气候变化与农业气候生产潜力模型及其区划方法研究

摘要

本文利用京、津、冀地区气象观测及作物生长期资料，结合GIS技术，分析了近40年(1971～2007年)太阳辐射、气温、降水等农业气候资源的时空演变特征，对作物生产潜力模型进行了光、温、水逐级订正，估算了该区冬小麦的光合、光温和气候生产潜力；借助ThornthwaiteMemorial模型，评估了不同气候变化情景下的气候生产潜力变化幅度；提出基于作物生长模式的气候生产潜力计算模型及相对气候生产潜力的新概念。 研究结果表明：(1)全区光热资源比较丰富，但大部分区域水分条件相当匮乏，且三大资源不具备雨热同区的组合优势；在全球气候变化大背景下，近40年来，该区光能资源逐年减少，热量资源逐年增加，水分条件保持平稳波动，由于降水年际变化大，导致水分条件很不稳定，若能适时配合农灌措施，可保证作物高产、稳产化。(2)该区光合生产潜力的空间分布特征是西高东低，北高南低，光温生产潜力由南向北渐减，气候生产潜力则东高西低；历年各级生产潜力均呈递减趋势，其中光合潜力递减最显著，光温潜力次之，气候潜力在波动中缓慢递减。(3)“暖湿型”气候对作物气候生产力的提高最有利，相反，“冷干型”气候最不利，“冷湿型”和“暖干型”气候对产量的影响界于前两型之间。总体说来，“偏干型”气候不利于该区作物产量积累。(4)降水量是制约该区气候生产潜力的主要强迫因子，如能保证充足的水分供给，气候产量有望提高1倍。(5)利用生长期内9个气象指标组成气候状态向量建立的代表光、热、水等资源的因子分析模型具有良好效果。(6)基于RPCA(RotatedPrincipalComponentAnalysis)和CAST(ClusterAnalysiswithStatisticTest)相结合的新型区划方法所进行的数值试验，表明该方法用于气候生产潜力区划具有一定的新意。

目录

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第一章绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究进展

1.2.1作物生产力研究进展

1.2.2农业气候区划方法研究进展

1.3研究区概况及资料说明

1.3.1地理概况

1.3.2气候概况

1.3.3资料说明

1.4研究方法

1.4.1基本数据分析方法

1.4.2 GIS技术

1.4.3 Logistic曲线模拟方法

1.4.4因子分析法

1.4.5 RPCA/REOF结合CAST的新型区划法

1.5本文主要研究内容和全文结构框架

参考文献：

第二章农业气候资源的时空变化分析

2.1辐射资源的计算与时空变化

2.1.1太阳总辐射计算模型

2.1.2太阳总辐射的空间分布

2.1.3太阳总辐射的时间演变

2.1.4日照时数的时空变化

2.2热量资源的时空变化

2.2.1年稳定通过10℃积温的变化特征

2.2.2生长期平均温度的变化特征

2.3水分条件的时空变化

2.3.1降水量的空间分布

2.3.2降水量的时间演变

2.4本章小结

参考文献：

第三章气候生产潜力变化特征及其对气候变化的响应

3.1气候生产潜力的经典模型

3.1.1逐级订正模型

3.1.2 Thornthwaite Memorial模型

3.2冬小麦各级生产潜力的时空变化

3.2.1各级生产潜力的空间分布

3.2.2各级生产潜力的时间演变

3.3气候生产潜力动态变化指标分析

3.4气候变化对生产潜力的影响分析

3.5本章小结

参考文献：

第四章气候生产潜力模型研究

4.1引言

4.2冬小麦生长规律研究

4.3冬小麦产量形成与气象条件的关系

4.4多要素因子分析确定主因子：构建新模型

4.4.1方法设计

4.4.2因子分析结果

4.4.3主因子与气候生产力的关系分析

4.4.4构建因子分析模型

4.5本章小结

参考文献：

附表

第五章冬小麦气候生产潜力的区划分析

5.1引言

5.2区划原理介绍

5.2.1聚类统计检验(CAST)

5.2.2 CAST与RPCA/REOF的互补性及关联性

5.3相对气候生产潜力区划结果分析

5.3.1分区结果

5.3.2分区合理性验证

5.3.3各分区相对生产潜力的动态变化特征

5.4本章小结

参考文献：

第六章总结与展望

致谢