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在全球气候变暖背景下,气候对农业和农业生产潜力的影响越来越明显。作物生产潜力的研究,则为解决当地人口与土地、环境资源的矛盾提供科学依据。因此本文在介绍了作物生产潜力的概念,研究进展和一些常用计算方法的基础上,利用宁夏中部干旱带主要站点的气象资料和农作物生长发育资料,根据“机制法”(潜力衰减法)的原理,估算该区域春小麦、玉米的光合生产潜力、光温生产潜力和气候生产潜力。分析作物生产潜力在空间和时间上的变化,然后探讨该区域气候资源利用效率,增产潜力和相应对策研究。利用宁夏中部干旱带1975~2006年气象资料,基于Miami模型和Thornthwaite Memorial模型对宁夏中部干旱带的逐年草地生产潜力作了估算,分析中部干旱带气候变化和草地气候生产力的变化,并探讨不同气候变化情景对宁夏中部干旱带草地气候生产力的影响。主要研究结论如下:
(1)宁夏中部干旱带春小麦光合、光温、气候生产潜力分别为15843.64~17023.97kg/hm2、11643.12~13109.27kg/hm2、257.97~1586.38kg/hm2;玉米光合、光温、气候生产潜力分别为25972.95~28607.96kg/hm2、14902.03~17691.80kg/hm2、387.79~2618.85kg/hm2。综合分析得出,研究区有较好的太阳辐射资源和热量资源,而水分是限制该区域作物生产潜力发挥的主要因素。春小麦和玉米的光合、光温、气候生产潜力大体上呈现出纬向分布:光合、光温生产潜力呈现出南低北高的空间规律,气候生产潜力则呈现出南高北低的空间分布规律。
(2)宁夏中部干旱带春小麦生产潜力的年际变化与玉米的年际变化规律基本一致。灵武、同心两地春小麦的光温生产潜力年际变化分别在11584.81~14257.58kg/hm2和10831.77~13282.25kg/hm2之间;气候生产潜力两地的年际变化分别在112.86~3169.35kg/hm2和339.02~3444.18kg/hm2之间。说明研究区太阳辐射资源和热量资源的年际变化范围较小,而影响该区域作物产量波动的主要因素是降水量的年际波动。
(3)宁夏中部干旱带草地气候生产潜力年际变化范围为2668.56kg/hm2·a~7499.53kg/hm2·a,潜力较大。盐池和同心地区气候生产潜力较大,且具有较好的稳定性;青铜峡、中宁和中卫一带的气候生产潜力较小,同时稳定性较差。
(4)宁夏中部干旱带草地气候生产潜力总是与气温、降水生产潜力中相对较少的一项变化趋势相一致。研究区各区域年降水量与气候生产潜力的相关系数为0.984~0.997,呈极其显著的线性相关,而年均温与气候生产潜力没有显著相关性。水分条件是制约宁夏中部干旱带草地生产力的关键因子。
(5)气候变化对研究区草地气候生产潜力影响显著,降水量对草地气候生产力的影响远大于温度的影响。“暖湿型”气候最有利于牧草干物质的积累,而“冷干型”气候对草地气候生产力最为不利。
(6)宁夏中部干旱带春小麦、玉米的光合资源利用率分别在3.85~28.98%和21.06~32.06%之间;春小麦、玉米的光温资源利用率分别在5.28~38.03%和36.62~55.87%之间;春小麦、玉米生产潜力指数平均为72.70%和56.93%,可挖掘的生产潜力很大。