基于MaxEnt模型的寒地稻田农残评估方法的建立

摘要

《汉书·郦食其传》中记载:“民以食为天，食以安为先”，可见，我国民众很早就有食品安全的意识。
　　近些年来，农业技术的快速发展，基本解决了人类的温饱问题。但是，由于农药的大量使用，农残问题越来越凸显，日益成为了人们讨论和关注的热点问题之一，也已经发展成世界性的问题，农残问题严重与否渐渐成为了衡量一个国家经济实力的重要指标。
　　黑龙江省作为我国水稻种植的第一大省，拥有着“中国大粮仓”的战略地位。随着水稻种植面积的增加和种植年限的延长，水稻田中害虫与杂草的发生情况变的日益复杂，对水稻产量和质量造成了严重的损失。然而，到目前为止人类还没有找到一个既能保护农作物，又不会对食物安全和环境造成危害的栽培方法。因此，在今后相当长时期内，农药在农业生产中仍将具有不可替代的重要地位，而农残问题仍将是我们生活中不可避免的。
　　本文利用稻作区的害虫和杂草的部分已知地理坐标，结合环境因素，利用MaxEnt模型以及ArcGIS技术对黑龙江省稻作区害虫和杂草的空间分布风险进行预测，建立黑龙江省寒地稻田农残的评估方法，呈现出可能发生的不同程度的风险区域。另外，在不同RCP情景模拟下对黑龙江省寒地稻作区农残的风险迁移趋势进行研究，了解未来的风险迁移方向，便于在高风险区域提早进行管理，为水稻的种植提供有效的指导。本文具体从以下几个方面进行研究:
　　(1)对黑龙江省稻作区的环境变量进行筛选;
　　(2)对黑龙江省水稻及害虫和杂草的空间分布风险进行预测;
　　(3)建立寒地稻田农残的评估方法;
　　(4)对黑龙江省各个积温带稻作区的农残分布风险进行预测;
　　(5)在不同RCP情景模拟下对黑龙江省寒地水稻农残的风险迁移趋势进行研究。
　　得到如下结论:
　　(1)通过对黑龙江省各个积温带影响水稻分布的环境变量以及影响稻作区害虫与杂草分布的环境变量进行筛选，得到影响水稻以及害虫和杂草分布的主要环境变量。
　　(2)黑龙江省各个积温带的农残分布呈现出可能发生的不同程度的风险图形，能够精准的了解害虫和杂草危害作物所处的自然环境、分布特点，也能够准确的掌握害虫和杂草发生的中心区，对于农药的合理使用提供有效的指导。
　　(3)不同情景模拟下黑龙江省寒地水稻农残的风险分布主要有两部分，第一部分主要集中在第二积温带水稻种植区域内，4种情景模拟下的未来重心相对于当代重心整体向南部移动;第二部分也主要集中在第二积温带水稻种植区域内，4种情景模拟下的未来重心相对于当代重心整体向东南方向移动，为未来水稻种植区域提供有效的指导，防止大规模病虫草害的威胁。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 国内外研究现状

1．2．2 黑龙江省环境条件对水稻生产的影响

1．2．3 黑龙江省积温带划分历史

1．2．4 黑龙江省农残现象及带来的危害

1．2．5 黑龙江省各个积温带适宜种植的水稻品种

1．2．6 黑龙江省主要水稻种植区的害虫及带来的危害

1．2．7 黑龙江省主要水稻种植区的杂草及带来的危害

1．3 本课题的立题背景

1．4 研究的主要内容

2 黑龙江省稻作区环境变量的筛选

2．1 研究数据

2．1．1 黑龙江省寒地水稻分布数据的收集与处理

2．1．2 黑龙江省主要农药作用对象(害虫、杂草)分布数据的收集与处理

2．1．3 环境数据的收集与处理

2．2 研究方法

2．2．1 主成分分析的基本原理

2．2．2 主成分分析的计算步骤

2．3 研究结果

2．3．1 黑龙江省各个积温带水稻的主要环境变量

2．3．2 黑龙江省稻作区害虫的主要环境变量

2．3．3 黑龙江省稻作区杂草的主要环境变量

2．4 本章小结

3 黑龙江省寒地稻作区农残分布估测

3．1 研究数据

3．2．1 MaxEnt模型运算及模型精度分析

3．2．2 ArcGIS的空间叠合分析

3．3 研究结果

3．3．1 黑龙江省寒地水稻的潜在分布区预测

3．3．2 黑龙江省主要农药作用对象(害虫、杂草)的潜在分布区预测

3．3．3 黑龙江省主要农药作用对象(杂草、害虫)对水稻的综合影响

3．3．4 黑龙江省寒地稻作区农残分布估测

3．4 本章小结

4 不同RCP情景模拟下黑龙江省寒地水稻农残的风险迁移趋势研究

4．1 研究数据

4．2 研究方法

4．2．1 MaxEnt模型的运算

4．2．2 基于ArcGIS对黑龙江省寒地水稻农残风险重心计算

4．3 研究结果

4．3．1 黑龙江省水稻种植区的重心迁移趋势分析

4．3．2 黑龙江省稻作区主要害虫和杂草重心迁移趋势分析

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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