黑龙江省玉米生长发育对气候变化的响应

论文摘要

黑龙江省作为我国气候变化最为敏感的地区,研究玉米生长发育对气候变化的相应机制,对区域种植规划和粮食安全具有重要的理论意义和实用价值。本研究选取80个气象站1961—2017年逐日气象资料及玉米产量、23个农业气象站1980—2017年玉米生长发育期资料,采用积分回归、小波分析等方法,解析了气候变化对玉米生长发育时长的影响,揭示了玉米产量形成过程的气候机理,明确了玉米气候生产潜力及热量、降水利用效率潜力演变特征,厘定了提高玉米生产热量、降水利用效率的潜在空间。得出的主要结论:（1）受气候变化影响,研究区1980—2017年玉米生长季总体呈现极显著延长趋势,延长速率2.5d/10a,玉米营养生长期有缩短趋势,缩短速率0.6d/10a,玉米生殖生长期呈显著延长趋势,延长速率2.0d/10a。研究区玉米营养生长、生殖生长、全生长发育期日数与地理、气象因子关系密切,纬度偏高热量偏少地区玉米生长季较短,营养生长期较长,生殖生长期较短,同经度、同高度下,纬度北移1°,玉米生长季、营养生长期、生殖生长期分别减少2.3d、24.4d、0.7d。纬度偏低热量偏多地区则相反。（2）针对玉米整个生长季,将玉米全生育期5月上旬至9月下旬按旬分成生物时段,分4个区建立了气象指标504组、玉米气象产量动态评估方程12个及气象因子对玉米气象产量影响变率（敏感系数）表达式36个。如Ⅰ区玉米拔节至乳熟关键期,气温影响为正效应,降水量和日照时数影响呈负效应,此时段气温、降水量、日照时数与适宜指标比较,每增（减）1个气象单位,依次减（增）玉米约104.3 kg/（hm2·℃）、1.1kg/（hm2·mm）、0.3kg/（hm2·h）。实现了气象条件对玉米产量影响的动态评估。（3）在气候变暖背景下,1961—2017年全省玉米气候生产潜力逐年上升趋势明显,上升速率接近40 kg·hm-2·a-1,近37年较前22年上升速率大29.1 kg·hm-2·a-1。大小兴安岭地区玉米气候生产潜力最小,大多不足10000kg·hm-2,松嫩平原与三江平原大部玉米气候生产潜力相对较大,最大在18000 kg·hm-2左右,玉米气候生产潜力向高纬度、高海拔由西向东递减,递减率大小排序为纬度>经度>海拔高度。（4）1961—2017年,研究区玉米生长季热量利用效率潜力变化总趋势为微弱减少,年均为6.811kg·hm-2·℃-1,最大值为7.65 kg·hm-2·℃-1,最小值5.87kg·hm-2·℃-1,玉米降水利用效率潜力变化总趋势为“M”型曲线,呈现两高两低态势,最大值为58 kg·hm-2·mm-1,最小值33.4 kg·hm-2·mm-1。玉米降水利用效率在大兴安岭地区的呼玛以北地区及牡丹江市的宁安和东宁一带较低,应采取农业技术措施提高降水利用效率:大、小兴安岭偏北地区及牡丹江偏南地区挖掘玉米热量利用效率潜力不足4.7 kg·hm-2·℃-1。

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Abstract

第一章引言

1.1 背景及目的意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 气候变化对玉米生长发育期影响

1.2.2 玉米产量形成对气候变化的响应

1.2.3 气候变化对玉米气候生产潜力的影响

1.2.4 玉米生长气候资源利用效率潜力演变

1.3 研究方案

1.3.1 研究目标

1.3.2 研究内容

1.3.3 拟解决的关键问题

1.3.4 技术路线

第二章材料与方法

2.1 研究区域概况

2.2 资料来源

2.3 研究方法

2.3.1 玉米气候生产潜力计算模型

2.3.2 倾向率及其显著性检验

2.3.3 小波分析方法

2.3.4 EOF经验正交函数

2.3.5 积分回归方法

第三章玉米生长发育期变化对气候变化的响应

3.1 玉米生长发育期日数时间变化特征

3.2 玉米生长发育期日数空间变化特征

3.2.1 玉米生长发育期日数与气象地理因子模型建立

3.2.2 玉米生长发育期日数与地理气象因子空间分布

3.3 本章小结

第四章气象因子对玉米产量的影响

4.1 玉米生长区划分及资料处理

4.2 玉米生长气象指标确定

4.3 建立气候分析模式

4.4 玉米产量与气候条件定量关系分析

4.4.1 玉米营养生长前期对气象因子的响应

4.4.2 玉米营养生长中后期对气象因子的响应

4.4.3 玉米生殖生长期对气象因子响应

4.4.4 玉米生殖生长后期对气象因子响

4.5 本章小结

第五章气象因子对玉米生产潜力的影响

5.1 玉米气候生产潜力时间变化

5.2 玉米气候生产潜力空间分布特征

5.3 本章小结

第六章玉米生长气候资源利用效率潜力演变

6.1 玉米气候资源利用效率潜力时间变化特征

6.1.1 玉米降水利用效率潜力时间变化特征

6.1.2 玉米热量利用效率潜力时间变化特征

6.2 玉米气候资源利用效率潜力周期变化特征

6.2.1 玉米降水利用效率潜力周期变化特征

6.2.2 玉米热量利用效率潜力周期变化特征

6.3 玉米气候资源利用效率潜力空间变化特征

6.3.1 玉米降水利用效率潜力空间变化特征

6.3.2 玉米热量利用效率潜力空间变化特征

6.4 玉米气候资源利用率潜力与实际气候资源利用率对比分析

6.4.1 玉米降水利用率潜力与实际降水利用率对比分析

6.4.2 玉米热量利用率潜力与实际热量利用率对比分析

6.5 本章小结

第七章结论与展望

7.1 结论

7.2 论文主要创新点

7.3 研究不足与展望

参考文献

附录计算过程图表

致谢

作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵放

导师: 王锐,张晓煜

关键词: 气候变化,玉米生长,气候生产潜力,气候资源利用率,黑龙江

来源: 宁夏大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 气象学,农业基础科学,农作物

单位: 宁夏大学

分类号: S513;S162.53

DOI: 10.27257/d.cnki.gnxhc.2019.000942

总页数: 77

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