基于AEZ模型的我国棉花气候生产潜力研究

论文摘要

本文根据全国614个气象站点1974-2003年30年的气象基础数据,我国DEM数据,借助Excel、Access数据库软件和ArcGis 9.3软件计算、整理气象数据,通过理论分析计算得出各气象站点总生育期和各个生育阶段的太阳总辐射、光合有效辐射、日照时数、日照百分率、平均气温、极端最高和最低气温、界限积温（0℃、5℃、10℃或20℃）等气候要素数据;选用五日滑动平均法（国内常用方法之一）推算出气温稳定通过某界限温度的终日,结合棉花完成各生育阶段所需的积温,并借助用Visual Basic6.0设计的程序推算出棉花各生育阶段对应的始日,由所得的始日和终日计算出农业生态地区模型,即AEZ（Agro-ecological Zone）模型,的重要参数之一—生育期日数,再根据相关资料和文献选择适合我国棉花的其它模型参数,利用国际上广泛采用的AEZ模型估算各个气象站点各个生育阶段的棉花光合生产潜力,再用温度和水分有效系数逐级订正得到光温和降水生产潜力。对于上述计算所得的气候要素和气候生产潜力数据用ArcGis9.3软件分析和可视化表达。首先应用空间统计、空间自相关以及半变异函数等方法对气候要素（包括适合我国棉花生长的三个气候要素条件）数据进行空间自相关分析,探测数据分布特征和趋势面,如有必要对变量做转换,并剔出趋势面。对于符合插值条件的数据尝试运用多种空间插值方法（如反距离加权插值、多项式拟合插值、样条函数插值、克里格插值等）,选择插值参数进行空间插值,并利用误差检验方法进行精度分析,选取合适的空间插值方法和参数插值生成栅格图,再通过栅格计算器运算、编辑等处理生成我国棉花种植界线面图层;把各级潜力数据的插值结果导出为矢量图层,并与所得的棉花种植界限面图层做叠置分析取交集,得到我国棉花种植区的各级气候生产潜力分布图。研究结果表明,我国各农业生态区棉花各级生产潜力存在明显差异,全国皮棉光合潜力平均值为62289.01kg/hm2,高值区分布于山东、云南和新疆等地,低值区分布于吉林、湖南和贵州等地,全国皮棉光温潜力平均值为4207.541kg/hm2,高值区分布于四川、河南和新疆等地,低值区分布于吉林、辽宁和天津等地,全国皮棉降水生产潜力平均值为3232.795kg/hm2,高值区分布于贵州、浙江和福建等地,低值区分布于新疆等地,导致新疆和贵州等地的降水与光温生产潜力相差悬殊的原因主要在于降水的区域性差异造成的,另一方面由于引水灌溉可以弥补降水资源不足的影响,所以新疆等地的实际皮棉单产反而较高;在棉花各生育阶段中花铃期的光温生产潜力占同期光合生产潜力的比例最大,达7.35%左右,最小比例在苗期。另外,棉花的光合生产潜力形成主要在花铃期和吐絮期,分别占31.49%和28.52%;光温生产潜力形成也主要在花铃期和吐絮期,分别占34.84%和27.62%;从各区皮棉实际平均单产来看,较高产区在内蒙古、甘肃、吉林、辽宁和新疆等地,最高达到光温生产潜力的83.35%,较低产区在四川、重庆、云南和贵州等地,最低约占光温生产潜力的8.5%。在此基础上结合我国棉花生产实际计算了我国棉花增产潜力,在阴雨云雾多的地区增产潜力较难实现,而在降水较少但是能灌溉的地区增产潜力较易实现,从全国来看,平均相对增产潜力较大（69.44%）。最后为提高我国棉花单产以保障棉花安全提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 相关文献研究状况
• 1.2.1 国外相关文献研究
• 1.2.2 国内相关文献研究
• 1.3 数据来源和研究方法
• 1.4 研究内容和技术路线
• 1.5 论文章节结构
• 2 我国的棉花种植
• 2.1 棉花的起源与生育特性
• 2.2 生育期的划分及对主要气候因素的要求
• 2.2.1 播种出苗期
• 2.2.2 苗期
• 2.2.3 蕾期
• 2.2.4 花铃期
• 2.2.5 吐絮期
• 2.3 我国棉花生产发展概况
• 2.3.1 我国棉花种植界限与耕作制度
• 2.3.2 我国棉花种植的区域特点
• 2.3.3 我国的主要棉区
• 3 我国农业气候资源与棉花生产
• 3.1 农业气候资源基本特点
• 3.2 农业气候资源类型
• 3.3 农业气候资源分布
• 3.3.1 光能资源
• 3.3.2 热量资源
• 3.3.3 降水资源
• 4 试验数据和研究方法
• 4.1 试验环境和试验数据说明
• 4.1.1 试验环境
• 4.1.2 试验数据说明
• 4.2 研究方法
• 4.2.1 空间分布研究的理论基础
• 4.2.2 空间插值方法
• 4.2.3 插值结果的检验方法
• 4.3 模型方法
• 4.3.1 FAO、AEZ 项目概况
• 4.3.2 模型应用
• 4.3.3 增产潜力
• 5 研究结果
• 5.1 主要结论
• 5.1.1 全生育期气候生产潜力
• 5.1.2 各生育阶段气候生产潜力
• 5.1.3 棉花增产潜力
• 5.2 不足与展望
• 附录
• 参考文献
• 致谢