黄土高原地区气候生产潜力估算及其对气候变化的响应
本文关键词：黄土高原地区气候生产潜力估算及其对气候变化的响应，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：气候变化是影响农业最直接的因素。黄土高原气候变化将对本地区农业生产产生重要影响。研究黄土高原气候生产潜力特征及其与实际生产力的关系,为黄土高原农业生产发展规划提供科学依据。本研究以黄土高原气候生产潜力和实际生产力为基本研究对象,以气候气象学与生态学理论为基础,综合运用了统计学分析方法与模型模拟方法,分析黄土高原近50年(1960~2011年)主要气候要素(光照、气温、降水等)的空间分布特征与变化趋势,应用Miami模型及Thornthwaite模型估算并分析了本地区的气候生产潜力变化规律、空间分布特征、对气候变化的敏感性及与实际生产力的差异性,并以长武地区作物生产进行案例分析,基于该区域1999~2014年气候要素及作物生物量数据,应用环境因子逐级订正方法估算长武塬区气候生产潜力并与实际生产力进行比较,探讨了黄土高原农业增产的有效途径。黄土高原气候生产潜力的研究,为本地区农业生产对气候的适应性规划以降低气候变化对农业的影响提供科学依据,对合理利用气候资源,充分发挥气候生产潜力,提高生产力水平,指导农业生产,具有重要现实意义。本研究的主要结论如下:(1)黄土高原主要气候要素(光照、气温、降水等)表现出不同时间尺度的周期性、阶段性、波动性和空间差异性特征。年平均气温在7.39~9.93℃之间,气候倾向率为0.39℃10a~(-1),且以冬季增温最显著;年均降水量在322.26~663.93 mm之间,气候倾向率为-9.43 mm10a~(-1),秋季降水量减少最显著;年均日照时数在2334~2853 h之间,气候倾向率为-34.93 h10a~(-1),夏季日照时数减少最显著。年均气温在空间上呈南高北低,东高西低,由东南向西北递减的分布趋势,且明显受海拔高度和地形影响,以内蒙古的大部分地区、山西五台山、陕北、宁夏东北部以及甘肃东部为主的地区年均气温上升幅度较大;年均降水量空间上呈南高北低,东高西低的分布趋势,内蒙古河套地区年均降水量不足200 mm,属于干旱地区;河曲-榆林-固原-临夏以北的大部分地区,年均降水量在200~400 mm之间,属于半干旱地区;该线以南地区年均降水量在400~800mm之间,属黄土高原半湿润地区,从年均降水量气候倾向率空间分布来看,半干旱和半湿润区整体呈南移的趋势;年均日照时数在空间上呈北高南低,西高东低的分布趋势,并以黄土高原东部地区减少趋势明显。(2)黄土高原气候生产潜力受制于不同气候要素变化的影响,对未来气候变化敏感性增强,这将对黄土高原农业生产规划产生重要影响。黄土高原气候生产潜力在6379~9143 kghm~(-2)a~(-1)之间,多年平均为7755 kghm~(-2)a~(-1),气候倾向率为1.4 kghm~(-2)a~(-1),并在1992年附近发生突变。其在空间上呈现出明显的南高北低趋势。降水是影响该区域气候生产潜力最为关键因子,温度次之。且根据回归方程预测表明,黄土高原地区年平均气温每升高(或降低)1℃,气候生产潜力增加(或减少)213.67 kghm~(-2)a~(-1),年降水量每增加(或减少)1mm,气候生产潜力增加(或减少)9.03 kghm~(-2)a~(-1)。(3)黄土高原气候生产潜力与实际生产力存在明显差异,农业生产新技术的应用是提高黄土高原农业增产的有效途径。以长武地区典型农作物生产进行案例分析,结果表明长武塬区冬小麦和春玉米生长期内温度满足率分别为0.37和0.39,水分满足率分别为0.43和0.68,气候生产潜力的实现率分别为71%和80%,该区域辐射资源丰富,而降水资源及其分配模式限制了该区对光能和热量资源的充分利用,提高该区降水资源利用率是改善该区农业生产条件的重要发展方向。在现有农业生产条件下,加强对降水,温度,辐射等气候资源的高效利用,推广集水节灌和地膜覆盖等措施,成为提高作物产量的重要途径。分析提出提高旱作雨养农业区作物产量的有效措施。
【关键词】：黄土高原 气候倾向率 气候生产潜力 长武塬区 实际生产力
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S162
【目录】：
- 摘要7-9
- Abstract9-14
- 第一章 绪论14-19
- 1.1 选题背景及意义14-15
- 1.2 研究进展15-19
- 1.2.1 国外对气候生产潜力的研究进展15-16
- 1.2.2 国内对气候生产潜力的影响研究进展16-17
- 1.2.3 GIS在农业生产中的应用17-19
- 第二章 研究内容与方法19-26
- 2.1 研究区概况19-21
- 2.1.1 自然地理概况19
- 2.1.2 气候特征概况19-20
- 2.1.3 农业生产概况20
- 2.1.4 农业生产环境面临的主要问题20-21
- 2.2 研究资料21
- 2.3 研究内容21-23
- 2.3.1 黄土高原近52年气候变化时空分布特征22
- 2.3.2 黄土高原近52年气候生产潜力时空分布特征22
- 2.3.3 黄土高原气候生产潜力对气候变化的响应22
- 2.3.4 气候生产潜力与实际产量的对比分析22-23
- 2.4 研究方法23-26
- 2.4.1 气候倾向率23
- 2.4.2 Mann-Kendall检验23
- 2.4.3 反距离权重插值法23
- 2.4.4 等值线函数23-24
- 2.4.5 气候生产潜力模型24
- 2.4.5.1 Miami模型24
- 2.4.5.2 Thornthwaite Memorial模型24
- 2.4.6 气候生产潜力与气温、降水和日照时数的相关性分析24-26
- 第三章 黄土高原近50年气候变化时空分布特征26-34
- 3.1 黄土高原近50年气候要素的年代际变化26-27
- 3.2 黄土高原近50年气候要素的年际变化27-30
- 3.3 黄土高原地区气候要素的Mann-Kendall检验30-31
- 3.4 黄土高原地区气候要素的空间分布特征31-33
- 3.5 本章小结33-34
- 第四章 黄土高原近50年气候生产潜力的时空分布特征34-42
- 4.1 黄土高原近50年气候生产潜力的年代际变化特征34-35
- 4.2 黄土高原近50年气候生产潜力的年际变化特征35-37
- 4.3 黄土高原地区气候生产潜力突变现象37-38
- 4.4 黄土高原气候生产潜力的空间分布特征38-40
- 4.5 本章小结40-42
- 第五章 黄土高原地区气候生产潜力对气候变化的响应42-44
- 5.1 气候生产潜力与气候要素的相关性分析42
- 5.2 气候生产潜力对气候变化的敏感性分析42-43
- 5.3 黄土高原地区气候生产潜力预测43
- 5.4 本章小结43-44
- 第六章 气候生产潜力与实际生产量的对比分析44-53
- 6.1 黄土高原地区增产空间44
- 6.2 基于典型农作物生产潜力估算及与实际生产力比较44-52
- 6.2.1.资料与方法45-47
- 6.2.1.1 研究区概况45
- 6.2.1.2 气候生产潜力计算模型45-47
- 6.2.2.结果与分析47-52
- 6.2.2.1 区域气候资源特征47-50
- 6.2.2.2 典型农作物气候生产潜力分析50-51
- 6.2.2.3 农作物实际生产力评价51-52
- 6.3 本章小结52-53
- 第七章 结论与展望53-55
- 7.1 结论53-54
- 7.2 问题及展望54-55
- 参考文献55-60
- 致谢60-61
- 个人简介61
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