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气候变化背景下黑龙江省黑土区大豆气候生产潜力研究

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摘要

1 引言

1.1 选题背景

1.1.1 气候变化对农业生产起着至关重要作用

1.1.2 气候变化对我国粮食安全形成挑战

1.1.3 黑龙江省黑土区是我国大豆的重要生产基地

1.2 生产潜力的发展概况

1.2.1 国外作物生产潜力的研究进展

1.2.2 国内作物生产潜力的研究进展

1.3 研究目的和意义

1.4 本文研究的主要内容及技术路线

1.4.1 研究内容

1.4.2 技术路线

2 材料与方法

2.1 黑龙江省黑土区概况

2.1.1 黑土区的定位

2.1.2 黑土区的气候条件

2.2 数据来源与软件应用

2.3 研究方法

2.3.1 光合生产潜力

2.3.2 光温生产潜力

2.3.3 气候生产潜力

2.3.4 ArcGIS空间插值分析

2.3.5 趋势性分析

3 结果与分析

3.1 近50年来黑龙江省黑土区大豆生长季气候因子变化特征

3.1.1 黑土区生长季气温变化特征

3.1.2 黑龙江省黑土区降水的变化特征

3.2 近50年黑龙江省黑土区大豆气候生产潜力变化特征分析

3.2.1 大豆光温生产潜力的时空变化特征

3.2.2 大豆气候生产潜力的时空变化特征

3.3 气候变化对黑龙江省黑土区大豆气候生产潜力的影响

3.3.1 温度变化对大豆气候生产潜力的影响

3.3.2 降水变化对大豆气候生产潜力的影响

3.4 气候变化对大豆气候生产潜力影响的敏感性分析

3.4.1 温度变化的敏感性分析

3.4.2 降水变化的敏感性分析

4.讨论

5.结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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摘要

基于黑龙江省黑土区24个市县气象站点1961-2010年气温和降水数据,运用“机制法”、ArcGIS中的Kriging插值等方法,计算黑土区大豆气候生产潜力,分析生长季(5-9月)气温、降水变化对黑土区大豆气候生产潜力的影响,并探讨了不同气候情景对黑土区大豆生产潜力的可能影响。研究结果表明: (1)黑龙江省黑土区近50年生长季平均气温呈上升趋势,变化倾向率为0.279℃/10a,2000年气温最高,1972年气温最低,近10年升温趋势明显。年平均气温空间分布,呈由南向北逐渐递减。黑龙江省黑土区近50年生长季降水量趋势线变化不明显,1994年降水量最多,2007年降水量最少。生长季降水量空间分布呈现东多西少的特点。研究区域生长季降水量在405-499mm,基本能满足大豆生长发育的需要。 (2)黑土区大豆的光温生产潜力呈增加趋势,大豆光温生产潜力每10年增加205kg/hm2平均值为25103kg/hm2,最大值出现在2000年为27236kg/hm2,最低出现在1972年21811kg/hm2,近10年增加明显。从空间上来看,由于黑土区的南北跨度较大导致各地区的光温生产潜力存在差异,自南向北逐渐梯减。从年代来看,70年代,北部地区大豆光温生产潜力有所增加;80年代,南部以及西北部地区光温生产潜力有小幅度增加,东部地区下降明显。90年代大豆光温生产潜力由南向北逐渐降低。进入21世纪整体大豆光温生产潜力有所上升,与温度上升趋势基本一致。 (3)黑土区近50年大豆气候生产潜力趋势线变化不明显,平均值为9129km/hm2,最大值出现在1988年为13014kg/hm2,最小值为1976年的5620kg/hm2。空间分布上呈现由西向东升高的规律,东南部地区由于热量资源丰富,又为半湿润地区,水热条件配合较好,大豆气候生产潜力较大。中西部地区热量资源适宜,水分却不足,大豆气候生产潜力较小。从年代来看,70年代,北部地区大豆气候生产潜力有所增加,80年代黑土区中部地区大豆气候生产潜力下降,90年代大豆气候生产潜力自北向南逐渐下降,进入21世纪黑土区南部以及东部地区大豆气候生产潜力逐渐上升。温度与降水量的变化决定了大豆的气候生产潜力的变化情况。年代光温生产潜力随温度同比增高。水分在温度高降水少的地区成为气候生产潜力的主要影响因素。 (4)大豆气候生产潜力与温度呈正相关。温度升高大豆气候生产潜力相应增加,温度降低气候生产潜力减少。大豆气候生产潜力变化幅度也随温度变化幅度增大而增大。温度变化幅度相同时,热量条件越差的地区,对大豆气候生产潜力影响越大;相反,热量条件好的地区,对大豆气候生产潜力影响越小。 (5)降水多的地区,降水量不断增大使大豆需水量过剩,从而不利于大豆生长,降低了大豆的气候生产潜力;降水少的地区,降水量与大豆气候生产潜力呈正相关性,大豆气候生产潜力随降水量增加而增大,降水与气候生产潜力相关性大;降水适宜的地区,气候生产潜力变化不明显。而温度是作物需水量的直接影响因素,温度高时,大豆蒸发快,所以需水量大,降水变化对气候生产潜力在降水量接近大豆生长所需水量情况下影响小,相反降水变化对气候生产潜力在降水量不足于大豆生长需水量情况下影响大。大豆的气候生产潜力在高温度以及适宜降水量的地区达到最高。与降水情况相比这时温度成为影响大豆气候生产潜力的主要因素。而对于高温度却降水少的地区,降水量成为影响大豆气候生产潜力的主要因素。 (6)随着未来全球气候逐渐变暖,黑龙江黑土区大豆气候生产潜力将会因温度升高而增加。由于黑土区降水量分布东多西少的特点,未来若降水增多,将有利于西部地区作物的生长;降水少则会制约作物的生长。

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