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基于栅格数据的温度变化对我国棉花温度适宜度的影响研究

刘清春  
【摘要】: 近年来大气中的CO_2含量急剧增加导致全球变暖,并直接影响到棉花的生长发育和产量形成、分布等。我国是主要的棉花生产大国,气候变化使我国各区棉花温度适宜度也发生相应的变动。因此有必要开展棉花适宜度对气候变化的响应研究,发挥区域气候优势。 基于此,本文利用棉花温度适宜度模型,在GIS软件ArcView、ArcMap和统计软件SPSS及Excel的支持下,计算和分析了我国1961-1995年以及未来温度变动后的棉花温度适宜度。研究发现: (1)参考其他学者的研究结果,运用模糊数学方法,结合棉花生理生态特征,进一步完善了棉花温度适宜度函数及其中的参数,其形式为:通过检验,发现该函数能较好的反映温度对棉花生长的适宜情况。将GIS方法与棉花温度适宜度研究结合,以栅格地图为依托,进行海量数据的处理与分析,经过检验,相对于基于统计资料的研究方法,是一种较好的方法。 (2)在各生育期中,播种期和吐絮期的温度适宜度较小,并且波动较大,在此时期棉花生长对温度变化很敏感,但在未来,其适宜度随温度的变化有上升的趋势;出苗期、现蕾期、开花期温度适宜度相对较高,并且波动较小。 (3)计算1961-1995年的平均适宜度,发现适宜度总体呈东高西低,南高北低的趋势,其中平原>盆地>丘陵>山地,这与我国平均气温分布规律具有一致性。在东北、新疆等地,适宜度分布呈现一定的带状结构,东西延伸,适宜度自南向北递减;在华中地区,则呈现一定的经度地带性,自西向东有所增加;但是在华北地区,适宜度分布则表现出中部较高,两侧较低的规律;江南、华南地区适宜度都较高,且集中分布;不适宜型主要分布在青藏高原、甘肃、内蒙大部,东北大部。结合我国各地的地形、地貌特点,可将我国分为五大适宜度类型区,长江流域棉区,黄河流域棉区,西北内陆棉区,华南棉区,北部特早熟棉区。 (4)我国各年代的棉花温度适宜度变化显著不同,70年代整体呈上升趋势,80 年代下降,90年代又有所上升,近年来不适宜型分布面积有所减少,次适宜型、 适宜型分布有所扩展,最适宜型分布范围无明显变化。适宜度类型发生显著变动 的地区主要有东北区和西北区,适宜度变动多呈现弱、强增长型,最适宜区和适 宜区面积也相应扩大,弱、强减少区主要位于长江上中下游,华南少部分地区, 并且还有扩大的趋势。气候变化使长江流域和华南的棉花适宜度降低,最适宜、 适宜棉区的面积逐渐缩小。适宜度变动与温度变动具有一致性。 (5)分析各大区1984一1995年的棉花温度适宜度变动趋势,除中南区有稍微降 低的趋势外,其他各大区适宜度均为上升趋势,以东北地区上升幅度为最大。各 区棉花温度适宜度变率的变化也有明显差别,华东区适宜度变率显著增大,南方 区适宜度变率有所下降,北方地区除华北区无明显变化外,西北区、’东北区适宜 度变率有所减小。 (6)未来气候情境下总适宜度随温度变化有上升趋势,最适宜区和适宜区分 布界限有西进北扩的规律。在各生育期中,播种期和吐絮期温度适宜度随温度变 化有上升的趋势;出苗期、现蕾期、开花期温度适宜度相对较高,适宜度变化基 本与温度的变化相一致,总适宜度上升幅度基本与播种期和吐絮期保持一致。各 区适宜度变动明显不同,我国大部分地区棉花温度适宜度呈现弱增长,适宜度无 明显变动的区域主要分布在青藏高原区,东北地区北部,这是由于温度的增加仍 不能满足棉花生长的正常需求;强增长区有东北地区、新疆北部及内蒙西部,说 明温度的变动对棉花的生长产生了正效应,棉花温度适宜度提高;弱减少区分布 在华南南部,与未来温度的下降相一致。


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