气候变化和人类活动对黑龙江省玉米产量的影响分析

发布时间：2020-04-25 14:41

【摘要】：在变化环境下,即气候变化和人类活动双重作用下,黑龙江省农业发展和粮食安全保障等方面受到严重威胁。玉米是黑龙江省最重要的农作物,因此,研究变化环境对黑龙江省玉米产量的影响具有重要意义和应用价值。本文基于黑龙江省23个气象站点的降水、气温、日照时数等气象资料和玉米产量数据,以及遥相关因子(北极涛动(Arctic Oscillation,简称AO)、厄尔尼诺南方涛动(ElNino-Southern Oscillation,简称ENSO)、太平洋年代际振荡指数(Pacific Decadal Oscillation,简称PDO)和太阳黑子数据,从定性和定量两个方面分析这些因子对黑龙江省玉米产量的影响。取得的主要研究结果如下:(1)采用连续小波方法,获得了黑龙江省玉米产量去趋势前后的周期变化:原始玉米产量周期为16a左右;去趋势后的玉米产量序列主周期为13a左右,次周期为3a左右。(2)基于经验模态分解(EMD)方法对玉米产量进行分解,揭示了其分量的周期特征:玉米产量序列被分解成两个IMF分量和一个残差项,其中IMF1反映的是一个3～6a左右的尺度波动,在整个尺度周期波动中,振荡较为均匀,相邻年份的波峰和波谷相继出现;IMF2表现为14a尺度的波动,振荡频率较慢,振幅相对稳定且较小,波动较为平缓;对于残差项(R)而言,研究期内的玉米产量总体呈上升趋势。(3)采用交叉小波变换和小波凝聚谱定性分析方法,阐明了气候变化和人类活动对玉米产量的影响:宏观上,气候因素和遥相关因子主要影响在玉米产量的中高频区域(中短周期波动),其中气温、AO和PDO的影响最为显著;微观上,PDO、气温、ENSO和降水主要影响玉米产量的高频波动(短周期波动,IMF1分量),AO、日照时数和太阳黑子主要影响玉米产量分量的中频波动(中周期波动,IMF2分量);人类活动主要影响玉米产量的趋势部分(残差项,R),其中化肥施用量是主要影响因素。综合来看,微观研究相比于宏观上的研究更加细致,更有助于揭示机理。(4)基于EMD玉米产量分解和多元线性回归模型,构建了宏观与微观玉米产量预测模型,结果表明:微观上对玉米产量分量进行预测再合成的预测精度(0.6874)明显优于宏观上直接进行玉米产量预测的结果(0.6376),分别对各个分量进行预测再合成的方法可以有效提高玉米产量的预测精度。(5)利用残差分析法和随机森林算法定量分析了气候变化和人类活动相关因子对玉米产量的影响:气候变化因子对黑龙江省玉米产量序列贡献率为31.1%,人类活动因子(化肥施用量)对黑龙江省玉米产量序列贡献率为68.9%;影响玉米产量的五个主要因子重要程度为:化肥施用量PDO气温降水日照时数。
【图文】：

技术路线图,玉米产量,气候变化,因子

1 绪论析影响因子包括气候变化因子（降水和气温）、遥相关因子（AO、ENSO 和活动因子（日照时数、太阳黑子），以及玉米产量的周期变化特征，从宏观度探究上述因子对玉米产量的影响。2）黑龙江省玉米产量模拟模型构建于气候变化和人类活动对于玉米产量的定性分析结果，结合多元线性回归米产量从宏观和微观两个尺度构建预测模型，，并选用纳什效率系数进行模3）定量分析气候变化和人类活动对黑龙江省玉米产量的影响于预测模型输入因子，确定影响玉米产量显著的因子。通过残差分析法和随算这些影响因子对于玉米产量增产的贡献率。术路线术路线如图 1-1 所示。

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黑龙江省玉米播种面积占全省粮食播种面积的 1/3，而全省的玉米产总产量的 10%以上，商品化率达 70%以上。作为黑龙江省的主要农作物，积中仅次于大豆。近年来，随着玉米种植技术的提高，玉米品种的增加和各力的提高，种植面积不断增加，黑龙江省玉米面积和总产量呈增长趋势[88]1 世纪以来，增加的趋势尤为显著。黑龙江省优越的自然气候条件，使得玉中呈现出大量品种。全省每年玉米总产量 60 多个品种，其中种植面积 670约 25 个。础数据特征文的气象数据采用黑龙江省国家气象基准点的 23 个气象资料完整的气象站所示），包括 1979-2015 年的逐月降水、气温和日照时数等数据。为了减少因据不足而造成的人为误差，选取的气象站点资料完整；同时，为了避免因相造成的不同地区差别不明显，所选取的气象站点之间的地理位置都有一定通过了代表性检验。已有的研究表明，黑龙江省玉米生长季一般为 5-9 月份用该时间段内的降水、气温和日照时数等数据进行生长季平均化处理。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S513;P467

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