中國東北玉米時空格局對氣候變暖的空間響應研究

中國東北玉米時空格局對氣候變暖的空間響應研究隨著全球人口增長以及氣候變化問題的日益突出,糧食安全已成為人類在21世紀面臨的主要挑戰(zhàn)之一。我國作為世界人口大國,保障國家糧食安全是一項長期的發(fā)展戰(zhàn)略。然而在氣候變化背景下,如何充分利用農(nóng)業(yè)氣候資源保障糧食生產(chǎn)是中國農(nóng)業(yè)面臨的重要議題。東北地區(qū)是我國玉米的主產(chǎn)區(qū),其產(chǎn)量占全國三分之一,在我國糧食安全保障體系和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。理解該地區(qū)玉米空間分布的變化特征及其與氣候變化的空間關系,對于制定適應氣候變化的策略具有重要意義。本論文以我國東北地區(qū)玉米為研究對象,收集農(nóng)業(yè)統(tǒng)計、灌溉、土地利用和作物氣候適宜性等多源數(shù)據(jù),利用基于交叉信息熵原理的作物空間分配模型(SPAM-China),在像元尺度上再現(xiàn)了1980–2010年期間東北地區(qū)玉米種植面積的空間分布。在此基礎上,結合熱量資源的空間變化,初步解析了東北地區(qū)熱量資源和玉米種植面積的時空關系,有助于深入理解東北地區(qū)玉米種植適應全球氣候變化的過程,對促進區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有一定的指導意義。論文的主要結論如下:(1)東北地區(qū)玉米時空變化特征具有顯著空間趨勢性,具體體現(xiàn)為北移東擴態(tài)勢。在1980–2010年期間東北地區(qū)玉米種植面積增加了接近500萬公頃,增加區(qū)域主要以松嫩平原為中心,南至遼西丘陵地區(qū),北到小興安嶺南麓,東至三江平原地區(qū)。緯向變化體現(xiàn)為2000年以前向北擴展,集中在北緯44°至48°間,2000年后向中南部集中,分布于北緯42°至44°間,經(jīng)向上的變化體現(xiàn)為向東擴展,核心區(qū)間分布于東經(jīng)123°至127°間,同時玉米種植還出現(xiàn)向低海拔(海拔在100m以下)和向高海拔擴展的態(tài)勢(海拔200–350m);在種植比例方面,近30年玉米種植占旱地面積的比例呈上升趨勢。(2)東北地區(qū)玉米種植所表現(xiàn)出的北移東擴態(tài)勢,與≥10℃積溫的空間分布具有較密切關系。在積溫大于2800℃?d的區(qū)域內(nèi)增加最為明顯,其增加面積占總增加面積的95.0%以上。在2000年以前,玉米種植面積增加所對應的積溫區(qū)域主要為東北中部區(qū)域,對應2800–3400℃?d區(qū)間,在2000年以后,玉米種植面積增加則主要分布于南部地區(qū),對應3600℃?d以上的積溫區(qū)間。同時,玉米種植的分布變化還和溫度生長期長度具有一定空間關系。在溫度生長期大于200d的區(qū)域內(nèi),增加的玉米種植面積占96.0%。在2000年以前,玉米增加面積對應的溫度生長期長度主要為205–215d間,在2000年以后,增加面積則集中在220d以上的溫度生長期區(qū)間。(3)東北地區(qū)晚熟型玉米的面積增長最為明顯,主要與熱量條件增加具有密切關系。2000年以前,2000年以前,中晚熟型轉(zhuǎn)為晚熟型的玉米品種為玉米種植面積增加的主要來源,占總增加面積的80%以上;2000年以后,東北地區(qū)晚熟型玉米已成為主流種植品種。本論文研究表明,近30年來,東北地區(qū)玉米分布發(fā)生了顯著的空間變化,與該地區(qū)熱量資源的變化具有較密切的空間響應關系,體現(xiàn)了氣候變暖背景下玉米核心適宜分布區(qū)的空間變化,一定