我国玉米种植分布与气候关系研究

摘要

针对气候变化背景下我国玉米生产布局及应对气候变化政策制定的需求,根据我国玉米农业气象观测站的地理分布数据和1961-2010年10km×10km空间分辨率的逐日气象资料,结合已有影响作物地理分布的限制因子,从全国范围和年尺度筛选出了影响我国玉米种植分布的潜在气候因子;采用相关性分析方法、最大熵(MaxEnt)模型和ArcGIS空间分析技术,定量评价了潜在气候因子对玉米(春玉米、夏玉米)种植分布影响的贡献,确定了影响我国玉米(春玉米、夏玉米)潜在种植分布的主导气候因子;构建了我国玉米(春玉米、夏玉米)种植分布与气候关系模型,给出了玉米(春玉米、夏玉米)在待预测地区的存在概率,并据此进行了玉米(春玉米、夏玉米)潜在种植分布的气候适宜性划分;进而分析了最近50年玉米(春玉米、夏玉米)潜在种植分布区各主导气候因子的时空变化;探讨了气候变化对我国玉米(春玉米、夏玉米)潜在种植分布的影响。
　　主要结论如下:
　　(1)最大熵模型可以用于玉米种植分布与气候关系研究。不同类型玉米主导气候因子的贡献、重要性排序及影响因子数均不相同:影响玉米(包括春玉米、夏玉米、套玉米)种植分布的主导气候因子有:日平均气温≥10℃的持续日数、≥10℃积温、年均温度、最热月平均温度、年降水、湿润指数;影响春玉米种植分布的主导气候因子有:≥10℃积温、日平均气温≥10℃的持续日数、最热月平均温度、年均温度、年降水、湿润指数和气温年较差;影响夏玉米种植分布的主导气候因子有:年均温度、日平均气温≥10℃的持续日数、≥10℃积温、最冷月平均温度、最热月平均温度、年降水和湿润指数。
　　(2)根据我国玉米(春玉米、夏玉米)种植分布—气候关系模型给出的玉米(春玉米、夏玉米)作物在待预测地区的存在概率(p),按照p＜0.05为气候不适宜区;0.05≤p＜0.33为气候次适宜区;0.33≤p＜0.66为气候适宜区;p≥0.66为气候最适宜区的划分标准,给出了我国玉米(春玉米、夏玉米)潜在种植分布的气候适宜性等级划分,得到的春玉米可种植北界(52.6°N附近)与实际种植界线基本一致。
　　(3)1961-2010年影响我国玉米(春玉米、夏玉米)种植分布的主导气候因子呈显著的时空变化:全国范围的热量资源均有不同程度的改善,东北地区增加最为显著,且以20世纪90年代前后的变化最明显;水分呈波动式变化,1971-1980年和2001-2010年干旱半干旱区扩大,湿润区的湿润程度低于常年。
　　(4)1961-2010年我国玉米(春玉米、夏玉米)潜在可种植面积呈显著增加趋势。春玉米种植的最适宜区和适宜区明显扩大,近10年气候适宜区总面积达3.4×106km2,潜在可种植界线自70年代开始经历了南移—北抬—维持的变化,最大北抬达1.4个纬度,水分逐渐成为气候变暖背景下作物种植分布的限制因素;夏玉米种植的气候最适宜区东扩气候适宜区南扩,近10年全国总的可种植面积超过6.7×106km2,可种植区的重心总体呈北移趋势,最大纬向移动达110km。仅考虑气候因素影响时,我国玉米(春玉米、夏玉米)生产还具有很大的潜力。

目录

摘要

Abstract

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究进展

1.2.1 玉米种植分布的气候适宜性

1.2.2 气候变化对玉米种植的影响

1.3 存在的问题

1.4 拟解决的科学问题

第二章 研究方案

2.1 研究目标

2.2 研究内容

2.3 技术路线

2.4 研究资料

2.4.1 文献资料

2.4.2 作物地理分布数据

2.4.3 气象数据

2.4.4 气象资料插值处理

2.5 研究方法

2.5.1 潜在气候因子筛选

2.5.2 气候因子计算

2.5.3 气候适宜性

第三章 玉米潜在种植分布的气候适宜性

3.1 模型适用性评价

3.2 主导气候因子筛选

3.3 气候适宜性分析

3.3.1 气候适宜性划分

3.3.2 主导气候因子分析

3.3.3 与已有研究比较

3.4 小结

第四章 春玉米潜在种植分布的气候适宜性

4.1 模型适用性评价

4.2 主导气候因子筛选

4.3 气候适宜性分析

4.3.1 气候适宜性划分

4.3.2 主导气候因子分析

4.3.3 与已有研究比较

4.3.4 种植北界的比较

4.4 小结

第五章 春玉米潜在种植分布的年代际动态

5.1 主导气候因子的年代际变化

5.2 潜在种植分布的动态变化

5.2.1 潜在种植分布的年代际变化

5.2.2 气候适宜区的面积变化

5.3 潜在种植北界的动态变化

5.3.1 潜在种植北界的年代际变化

5.3.2 潜在种植北界年代际变化的气候驱动因素

5.4 小结

第六章 夏玉米潜在种植分布的气候适宜性

6.1 模型适用性评价

6.2 主导气候因子筛选

6.3 气候适宜性分析

6.3.1 气候适宜性划分

6.3.2 主导气候因子分析

6.3.3 与已有研究比较

6.4 小结

第七章 夏玉米潜在种植分布的年代际动态

7.1 主导气候因子的年代际变化

7.2 潜在种植分布的动态变化

7.2.1 潜在种植分布的年代际变化

7.2.2 气候适宜区的面积变化

7.3 气候适宜区重心的移动

7.4 小结

第八章 结论与展望

8.1 主要结论

8.1.1 影响我国玉米(春玉米与夏玉米)种植分布的主导气候因子

8.1.2 我国玉米(春玉米、夏玉米)潜在种植分布的气候适宜性划分

8.1.3 1961～2010年主导气候因子的年代际变化

8.1.4 1961～2010年我国玉米(春玉米、夏玉米)潜在种植分布的年代际变化

8.2 特色与创新

8.3 存在的问题及研究展望

8.3.1 存在的问题

8.3.2 研究展望

参考文献

致谢

个人简介