山药是我国广泛使用的药食同源的补益药材。山药的药性、有效成分与其产地联系密切,其中以道地产区出产的山药为最佳。道地产区CO2化学浓度、光照、气温、水分条件以及土壤等都是影响中药材产量、品质的重要因素。在全球进一步变暖的背景下,大气中CO2化学浓度很可能进一步增加。CO2参与植物的光合作用,对植物生长过程有着重要影响。温度直接影响光合碳循环中酶的活性和呼吸速率,一定范围内的升温能够提高动能,加快酶促化学反应,同时还影响植物气孔的开放程度。研究气候变暖背景下CO2化学浓度增加对光合作用化学反应及作物产量的影响,对山药生产等领域起着基础指导的作用。本文研究在CO2化学浓度增加背景下,中国气温与降水的变化情况,以及对中国药用山药产区与生产潜力的影响。主要内容如下:(1)利用均方根误差、相关性等统计指标评估了高分辨率区域气候模式的时空模拟能力,结果表明高分辨区域气候模式在重现历史气候条件时对全球气候模式有较大改进。区域气候模式PRECIS能够明显减小全球气候模式HadGEM2-ES模拟气温的均方根误差,增加相关系数。PRECIS在东南、华北等个别子区域改善了HadGEM2-ES对降水的模拟。整体气温的改善效果比降水更明显。(2)预测未来气候条件的变化,从平均气候和极端气候两个角度分析了气温和降水可能的变化。全国普遍迎来更多的降水的更高的温度,高温日数增加,降水强度加大。对于华北山药产区,到21st中期在RCP8.5情景下(到2100年,大气中的CO2将增加至936ppm,CH4增至3751ppb,N2O增至435ppb)降水将增加约10%,气温上升约2℃。(3)基于加入中国药用山药参数的AEZ模型,用高分辨率区域气候模式PRECIS提供的气候要素驱动,模拟未来气温升高、CO2化学浓度增加情况下山药道地产区的分布情况。模拟发现到2050s,河南等地山药可能由于降水增加导致轻微减产。此外北方热量条件改善以及CO2化学浓度化学浓度的增加使得山药适应区域向北拓展到123N附近。结果表明,随着气温升高以及CO2化学浓度增加,山药光合作用进一步旺盛,其产物非结构性碳水化合物积累更多,北部出现更多山药适宜区,同时产量有所增加。未来华北区域山药产区特别是山东附近的干旱期可能延长,需要进一步做好防旱准备。