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气候变化及其应对措施是人们持续关注的全球性重大问题。我国南北跨度大,各地区气候差异显著,降雨、辐射以及应对气候变化采取的应对措施差异明显。本研究以玉米为研究对象,以西北半干旱半湿润区的杨凌试验点观测数据为基础,分析不同生育期干旱对夏玉米的影响,同时通过评估和提高CERES-Maize模型在水分胁迫情况下对玉米生长的模拟能力来更好的理解干旱对夏玉米的影响机理;利用作物模型分析理解日照时数和日最高温的下降以及品种更替对陕西省玉米产量的影响;同时利用统计模型分析温度增加和玉米播种面积分布中心的北移对历史和未来全国玉米产量的影响。研究主要得到如下结论:（1）苗期严重干旱对玉米生长发育的影响机制玉米连续4个生长季的不同生育期田间受旱田间试验表明:玉米苗期水分胁迫通过降低截获有效光合辐射和辐射利用效率,导致玉米叶面积指数和生物量下降且影响持续到玉米生殖生长阶段,进而导致玉米籽粒粒重和总产量的降低。同时,苗期严重持续的水分胁迫会破坏光合膜结构,降低叶绿素含量和光合利用效率,即使其后生长期的灌溉水平与全灌溉处理相同,玉米植株叶片叶绿素含量在后期也无法恢复到正常水平。总之,在夏玉米苗期受到严重长期水分胁迫时,可能会导致不可恢复的产量损失。（2）改进CERES-Maize模型模拟水分胁迫下玉米生长的能力通过对CERES-Maize模型模拟水分胁迫条件下玉米籽粒重、地上生物量、产量和叶面积指数模拟精度的评估和改进,结果表明,模型能较好地模拟全灌溉情景下各变量的变化,但在水分胁迫条件下,特别是苗期水分胁迫处理下,模型模拟效果较差。主要是由于在原始的CERES-Maize模型中,没有考虑水分胁迫对物候期的影响。而在营养生长期特别是苗期水分胁迫推迟了玉米的开花期和成熟期,延长了玉米的生长期。因此,通过在模型中加入这些效应,以改善模型对玉米物候期的模拟。同时,由于水分胁迫对光合作用的影响被高估,CERES-Maize低估了叶片面积、地上生物量和产量,本研究通过修改用于计算根系吸水的土壤水特性系数改进水分胁迫对光合作用影响的模拟。结果表明,改进后的模型对LAI和土壤含水量的模拟更加准确。另外,本研究通过引入一个线性回归的光合利用率和水分胁迫关系系数,以反映苗期严重的水分胁迫对叶片结构损伤导致光合利用率较低的影响。通过考虑这一因素,模型对叶面积指数、地上生物量、产量和土壤水分含量的模拟得到了进一步的改善。（3）量化日照时数和日最高温度的下降以及玉米品种的更替对玉米产量的影响中国北方大部分气象站数据均表明日照时数（SSH）呈下降趋势且夏季玉米生长季节最为明显。1994-2012年夏玉米生育期,陕西省19个气象站的SSH下降趋势为-0.068 h d-1,同一时期日最高温度(Tmax)呈每十年-0.5℃的下降趋势。在考虑品种变化的影响的基础上,利用CERES-Maize模型对SSH和Tmax有下降趋势和无下降趋势进行对比模拟。结果表明,SSH下降主要通过限制根系生长使玉米产量平均下降8%,而且这种影响在SSH较短的站点比较长的站点更为明显。同时,Tmax的降低在一些站点通过延长玉米生育期,使玉米产量增加;而在另外一些站点通过降低生育期总积温从而使产量减少。此外,根据模拟结果和观察均显示产量呈现出明显的上升趋势,这主要是由于在此期间频繁的品种替换导致。与原品种相比,新品种的生长期较长,灌浆时间较长。玉米净产量随着品种替代和产量下降的综合效应而增加。（4）分析气候变化和玉米播种面积分布的北移对全国玉米产量的影响从1979年到2015年,中国玉米总产量、单位面积产量和种植面积都有很大增长。在此期间北方尤其是东北和新疆的玉米产量和播种面积迅速增加,全国的玉米播种面积分布和生产中心整体呈现北移的现象。由于温度的持续增加导致玉米各生育期的生长积温（GDD）和高温危害积温（KDD）均在增加。利用面板统计回归型建立产量和GDD以及KDD之间的关系,通过设置玉米播种面积分布有无北移现象对比分析得出:与实际种植面积分布逐渐北移相比,播种面积分布没有北移对GDD的影响较小,两种情景下GDD的产量趋势也相似。但是,在播种面积分布没有北移情况下,KDD显著增加,导致全国玉米产量的减少。表明玉米播种面积分布的北移在全国尺度上显著的降低KDD,从而增加了玉米产量,有效缓解了温度升高带来的高温危害负效应。根据当前全国玉米种植区域种植面积增长趋势,玉米种植面积预计在2050年达到饱和（当前粮食种植总面积）。利用回归模型预测了2050-2100年四种RCP情景下玉米产量的变化趋势,在所有RCP情景中,GDD趋势对产量趋势的影响很小。其中在RCP2.6（低排放）情景下,KDD趋势对产量的趋势影响不大。其他三种RCP情况下,KDD趋势对产量造成不同程度的下跌(18-102 kg a-1)。总而言之,在未来播种面积饱和的情况下,没有了播种面积分布北移对温度升高的抵消效应,未来KDD趋势导致的产量下降趋势(-40 kg hm-2 a-1)远大于近期值(-10 kg hm-2 a-1)。本文由点（杨凌试验点）到区域（陕西省）最后到全国尺度,主要从气候变化和与作物相关联的光照、温度、水分和人类采取的适应措施出发,探索气候变化对作物产量影响知识体系中的不足之处。研究结果为进一步了解和掌握气候变化对我国玉米产量的影响提供理论依据和科学依据,并为应对气候变化的各种适应措施提供帮助。