基于GIS的华北平原小麦玉米精准种植区划研究

发布时间：2020-09-15 10:03

　　 精准识别农业生产环境信息和农业生产特征,对气象、土壤和作物等多源数据进行综合分类,是提高农业资源利用效率和优化农业种植结构的基础。但近些年全球环境变化影响区域内环境稳定,直接影响农业生产,从而引发包括粮食安全在内的诸多生态环境、社会经济问题。因此为提升农业生产对环境变异的应对能力,本文针对现有种植结构,从时间和空间两个角度精准分析小麦玉米种植区划。华北平原作为我国粮食主产区,对此区域展开研究对于指导农业生产、优化产业布局具有非常积极的现实意义。本文的最终目的是完成华北平原小麦、玉米时空型种植区划,主要的研究工作包括:1、通过查阅相关文献,对气象指标进行选取,最终确定小麦生育期内的主要气候影响因子为降雨量、大于0℃的活动积温、小于0℃的活动积温(负积温)、太阳辐射量、最冷月的平均温;玉米生育期内的主要气候影响因子为降雨量、大于10℃的活动积温、日照时数、太阳辐射量。2、基于华北平原近二十年69个气象站点数据,构建了华北平原多年环境特征数据库,利用空间分析方法,得到环境特征要素多年空间分布图,七项气象指标均存在显著的时空变化。3、结合495个县的玉米和小麦单位面积产量数据,通过利用熵权法计算各指标权重,利用ISOData聚类算法对各指标进行空间一体化聚类,实现对作物的精细划分。将华北平原夏玉米和冬小麦种植区各分为五大类:极不适应区、不适宜区、较适宜区、适宜区和极适宜区。4、通过环境类别归属度分析方法,将每一大类分为5小类,并统计分析了概率大于75%的玉米和小麦的相对稳定区域分别约占总面积的63%和90%,小于75%的波动区域分别约占37%和10%;玉米种植区中的极不适宜区、不适宜区和较适宜区,三类时空分布比较稳定,隶属度为100%的区域分别占各类面积的87.67、70.41%和84.28%,波动区主要发生在适宜区和极适宜区,以及极适宜区和较适宜区之间;小麦种植区中的极不适宜区、较适宜区和适宜区,三类近20年的分布也较为稳定,隶属度为100%的区域分别占各类面积的87.14%、73.74%和74.79%,波动区主要发生在较适宜区和极适宜区,以及极适宜区和适宜区之间。本研究从空间和时间两个角度,解析了华北平原小麦玉米生产环境信息,基于此构建的华北平原小麦玉米精细区划,对提高当地资源利用效率和优化产业布局具有重要的指导意义。
【学位单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S127
【部分图文】：

图 1 本文研究技术路线Fig. 1 Research technical route1.6 本文的组织结构本文共分为七章，主要内容为：第 1 章，绪论。介绍本文研究背景及意义，借鉴前人研究成果并发现其中存在的不足，提出本文的研究目标及研究内容。第 2 章，数据准备与预处理。概述华北平原基本情况，对数据来源进行说明，构建华北平原多年环境特征数据库。第 3 章，种植区划方法。构建华北平原环境特征栅格数据集，并详细介绍了文中采用的空间聚类方法。第 4 章，华北平原自然资源空间分布。对各项指标进行描述性统计，从空间角度识别华北地区多年环境特征。

图 2 研究区气象站点空间分布Fig. 2 Spatial distribution of meteorological stations in the study area2.3 数据清洗数据清洗就是对数据的审查校验，目的是为了消除数据中不合理的部分。本文数据不合理的情况主要是数据空缺和数据异常。数据空缺为本该有值的指标缺失，数据异常是指某些站点的某些时期出现数据值过高或过低的情况，是数据采集或处理过程中明显错误值或明显离散值。数据清洗过程对气象环境数据进行以下清洗：1、对所有农业气站点数据，去掉播种日期或收获日期值为空或为负的站点记录，得到具有合理播种日期和收获日期的农业气象站点；2、对所有气象站点数据，去掉具有特殊地理位置、气象条件与周边差距巨大的站点，因其在后面的插值分析中可能会产生干扰；

图 3 华北五省多年玉米生育期内大于 10℃积温空间分布ig. 3 Spatial distribution of accumulated temperature over 10℃ in maize growth period in five provinces of NChina农作物的生长不可缺少的自然资源是水，华北地区全年降雨不足，但夏季多雨，集中在玉米生长旺季。作为玉米生长期内水资源的重要来源，需要考雨量的空间分布情况。基于国家气象中心提供的华北五省 69 个气象站点的

【参考文献】

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本文编号：2818822