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黄土高原地区农作物对气候变化的适应度评价

作　者: 张立伟
导　师: 延军平
学　校: 陕西师范大学
专　业: 自然地理学
关键词: 气候变化适应农业小麦黄土高原
分类号: S162
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

气候变化适应问题的研究受到了国际社会的广泛关注,许多国家和组织开展了多项研究计划来探索该问题。本文利用黄土高原地区1959-2011年58个气象站点的逐旬降水量、平均气温、日照时数及其它数据资料,主要利用Mann-Kendall突变检验法、地理空间分析法、多元线性回归等其它数理统计方法对黄土高原地区的气候及其主要农作物不同生育期的适应度变化特征进行了分析与建模评价,结果显示：(1)自1960-2010年来,黄土高原地区的年平均气温为8.58℃,以0.32℃/10a的趋势上升且在1992年发生增温趋势突变；年平均气温自西北向东南逐渐增加；气候倾向率自南向北逐渐增加；增温突变年份由西北向东南突变时间逐渐推迟。年极端最高气温以0.26℃/l0a的趋势上升且在1998年发生增温突变；自西北-东南方向对称减小；年极端最高气温气候倾向率以西北-东南方向对称增加；增温趋势在西北地区的突变早于东南部地区。年极端最低气温以0.37℃/10a的趋势上升且在1983年发生增温突变；自西北向东南方向逐渐增加趋势；气候倾向率在北部地区增温幅度大于南部；突变年份自西向东近似为经向逐渐变早。(2)年降水量为430.42mm,以-9.42mm/10a的趋势减少,在1993年发生减少趋势突变；由西北向东南方向逐渐递增；气候倾向率由西北向东南逐渐减少；气候突变时间由北向南逐渐推迟。年日照时数为2576.88h,以-41.98h/10a的趋势减少；在1981年发生减少趋势突变；由西北向东南方向逐渐减少趋势；倾向率由东北向西南方向逐渐增加趋势；突变在中部地区较晚,在南部、西部和东北部地区突变较早。(3)冬小麦全年温度适应度值为87.1%,达到了较强适应水平,且以-0.0002%/10a的趋势降低。冬小麦的抽穗-扬花、灌浆-成熟期的温度适应度最大,播种-分蘖和返青-拔节期较小；春小麦全年温度适应度值为79.4%,达到较强适应水平,以0.010%/10a的趋势增加；其拔节-抽穗、抽穗-扬花、灌浆-成熟期的温度适应度最大,播种-出苗期最小,都只达到中度适应的水平。温度适应度小于70%的地区在东北部和最西部地区；大于90%的强度适应等级在汾渭平原、洛阳海拔较低的地区；其余面积广阔的区域为较强温度适应度的分布区域。国家自然科学基金：秦岭南北全球化适应度评价及可持续发展模式选择(编号：40871052)。(4)冬小麦全年水分适应度值为67.2%,达到了中度适应水平,趋势为-0.0106%/10a。冬小麦除返青-拔节期水分适应度在微弱适应水平外,其他生育期均达到了较强适应水平；春小麦全年水分适应度值为48.0%,仅为中度适应水平,且变化趋势不明显；除灌浆-成熟期为较强适应水平外,其他均为中度适应水平。水分适应度由西北向东南方向递增,小于30%的微弱适应地区分布在西北部的春麦种植地区；大于70%的较强适应地区分布在东南部的冬麦种植地区；其余地区为中度适应地区。(5)冬小麦全年光照适应度值为76.2%,达到了中度适应水平,趋势为-0.0072%/10a。各冬小麦生育期的光照适应度均达到了较强适应水平；除返青-拔节期为增加外其余阶段均为降低趋势。春小麦全年光照适应度值为85.3%,达到了较强适应水平,以-0.003%/10a的趋势降低；其各生育期均达到了较强适应水平；除出苗-拔节期为增加外其余阶段均为降低趋势。光照适应度总体沿纬向由南向北逐渐递增；大于90%的强度适应位于北部,小于70%的中度适应区分布在最南部,其余地区为较强适应水平。(6)冬小麦全年综合适应度值为76.8%,达到了较强适应水平,趋势为-0.006%/10a。冬小麦除返青-拔节期综合适应度在中度适应水平外,其他生育期均为较强适应水平：春小麦全年综合适应度值为70.9%,达到较强适应水平,以0.002%/10a的趋势增加。春小麦灌浆-成熟期的综合适应度最大,达到了较强适应水平；播种-出苗期最小,只达到中度适应水平。综合适应度由西北向东南呈增加趋势；小于70%的中度适应等级地区分布在最西北部的临河地区,其余地区为大于70%的区域。其分布特征与水分适应度的相关性最大,与温度适应度的相关性相对较小,但与日照适应度的空间分布呈负相关；其倾向率在黄土高原的西部、西北和东北地区呈增加趋势；在南部和东南部呈减少趋势。可见春麦种植区的综合适应度变化趋势有利于作物种植,而南部的冬麦种植区域变的越来越不利于作物种植。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-11
第1章绪论  11-19
  1.1 选题背景  11
  1.2 气候变化适应的研究背景  11-13
  1.3 气候变化适应度的内涵  13-14
  1.4 气候变化适应度的研究进展  14-16
    1.4.1 人为驱动力评价研究  14-15
    1.4.2 适应度评价研究  15-16
    1.4.3 可持续发展调控模式研究  16
  1.5 研究区概况及范围的界定  16-19
第2章资料与方法  19-25
  2.1 资料与数据  19
    2.1.1 气象数据  19
    2.1.2 DEM数据  19
    2.1.3 其他数据  19
  2.2 研究方法  19-21
    2.2.1 Mann Kendall突变检验  19-20
    2.2.2 克里格(Kriging)插值法  20
    2.2.3 空间分析及区划图制作方法  20
    2.2.4 其他方法  20-21
  2.3 适应度的定义及评价模型的建立  21-24
    2.3.1 农作物对气候变化的适应度评价建模过程  21-22
    2.3.2 温度适应度评价方法  22
    2.3.3 水分适应度评价方法  22-23
    2.3.4 光照适应度评价方法  23
    2.3.5 综合适应度方法  23
    2.3.6 适应度评价的等级划分标准  23-24
  2.4 技术路线  24-25
第3章黄土高原地区气候变化特征分析  25-37
  3.1 气温变化特征  25-32
    3.1.1 气温年际变化特征  25-27
    3.1.2 气温空间变化特征  27-32
  3.2 年降水量时空变化特征  32-34
    3.2.1 年降水量年际变化特征  32
    3.2.2 年降水量空间变化特征  32-34
  3.3 年日照时数变化特征  34-37
    3.3.1 年日照时数年际变化特征  34
    3.3.2 年日照空间变化特征  34-37
第4章农作物对气候变化的适应度评价  37-55
  4.1 评价作物的选取及其建模因子标准的确定  37-38
    4.1.1 评价作物的选取  37
    4.1.2 冬小麦评价因子标准  37-38
    4.1.3 春小麦评价因子标准  38
  4.2 冬小麦对气候变化的适应度年际变化  38-44
    4.2.1 冬小麦不同生育期温度适应度年际变化  38-40
    4.2.2 冬小麦不同生育期水分适应度年际变化  40-41
    4.2.3 冬小麦不同生育期光照适应度年际变化  41-42
    4.2.4 冬小麦不同生育期综合适应度年际变化  42-44
  4.3 春小麦对气候变化的适应度年际变化  44-49
    4.3.1 春小麦不同生育期温度适应度年际变化  44-45
    4.3.2 春小麦不同生育期水分适应度年际变化  45-47
    4.3.3 春小麦不同生育期光照适应度年际变化  47-48
    4.3.4 春小麦不同生育期的综合适应度年际变化  48-49
  4.4 黄土高原地区适应度空间变化特征  49-55
    4.4.1 适应度空间变化模型的建立  49-50
    4.4.2 温度适应度空间变化特征  50-51
    4.4.3 水分适应度空间变化特征分析  51-52
    4.4.4 光照适应度空间变化特征分析  52-53
    4.4.5 综合适应度空间变化特征分析  53-55
第5章结论与讨论  55-61
  5.1 结论  55-59
    5.1.1 黄土高原地区气候变化特征  55-56
    5.1.2 黄土高原地区农作物适应度变化特征  56-59
  5.2 讨论  59-61
    5.2.1 创新之处  59
    5.2.2 不足之处  59-60
    5.2.3 后续研究  60-61
参考文献  61-71
致谢  71-72
攻读硕士学位期间科研成果  72-73

黄土高原地区农作物对气候变化的适应度评价

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