基于GLOPEM-CEVSA模型的孟印缅地区粮食产量差及其影响因素分析

发布时间：2020-07-09 20:05

【摘要】：全球气候变化、自然资源退化和人口膨胀背景下,粮食安全问题引起人们广泛关注。孟加拉国、印度和缅甸是受全球气候变化影响严重的典型农业国家,同时是“一带一路”的关键地带与节点,其粮食生产对于保障区域粮食安全和支撑“一带一路”建设具有重要意义。为掌握孟印缅三国粮食生产现状和增产潜力,解析影响产量的关键因素,本研究基于GLOPEM-CEVSA模型,通过整合卫星遥感与叶面积指数(LAI)模拟模块,实现了孟印缅地区时空连续的产量差模拟,分析了两种气候(产量水平)情景下的产量差时空分布特征和增产潜力大小,并利用回归模型,厘定了主要气候因素和社会经济因素对粮食产量的影响机制,以期为缩减孟印缅地区粮食产量差,实现粮食持续稳定增产提供科学依据与决策支持。主要结论如下:(1)1982-2015年,孟印缅三国多年平均粮食产量分别为2.99、2.25和3.20 t/ha,具有孟加拉国北部高于南部,印度由西向东增加,缅甸南部高于中部的产量分布特征;近30多年来,孟加拉国和印度粮食产量分别以0.014 t/(ha·a)和0.017 t/(ha·a)的速率增长,印度西南部、东北部以及孟加拉国西北部产量增长速率最大,缅甸年际变化不明显。(2)相较于2000年之前,2000-2015年,孟印缅地区粮食产量受气候变化影响范围明显扩大,表现为向东和向南扩展,且受影响程度显著增强。1982-2000年,三国粮食产量对年降水量变化总体表现为正响应。2000年后,孟加拉国转变为以负响应为主;对于温度变化,整个研究时段除喜马拉雅南麓等年平均气温低于20℃的地区粮食产量表现为正响应外,其余地区均以负响应为主。但2000-2015年负响应区面积比例较前一时段增加,而平均敏感程度有所下降,且印度的负响应高度敏感区发生了南移;对于太阳辐射变化,1982-2000年,除喜马拉雅南麓表现为负响应外,全区大部分地区以正响应为主,2000年后转变为以负响应为主且敏感程度上升。(3)温度和水分胁迫情景下,缅甸多年平均潜在产量最高,产量差最大,孟加拉国和缅甸潜在产量与产量差均呈上升趋势,印度年际变化不明显。孟印缅三国平均增产潜力指数分别为4.34%、40.05%和68.45%;温度胁迫情景下,三国多年平均潜在产量和产量差均显著高于前一情景,全区平均增产潜力指数达70.07%;在当前水分条件下,印度尤其是喜马拉雅南麓和德干高原中西部受水分胁迫影响程度最大且较稳定,通过采取合理的灌溉和防洪减灾管理措施,粮食产量有望得到大幅提升。(4)粮食产量除与作物本身生物特性和当地气候资源条件有关外,还依赖于劳动力人口、经济发展水平和物质投入等社会经济条件。粮食产量与主要社会经济要素的相关性分析结果表明,人口、GDP和农药使用量等社会经济因素对孟加拉国缩减产量差,提高粮食产量有重要影响。印度粮食产量主要受人口和GDP的影响,而缅甸粮食产量仅受农药使用量影响;综合分析粮食产量与气候、社会经济要素的关系,三国粮食产量均受气候变化和社会经济条件变化的显著影响,但孟加拉国气候条件中的年均温对产量影响最显著,印度年降水量对产量影响最显著,而缅甸粮食产量受农药使用量和年均温共同影响。本文基于影响粮食产量的关键因素分析结果,提出了相应的适应性管理对策,以期为孟印缅地区有效应对气候变化,缩减产量差,实现粮食稳产、增产,保障区域粮食安全提供科学依据与技术支持。
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S127;S31
【图文】：

技术路线图,温度胁迫,气候情景,气候

第 1 章绪论究技术路线如图 1-1 所示，根据以往作物生产潜力的研究，基于 GOPEM耦合模型，改进已有 FPAR 的计算方法，发展气候驱动的 LAI 模拟模块感与 LAI 模拟的方法分别模拟水分和温度胁迫、温度胁迫两种气候情景进而驱动 GLOPEM-CEVSA 模型，得到孟印缅三国两种气候情景下的粮计算两种情景下的产量差，并结合研究区的气候和社会经济数据分析影，为该区域的粮食生产提供决策支持和技术支撑。术路线

地理位置

第 2 章数据与研究方法第 2 章数据与研究方法究区概况地理位置及自然地理特征加拉国和印度属南亚国家，缅甸为东南亚国家，孟印缅地区经纬度范围-101°10' E，8°24'-37°36' N。大部分地区位于低纬度，主要气候类型为热带季风温，有明显的旱雨季之分。孟加拉国地处恒河下游，境内多为冲击平原，且的水系，农业优势明显，但低平地势易引发洪涝。印度耕地面积居亚洲之首大的粮食生产国之一，恒河平原和德干高原地势平坦、土壤肥沃，是主要的农势北高南低，中部河谷平原非常适宜农耕（图 2-1）。

概念框架,模型,植被,光能利用率

图 2-2 GLOPEM-CEVSA 模型概念框架（王军邦，2009））GPP 模拟早期 GLO-PEM 模型，GLOPEM-CEVSA 模型的 GPP 模拟建立在植被合有效辐射成正比假设基础上[48-50]，即：GPP PAR FPAR (2-1)AR 代表光合有效辐射；FPAR 代表植被吸收光合有效辐射比率，二者乘积PP 概念上的植被光能利用率。为基于气孔导度类比模型，认为在理想潜在的最大光能利用率（ *），植被由于受环境影响（）而不能达到[51]，以公式表达如下： * (2-2)()()()()()2 f VPD fPAR fTa fCO fSW(2-3)

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