基于气候变化的四川省作物生产潜力研究

摘要

中国是一个人均资源占有量少的国家，且这是难以扭转的局面，粮食安全关系着社会和谐与稳定，需要时刻关注，只有在明确作物生产潜力现状的基础上，才能有针对性的制定长效措施来保证粮食安全不动摇。本文主要概括国内外作物生产潜力的研究进展，介绍其常用的计算方法，并分析影响作物生产潜力的主要因素。在充分结合研究区实际种植情况的基础之上，选择水稻、小麦、玉米和甘薯四种作物进行生产潜力研究。以县（市、区）为基本评价单元，利用AEZ模型(Agro-Ecological ZonesProject)分别计算其光温生产潜力，并用H.L.Penman公式计算作物蒸散量，逐步确定作物气候生产潜力。与原有生产潜力成果进行对比，分析其年际变化和相对变化。运用ArcGIS10.1描述研究区作物生产潜力的空间分布状况，采用定量分析和定性分析相结合分析其区域差异，并进一步模拟不同温度和降水变化下作物生产潜力的变化。将测算出的理论气候生产潜力与地区单位面积实际产量相结合，分析四川省21个市（州）不同作物的农业气候资源利用程度。主要研究结论如下:
　　(1)四川省主要粮食作物生产潜力呈显著增长，但增长量因地区和作物而异。盆地丘陵区作物气候生长潜力增加值最为明显，其次是盆周山地区，整体生产潜力增长量最大的作物为玉米，其次为甘薯、水稻、小麦。作物气候生产潜力相对变率与区域划分的海拔走向呈同向变化趋势。即海拔较低，地形平缓的地方，其相对变率越小;海拔较高，地形复杂的地方，其相对变率越大。
　　(2)四川省主要粮食作物水稻、玉米、甘薯的生产潜力大致都呈南高北低分布，小麦因生长季节与其他三类差异较大，气候生产潜力空间分布与其他三类作物稍有差异，大致呈北高南低分布。盆地丘陵区、盆周山地区和成都平原的小麦气候生产潜力值分别达到11421kg/hm2、10863kg/hm2、10705kg/hm2，气候潜力值较为接近。川西南山地区的水稻、玉米和甘薯光温生产潜力最大，分别达到21437kg/hm2、30104kg/hm2、35472 kg/hm2，而小麦的最大光温潜力区在川西高山峡谷区，平均值达到19249kg/hm2。四川省主要粮食作物生产潜力受水分衰减的程度由高到低分别是小麦、玉米、甘薯、水稻，主要原因是小麦生长季节内降水不均，而其他三种作物生长期均是一年中自然降水最为旺盛的时期。川西北高山峡谷区是光温生产潜力较大的地区，气候生产潜力却远远低于四川省平均水平。因其作物生长期内的自然降水量过分偏离作物生长期内对水分的需求量，降水量不足导致对光温生产潜力衰减程度大，以致成为气候生产潜力低值区，可知，降水不足是制约着川西北高山高原区作物生产潜力发挥的主要因素之一。
　　(3)温度变化对不同地区作物生产潜力变化幅度的影响具体表现为当温度上升或下降1℃时，变化幅度最大的区域是年均气温较低的区域，年均温度较高的区域气候生产潜力变化幅度反而相对较小。自然降水量的变化对作物生产潜力的影响主要是通过与作物生长期内对水分需求量的大小关系来体现的。当自然降水量小于作物需水量，气候生产潜力会受到水分系数的衰减;当自然降水量大于作物对水分的需求量时，气候生产潜力也会衰减。只有当自然降水量与作物需水量相等或差距不大时，作物气候生产潜力才能达到最大。
　　(4)从四川省主要粮食作物农业气候资源利用率分析来看，水稻气候资源利用率最高，小麦和玉米其次，其利用率分别水稻46.29％、小麦38.05％、玉米28.22％。玉米平均气候生产潜力较高，为18482 kg/m2，但农业利用率偏低，可适当采用优良品种，改进耕作水平，以进一步提高其农业气候资源利用率，增加产量。
　　本文通过对气候变化下四川省作物生产潜力的研究给出了一些建议，但仍存在不足之处，由于各种条件的限制，并没有采用现普遍认为测算最精确的模型—机理模型。希望在以后的研究中，能采用机理模型对研究区作物生产潜力作更精确的更新。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 文献综述

1．3．1 光合生产潜力研究进展

1．3．2 光温生产潜力研究进展

1．3．3 气候生产潜力研究进展

1．3．4 作物机理模型研究进展

1．3．5 文献评述

2．材料与方法

2．1 研究区概况

2．2 区域划分

2．3 计算方法

2．3．1 作物光温生产潜力测算

2．3．2 作物气候生产潜力测算

2．3．3 作物气候生产潜力相对变化分析

2．3．4 作物生产潜力离散程度分析

2．3．5 作物农业气候资源利用程度分析

2．4 数据来源与处理

3．结果与分析

3．1 四川省作物生产潜力变化趋势分析

3．1．1 气候生产潜力年际变化分析

3．1．2 气候生产潜力相对变化分析

3．1．3 作物生产潜力值离散程度分析

3．2 四川省作物生产潜力空间分布特征

3．2．1 光温生产潜力空间分布特征

3．2．2 气候生产潜力空间分布特征

3．3 气候变化对作物气候生产潜力的影响

3．3．1 温度变化对作物气候生产潜力的影晌

3．3．2 降水变化对作物气候生产潜力的影响

3．4 四川省作物农业气候资源利用分析

4．结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

致谢

附录