气候变化背景下我国耕地熟制的演变

摘要

近年来,气候变化已成为全球性环境问题,已经影响到自然环境和人来生活环境。农业是受气候变化影响最大的部门之一,多熟种植是我国耕地熟制的重要特征和提高粮食产量的重要途径,是从空间和时间两方面集约利用耕地资源的重要方式。熟制时空格局的正确识别对评估粮食产量的变化及其原因和农业发展的科学决策有着非常重要的意义,卫星遥感监测是获取区域和全国尺度熟制格局的有效手段。
　　本文在对启发式分割算法改进的基础上行成了基于作物生长周期的滑动分割算法,并首次运用到耕地熟制的识别提取。针对NDVI时间序列曲线特征,在不引入熟制分区和物候等信息,仅以土地利用为辅助数据的前提下识别了1982-2006年我国耕地熟制格局,并分析了气候要素对熟制的影响。主要结论如下:
　　(1)1982-2008年期间,我国熟制格局显示出从北到南由单一到复杂,由一熟到二熟再到三熟的渐变分布;一熟制、二熟制多集中分布,三熟制在零星分布的基础上存在小区域的集中;一熟区呈波动中缓慢下降的趋势,二熟、三熟区呈波动中缓慢增长的趋势。各熟制面积变化量为:三熟区>一熟区>二熟区,二熟制在我国多熟制的种植制度中占主体地位。熟制的分布为区域性和复杂性并存,其空间分布规律性显著但各熟制区内复杂性较明显。
　　(2)遥感监测复种指数呈波动中缓慢增长的趋势,其熟制年际平均变化幅度范围在1％-170%之间,绝大多熟地区的变化幅度都在102%以下,北方地区的熟制较稳定,南方地区熟制波动较大。
　　(3)遥感提取与统计数据的全国复种指数的相关性存在很好的一致性;与1999年统计数据的省级复种指数的相关性(P<0.001)存在较好的一致性,其相关性系数达到了0.59;与1999-2002年前人遥感提取结果的省级复种指数的相关性(P<0.001)存在非常好的一致性,其相关性系数达到了0.88。
　　(4)≥10℃年积温小于3600℃的区域变动不明显,但区域范围在逐步缩小,3600-5000℃的区域明显逐步向北、向西位移,向北位移比较突出,大于5000℃的区域缓慢向北位移;北方大部分地区的年际变化幅度要小于南方地区;与熟制呈极显著性相关(P<0.001),相关性系数为0.2648。
　　年极端最低温<-20℃的区域变动不明显,但其区域范围在逐步缩小,>-20℃的区域出现了向北、向西的位移,向北位移比较突出;其年际平均变化幅度范围在1%-66%之间;与熟制呈极显著性相关(P<0.001),相关性系数为0.2941。
　　20℃终止旬分布变化较大;其年际平均变化幅度稳定性较差;与熟制呈极显著性相关(P<0.001),相关性系数为0.2783。
　　年降水量<600mm的区域变动不明显,但区域范围在逐渐缩小,600-1000mm的区域出现了明显的北移,特别是东北东南部地区出现了明显的变化,>1000mm的区域出现了北移,但北移范围较小;其年际平均变化幅度范围在1%-90%之间;与熟制呈极显著性相关(P<0.001),相关性系数为0.2537。
　　(5)气候要素与熟制的平均相关性系数大小依次为:年极端最低温>秋季20℃终止旬>≥10℃积温>年降水量,引起耕地熟制变动的主要气候因素为年极端最低温和秋季20℃终止旬,降水对熟制变动的影响不明显。气候要素与熟制的平均相关性系数均在0.27左右,其并不是影响熟制的最主要因素。
　　(6)一熟区总体变动不明显但区域范围在逐步缩小;二熟区整体逐步向北、向西扩展,向北扩展趋势明显;三熟区缓慢扩展并出现零星区域的北移、西移。二熟制种植界限在陕西、山西和河南省地区平均约北移了2个纬度,在河北省和山东省平均约北移了4个纬度;三熟制种植界限在云南省中部地区平均约北移了2个纬度,在长江中游地区平均约北移了1个纬度,在长江下游地区,平均约北移了2个纬度。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究综述

1.3 研究内容、特色及技术路线

第二章 数据及方法

2.1 数据

2.2 数据处理

2.3 研究方法

第三章 1982-2008年我国熟制的演变

3.1 基于遥感提取的熟制及变动

3.2 基于统计数据的熟制及变动

3.3 验证

3.4 讨论

第四章 气候变化对熟制的影响

4.1≥10℃年积温

4.2 极端最低温

4.3 20℃终止旬

4.4 年降水量

4.5 气候要素对熟制的影响

4.6 讨论

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 研究展望

参考文献

致谢

附：本人硕士阶段发表论文和科研项目