中国适应气候变化项目会议
气候变化对草地畜
牧业的影响
The impact of Climate Change on Pasture
Husbandry in China
中国农业大学
潘学标
Pan Xuebiao
China Agricultural University
1
提纲 Outline

1 气候变化对北方草地畜牧业地区边界有影响
Impacts of Climate change (CC) on regional border of grassland
and pasture husbandry

2 气候年际变化牧草生物量的影响
CC on grass biomass

3 气候对牧草物候期的影响与动态模拟
CC on pasture and grass phenological period

4 基于SPACSYS模型的牧草生育模拟与情景分析
CC on feed crop development and growth with SPACSYS model

5 结论
Conclusion
2
1气候变化对北方草地畜牧业地区边界有影响
Impacts of Climate change (CC) on regional
border of grassland and pasture husbandry
•总体上变暖变干,中东部降水减少
Warmer and dryer, lower precipitation in middle east
•农牧交错中段西部南界南移
The border of farming-pastoral ecotone moves southwards
3
内蒙古1961-1990年T≥0℃积温分布图
全区有气候变暖趋势
4
Distribution of accumulative degree day in Inner Mongolia
1961-1990 T≥0℃
额尔古纳右
图里河
满洲里
海拉尔
小二沟
博克图
新巴尔虎右
新巴尔虎左
扎兰屯
阿尔山
索伦
乌兰浩特
东乌珠穆沁
那仁宝力格
二连浩特
西乌珠穆沁
阿巴嘎旗 锡林浩特
苏尼特左旗
扎鲁特旗
巴林左旗
林西
开鲁
通辽
翁牛特旗
满都拉
额济纳旗
乌拉特后旗 达尔罕联合
拐子湖
临河
巴音毛道
吉兰太
阿拉善右旗
阿拉善左旗
包头
朱日和
化德
多伦
赤峰
宝国图
四子王旗
呼和浩特
集宁
东胜
鄂托克旗
图例
1,803
2,500
3,000
3,500
4,000
-
2,500
3,000
3,500
4,000
4
4,500
内蒙古1991-2005年T≥0℃积温分布图
Distribution
of accumulative degree day in Inner Mongolia
内蒙古1991-2005年T≥0℃积温分布图
全区有气候变暖趋势
4
1991-2005 T≥0℃
额尔古纳右
图里河
满洲里
海拉尔
小二沟
博克图
新巴尔虎右
新巴尔虎左
扎兰屯
阿尔山
索伦
乌兰浩特
东乌珠穆沁
那仁宝力格
二连浩特
西乌珠穆沁
阿巴嘎旗 锡林浩特
苏尼特左旗
扎鲁特旗
巴林左旗
林西
开鲁
通辽
翁牛特旗
满都拉
额济纳旗
朱日和
化德
乌拉特后旗 达尔罕联合 四子王旗
拐子湖
临河
巴音毛道
吉兰太
阿拉善右旗
阿拉善左旗
包头
呼和浩特
多伦
赤峰
宝国图
集宁
东胜
鄂托克旗
图例
1,939
2,500
3,000
3,500
4,000
-
2,500
3,000
3,500
5
4,000
4,500
内蒙古1961-1990年T≥0℃期间降水量分布图
4
Distribution of precipitation during T≥0℃ in Inner Mongolia
1961-1990
额尔古纳右
图里河
满洲里
海拉尔
小二沟
博克图
新巴尔虎右
新巴尔虎左
扎兰屯
阿尔山
索伦
乌兰浩特
东乌珠穆沁
那仁宝力格
二连浩特
西乌珠穆沁
阿巴嘎旗 锡林浩特
苏尼特左旗
扎鲁特旗
巴林左旗
林西
开鲁
通辽
翁牛特旗
满都拉
额济纳旗
乌拉特后旗 达尔罕联合
拐子湖
临河
巴音毛道
吉兰太
阿拉善右旗
阿拉善左旗
包头
朱日和
化德
多伦
赤峰
宝国图
四子王旗
呼和浩特
集宁
东胜
鄂托克旗
图例
31 - 100
100 - 200
200 - 300
6
300 - 400
400 - 500
内蒙古1991-2005年T≥0℃期间降水量分布图
4
Distribution of precipitation during T≥0℃ in Inner Mongolia
1991-2005
东部降水减少,干旱带东移
额尔古纳右
图里河
满洲里
海拉尔
小二沟
博克图
新巴尔虎右
新巴尔虎左
扎兰屯
阿尔山
索伦
乌兰浩特
东乌珠穆沁
那仁宝力格
二连浩特
西乌珠穆沁
阿巴嘎旗 锡林浩特
苏尼特左旗
扎鲁特旗
巴林左旗
林西
开鲁
通辽
翁牛特旗
满都拉
额济纳旗
朱日和
化德
乌拉特后旗 达尔罕联合 四子王旗
拐子湖
临河
巴音毛道
吉兰太
阿拉善右旗
阿拉善左旗
包头
呼和浩特
多伦
赤峰
宝国图
集宁
东胜
鄂托克旗
图例
40 - 100
100 - 200
200 - 300
300 - 4007
400 - 500
内蒙古1961-1990年湿润系数分布图
4
Distribution of Coefficient of Humidity in Inner Mongolia
1961-1990
额尔古纳右
图里河
满洲里
海拉尔
小二沟
博克图
新巴尔虎右
新巴尔虎左
扎兰屯
阿尔山
索伦
乌兰浩特
东乌珠穆沁
那仁宝力格
二连浩特
西乌珠穆沁
阿巴嘎旗 锡林浩特
苏尼特左旗
扎鲁特旗
巴林左旗
林西
开鲁
通辽
翁牛特旗
满都拉
额济纳旗
乌拉特后旗 达尔罕联合
拐子湖
临河
巴音毛道
吉兰太
阿拉善右旗
阿拉善左旗
包头
朱日和
化德
多伦
赤峰
宝国图
四子王旗
呼和浩特
集宁
东胜
鄂托克旗
图例
0 0.3
0.9
1.2
1.5
2 -
0.3
- 0.9
- 1.2
- 1.5
- 28
2.5
内蒙古1991-2005年湿润系数分布图
4
Distribution of Coefficient of Humidity in Inner Mongolia
1991-2005
全区中东部变干,西
部有所缓解
额尔古纳右
图里河
满洲里
海拉尔
小二沟
博克图
新巴尔虎右
新巴尔虎左
扎兰屯
阿尔山
索伦
乌兰浩特
东乌珠穆沁
那仁宝力格
二连浩特
西乌珠穆沁
阿巴嘎旗 锡林浩特
苏尼特左旗
扎鲁特旗
巴林左旗
林西
开鲁
通辽
翁牛特旗
满都拉
额济纳旗
朱日和
化德
乌拉特后旗 达尔罕联合 四子王旗
拐子湖
临河
巴音毛道
吉兰太
阿拉善右旗
阿拉善左旗
包头
呼和浩特
多伦
赤峰
宝国图
集宁
东胜
鄂托克旗
图例
0 0.3
0.9
1.2
1.5
2 -
0.3
- 0.9
- 1.2
- 1.5
- 2 9
2.5
北方农牧交错带地区边界移动情况
The moving of border of farming-pastoral ecotone
该分析中以1961-1990年划定的边界为基准，分别讨论1971-2000年与
1976-2005年北方农牧交错带的边界移动情况。
图3-8
图3-71976-2005年北方农牧交错带边界移动情况
1971-2000年北方农牧交错带边界移动情况
10
2 气候年际变化对牧草生物
量的影响
Impact of CC on pasture and
grass biomass
11
Xilinhot
Sonid Zuoqi
Darhan Muminggan qi
2006年 2007年 2008年
锡林浩特
苏尼特左旗
达茂旗召河
年份
达茂旗召河
样地草地生物量年际差异大
Biomass was very different
苏尼特左旗
250
200
150
100
50
0
野外考察结果:
Field Survey over 3years
锡林浩特
地上生物量
biomass (g/m2)
Aboveground biomass
草地地上干重
(g/m2)
Year/Site
锡林浩特 Xilinhot
2006
2007
2008
平均 Ave
方差 Var
变异系数 CV
189.1
82.7
210.4
160.7
68.42
0.43
苏尼特左旗 Sonid Zuoqi
14.7
66.4
54.1
45.0
26.99
0.60
达茂旗召河 Darhan
Muminggan qi
85.4
87.9
181.6
118.3
54.82
0.46 12
3 气候对牧草物候期的影响与动态模拟
Impacts of CC on phenological period of
grass and its simulation
13
correlation of the period of seedling establishment and the brown period
in two species (China Leymus and Needlegrass)
Needlegrass
Date of Needlegrass beginning growth
额尔古纳羊草和贝加尔针茅的返青期和枯黄期的相关性
Date of Leymus beginning growth
Leymus
Date of grass scorch
14
巴雅尔吐胡硕地区羊草、冰草和萎陵菜1995-2007年返青期
和枯黄期的变化趋势
Change of the period of seedling establishment and the brown period
from 1995 to 2007 in three grass species
period of seedling establishment
the brown period
China Leymus
Wheatgrass
Cinquefoil
15
察右后旗羊草和克氏针茅的物候期变化趋势
Change of the phenological period in two grass species
260
150
(b)
(a)
China Leymus
羊草
克氏针茅Needlegrass 230
开花期(d)
返青期(d)
135
120
200
170
105
Flowering date
seedling establishment
China Leymus
羊草
克氏针茅 Needlegrass
140
90
1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007
年份(y)
Maturity date
1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007
年份(y)
the brown period
China Leymus
Needlegrass
China Leymus
Needlegrass
16
镶黄旗冰草返青期与温度、开花期与和降水的相关关系
correlation of the period of seedling establishment and temperature in spring (a);
correlation of the period of flowering and precipitation (b) of Wheatgrass at
Xianghuang Qi
180
R = 0.52 P＜0.01
150
120
90
冰草开花期(d)
y = -17.62x + 212.60
2
冰草返青期(d)
250
(b)
225
200
175
y = 0.32x + 172.05
(a)
60
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
1995-2007年春季平均温度(℃)
Spring Temperature
2
150
0.0
R = 0.39 P＜0.05
40.0
80.0
120.0
160.0
1995-2007年7月降水量(mm)
Precipitation in July
17
冷蒿、糙隐子草和芦苇物候期与气候因子相关性分析
Correlation analysis of climatic factor and phenological period
in three grass species
冷蒿
返青期
开花期
成熟期
枯黄期
糙隐子草
芦苇
气候因子
相关系数R
气候因子
相关系数
R
气候因子
相关系数
R
2-4月均温
-0.237
1-4月均温
-0.186
冬季降水量
-0.590*
2-4月降水量
-0.507*
1-4月降水量
-0.308
春季降水量
-0.573*
4月均温
-0.469
6-7月均温
0.725**
4月均温
-0.650*
6-7月降水量
-0.506*
6-7月降水量
-0.746**
夏季均温
0.790**
夏季降水量
-0.642**
夏季均温
0.656*
夏季降水量
-0.550
2-4月均温
-0.501*
夏季降水量
-0.608*
6-7月降水量
-0.733*
夏季均温
0.290
7-8月均温
0.228
夏季均温
0.691*
7-8月均温
-0.015
6-7月降水量
-0.102
夏季降水量
-0.491
7-8月降水量
-0.354
8月均温
0.365
6-7月均温
0.635*
8月均温
-0.050
8月降水量
-0.067
6-7月降水量
-0.683*
夏季降水量
-0.129
5-8月均温
-0.683**
夏季降水量
-0.554*
7-8月降水量
-0.597*
5-8月降水量
0.708**
夏季均温
0.378
7-8月均温
-0.116
18
*：P＜0.05 **: P＜0.01
建立天然草地模型,可分别对羊草,针茅进行模拟
Development Grass simulation model
To simulate development of Leymus and
needlgrass et al
19
牧草物候阶段划分及其形态指标
Phenological stage index system
物候阶段
物候期
发育生
理
日
数
越冬-返青Ⅰ
返青期
Ds1
1.0
Ds2-1
2.0
Ds2-2
3.0
Ds3
4.0
穗中部小穗花瓣张开，花丝伸出颖外，花药成熟散
粉。
返青-春化Ⅱ-1
抽穗期
春化-抽穗Ⅱ-2
抽穗-开花 Ⅲ
开花期
生育时
期
指
数
形态指标
越冬后地面芽变绿色或地下芽出土，绿叶开始旺盛
生长
50%的幼穗从茎秆顶部叶鞘中露出。
开花-成熟 Ⅳ
成熟期
Ds4
5.0
穗籽粒形成，含水量50%为乳熟，25-30%为蜡熟，
完熟时籽粒形成固有形状、颜色和大小。
籽粒形成
成熟-枯黄 Ⅴ
枯黄期
Ds5
6.0
茎秆变黄，变枯
20
天然牧草物候期基本模型
Phenological period model
dM
1

 DR i  DR max  f (T )  f ( p )  f ( w)
dt
Ds
21
牧草物候模型的计算机模拟原理
每日发育时期指数可以表述为：
DSi  DRi 1  DRi
即每天的发育时期指数等于前一天的发育速率与当天发育速率的
和，当发育时期指数累加到DSI时，则表示生育阶段模拟完成，得
到的该生育阶段的天数。此时，牧草即将进入下一个生育阶段。
并以此类推，即可模拟牧草整个物候期的变化。
22
温度和光照对发育的影响
Impact of temperature and light on grass development
dM
1

 DR i  DR max  f (T )  f ( p)  f ( w)
dt
Ds
a
 Tc T0 




 T  Tb   Tc  T   T0 Tb  
  



f (T )    To  Tb   Tc  To 


0

 PLi  PLb

 PL  PLb
f ( p)   o
0


1

Tb  T  Tc
T  Tb
or T  Tc
PLb＜PLi＜PLo
PLi  PLb
PLi  PLo
23
模型的参数 Parameters
典型牧草物候模型主要参数列表
参数代号
参数含义
Tbi
某一物候阶段的发育下限温度（℃）
Tci
某一物候阶段的发育上限温度（℃）
Toi
某一物候阶段的发育最适温度（℃）
Tvb
春化阶段的下限温度（℃）
Tvc
春化阶段的上限温度（℃）
Tvo1
春化作用的最适下限温度（℃）
Tvo2
春化作用的最适上限温度（℃）
PLb
临界光周期（h）
PLo
最适光周期（h）
α
感温性系数（无量纲）
参数来源
根据参考文献指定或
调试
求初值后试错法调试
备注
次要修改
的参
数
主要修改
的参
数 24
牧草不同物候阶段的温光指标范围
Range of index value for each phenological period
物候阶段
Tb（℃）
Tc（℃）
To（℃）
PLo（h）
PLb（h）
越冬-返青
Ⅰ
0.0-5.0
35.0-40.0
20.0-25.0
-
-
返青-春化
Ⅱ-1
0.0-3.0
10.0-12.0
3.0-8.0
-
-
春化-抽穗
Ⅱ-2
f10.0-15.0
(T )
35.0-40.0
25.0-30.0
14.0-16.0
8.0-13.0
抽穗-开花
Ⅲ
15.0
35.0-40.0
25.0-30.0
14.0-16.0
8.0-13.0
开花-成熟
Ⅳ
12.0
35.0-40.0
22.0-28.0
-
-
成熟-枯黄
Ⅴ
10.0
35.0-40.0
20.0-25.0
-
25
模型参数调试 Modelling test
不同牧草各物候阶段的模型参数及参数调试结果统计检验
26
牧草物候模型验证
Validation of Phenological period simulation
140
needlgrass
100
Leymus
120
Simulation
140
120
RMSE=8.50
羊草返青期模拟值(d)
RMSE=6.63
Simulation
贝加尔、克氏针茅返青模拟值(d)
160
100
80
鄂温克旗
察右后旗
察哈尔右翼后旗
巴雅尔吐胡硕
镶黄旗
60
80
80
100
120
140
160
贝加尔、克氏针茅返青期观测值(d)
Observation
60
80
100
120
羊草返青期观测值(d)
140
Observation
27
察右后旗和鄂温克旗针茅返青期模拟值与实测值的比较
140
125
110
95
观测值
模拟值
80
1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007
年份(y)
鄂温克旗贝加尔针茅返青(d)
察右后旗克氏针茅返青期(d)
Comparison of simulated phenological period and
measured phenological period
140
125
110
95
观测值
模拟值
80
1995 1997 1999 2001 2003 2005
年份(y)
28
呼伦贝尔牧业试验站羊草产量变化(gm-2)
Change of Chinese wildrye
production in Hulunber trial station
年代
(Year)/(Month/Date)
5月31日
6月30日
7月31日
8月31日
2002
22.6
30.3
78.1
92.5
2003
15.5
43.2
45.7
47.7
2004
23.0
26.5
20.3
30.0
2005
18.5
49.0
54.8
61.3
平均
19.9
37.3
49.7
57.9
均方差
3.58
10.60
23.90
26.40
变异系数
0.18
0.28
0.48
0.46
29
呼伦贝尔牧业试验站牧草总产量变化(gm-2)
Change of pasture
production in Hulunber trial station
年代/Year
5月31日
6月30日
7月31日
8月31日
9月30日
年降水量(mm)
1995
366.0
1494.0
1920.0
1615.0
1294.0
281.30
1996
410.0
1011.0
1665.0
1835.0
928.0
394.30
1997
473.0
950.0
1508.0
1542.0
1435.0
317.3
1998
366.0
1042.0
2316.0
2207.0
2147.0
491.50
1999
810.0
1700.0
2391.0
2811.0
1467.0
279.30
2000
783.0
1392.0
1623.0
1923.0
1435.0
352.9
2001
480.0
771.0
1103.0
1401.0
887.0
217.10
2002
566.0
998.0
2221.0
2421.0
1621.0
316.20
2003
448.0
991.0
1075.0
1653.0
1140.0
241.0
2004
600.0
1123.0
1380.0
1513.0
1658.0
311.50
2005
748.0
1898.0
2198.0
2380.0
1690.0
309.50
550.0
1215.5
1763.6
1936.5
1427.5
319.3
165.04
354.33
476.83
456.65
363.45
74.96 30
0.30
0.29
0.27
0.24
0.25
平均
均方差
变异系数
0.23
呼伦贝尔9月30日生物量与年降水量的关系
Correlation of biomass production on 30th September and
annual precipitation in Hulunber
2500
Biomass(g/m2)
2000
1500
1000
500
0
0
100
200
300
400
500
600
Precipitation(mm)
Relationship between Bomass and precipitation
31
小结 Brief summary
• 模型已能较好地模拟天然牧草物候期
• 拟加入光合生产模型,以便能模拟草地生物
量
• 与气候变化结合,即可用于评估未来气候变
化对草地物候和生物量的影响
32
4 基于SPACSYS模型的饲草作物生育模拟
与情景分析
CC on pasture development and growth with
SPACSYS model
• 模型简介 Introduction of SPACSYS model
• 模型案例 Application；Case study
• 基于典型区域气候情景的模拟分析
Simulation of CC impact in typical climate sites
33
SPACSYS模型作者及特点
Lianhai Wu
Crop & Soil Systems Research
Group
Sottish Agricultural College
多层 multi-soil layers（用户
设定土壤层数）
田间尺度 field scale
气候驱动 weather-driven 
日模拟 daily steps



作物生长和发育（包括地上和地下部分，可模拟
单作或间作）plant growth and development
N & C 循环 N&C cycling
土壤水运动 soil water movement
热量传递 heat conduction
34
SPACSYS 模型框架 Framework
Transpiration
Precipitation
CO2
N2O, NO
Deposition
Evaporation
Canopy storage
Surface pool
Litter, manure
Fertiliser
NH4
Surface runoff
CO2
Microbial
CO2
Runoff loss
CO2
NO3
Humus
Soil
water
Soil
heat
35
percolation
leaching
leaching
translocaton
C 模块框架 C cycling
leaves
Photosynthate partitioning could be
operated either by default equation or
use-defined parameters
CO2
CO2
manure
seeds
stems
CO2
runoff
runoff
runoff
CO2
mortality
36
SPACSYS 数据支持 Dataset
• 气象数据 weather data
（最高温度，最低温度，降水，风速，湿度，日照时数，总
辐射，净辐射）
• 土壤数据 soil information
（土壤理化性质，土壤容重，孔隙度，萎蔫点，pH值等；土
壤分层，及各层的水分含量，温度，C&N含量）
• 作物参数 crop paremater
（发育，光合，干物质分配，等；固氮，3D根系可选）
• 作物管理等 plant management
（播种，灌溉，施肥，翻耕等）
SPACSYS模型数据运行与管理可通过MS SQL, MS Access
or MySQL进行。
37
SPACSYS 数据输出 Output
• 作物模拟输出 Crop output
发育期
光合速率
作物器官生长
作物器官衰老
豆科作物固氮
NO3- ，NH4+ 吸收
作物吸水
作物各器官含氮量
作物呼吸
叶面积
• 土壤C&N模拟输出 Soil C&N
• 水热传输模拟输出 Water and heat
• 根系模拟输出 Root system
38
SPACSYS在模拟牧草上的应用
Application
• 案例 Case 1：
阿伯丁，苏格兰 （Aberdeen, UK）
2001-2003
大麦 (barley), grass/clover mixed pasture
• 案例 Case 2:
欧洲气候背景下
1）Risø, Denmark 1984
2）Dijon, France 1999
3）Copenhagen, Denmark 2000
豌豆（field pea)
不同氮素肥料施用处理下的 N application treatments
39
SPACSYS在欧洲气候背景下应用
1400
-2
simulated aboveground DM (g m )
1200
1000
800
600
400
200
0
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
-2
measured aboveground DM (g m )
SPACSYS模型验证对欧洲三个站点豌豆生长季内地上部分生物量模拟
Comparison of simulated aboveground DM and measurement in all three sites
40
横轴为实测值，纵轴为模拟值，(−) 1:1 line
SPACSYS模拟初步评估气候变化影响
CC on filed pea in Inner Mongolia based on
scenario of SRES A2
• 地点：内蒙古试验站 Inner Mongolia four sites (grids)
格点 Central points of Grids
站名
纬度
latitude
武川 Wuchuan
41.07
四子王旗 Siziwangqi 41.51
锡林浩特 Xilinhaote 43.89
杭锦旗 Hangjinqi
39.82
经度
longitude
111.38
111.41
116.42
108.44
地形高度数据（单位：米）
altitude (m)
1529.77
1524.00
1198.85
1366.03
41
• 作物：豌豆（箭舌豌豆）Filed pea
• 材料 Material 1:
2008年内蒙古武川粮草轮作试验 Experimental data in
Wuchuan site
1）发育期观测 Development
2）开花期，结荚成熟期，成熟枯黄期，三个时期茎，叶，
根，荚果干物重测定，最终产量 Biomass sampling
3）气候监测数据，土壤数据等 Weather and soil data
目的 Goal：作物参数调整 Crop parameter determination
42
SPACSYS模拟案例
• 情景分析 Weather data input
SRES A2情景下HadAM3驱动的PRECIS第二组作业输出结果
订正值及相应的气候基准时段订正值（其中风速为模式原
始值）
• 模拟 Modelling
4月25日播种 sowing date 25th Apr.
8月1日收获 harvest 1st Aug.
1961-1990
2021-2050
输出 Output:豌豆的生育期，产量，生物量变化
development, seeds production, aboveground biomass
43
Change of emergence in Wuchuan (days
after sowing)
19
17
出苗期（天数）
15
13
11
9
7
5
1961
1967
1973
1979
1985
2021
2027
2033
2039
2045
年份
武川豌豆出苗期（自播种后日数）随气候变化趋势
44
Change of flowering in Wuchuan (days after
sowing)
80
开花期（天）
75
70
65
60
55
50
45
1961
1967
1973
1979
1985
2021
2027
2033
2039
2045
年份
武川豌豆开花期（自播种后日数）随气候变化趋势
45
Change of mature in Wuchuan (days after
sowing)
105
100
成熟期（天）
95
90
85
80
75
70
65
1961
1967
1973
1979
1985
2021
2027
2033
2039
2045
年份
武川豌豆成熟期（自播种后日数）随气候变化趋势
46
武川豌豆发育期 development（自播种后天数 days after
sowing）年代平均随气候变化趋势 in Wuchuan
年代
Decade
出苗
Emergence
开花
Flowering
成熟
Mature
1960s
13
70
90
1970s
14
70
91
1980s
12
67
86
2020s
14
66
86
2030s
11
61
79
2040s
12
61
77
47
Change of seeds production at harvest in
Wuchuan (g/m2)
籽粒产量(g/m2)
400
200
0
1961
1967
1973
1979
1985
2021
2027
2033
2039
2045
年份
武川豌豆籽粒产量（g/m2)随气候变化趋势
48
地上部分生育期总产量（g/m2)
Change of aboveground DM at harvest in
Wuchuan (g/m2)
1000
800
600
400
200
0
1961
1967
1973
1979
1985
2021
2027
2033
2039
2045
年份
武川豌豆地上部生物量（g/m2)随气候变化趋势
49
武川豌豆收获期生物量（g/m2）年代平均随气候变化趋势
Change of biomass at harvest （g/m2）
年代
Decade
地上生育期总
地上生物量
生物量
Abovegroun
Total
d DM
abovegrou
nd DM
籽粒产量
Seeds
叶干物重
Leaves
茎干物重
Stem
1960s
436.0
523.5
242.9
19.5
173.5
1970s
469.3
559.4
251.1
22.2
196.0
1980s
431.2
515.8
268.8
6.6
155.8
2020s
277.8
336.6
181.8
3.9
92.1
2030s
226.0
277.3
164.2
1.0
60.8
2040s
219.7
269.8
162.6
0.0
57.0
50
Emergence with Climate Change - Xilinhaote
y = -0.0912x + 19.232
2
R = 0.2232
Emergence (days
after sowing)
25
20
15
10
5
year 1966 1972 1978 1984 1990 2026 2032 2038 2044
Year
Time of flowering with Climate Change - Xilinhaote
Flowering (days
after sowing)
锡林浩特地区
85
80
75
70
65
60
year
y = -0.2041x + 78.376
2
R = 0.4653
发育期提早
1966
1972
1978
1984
1990
2026
2032
2038
2044
Year
Change of Physiological Maturity with Climate - Xilinhaote
day of maturity
(days after
sowing)
CC on field pea
development in
Xilinhaote
The whole growth
length is shorten
y = -0.2671x + 100.48
2
R = 0.5301
105
100
95
90
85
80
75
year 1966
1972
1978
1984 1990
Year
2026
2032
2038 2044
51
利用气候情景模拟结果(锡林浩特地区)
Simulation of CC on filed pea in Xilinhaote
Emergence
(days
after
sowing)
Flowering
(days
after
sowing)
Maturity
(daysafte
r
sowi
ng)
Abovelive
DM
(g/m2)
Totalabov
eDM
(g/m2)
1960s
18.6
76.3
97.6
385.01
447.97
163.75
43.42
177.84
1970s
18.7
76.3
97.9
400.18
464.52
169.69
44.79
185.70
1980s
16.1
73.6
94.5
372.16
439.54
184.58
30.22
157.37
2020s
16.2
72.0
92.0
344.75
411.91
187.02
17.66
140.08
2030s
14.3
66.9
85.0
256.96
311.70
167.37
3.43
86.16
2040s
14.8
67.8
87.0
269.61
326.17
171.55
3.60
94.47
Average in
decades
Seeds
(g/m2)
Leave
(g/m2)
stem(g/m2)
成熟期提早接近10天,生物量减少,收获指数增加
52
Emergence (days
after sowing)
Emergence with Climate Change - Siziwangqi
y = -0.0839x + 17.275
R 2 = 0.2472
25
20
15
10
5
year
1966
1972
1978
1984
1990
Year
2026
2032
2038
2044
Time of flowering with Climate Change - Siziwangqi
Flowering (days
after sowing)
四子王旗地区
y = -0.215x + 75.542
R 2 = 0.449
85
CC on field pea
development in
SiIziwangqi
75
65
发育期提早
55
45
year
1966
1972
1978
1984
1990
Year
2026
2032
2038
2044
The whole growth
length is shorten
day of
maturity (days
after sowing)
Change of Physiological Maturity with Climate Siziwangqi
115
105
95
85
75
65
y = -0.3174x + 98.497
R 2 = 0.5618
year 1966 1972 1978 1984 1990 2026 2032 2038 2044
Year
53
四子王旗地区
800
600
400
200
45
20
39
20
33
20
27
20
21
20
85
19
79
19
73
19
67
19
61
0
19
total aboveground DM(g/m2)
Change of Total Aboveground Dry Matter at
Harvest - Siziwangqi
Year
54
利用气候情景模拟结果(四子王旗地区格点)
Simulation of CC on filed pea in Siziwangqi
emergence
(days
after
sowing)
floweri
ng
(days
after
sowing)
maturit
y (days
after
sowing)
1960s
16.4
73.1
94.7
1970s
16.8
74
1980s
14.2
2020s
average
in
decades
totalabo
veDM(g/m
2)
seeds(g/
m2)
379.28
444.04
179.03
35.36
164.89
95.3
384.52
451.37
180.46
34.39
169.67
69.4
90.5
328.90
391.78
190.85
14.86
123.19
15.8
69.6
89.7
313.75
375.12
182.87
14.04
116.84
2030s
12.5
63.9
82.6
253.41
307.43
171.48
4.05
77.88
2040s
12.6
63.9
80.1
246.54
300.09
173.99
0.06
72.49
abovelive
DM(g/m2)
成熟期提早接近10天,地上总生物量减少,收获指数增加
leave(
g/m2)
stem(g/m
2)
55
Emergence (days
after sowing)
Emergence with Climate Change - HKangjinqi
y = -0.0388x + 11.416
2
R = 0.2858
15
13
11
9
7
5
year
1966 1972 1978 1984
1990 2026
2032 2038
2044
Year
Flowering (days
after sowing)
Time of flowering with Climate Change - HKangjinqi
CC on field pea
development in
Hangjinqi
y = -0.1518x + 63.313
2
R = 0.3893
70
65
60
55
50
45
发育期提早
year 1966 1972 1978
1984 1990
2026 2032
2038 2044
Year
Change of Physiological Maturity with Climate HKangjinqi
day of
maturity (days
after sowing)
杭锦旗地区格
点
The whole growth
length is shorten
y = -0.1983x + 83.614
2
R = 0.4229
90
80
70
60
year 1966 1972 1978 1984 1990 2026 2032 2038 2044
Year
56
杭锦旗地区格
点
Change of Seeds Harvest - H
Kangjinqi
Seeds DM(g/m2)
300
200
100
0
1961
1967
1973
1979
1985
2021
2027
2033
2039
2045
CC on field pea
development in
Hangjinqi
Year
total aboveground
DM(g/m2)
Change of Total Aboveground Dry Matter at Harvest Kangjinqi
H
400
生物量下降
Biomass declines
200
0
1961 1967 1973 1979
1985 2021 2027 2033 2039 2045
Year
57
利用气候情景模拟结果(杭锦旗地区格点)
Simulation of CC on filed pea in Hangjinqi
average
in
decades
emergence
(days
after
sowing)
flowerin
g (days
after
sowing)
maturity
(days
after
sowing)
abovelive
DM
totalabo
veDM
seeds
leave
stem
1960s
10.9
61.2
81.1
254.67
310.00
184.33
1.30
69.04
1970s
11.3
62.7
82.5
261.83
317.18
182.48
2.06
77.30
1980s
10.6
59.7
78.9
225.71
274.91
169.90
0.00
55.81
2020s
10.0
58.8
77.5
224.47
275.14
170.65
0.00
53.82
2030s
9.0
53.8
71.4
163.51
202.01
133.04
0.00
30.47
2040s
9.6
55.9
74.0
177.34
218.66
143.51
0.00
33.83
2030-2040年代,成熟期提早接近10天,地上总生物量减少,产量降低,收获指数增加
58
结论 Conclusion
• 气候变化使草地牧业的区域边界移动
Moving of pasture and husbandry border
• 气候变化对草地牧草物候、生物量有影响
CC on pasture development and production
• 利用模型可进行牧草发育期和生物量的模拟
Modelling pasture development and production
• 与气候情景数据结合，加上土壤数据库，可模拟未来气候
对牧草和饲料作物的影响
Modelling CC on pasture
• 模拟工作刚开始，精细的工作有待今后进行。
Potential works in future
59
谢谢!
Thank you!
60