10秦雅

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摩便广
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1 第 73 卷第 5 期 2018 年 5 月 ACTA GEOGRAPHICA SINICA Vol.73, No.5 May, 2018 气候变化背景下年中国玉米物候变化时空分异 1, 秦雅 2, 刘玉洁 2 2, 葛全胜 (1. 西安科技大学测绘科学与技术学院, 西安 ;2. 中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室, 北京 ) 摘要 : 基于中国玉米种植区内 114 个农气站年的长序列物候观测数据, 量化分析了玉米 8 个连续物候期的时空分异特征和相应的生长阶段长度变化规律结果表明 : 年间, 玉米生育期内平均温度和有效积温 (GDD) 呈现增加趋势, 降水量和日照时数呈现减少趋势气候变化背景下, 玉米物候期发生了显著变化春玉米物候期以提前趋势为主, 包括西北内陆玉米区春玉米西南山地丘陵玉米区春玉米 ; 夏玉米和春夏播玉米各物候期在不同区域均呈现推迟的趋势, 西北内陆玉米区夏玉米各物候期推迟的幅度大于黄淮平原夏玉米各物候期推迟的幅度玉米物候期的变化改变了相应生长阶段的长度, 中国春 / 夏 / 春夏播玉米营养生长期 ( 播种期抽雄期 ) 呈现不同程度的缩短趋势, 而对应的生殖生长期 ( 抽雄期成熟期 ) 呈现不同程度的延长趋势 ; 春玉米生育期 ( 播种期成熟期 ) 延长, 夏 / 春夏播玉米生育期缩短关键词 : 玉米 ; 物候 ; 气候变化 ; 时空分异 ; 中国 DOI: /dlxb 引言 [1-2] 物候可以直观指示自然季节与气候环境的变化, 是衡量区域气候变化的重要生物 [3] 学指标根据 IPCC 第五次评价报告, 全球平均表面气温已上升了 0.89 ( 年 ) 温度升高可促进酶的活性, 加快植物物候进程, 从而缩短植物生长季长度 ; 而植物生长季长度的变化反过来会引起植被生产力结构组成及土壤植被大气系统水 [4] 热碳交换的变化, 进而影响到气候系统, 加剧气候变化农业生产受到气候变化最直 [5] 接的影响, 研究农作物物候变化规律对指导地区农业生产减缓气候变化带来的负面影响具有重要的意义 [6] 在气候变化背景下, 国内外学者开展了大量玉米物候方面的研究 Sacks 等基于 Agro-IBIS 模型发现美国玉米带内玉米 ( 年 ) 的播种期每年提前 0.40 d, 成熟期每年推迟 0.10 d 中国学者研究发现, 由于气候变暖, 全国范围内 80% 以上的玉米站点收稿日期 : ; 修订日期 : 基金项目 : 中国科学院战略性先导科技专项 (A 类 )(XDA ); 国家自然科学基金项目 ( ); 中国科学院青年创新促进会会员项目 ( ); 中国科学院前沿科学重点研究项目 (QYZDB-SSW-DQC005); 中国科学院地理科学与资源研究所可桢杰出青年学者计划 (2017RC101)[Foundation: The Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences, No.XDA ; National Natural Science Foundation of China, No ; The Youth Innovation Promotion Association of CAS, No ; The Key Research Program of Frontier Sciences, CAS, No.QYZDB-SSW-DQC005; The Program for "Kezhen" Excellent Talents in IGSNRR, CAS, No.2017RC101] 作者简介 : 秦雅 (1991-), 女, 硕士, 主要从事气候变化影响与适应研究 qinya1212@163.com 通讯作者 : 刘玉洁 (1982-), 女, 博士, 副研究员, 中国科学院青年创新促进会会员, 主要从事气候变化影响与粮食安全研究 liuyujie@igsnrr.ac.cn 页

2 5 期秦雅等 : 气候变化背景下年中国玉米物候变化时空分异 907 抽雄期和成熟期每 10 年平均分别提前了 3.2 d 和 6.0 d [7] 东北地区年玉米播种期提前而成熟期推迟了 4~21 d [8] 内蒙古地区年间玉米播种期提前 1.0 d/10a, 成熟期平均推迟了 3.3 d/10a [9] 同一时期新疆地区春玉米和夏玉米物候期主要呈提前趋势, 夏玉米播种期提前的趋势达到 11.0 d/10a [10] [11] 付刚等在西藏自治区布设的增温试验研究发现, 增温使玉米各物候期出现不同幅度的提前趋势在平均气温上升降水趋势随纬度递减以及日照时数显著下降的影响下, 京津冀地区和山东省夏玉米播种期吐丝 [12] 期和成熟期显著推迟, 而河南省夏玉米的播种期拔节期和吐丝期显著提前总结以上研究可以发现, 已有研究多针对气候变化背景下温度升高对物候期的影响, 除温度以外, 水分和光照也会影响作物生育进程, 如缩短光照能促进短日照植物开 [13] 花, 使花期提前, 而延长光照时间则延迟花期 Zheng 等研究发现, 冬季和早春植物开花的主要影响因素是温度, 晚春和早夏植物开花受温度和日照同时影响, 而晚夏植物花粉的开始传播主要受日照的影响而在一定光照条件下, 改变空气湿度也能引起植物物 [4] 候变化此外, 限于观测数据和模型模拟能力, 已有研究多集中在个别关键物候期的研究, 如播种期抽雄期和成熟期, 缺乏对玉米生长过程中连续多个物候期变化规律的系统分析并且, 受局地区域气候的影响, 同一作物相同物候期在不同地区间存在显著差 [14] 异, 但已有研究多只针对局部区域或者少数几个站点进行分析, 如 Zhao 等围绕东北地区 5 个玉米站点 ( 黑龙江 2 个吉林 2 个辽宁 1 个 ) 探讨调整播期和改变品种对玉米生 [15] 长季及产量形成的影响 Wang 等分别在东北地区华北地区和西南地区选取 3~4 个代表站点探讨模型模拟玉米物候的不确定性因素全国范围内玉米生长过程中受多个气候因子影响连续多个物候期的变化规律, 尤其是玉米生长过程中每个物候节点变化趋势的空间分异规律有待研究因而, 本文基于年中国 4 个玉米种植区内 114 个农气站详实的玉米物候观测数据,1 量化分析玉米生长季内包括播种期出苗期三叶期七叶期拔节期抽雄期乳熟期成熟期等 8 个物候期过去 30 年来的时空分异特征 ;2 探讨不同区域不同种植类型玉米物候期和各生长阶段长度在关键气候因子 ( 平均温度降水量日照时数 ) 变化背景下的分异规律, 以期为地区农业生产实践提供理论参考 2 数据和方法 2.1 数据按照已有的中国玉米种植区划 [16], 结合现有物候实测数据, 本文覆盖中国西北内陆玉米区北方春玉米区黄淮平原春夏播玉米区和西南山地丘陵玉米区 4 个主产区的春玉米夏玉米和春夏播玉米, 春玉米播期在 4 月下旬至 5 月上旬, 夏玉米为 6 月上旬至 7 月中旬, 而春夏播玉米为 4 月和 6 月间隔播种或 5 月和 6 月间隔播种, 主要受前季作物种植时间的影响区域内研究站点的选择满足以下 4 个条件 :1 具有典型性和代表性, 能够代表当地玉米的农业生产状况 ;2 拥有长序列 ( 年 ) 玉米物候观测资料 ;3 有对应的气象观测站点 ;4 各站点有对应的田间管理记录, 如品种灌溉以及施肥情况等根据数据质量, 遴选出 114 个具有完整观测记录的站点 ( 图 1), 包括 : 西北内陆玉米区 (17 个 ) 北方春玉米区 (54 个 ) 黄淮平原春夏播玉米区 (32 个 ) 和西南山地丘陵玉米区 (11 个 ) 将玉米的生长季划分为 3 个关键的生长阶段, 分别为营养生长期 ( 播种期抽雄期 ) 生殖生长期 ( 抽雄期成熟期 ) 生育期 ( 播种期成熟期 ), 分别计算这 3 个生长阶段长度对应站点同期气象数据由数据共享网获得 (

908 73 卷 Fig. 1 图 1 中国农业气象站点空间分布 Spatial distribution of agro-meteorological stations of China 2.

3 卷 Fig. 1 图 1 中国农业气象站点空间分布 Spatial distribution of agro-meteorological stations of China 2.2 研究方法趋势分析观测到的玉米物候期和生长阶段长度的变化趋势可以利用线性回归方程进行计算, 将年份作为自变量, 观测到的玉米物候期或生长阶段长度的变化趋势, 计算公式如下 : θ k = n n (k P i,k ) - k i = 1 n n i = 1 n n k 2 - ( i = 1 i = 1 n P i,k i = 1 k) 2 (1) 式中 :n 为分析时段的年数 ;P i,k 表示观测站点在 i 年的 k 物候期 (Day of year, DOY) 或生长阶段长度 (days);i 表示第 i 年 ;θ k 表示 k 物候期或生长阶段长度的变化趋势 (d/a) 若 θ k 大于 0, 表示物候期或生长阶段长度推迟或延长, 反之提前或缩短利用双尾 t 检验对回归系数进行显著性检验积温计算有效积温 (Growing degree days, GDD) 是一个分析作物生长的热量指 [17] 标, 本文指日均温度大于 10 的有效积温, 具体计算公式如下 : d e GDD = [( T + T max min ) - T 2 base ] (2) d s 式中 :d s 代表研究阶段开始的日期 ;d e 代表研究阶段结束的日期 ;T max 代表日最高温度 ; T min 代表日最低温度 ;T base 代表玉米生育期内生物学下限温度基于观测到的物候期发生日确定生育期的初始日 ( 即播种期发生日 ) 和终止日 ( 即成熟期发生日 ), 利用逐日气象数据计算各站点每年玉米生育期内的平均温度降水量日照时数和 GDD 年间玉米生育期内平均温度降水量日照时数和 GDD 的变化趋势也可以建立类似式 (1) 的方程进行计算 3 结果分析 3.1 气候因子时空变化年期间, 研究区各站点玉米生育期内的平均温度降水量日照时数和

5期秦雅等气候变化背景下 1981-2010 年中国玉米物候变化时空分异 909 GDD 变化趋势的空间分布如图 2 所示从全国范围来看玉米生育期内的平均温度和 GDD 呈现增加的趋势增加的趋势分别为 0.03 /a 和 4.92 d/a 降水量和日照时数呈现降低的趋势速率分别为-0.16 mm/a 和-2.

4 5期秦雅等气候变化背景下年中国玉米物候变化时空分异 909 GDD 变化趋势的空间分布如图 2 所示从全国范围来看玉米生育期内的平均温度和 GDD 呈现增加的趋势增加的趋势分别为 0.03 /a 和 4.92 d/a 降水量和日照时数呈现降低的趋势速率分别为-0.16 mm/a 和-2.07 h/a 表 1 全国分别有 90%和 83%的站点玉米生育期内的平均温度和 GDD 呈升高趋势且高纬度地区增温幅度大于低纬度地区玉米生育期内的降水量呈现明显的地域差异性图 2b 全国大部分地区玉米生育期内降水量呈现减少趋势 55% 主要分布在北方春玉米区西北内陆玉米区和西南山地丘陵玉米区黄淮平原春夏播玉米区降水量则以增加趋势为主从种植类型来看春玉米生育期内的降水量以每年 1.30 mm 的趋势在减少夏玉米和春夏播降水量分别以 2.49 mm/a 和 1.44 mm/a 的趋势增加全国范围内 63%的站点玉米生育期内的日照时数减表 1 不同种植区玉米生育期内气候因子变化趋势 Tab. 1 Trends of climate factors in the whole growth period of maize in different regions 种植区域平均温度变化( /a) 降水量变化(mm/a) 日照时数变化(h/a) GDD 变化( d/a) 全国 0.03** 0.05** -2.07** 4.92** 西北内陆玉米区北方春玉米区 0.04** ** 黄淮平原春夏播玉米区 ** 西南山地丘陵玉米区 ** ** ** ** ** 注 + - 分别表示气候因子增加或减少 ** *分别表示达到 0.01 和 0.05 的显著性水平注图中黑色圆点表示达到 P < 0.05 的显著性水平图年中国玉米生育期内气候因子变化趋势的空间分布 Fig. 2 Spatial distribution of climate factors trends in the whole growth period of maize in China from 1981 to 2010

5 卷少, 在黄淮平原春夏播玉米区表现的最集中, 减少的幅度为 h/a ( 图 2c, 表 1); 相反, 北方春玉米区玉米生育期内的日照时数呈现增加的趋势 (0.51 h/a)( 表 1) 平均水平上, 春玉米生育期内的日照时数增幅为 0.31 h/a, 夏 / 春夏播玉米生育期内的日照时数则呈现减少趋势 (-5.37 h/a h/a) 3.2 玉米物候期时空分异全国范围内, 玉米物候期以推迟趋势为主, 分别有 68% 54% 53% 54% 55% 74% 和 77% 的站点玉米播种期出苗期三叶期拔节期抽雄期乳熟期和成熟期呈现推迟的趋势, 而有 54% 的站点玉米七叶期呈现提前的趋势播种期出苗期三叶期拔节期和抽雄期呈现推迟趋势的站点主要分布在黄淮平原春夏播玉米区的大部分以及北方春玉米区东部和西北内陆玉米区的部分站点七叶期提前的站点主要位于北方春玉米区东南部 ( 图 3d) 区域间玉米物候期的变化存在显著差异 ( 图 3, 表 2) 相同种植区内, 不同种植类型玉米的物候期变化差异明显在西北内陆玉米区, 春玉米从播种期至拔节期各物候期均呈提前趋势 (0.05 d/a < θ < 0.24 d/a), 而抽雄期乳熟期和成熟期推迟, 推迟幅度分别为 0.02 d/a 0.12 d/a 和 0.06 d/a; 夏玉米从播种期至成熟期各物候期均推迟 (0.21 d/a < θ < 0.87 d/a) 西南山地丘陵玉米区春玉米各物候期均提前 (0.13 d/a < θ < 0.53 d/a); 与此相反, 北方春玉米各物候期以推迟为主 (0.01 d/a < θ < 0.30 d/a), 仅七叶期提前 (-0.14 d/a) 在黄淮平原春夏播玉米区内, 夏玉米从播种至成熟各物候期推迟 (0.09 d/a < θ < 0.35 d/a), 春夏播玉米各物候期也推迟, 播种期推迟趋势显著 (0.96 d/a); 春夏播玉米播种期显著推迟, 导致整个生育期缩短, 由于该地区实施春玉米冬小麦夏玉米的轮作制度, 玉米播种期除了受气候因子的影响外, 还会受到前季作物播种以及收获时间的影响不同种植区内, 相同种植类型的玉米物候期变化趋势的方向和幅度也存在明显差异, 如西南山地丘陵玉米区春玉米物候期以提前为主, 而北方春玉米区玉米物候期则以推迟为主 ; 西北内陆夏玉米 (0.21 d/a < θ < 0.87 d/a) 各物候期推迟的幅度明显大于黄淮平原春夏播玉米区夏玉米各物候期推迟的幅度 (0.09 d/a < θ < 0.35 d/a) 3.3 关键生长阶段长度变化全国范围内分别有 34% 71% 和 57% 的站点玉米营养生长期生殖生长期和生育期呈现延长的趋势, 延长的幅度分别集中在 0.08 d/a~0.76 d/a 0.61 d/a~0.97 d/a 和 0.03 d/a~ 1.07 d/a 之间平均水平上, 春玉米营养生长期缩短, 缩短幅度为 0.06 d/a; 生殖生长期和生育期均延长, 延长幅度分别为 0.18 d/a 和 0.16 d/a 西北内陆春玉米和西南山地丘陵春玉米对应 3 个生长阶段均呈现延长的趋势 ; 北方春玉米的营养生长期缩短, 生殖生长和生育期呈延长趋势 ( 表 2) 夏玉米的营养生长期和生育期均缩短, 缩短幅度为 0.20 d/a 和 0.05 d/a; 生殖生长期延长, 延长幅度为 0.14 d/a; 其中, 西北内陆夏玉米 3 个生长阶段均缩短, 而黄淮平原夏玉米营养生长期缩短, 生殖生长期和生育期延长 ( 表 2) 黄淮平原春夏播玉米的生殖生长期延长 (0.14 d/a), 营养生长期和生育期长度均缩短, 缩短幅度分别为 0.83 d/a 和 0.60 d/a ( 图 4) 4 讨论气候变化背景下, 年间, 中国春 / 夏 / 春夏播玉米生育期内的平均温度均呈现上升的趋势 (0.03 /a 0.02 /a 0.05 /a) 一般而言, 温度升高影响作物的生长及

5期秦雅等气候变化背景下 1981-2010 年中国玉米物候变化时空分异注图中黑色圆点表示达到 P < 0.

6 5期秦雅等气候变化背景下年中国玉米物候变化时空分异注图中黑色圆点表示达到 P < 0.05 的显著性水平图年中国玉米物候期变化趋势的空间分布 Fig. 3 Spatial distribution of maize phenology trends in China from 1981 to

7 卷表年中国不同区域玉米物候期 / 生长阶段长度变化趋势 (d/a) Tab. 2 Trends of phenology / growing stages length of maize in different regions of China from 1981 to 2010 (d/a) 研究区域北方春玉米区西南山地丘陵玉米区黄淮平原春夏播玉米区种植类型春玉米西北内陆玉米区夏玉米 0.87 ** 春玉米夏玉米春夏播玉米播种期出苗期三叶期七叶期拔节期抽雄期乳熟期成熟期 0.18 ** 0.20 ** 0.96 ** ** 0.66 ** ** 0.17 ** * 0.64 ** ** ** 0.73 ** ** 春玉米 ** ** ** ** 0.15 ** 0.18 * ** ** * 0.09 * 0.12 * [18-19] 其发育的各个阶段, 包括出苗开花以及成熟期等当作物生长从一个阶段进入下一个阶段时, 需要积累足够的有效积温, 温度升高可以加快有效积温的积累缩短各生长 [20-22] [23-25] 阶段持续的时间, 导致物候期提前或生育期缩短, 作物在生长过程中所需的降水量和日照时数的变化同样会影响作物的生长本文的研究表明, 除了在西南山地丘陵玉米区玉米生育期内平均温度出现微弱的下降趋势 ( /a), 其余 4 个玉米种植区内的平均温度和 GDD 均呈现增加的趋势区域间降水量以增加趋势为主, 日照时数以减少趋势为主总体上, 过去 30 年中国春玉米物候期以提前趋势为主, 如西北内陆春玉米播种期拔节期各物候期均提前 (0.05 d/a < θ < 0.24 d/a); 营养生长期生殖生长期和生育期均延长 (0.02 d/a 0.03 d/a 0.10 d/a); [10] 这与肖登攀等的研究结论一致西南山地丘陵玉米区春玉米播种成熟期各物候期均提前 (0.13 d/a < θ < 0.53 d/a) 北方春玉米仅七叶期呈提前趋势 (-0.14 d/a), 播种期 [26] 出苗期和成熟期均推迟, 推迟速率分别为 0.18 d/a,0.04 d/a,0.30 d/a; 这与李荣平等 [27] 研究结论一致年东北农作区玉米生育期内温度显著升高, 从 1991 年开始, 东北地区玉米生长季 (4-9 月 ) 降水量持续减少 ;1971 年以来, 东北地区 10 积温增加了 262.8, 10 积温带 ( 以 2700 为例 ) 平原区向北推进约 200~300km 左右, 向东扩展 50~150 km [28], 东北地区以春玉米种植为主, 其玉米生育期内气候因子的变化规律与本文北方春玉米区内各气候因子在东北地区的空间变化规律相同, 相应的东北三省年春玉米出苗期表现为提前态势 (0.02 d/a < θ < 0.15 d/a) 成熟期推迟 (0.18 d/a < θ < 0.38 d/a) [29] [8] Liu 等研究也得出相似的结论, 即年中国东北地区播种期提前, 成熟期推迟全国平均水平上, 春玉米营养生长期缩短 (-0.06 d/a) 生殖生长期和生育期均呈延长趋势 (0.18 d/a 0.16 d/a) 夏玉米以及春夏播玉米播种至成熟期各物候期均呈现推迟的趋势, 但受局地区域性气候的影响, 区域间差异显著 ( 图 3, 表 2), 且西北内陆夏玉米和黄淮平原春夏播玉米生育期均缩短 (-0.65 d/a d/a), 而黄淮平原夏玉米生育期延长 (0.14 d/a), 已有研究发现华北平原夏玉米年生育期内 [12] 升温趋势随纬度递减, 日照时数呈极显著下降趋势, 全生育期天数显著增加, 与本文黄淮平原夏玉米整个生育期内的日照时数变化趋势相同, 所以日照时数减少很可能是促使玉米生育期延长的重要原因本文研究了气候变化背景下中国玉米物候变化时空分异以及各生长阶段长度的变化, 限于篇幅, 未考虑品种更替施肥灌溉播期调整等对玉米物候的影响 ; 未来结 ** 0.05 * * 0.09 * 0.23 ** ** 0.23 ** ** 0.22 ** * 0.30 ** ** 0.37 ** 营养生长期 0.02 * ** * 生殖生长期 ** 0.25 ** ** 0.14 * 生育期 ** 0.11 ** 0.41 ** 0.14 ** ** 注 : + 表示物候期 / 生长阶段长度推迟或延长 ; - 表示物候期 / 生长阶段长度提前或缩短 ; ** * 分别表示达到 0.01 和 0.05 的显著性水平

8 5 期秦雅等 : 气候变化背景下年中国玉米物候变化时空分异 913 注 : 实心方块表示各生长阶段长度的平均值 ; 各种颜色的线段表示对应的标准差, 线段长度越长, 表示标准差越大图年不同种植类型玉米 3 个生长阶段长度变化趋势 Fig. 4 Trends of three growing stages length of different planting types of maize from 1981 to 2010 合作物模型模拟气候因子管理措施 ( 品种更替施肥灌溉 ) 等对作物生长的影响研究仍有待进一步深入此外, 玉米各生长阶段长度的变化是由相应的物候期变化引起的, 从不同尺度如站点水平平均水平以及区域间差异和不同种植类型的角度分析玉米物候期和生长阶段长度的变化, 也有助于深入了解气候变化对作物物候的影响

9 卷 5 结论在气候变化背景下, 年间, 中国玉米生长季内各物候期发生了显著变化, 且存在明显地域差异主要表现在春玉米物候期提前, 具体为西北内陆玉米区春玉米播种期拔节期提前 (0.05 d/a < θ < 0.24 d/a), 西南山地丘陵玉米区春玉米播种成熟期提前 (0.13 d/a < θ < 0.53 d/a), 北方春玉米仅七叶期提前, 提前速率为 0.14 d/a 夏玉米各物候期在不同区域均呈现推迟的趋势, 在西北内陆玉米区夏玉米各物候期推迟的幅度 (0.21 d/a < θ < 0.87 d/a) 普遍大于黄淮平原春夏播玉米区夏玉米各物候期推迟的幅度 (0.09 d/a < θ < 0.35 d/a) 黄淮平原春夏播玉米各物候期均呈推迟趋势 (0.12 d/a< θ < 0.96 d/a) 玉米物候期的变化改变了相应的生长阶段长度, 春玉米的营养生长期呈现缩短的趋势 (-0.06 d/a), 生殖生长期和生育期呈现延长的趋势 (0.18 d/a 0.16 d/a); 夏玉米和春夏播玉米的营养生长期 (-0.20 d/a d/a) 和生育期 (-0.05 d/a d/a) 均缩短, 生殖生长期均延长 (0.14 d/a 0.14 d/a) 总体上, 中国春玉米物候期以提前趋势为主, 夏 / 春夏播玉米各物候期以推迟为主, 玉米各生长阶段长度在不同区域间以延长趋势为主参考文献 (References) [ 1 ] Zheng Jingyun, Ge Quansheng, Hao Zhixin, et al. Changes of spring phenodate in Yangtze River Delta Region in the past 150 years. Acta Geographica Sinica, 2012, 67(1): [ 郑景云, 葛全胜, 郝志新, 等. 过去 150 年长三角地区的春季物候变化., 2012, 67(1): ] [ 2 ] He Liang, Asseng Senthold, Zhao Gang, et al. Impacts of recent climate warming, cultivar changes, and crop management on winter wheat phenology across the Loess Plateau of China. Agricultural and Forest Meteorology, 2015, 200: [ 3 ] IPCC. Climate Change 2014: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group 1 to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge: Cambridge University Press, 2014: 5-7. [ 4 ] Wang Lianxi, Chen Huailiang, Li Qi, et al. Research advances in plant phenology and climate. Acta Ecologica Sinica, 2010, 30(2): [ 王连喜, 陈怀亮, 李琪, 等. 植物物候与气候研究进展. 生态学报, 2010, 30(2): ] [ 5 ] Guo Jianping. Advances in impacts of climate change on agricultural production in China. Journal of Applied Meteorological Science, 2015, 26(1): [ 郭建平. 气候变化对中国农业生产的影响研究进展. 应用气象学报, 2015, 26(1): 1-11.] [ 6 ] Sacks William J, Kucharik Christopher J. Crop management and phenology trends in the US Corn Belt: Impacts on yields, evapotranspiration and energy balance. Agricultural and Forest Meteorology, 2011, 151(7): [ 7 ] Tao Fulu, Zhang Shuai, Zhang Zhao, et al. Maize growing duration was prolonged across China in the past three decades under the combined effects of temperature, agronomic management, and cultivar shift. Global Change Biology, 2014, 20(12): [ 8 ] Liu Zhijuan, Hubbard Kenneth G, Lin Xiaomao, et al. Negative effects of climate warming on maize yield are reversed by the changing of sowing date and cultivar selection in Northeast China. Global Change Biology, 2013, 19(11): [ 9 ] Xiao Dengpan. Changes of crop phenology in Inner Mongolia under the background of climate warming. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2015, 31(26): [ 肖登攀. 气候变暖背景下内蒙古作物物候变化研究. 中国农学通报, 2015, 31(26): ] [10] Xiao Dengpan, Qi Yongqing, Wang Rende, et al. Changes in phenology and climate conditions of wheat and maize in Xinjiang during Agricultural Research in the Arid Areas, 2015, 33(6): [ 肖登攀, 齐永青, 王仁德, 等年新疆小麦和玉米物候期与气候条件变化研究. 干旱地区农业研究, 2015, 33(6): ] [11] Fu Gang, Zhong Zhiming. Initial response of phenology and aboveground biomass to experimental warming in a maize system of the Tibet. Ecology and Environmental Sciences, 2016, 25(7): [ 付刚, 钟志明. 西藏高原玉米物候和生态特征对增温响应的模拟试验研究. 生态环境学报, 2016, 25(7): ]

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11 卷 Spatiotemporal variations in maize phenology of China under climate change from 1981 to 2010 QIN Ya 1, 2, LIU Yujie 2, GE Quansheng 2 (1. Xi'an University of Science and Technology, College of Surveying and Mapping Science and Technology, Xi'an , China; 2. Key Laboratory of Land Surface Pattern and Simulation, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing , China) Abstract: Based on the long- term phenology observation data of 114 agro- meteorological stations in the maize growing areas of China, the temporal and spatial differentiation characteristics of 8 consecutive phenology periods and the corresponding phenological stages length were quantitatively analyzed. The results showed that the average temperature and GDD (Growing degree days) during the growing seasons from showed an increasing trend, and the precipitation and sunshine duration showed a decreasing trend in national scale. The maize phenology has changed significantly under the climate change background:spring maize phenology was mainly advanced, especially in Northwest inland and Southwest mountain hills maize zone. While summer maize and spring-summer maize phenology were all delayed, and the delay trend of summer maize in the Northwest inland changed more than that in the Huanghuai plain. The variations of maize phenology changed the corresponding phenological stages length, the length of vegetative growth period (days from sowing date to tasseling date) of spring/summer/spring- summer maize all showed a trend of shorten in different degrees, and the corresponding reproductive growth period (days from tasseling date to mature date) showed a trend of extension. The whole growth period (days from sowing date to mature date) of spring maize were prolonged, but the whole growth period of summer/springsummer maize shortened. Keywords: maize; phenology; climate change; spatio-temporal variation; China

mm 400 mm 15 mm EOF mm/10a Fig. 1 Distributions

mm 400 mm 15 mm EOF mm/10a Fig. 1 Distributions 7 2 2011 3 ADVANCES IN CLIMATE CHANGE RESEARCH Vol. 7 No. 2 March 2011 1673-1719 (2011) 02-0097-07 1961 2007 77 5 5 6 2 3 8 11 1980 1980 1990 2015 8 11 P426.6 A 7.86% 4 50 0.35 5 6 19 7 8 9 1 1906 2005