基于DEM的山区玉米生产潜力研究 ——以豫西山区为例

论文摘要

本文着眼于山区粮食资源的可持续开发利用,基于DEM数据,利用GIS技术、ANUSPLIN和DSP等软件,并结合相关实测气象数据,建立山区复杂地形条件下的生态环境各因子时空分布模型,定量计算日照时数、太阳辐射、温度、降水量、作物参照蒸散量等生态因子。在此基础上,采用联合国粮农组织(FAO)推荐的农业生态区域法(AEZ),对豫西山区主要粮食作物之一——玉米的生产潜力资源进行估算;并结合模拟的研究区各生态因子分布情况,分析山区玉米作物的生产潜力资源禀赋;另外与实际大田生产统计数据作对比,对基于县域尺度单元的生产潜力利用率进行评价,同时也计算并分析了相对应的各层次生态因子的利用效率。其研究结果表明:1)豫西山区玉米的各层次生产潜力地域差异显著,空间分异规律较为明显,整体值较高。光合、光温生产潜力整体上呈现出由中间向四周逐渐增加的趋势,其平均值分别为达到56.5t/hm2、10.8t/ hm2;气候生产潜力和自然生产潜力整体上表现出南高北低的空间分布格局,其平均值分别为9.05t/ hm2、6.39t/ hm2。2)分析各层次的生产潜力利用率,其空间分布也有着一定的规律性。光合、光温潜力利用率大致表现出从西向东递增的空间分布趋势,其平均值分别为6.13%、31.72%;气候潜力利用率和自然潜力利用率却呈现出由南至北大体增多的空间分布格局,其平均值分别达到39.03%、56.11%。说明了全区玉米现实生产力距离光合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力和自然生产潜力上限分别存在16倍多、三倍多、2.5倍及超2/5的增长空间。3)定量计算并分析豫西地区的光能利用率、热量产出率、降水产出率和土地产出率,发现其生态环境因子利用率与相对应层次的生产潜力和生产潜力利用率具有一定的相关性。4)豫西南部和西北地区是现实资源利用率较低、可开发空间较大的区域;而中东部地区,各层次生产潜力利用率均较高,是现实资源利用率较高、可开发程度较低的区域。提高豫西的玉米生产量,在短期时间内,行之有效的快捷方法是提高中东部地区的玉米生产潜力资源利用效率,可采用的方法有延长生长期、控制田间持水量、改良土壤或培育新品种等。从长远战略来看,整体上提升豫西玉米的产量,必须大力开发南部和西北部地区的生产潜力,可采用适时播种和收获、及时排涝和抗旱、科学施肥及改良品种等方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 选题依据
• 1.2 研究目的
• 1.3 国内外研究进展
• 1.3.1 山区生态因子模拟的研究
• 1.3.2 作物生产潜力研究进展
• 1.4 ANUSPLIN 软件简介
• 1.5 本研究的总体思路与研究内容
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究的总体思路
• 2 研究区概况与数据准备
• 2.1 研究区域的自然条件和社会经济背景
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 气候特征
• 2.1.3 地形与地貌特征
• 2.1.4 土壤特征
• 2.1.5 社会经济发展概况
• 2.2 资料收集与数据准备
• 2.2.1 研究资料的收集
• 2.2.2 数字高程模型DEM
• 3 基于DEM 的山区生态因子的定量化研究
• 3.1 日照时数的模拟
• 3.1.1 相关基础参数的计算
• 3.1.2 日照时数计算结果
• 3.2 太阳辐射的模拟
• 3.2.1 太阳直接辐射模型
• 3.2.2 天空散射辐射模型
• 3.2.3 太阳总辐射的计算结果
• 3.3 气温的模拟
• 3.3.1 山区平均气温的模拟
• 3.3.2 山区玉米的温度生长期模拟
• 3.4 降水状况的模拟
• 3.4.1 降水量分布模拟方法
• 3.4.2 降水量分布的模拟结果
• 3.5 参考作物蒸散量（ETo）
• 3.5.1 参考作物蒸散量（ETo）的推算公式与方法
• 3.5.2 参考作物蒸散量（ETo）的模拟结果
• 4 山区玉米生产潜力的研究
• 4.1 AEZ 模型简介
• 4.2 玉米生产潜力的空间分析
• 4.2.1 光合生产潜力
• 4.2.2 光温生产潜力
• 4.2.3 气候生产潜力
• 4.2.4 自然生产潜力
• 5 山区玉米生产潜力资源利用效率的评价
• 5.1 构建评价指标体系
• 5.2 生产潜力资源利用效率分析
• 5.2.1 光能利用率与光合潜力利用率
• 5.2.2 光温潜力利用率与热量利用效率
• 5.2.3 气候潜力利用率与降水利用效率
• 5.2.4 自然潜力利用率与土地产出率
• 6 结论与讨论
• 参考文献
• 致谢