我国早稻主产区生长季农业气候资源变化及其对气候产量的影响

论文摘要

本文根据我国早稻主产区117个气象站点1960-2017年早稻生长季逐日气温、降水和日照数据以及逐月气温和降水数据,利用标准化降水蒸散指数（SPEI）、积温、M-K突变检验、小波分析、气候产量、灰色关联度等方法,研究早稻主产区早稻生长季农业气候资源和气象灾害时空变化特征以及对早稻的影响,旨在为中国早稻应对未来气候变化提供理论依据并为早稻的增产提供一定的理论支撑,结果表明:（1）近58年研究区生长季平均最高和最低气温、平均气温、极端最低和最高气温、≥10℃积温和高温热害频次均呈上升趋势,倒春寒和五月寒频次呈下降趋势。从时间变化来看,近58年来研究区早稻生长季平均气温呈极显著上升趋势,倾向率为0.17℃/10a,1990s后升温幅度变大;最低和最高气温、极端最低和最高气温均呈显著上升趋势。≥10℃积温呈极显著上升趋势,倾向率为20.9℃/10a,21世纪初明显上升;从空间变化来看,最高、最低气温和极端最低气温的倾向率空间分布规律一致,均为自北向南递减的趋势,升温速率最快的区域为浙江,升温速率最慢的为广西、广东、福建的部分区域。≥10℃积温呈南高北低的分布规律,≥10℃积温倾向率除巴东呈负增长外,其余地区均呈上升趋势,上升速率最大的为浙江慈溪（53.2℃/10a）,整体上来看≥10℃积温表现为显著上升趋势。从时间变化来看,近58年倒春寒事件发生频次和最长持续天数均呈显著递减趋势,1960s-1980s研究区早稻受倒春寒影响较大;无倒春寒站次比呈显著上升趋势,说明受倒春寒影响的区域范围在缩小;从整体来看,各等级倒春寒发生的站次比均呈递减趋势,2000s各等级倒春寒均发生站次比最小,60、70年代最大;五月寒发生频次呈显著递减趋势,五月寒平均发生频次为0.56次/a;高温热害呈显著上升趋势,各等级高温热害发生频次均表现为上升趋势;从空间变化来看,轻度倒春寒发生频率呈自北向南递减的趋势,中度、重度倒春寒各有68个、98个站点发生频率为0,安徽和浙江是受重度倒春寒影响较大的区域;五月寒频次呈北高南低且海拔高的地区较高的分布规律,五月寒持续时间较长、强度较大的地区主要为浙江、湖南、安徽和湖北等地;各等级高温热害发生频次最高的均为研究区中部的江西,最低的为研究区南部的两广和福建。倒春寒、五月寒和高温热害发生频次的第一主周期分别为16年、24年和24年。（2）近58年研究区生长季降雨日数呈下降趋势,最大连续5日降水量、降水量、降水强度、早稻关键时期暴雨量和暴雨日数均呈上升趋势,研究区近33年趋湿润化。从时间变化来看,近58年早稻生长季降水量呈上升趋势,1990s降水量最多,1960s最少;降雨日数大致呈波动下降趋势;最大连续5日降雨量呈显著上升趋势,90年代中期后逐渐上升;降水强度呈极显著上升趋势,1980s后明显上升。从空间变化来看,降水量多年平均值大致呈南高北低的分布特征,降水量约有74%的站点呈上升趋势,下降速率最快的为湖南武冈（-17.45mm/10a）,上升速率最快的为广州（61.68mm/10a）。降雨日数多年平均和倾向率均呈南高北低的分布规律,有93个站点呈下降趋势,下降速率最快的为大陈（-1.3d/10a）,上升速率最快的为广州（1.2d/10a）;最大连续5日降雨量和降水强度分布规律与降雨量分布规律一致,说明降水强度与降雨量密切相关,降水强度有16个站点呈下降趋势,其余均呈上升趋势。降雨日数的第一主周期为24年。从时间变化来看,近58年研究区早稻生长季时间尺度越大,SPEI值的波动越小且整体趋干旱化,但近33年趋湿润化。从空间变化来看,基于月时间尺度研究区4月份干旱发生频率呈四周高、中间低的分布规律,4-7月南部和北部高值区向中心移动趋于集中;基于4个月时间尺度的各等级干旱发生频率空间分布一致,高值区域均为湖北和安徽北部、广东和广西南部、湖南和江西交界处的南部、福建东部。基于4个月尺度的SPEI值倾向率为-0.16·（10a）-1～0.16·（10a）-1,有64个站点呈下降趋势。基于4个月时间尺度SPEI值的第一主周期为25年。从时间变化来看,近58年研究区早稻关键时期暴雨日数呈极显著上升趋势,90s前呈下降趋势,90s后呈上升趋势。从空间变化来看,暴雨日数和暴雨量空间分布特征一致,高值区域均为研究区南部以及湖北、安徽和江西的交界处。（3）近58年研究区早稻生长季和生长季后期日照时数均呈极显著下降趋势。生长季和生长季后期日照时数下降速率分别为-16.7h/10a、-12.2h/10a。从空间变化来看,日照时数多年平均值呈自北向南逐渐递减的规律,约有106个站点呈下降趋势;后期日照时数多年平均呈南北高、中部低以及东高西低的分布规律,后期日照时数有110个站点呈下降趋势。第一主周期均为22年,与太阳黑子周期一致。（4）整体来看,农业气候资源对研究区早稻气候产量的影响显著,目前对我国早稻产量影响最大的为降水资源,尤其是极端降水对气候产量呈极显著负相关,其次为光资源、热量资源。研究区早稻实际单产减产与洪涝密切相关。研究区以及各省的气候产量波动均较大且气候产量负值与早稻减产时间基本重合,20世纪90年代以前早稻气候产量波动较大,90年代之后波动较小。热量资源与早稻气候产量的关联性较强,相关性较强的为平均最高气温、平均气温、极端最低气温、倒春寒和高温热害,研究区气候产量与倒春寒和高温热害频次呈显著负相关,与极端最低气温呈显著正相关;降水资源与气候产量呈显著负相关,尤其是极端降水指标最大连续5日降水量和降水强度大致表现为极显著负相关,所以我国早稻主产区应该积极预防极端降水对早稻产生的不利影响,以提高早稻的产量。光资源关联度以及相关性均较强,主要表现为正相关,尤其是安徽、广西、湖北和浙江地区最为显著。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 选题的理由与研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 国外相关研究现状
•     1.2.2 国内相关研究现状
•   1.3 研究内容
• 第2章 研究区概况与研究方法
•   2.1 研究区概况
•   2.2 数据来源
•   2.3 研究方法
•     2.3.1 标准化降水蒸散指数（SPEI）
•     2.3.2 积温计算方法
•     2.3.3 Mann-Kendall突变检验
•     2.3.4 小波分析
•     2.3.5 气候产量计算方法
•     2.3.6 灰色关联度分析
•   2.4 技术路线
• 第3章 中国早稻主产区热量资源变化特征
•   3.1 早稻主产区气温的时空变化特征
•     3.1.1 生长季平均气温的时空变化特征
•     3.1.2 生长季最高、最低气温的时空变化特征
•   3.2 生长季≥10℃积温和持续日数的时空变化特征
•     3.2.1 生长季≥10℃积温和持续日数的时间变化特征
•     3.2.2 生长季≥10℃积温和持续日数的空间变化特征
•   3.3 倒春寒时空变化特征
•     3.3.1 倒春寒发生频次及最长持续天数的时间变化特征
•     3.3.2 倒春寒发生范围的时间变化特征
•     3.3.3 倒春寒发生频率的空间分布特征
•     3.3.4 倒春寒发生的周期变化特征
•   3.4 五月寒事件时空变化特征
•     3.4.1 五月寒事件发生频次的时间变化特征
•     3.4.2 五月寒事件发生频次的空间分布特征
•     3.4.3 五月寒事件周期变化特征
•   3.5 高温热害时空变化特征
•     3.5.1 高温热害时间变化特征
•     3.5.2 高温热害空间分布特征
•     3.5.3 高温热害周期变化特征
• 第4章 中国早稻主产区降水资源变化特征
•   4.1 生长季降水量时空变化特征
•     4.1.1 生长季降水量时间变化特征
•     4.1.2 生长季降水量空间分布特征
•   4.2 降雨日数时空变化特征
•     4.2.1 降雨日数时间变化特征
•     4.2.2 降雨日数空间分布特征
•     4.2.3 降雨日数周期变化特征
•   4.3 最大连续5日降雨量时空变化特征
•     4.3.1 最大连续5日降雨量时间变化特征
•     4.3.2 最大连续5日降雨量空间分布特征
•   4.4 降水强度时空变化特征
•     4.4.1 降水强度时间变化特征
•     4.4.2 降水强度空间分布特征
•   4.5 干旱情况时空变化特征
•     4.5.1 干旱情况时间变化特征
•     4.5.2 干旱情况空间分布特征
•     4.5.3 干旱情况周期变化特征
•   4.6 早稻关键时期暴雨日数及暴雨量空间变化
•     4.6.1 暴雨日数及暴雨量时间变化特征
•     4.6.2 暴雨日数及暴雨量空间分布特征
• 第5章 中国早稻主产区光资源变化特征
•   5.1 早稻生长季日照时数时空变化特征
•     5.1.1 生长季日照时数时间变化特征
•     5.1.2 生长季日照时数空间分布特征
•     5.1.3 生长季日照时数周期变化特征
•   5.2 早稻生长季后期日照时数时空变化特征
•     5.2.1 生长季后期日照时数时间变化特征
•     5.2.2 生长季后期日照时数空间分布特征
•     5.2.3 生长季后期日照时数周期变化特征
• 第6章 中国早稻主产区气候资源变化特征与气候产量的关系
•   6.1 早稻实际产量时间变化特征
•   6.2 早稻气候产量时间变化特征
•   6.3 农业气候资源对早稻气候产量的影响
•     6.3.1 热量资源对早稻气候产量的影响
•     6.3.2 降水资源对早稻气候产量的影响
•     6.3.3 光资源对早稻气候产量的影响
• 第7章 结论
•   7.1 结论
•   7.2 创新点与不足
• 参考文獻
• 致谢
• 攻读学位期间研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 高涛涛

导师: 殷淑燕

关键词: 农业气候资源,早稻主产区,气候产量,相关性

来源: 陕西师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 气象学,资源科学,农业基础科学,农作物

单位: 陕西师范大学

分类号: S162.3;S511.31

DOI: 10.27292/d.cnki.gsxfu.2019.000400

总页数: 111

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