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《河南大学》 2016年
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气候变化对我国小麦和玉米物候的影响研究

路婧琦  
【摘要】:作物物候期研究对气候变化背景下从作物生长机理及过程等方面深入探讨农业适应性、制定与气候变化有关的农业发展策略有着重要意义。本文旨在研究当前气候条件下我国近十几年来主要农作物的物候变化规律并对未来模拟气候条件下作物生长期变化趋势进行预测,为制定和实施气候变化适应对策提供科学参考。研究的主要内容如下:前期准备工作包括研究区域的确定、收集和总结相关文献资料、研究所用到的数据收集和整理等。具体研究包括历史作物物候和生长期研究以及未来轮作作物生长期预估两个方面:历史作物生长期研究首先是处理农业站点数据和气象站点数据,处理方法为提取所研究作物的研究期物候信息,然后将气象站点和农业站点进行对应,提取研究期气象站点的平均温和降水数据,计算和分析过程包括作物特征物候期变化分析、作物生长期与气象因子相关性分析以及分区总结;未来冬小麦夏玉米生长期预估研究首先提取出我国冬小麦夏玉米轮作站点,其次将轮作站点的年值气象数据和轮作生长期的气象数据做了替代性分析,最后根据历史各站点所计算出的多元回归方程结合ECHAM模型中RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三种情景下模拟出的未来2021年——2040年平均温和降水量数据,预估未来我国冬小麦夏玉米轮作区的作物生长期变化趋势。得到了以下主要结论:(1)历史阶段2000年——2013年近十余年来的春玉米、夏玉米、春小麦、冬小麦四种作物的主要物候期均呈推迟趋势。就各作物生长期平均温和降水变化而言,除冬小麦站点生长期平均温呈降低趋势外,其他站点作物生长期平均温均以增温为主;生长期降水量变化除冬小麦站点生长期降水量呈降低趋势外,其他三种作物均以增加为主。在作物生长期变化研究方面,春玉米、夏玉米站点生长期变化均以缩短为主,春小麦站点生长期增减数量差异不大,冬小麦生长期中营养生长阶段和生殖生长阶段变化差异较大,其中营养生长阶段缩短而生殖生长阶段延长,总生长期以呈延长趋势的站点居多。在作物生长期变化与气象要素之间的关系方面研究得出,春玉米生长期与平均温之间呈负相关,平均温每升高1℃全国平均春玉米生长期缩短4.58天;夏玉米生长期变化与平均温之间呈负相关,全国平均温每升高1℃平均夏玉米生长期缩短2.74天;春小麦生长期长度变化与平均温之间总体上呈负相关性,全国平均温每升高1℃春小麦生长期缩短3.14天;冬小麦生长期变化总体上与平均温呈正相关,平均温每升高1℃冬小麦平均生长期延长1.11天;研究期四种作物的生长期变化受降水量变化的影响均不明显。(2)本研究将历史年值气象数据和每种作物的生长期气象数据进行了相关性分析,得出年值与生长期的气象数据之间相关性较差,尤其是平均温数据的年值和生长期数据相关性极差,在选取出的16个站点中呈正相关的站点只有8个,且没有达到显著正相关的站点。因此对单一作物进行物候期变化与气象要素相关性分析时,不能简单的采用年值数据来代替生长期数据进行分析。(3)通过ECHAM模型模拟得出的三种情景下未来2021年——2040年逐日平均温、降水量数据,通过求得的我国56个冬小麦夏玉米轮作站点的历史生长期与平均温、降水量之间的多元回归方程,预估得出三种情景下未来我国冬小麦夏玉米轮作区的整个生长期缩短的站点分别为35、35和38个;全国平均轮作站点生长期在三种情景下均缩短,平均缩短趋势分别为0.11天/年、0.13天/年和0.13天/年;三种情景下2021年——2030年和2031年——2040年两个十年的变化情况差异较大,其中RCP2.6情景下全国平均轮作生长期变化在2021年——2030年这十年缩短而在2031年——2040年这后十年生长期延长;RCP4.5情景则相反,在2021年——2030年这十年平均生长期变化趋势为延长而在2031年——2040年为缩短;RCP8.5情景下则是两个十年的全国平均生长期变化趋势均缩短。从我国各主要冬小麦夏玉米轮作区的生长期变化来看,三种情景整个研究期2021年——2040年各主要轮作区的作物生长期大多表现为缩短,而分开两个十年的各区平均生长期变化差异较大。
【关键词】:物候期 生长期 气候变化 小麦 玉米
【学位授予单位】:河南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S162.53;S512.1;S513
【目录】:
  • 摘要4-6
  • Abstract6-10
  • 1 绪论10-17
  • 1.1 研究背景及研究意义10-11
  • 1.2 国内外研究进展11-15
  • 1.2.1 气候变化对农业的影响研究11-13
  • 1.2.2 作物物候期研究进展13-14
  • 1.2.3 全球气候模式对气候变化模拟研究进展14-15
  • 1.3 研究内容及技术路线15-17
  • 1.3.1 研究内容15-16
  • 1.3.2 技术路线16-17
  • 2 研究区域及数据处理17-23
  • 2.1 研究区域17-20
  • 2.1.1 区域概况17-19
  • 2.1.2 研究作物概况19-20
  • 2.2 研究数据与处理20-23
  • 2.2.1 数据处理20-21
  • 2.2.2 典型浓度路径RCPs系列气候模式21-23
  • 3 农作物物候及其对应的气候变化23-60
  • 3.1 春玉米23-32
  • 3.1.1 春玉米特征物候期时空研究23-25
  • 3.1.2 春玉米生长期变化趋势及其对气候变化的响应25-30
  • 3.1.3 不同农业区的春玉米生长期变化分析30-32
  • 3.2 夏玉米32-41
  • 3.2.1 夏玉米特征物候期时空研究32-35
  • 3.2.2 夏玉米生长期变化趋势及其对气候变化的响应35-39
  • 3.2.3 不同农业区的夏玉米生长期变化分析39-41
  • 3.3 春小麦41-50
  • 3.3.1 春小麦特征物候期时空分析41-43
  • 3.3.2 春小麦生长期变化趋势及其对气候变化的响应43-47
  • 3.3.3 不同农业区的春小麦生长期变化分析47-50
  • 3.4 冬小麦50-60
  • 3.4.1 冬小麦特征物候期时空分析50-53
  • 3.4.2 冬小麦生长期变化趋势及其对气候变化的响应53-57
  • 3.4.3 不同农业区的冬小麦生长期变化分析57-60
  • 4 未来气候条件下作物物候期变化的趋势60-74
  • 4.1 作物生长季气象因子及年值气象因子的相关分析60-62
  • 4.1.1 单一作物生长季气象因子与年值气象因子的关系60-61
  • 4.1.2 轮作作物的生长季气象因子与年值气象因子的关系61-62
  • 4.2 轮作站点生长期与气象因子的关系62-65
  • 4.3 轮作站点未来生长期及其变化趋势预测65-74
  • 4.3.1 未来气象数据65-67
  • 4.3.2 未来2021年——2040年逐年生长期预估67-69
  • 4.3.3 未来情景下生长期变化趋势预测69-74
  • 5 结论与展望74-76
  • 5.1 结论74-75
  • 5.2 研究亮点75
  • 5.3 存在的问题及展望75-76
  • 参考文献76-80
  • 致谢80-82
  • 攻读学位期间发表的学术论文目录82
  • 攻读学位期间参与的科研项目82-83

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1 路婧琦;气候变化对我国小麦和玉米物候的影响研究[D];河南大学;2016年
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