基于面板数据模型的干旱对重庆市农作物产量影响研究

论文摘要

我国幅员辽阔,地理环境复杂,气候变化频繁,自然灾害影响严重。我国发生的气象灾害中,旱灾发生频率高,影响范围广,持续时间长,造成的农业损失严重。重庆市地形起伏大,属于亚热带季风性湿润气候区和旱灾多发区,干旱对重庆市农业的影响很大。加上重庆市农业基础设施不健全,生产投入资金较少,应对旱灾的能力较弱,一旦发生严重干旱,将威胁重庆市粮食安全。因此,开展重庆市干旱强度时空分布规律及其对农作物产量影响的研究,对科学地防灾减灾,合理布局农业生产,保障重庆市粮食安全及社会经济稳定具有重要的现实指导意义。本文基于19612016年重庆市34个国家级气象站点日降水量数据,以重庆市干旱标准为干旱指标,定义了季节性干旱强度指数及年干旱强度综合指数,并运用ArcGIS空间插值法、M-K检验法、Hurst指数及Morlet小波分析法研究19612016年重庆市干旱强度的时空分布规律;基于重庆市年干旱强度综合指数和农作物生育期干旱强度综合指数确定主要农作物干旱年;运用HP滤波法拟合19782015年重庆市主要农作物趋势单产,并计算其干旱年气候单产及相对气候单产;运用灰色关联分析法,探讨重庆市主要农作物气候单产波动及其对干旱的响应;运用面板数据模型,定量分析重庆市县域干旱强度对主要农作物单产的影响。主要研究结论如下:（1）重庆市干旱强度时空分布规律（1）重庆市干旱标准科学合理,但该标准只能定性判定干旱强度等级而缺乏定量化的计算方法,只能确定季节性干旱类型及其强度等级,不能反映全年干旱的综合状况。本文基于重庆市干旱标准,提出重庆市干旱强度的定义及其定量化计算公式,包括季节性干旱强度指数及年干旱强度综合指数。（2）重庆市干旱强度的区域差异大。春旱强度具有由渝西部地区向渝东北地区和渝东南地区减小的分布规律;夏旱强度具有由渝西部地区和渝东北地区向渝中部地区和渝东南地区减小的分布规律;伏旱强度是重庆市五种季节性干旱中最强的,伏旱强度具有由渝中部地区向外减小的分布规律;秋旱强度具有由渝东北地区和渝西部地区向渝中部地区和渝东南地区减小的分布规律;冬旱强度具有由渝东北地区向渝西部地区和渝东南地区减小的分布规律。重庆市年干旱强度具有从渝西部向渝东南减小的分布规律,渝西部地区年干旱强度最大,渝中部地区和渝东北地区次之,渝东南地区年干旱强度最小。渝东北的夏旱、伏旱、秋旱及冬旱强度指数极值、渝东南的伏旱及秋旱强度指数极值、渝西的夏旱及伏旱强度指数极值和渝中部的伏旱强度指数极值均可达到特重旱标准。（3）重庆市干旱强度时间变化趋势不同。春旱及冬旱强度指数总体上呈减小趋势,秋旱强度指数总体上呈增加趋势,夏旱强度指数、伏旱强度指数和年干旱强度综合指数时间变化趋势的地区差异较大。（4）重庆市年干旱强度综合指数的时间变化具有阶段性及3 a、5 a和18 a的周期性变化。近55年来重庆市经历了19611968年的较轻干旱期、19691978年的严重干旱期、19791989年的最轻干旱期及19902015年的最严重干旱期。Hurst指数预测未来短时期内年干旱强度综合指数将增强。（2）重庆市主要农作物气候单产波动及其对干旱的响应（1）HP滤波法拟合19782015年重庆市主要农作物趋势单产效果最优,21年直线滑动平均法次之,Logistic曲线拟合效果最差。多数干旱年的重庆市粮食、水稻、小麦、红苕、油菜、麻类及甘蔗气候单产和相对气候单产为负值,遇旱减产。（2）运用灰色关联分析法对重庆市主要农作物气候单产和相对气候单产与季节性干旱强度的灰色关联度进行了分析。季节性干旱与重庆市粮食气候单产和相对气候单产的灰色关联度由强到弱均依次为伏旱、秋旱、春旱、夏旱和冬旱综合强度指数。粮食作物中,季节性干旱与水稻气候单产和相对气候单产的灰色关联度由强到弱均依次为伏旱、夏旱、秋旱和春旱综合强度指数;季节性干旱与小麦气候单产和相对气候单产的灰色关联度由强到弱均依次为春旱、秋旱和冬旱综合强度指数;季节性干旱与红苕气候单产和相对气候单产的灰色关联度由强到弱均依次为伏旱、夏旱和秋旱综合强度指数。经济作物中,季节性干旱与油菜气候单产和相对气候单产的灰色关联度由强到弱均依次为春旱、秋旱和冬旱综合强度指数;季节性干旱与麻类气候单产和相对气候单产的灰色关联度由强到弱均依次为伏旱、秋旱、春旱和夏旱综合强度指数;季节性干旱与甘蔗气候单产和相对气候单产的灰色关联度由强到弱均依次为夏旱、伏旱、秋旱和春旱综合强度指数。（3）重庆市县域干旱强度对主要农作物单产的影响面板数据模型分析表明,重庆市县域干旱强度综合指数对粮食、水稻、花生、大豆和高粱单产均具有负面影响,造成上述农作物的减产。县域年干旱强度综合指数每增加1,粮食单产将减少20.88 kg/hm2,永川区遇旱保障粮食产出能力最强,城口县最弱;县域水稻生育期干旱强度综合指数每增加1,水稻单产将减少35.61 kg/hm2,大足区遇旱保障水稻产出能力最强,酉阳县最弱;县域花生生育期干旱强度综合指数每增加1,花生单产将减少6.67 kg/hm2,江津区遇旱保障花生产出能力最强,云阳县最弱;县域大豆生育期干旱强度综合指数每增加1,大豆单产将减少3.95 kg/hm2,大足区遇旱保障大豆产出能力最强,云阳县最弱;县域高粱生育期干旱强度综合指数每增加1,高粱单产将减少9.55 kg/hm2,永川区遇旱保障高粱产出能力最强,黔江区最弱。综上所述,本文在重庆市干旱标准的基础上,提出了重庆市季节性干旱强度指数和年干旱强度综合指数的定义和定量化计算公式,揭示了重庆市干旱强度的时空分布规律,得出了主要农作物气候单产和相对气候单产与季节性干旱强度的关联度,定量研究了重庆市县域干旱强度对主要农作物单产的影响。本文研究成果可为重庆市农业生产应对干旱威胁提供一定的参考和借鉴。

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摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 选题背景与研究意义

1.1.1 选题背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 气候产量提取的研究进展

1.2.2 干旱对农作物产量影响的研究进展

1.2.3 干旱对农作物产量影响研究存在的问题

1.3 研究内容、拟解决的关键问题及研究目标

1.3.1 研究内容

1.3.2 拟解决的关键问题

1.3.3 研究目标

1.4 研究方法与技术路线

1.4.1 研究方法

1.4.2 技术路线

1.5 新意之处及可行性分析

1.5.1 新意之处

1.5.2 可行性分析

第2章研究区概况、数据来源与研究方法

2.1 研究区概况

2.1.1 自然地理特征

2.1.2 社会经济特征

2.2 数据来源

2.2.1 气象数据

2.2.2 农作物单产数据

2.3 研究方法

第3章重庆市干旱强度时空分布规律

3.1 干旱强度指数

3.1.1 重庆市干旱标准

3.1.2 季节性干旱强度指数

3.1.3 年干旱强度综合指数

3.2 区县年均季节性干旱强度指数及年平均干旱强度综合指数空间分布规律

3.3 区县季节性干旱强度指数极值空间分布规律

3.4 区县季节性干旱强度指数及年干旱强度综合指数时间变化特征

3.5 重庆市年干旱强度综合指数的时间变化特征

第4章重庆市主要农作物气候单产波动及其对干旱的响应

4.1 重庆市主要农作物气候单产及相对气候单产分析

4.1.1 重庆市主要农作物干旱年份的确定

4.1.2 分离重庆市主要农作物气候单产方法的选择

4.1.3 重庆市主要农作物气候单产及相对气候单产

4.2 重庆市主要农作物气候单产和相对气候单产与季节性干旱强度的灰色关联分析

4.2.1 粮食气候单产和相对气候单产与季节性干旱强度的灰色关联分析

4.2.2 主要粮食作物气候单产和相对气候单产与季节性干旱强度的灰色关联分析

4.2.3 主要经济作物气候单产和相对气候单产与季节性干旱强度的灰色关联分析

第5章重庆市县域干旱强度对主要农作物单产影响的面板数据模型分析

5.1 变量分析

5.2 单位根检验

5.3 面板数据模型选择

5.4 模型估计及结果分析

5.4.1 粮食单产面板数据模型估计与结果分析

5.4.2 水稻单产面板数据模型估计与结果分析

5.4.3 花生单产面板数据模型估计与结果分析

5.4.4 大豆单产面板数据模型估计与结果分析

5.4.5 高粱单产面板数据模型估计与结果分析

第6章结论与展望

6.1 主要研究结论

6.2 研究不足与展望

参考文献

致谢

在校期间发表的论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 马丽珲

导师: 徐刚

关键词: 干旱强度指数,时空分布规律,气候单产,灰色关联分析,面板数据模型,重庆市

来源: 西南大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 气象学,农业基础科学,植物保护

单位: 西南大学

分类号: S423

总页数: 84

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