动。保持现有玉米品种不变，2030年玉米产量在44°N以南地区将比现在减少3～5％，44°N以北地区比现在增加0～40％。2050年和2100年，42-45°N之间地区玉米产量减少20～25％，仅最北端产量有少量增加。减产的主要原因是生育期缩短。改变玉米品种，2030年南部产量较目前提高10％，北部地区提高60％，此期温度胁迫和水分胁迫都减少，分别为28.6％和20.3％。2050-2100年，42-43°N地区产量较目前减少10％以内，44°N以北地区产量增加2～25％，此期温度胁迫比现在减少48.3～62.1％，水分胁迫比现在提高25.4～38.3％。