【摘要】：在變化環(huán)境下,即氣候變化和人類活動雙重作用下,黑龍江省農(nóng)業(yè)發(fā)展和糧食安全保障等方面受到嚴(yán)重威脅。玉米是黑龍江省最重要的農(nóng)作物,因此,研究變化環(huán)境對黑龍江省玉米產(chǎn)量的影響具有重要意義和應(yīng)用價值。本文基于黑龍江省23個氣象站點(diǎn)的降水、氣溫、日照時數(shù)等氣象資料和玉米產(chǎn)量數(shù)據(jù),以及遙相關(guān)因子(北極濤動(Arctic Oscillation,簡稱AO)、厄爾尼諾南方濤動(ElNino-Southern Oscillation,簡稱ENSO)、太平洋年代際振蕩指數(shù)(Pacific Decadal Oscillation,簡稱PDO)和太陽黑子數(shù)據(jù),從定性和定量兩個方面分析這些因子對黑龍江省玉米產(chǎn)量的影響。取得的主要研究結(jié)果如下:(1)采用連續(xù)小波方法,獲得了黑龍江省玉米產(chǎn)量去趨勢前后的周期變化:原始玉米產(chǎn)量周期為16a左右;去趨勢后的玉米產(chǎn)量序列主周期為13a左右,次周期為3a左右。(2)基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(EMD)方法對玉米產(chǎn)量進(jìn)行分解,揭示了其分量的周期特征:玉米產(chǎn)量序列被分解成兩個IMF分量和一個殘差項,其中IMF1反映的是一個3～6a左右的尺度波動,在整個尺度周期波動中,振蕩較為均勻,相鄰年份的波峰和波谷相繼出現(xiàn);IMF2表現(xiàn)為14a尺度的波動,振蕩頻率較慢,振幅相對穩(wěn)定且較小,波動較為平緩;對于殘差項(R)而言,研究期內(nèi)的玉米產(chǎn)量總體呈上升趨勢。(3)采用交叉小波變換和小波凝聚譜定性分析方法,闡明了氣候變化和人類活動對玉米產(chǎn)量的影響:宏觀上,氣候因素和遙相關(guān)因子主要影響在玉米產(chǎn)量的中高頻區(qū)域(中短周期波動),其中氣溫、AO和PDO的影響最為顯著;微觀上,PDO、氣溫、ENSO和降水主要影響玉米產(chǎn)量的高頻波動(短周期波動,IMF1分量),AO、日照時數(shù)和太陽黑子主要影響玉米產(chǎn)量分量的中頻波動(中周期波動,IMF2分量);人類活動主要影響玉米產(chǎn)量的趨勢部分(殘差項,R),其中化肥施用量是主要影響因素。綜合來看,微觀研究相比于宏觀上的研究更加細(xì)致,更有助于揭示機(jī)理。(4)基于EMD玉米產(chǎn)量分解和多元線性回歸模型,構(gòu)建了宏觀與微觀玉米產(chǎn)量預(yù)測模型,結(jié)果表明:微觀上對玉米產(chǎn)量分量進(jìn)行預(yù)測再合成的預(yù)測精度(0.6874)明顯優(yōu)于宏觀上直接進(jìn)行玉米產(chǎn)量預(yù)測的結(jié)果(0.6376),分別對各個分量進(jìn)行預(yù)測再合成的方法可以有效提高玉米產(chǎn)量的預(yù)測精度。(5)利用殘差分析法和隨機(jī)森林算法定量分析了氣候變化和人類活動相關(guān)因子對玉米產(chǎn)量的影響:氣候變化因子對黑龍江省玉米產(chǎn)量序列貢獻(xiàn)率為31.1%,人類活動因子(化肥施用量)對黑龍江省玉米產(chǎn)量序列貢獻(xiàn)率為68.9%;影響玉米產(chǎn)量的五個主要因子重要程度為:化肥施用量PDO氣溫降水日照時數(shù)。
【圖文】：

1 緒論析影響因子包括氣候變化因子（降水和氣溫）、遙相關(guān)因子（AO、ENSO 和活動因子（日照時數(shù)、太陽黑子），以及玉米產(chǎn)量的周期變化特征，從宏觀度探究上述因子對玉米產(chǎn)量的影響。2）黑龍江省玉米產(chǎn)量模擬模型構(gòu)建于氣候變化和人類活動對于玉米產(chǎn)量的定性分析結(jié)果，結(jié)合多元線性回歸米產(chǎn)量從宏觀和微觀兩個尺度構(gòu)建預(yù)測模型，，并選用納什效率系數(shù)進(jìn)行模3）定量分析氣候變化和人類活動對黑龍江省玉米產(chǎn)量的影響于預(yù)測模型輸入因子，確定影響玉米產(chǎn)量顯著的因子。通過殘差分析法和隨算這些影響因子對于玉米產(chǎn)量增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率。術(shù)路線術(shù)路線如圖 1-1 所示。

黑龍江省玉米播種面積占全省糧食播種面積的 1/3，而全省的玉米產(chǎn)總產(chǎn)量的 10%以上，商品化率達(dá) 70%以上。作為黑龍江省的主要農(nóng)作物，積中僅次于大豆。近年來，隨著玉米種植技術(shù)的提高，玉米品種的增加和各力的提高，種植面積不斷增加，黑龍江省玉米面積和總產(chǎn)量呈增長趨勢[88]1 世紀(jì)以來，增加的趨勢尤為顯著。黑龍江省優(yōu)越的自然氣候條件，使得玉中呈現(xiàn)出大量品種。全省每年玉米總產(chǎn)量 60 多個品種，其中種植面積 670約 25 個。礎(chǔ)數(shù)據(jù)特征文的氣象數(shù)據(jù)采用黑龍江省國家氣象基準(zhǔn)點(diǎn)的 23 個氣象資料完整的氣象站所示），包括 1979-2015 年的逐月降水、氣溫和日照時數(shù)等數(shù)據(jù)。為了減少因據(jù)不足而造成的人為誤差，選取的氣象站點(diǎn)資料完整；同時，為了避免因相造成的不同地區(qū)差別不明顯，所選取的氣象站點(diǎn)之間的地理位置都有一定通過了代表性檢驗。已有的研究表明，黑龍江省玉米生長季一般為 5-9 月份用該時間段內(nèi)的降水、氣溫和日照時數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行生長季平均化處理。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S513;P467

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本文編號：2640352