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泾惠渠灌区综合农业干旱特性及其与粮食亩产的关系

2020-12-08阅读(568)

泾惠渠灌区综合农业干旱特性及其与粮食亩产的关系

论文摘要

干旱是一种全球频发的自然灾害,当干旱严重时会影响工业、农业生产和生态环境。干旱发生的原因很多,大多与降水量偏少和温度持续较高有关。泾惠渠灌区干旱频发,灌区发生干旱会直接影响粮食产量,而粮食产量是农业生产的核心,也是人类生存和社会经济发展的基本问题之一。因此,研究泾惠渠灌区农业干旱的变化与粮食亩产的关系,对于灌区防旱抗旱具有重要意义。目前利用单一指数或综合指数对农业干旱进行的研究中,很少有考虑到地下水参数的,而地下水位的变化受人类活动影响较大。泾惠渠灌区地下水超采严重,使得灌区的抗旱能力有所下降,因此在构建综合农业干旱指数时加入地下水参数是很有必要的。本次研究将计算出的标准化降水蒸散发指数（SPEI）、归一化植被覆盖指数（NDVI）、标准化土壤相对湿度指数（SSI）和标准化地下水指数（SGI）作为输入变量,分别利用主成分分析法和CRITIC客观赋权法构建了两种综合农业干旱指数（CADI-p和CADI-c）。根据两种综合农业干旱指数与自适应帕默尔干旱指数（sc-PDSI）的相关性对两种综合农业干旱指数的适用性进行了评价,并利用灌区现有的干旱研究成果对适用性评价结果进行了验证。再利用构建的综合农业干旱指数对泾惠渠灌区的农业干旱变化特性进行分析,包括趋势分析和突变检验,以及年内（月际间和季节间）变化和年际间变化。最后分析了灌区综合农业干旱指数与粮食亩产间的相关性,并确定了综合农业干旱与粮食亩产的关系。获得的结论如下:（1）利用CRITIC客观赋权法构建的综合农业干旱指数CADI-c比主成分分析法构建的综合农业干旱指数CADI-p更适用于泾惠渠灌区。CADSI-c与自适应帕默尔干旱指数（sc-PDSI）具有强相关性,皮尔逊相关系数为0.73。（2）将泾惠渠灌区CADI-c与SPEI、NDVI、SSI和SGI四个单一指数进行了比较分析,由于构建综合农业干旱指数时考虑了降水、蒸散发、植被状态、土壤相对湿度和地下水埋深等众多因素,因此认为CADI-c比单一指数更能反映泾惠渠灌区实际农业干旱情况。利用实际旱情资料对分析结果进行了验证,结果表明CADI-c所反映的情况与实际旱情较为一致,在研究区适用性较强。（3）利用综合农业干旱指数CADI-c分析了泾惠渠灌区的农业干旱变化特性。趋势分析结果表明CADI-c在2002-2013年间具有明显的增长趋势,以0.032/年的速度波动上升,表明泾惠渠灌区的旱情有缓解趋势。突变分析结果表明CADI-c在2011年7月份发生了突变。CADI-c年内变化分析结果表明,月均CADI-c在11月最小,在3、4、6和10月也较小,即泾惠渠灌区在这些月份较容易发生干旱,而2、8和9月的月均综合农业干旱指数较大,即泾惠渠灌区在这几个月份更湿润。季节间CADI-c的分析结果表明,四个季节的综合农业干旱指数均呈波动上升趋势,增速排序为:春季>夏季>秋季>冬季。CADI-c年际间的分析结果表明,灌区在2004、2011、2012和2013年基本未发生严重干旱,2002年的综合农业干旱指数较小,灌区发生了持续性干旱。（4）将泾惠渠灌区粮食亩产与CADI-c进行了相关性分析,结果表明:上年7月份的CADI-c与当年冬小麦亩产的相关性最高,皮尔逊相关系数为0.554;每年5月份的CADI-c与当年夏玉米亩产的相关性最高,皮尔逊相关系数为0.648。最后对泾惠渠灌区CADI-c与粮食亩产间的关系进行了定量分析,分别得到了CADI-c与冬小麦和夏玉米亩产的关系式。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究的目的和意义
  •   1.2 国内外研究进展
  •     1.2.1 干旱的分类及发展
  •     1.2.2 农业干旱的特征
  •     1.2.3 农业干旱评价指数研究进展
  •     1.2.4 农业干旱与粮食产量关系的研究进展
  •   1.3 目前研究中存在的问题
  •   1.4 研究内容
  •   1.5 研究方法与技术路线
  •     1.5.1 研究方法
  •     1.5.2 研究技术路线
  • 第二章 泾惠渠灌区概况及资料来源
  •   2.1 自然地理概况
  •     2.1.1 地理位置
  •     2.1.2 地形地貌
  •     2.1.3 气象水文
  •   2.2 社会经济及农业概况
  •     2.2.1 社会经济
  •     2.2.2 农业发展
  •   2.3 资料来源
  •   2.4 本章小结
  • 第三章 综合农业干旱指数的构建
  •   3.1 单因素干旱指数
  •     3.1.1 标准化降水蒸散发指数
  •     3.1.2 归一化植被指数处理
  •     3.1.3 标准化土壤湿度指数
  •     3.1.4 标准化地下水指数
  •   3.2 基于主成分分析法的综合农业干旱指数
  •   3.3 基于CRITIC客观赋权法的综合农业干旱指数
  •   3.4 泾惠渠灌区综合农业干旱指数的选择
  •   3.5 本章小结
  • 第四章 综合农业干旱指数在泾惠渠灌区的适用性评价
  •   4.1 单因素干旱指数与综合农业干旱指数的适用性比较
  •   4.2 综合干旱指数与自适应帕默尔干旱指数的比较
  •   4.3 干旱等级的划分
  •   4.4 综合农业干旱指数的适用性评价
  •     4.4.1 干旱指数适用性评价方法
  •     4.4.2 干旱指数适用性评价结果
  •   4.5 本章小结
  • 第五章 泾惠渠灌区农业干旱变化特性
  •   5.1 干旱趋势分析
  •     5.1.1 趋势分析方法
  •     5.1.2 趋势分析结果
  •   5.2 干旱突变分析
  •     5.2.1 突变分析方法
  •     5.2.2 突变分析结果
  •   5.3 农业干旱年内变化分析
  •     5.3.1 月际间变化特性
  •     5.3.2 季节间变化特性
  •   5.4 农业干旱年际变化分析
  •   5.5 本章小结
  • 第六章 农业干旱与粮食亩产的关系
  •   6.1 农业干旱与冬小麦亩产的关系
  •   6.2 农业干旱与夏玉米亩产的关系
  •   6.3 本章小结
  • 第七章 结论与建议
  •   7.1 结论
  •   7.2 建议
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者简介

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 王玺圳

    导师: 粟晓玲

    关键词: 综合农业干旱,客观赋权法,泾惠渠灌区,粮食亩产

    来源: 西北农林科技大学

    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: 西北农林科技大学

    基金: 国家自然科学基金“干旱传递机理及综合干旱评估方法”(项目编号:51879222)

    分类号: S423

    总页数: 85

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