【摘要】：植被是地球系統(tǒng)研究中物質(zhì)與能量循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其監(jiān)測與動態(tài)機(jī)制研究是目前研究的重點(diǎn)與熱點(diǎn)問題。農(nóng)田作為重要的陸地植被類型之一,約占全球非冰凍陸地面積的12%左右。隨著全球變暖和人類活動的影響呈現(xiàn)了增加趨勢。因此,研究農(nóng)田植被的時空變化特征及其影響因子變得日益重要。農(nóng)田植被相比自然植被具有獨(dú)特的物候特征,造成這一特征的主要原因是農(nóng)田的熟制。本文將中國農(nóng)田作為研究對象,使用植被指數(shù)(GIMMS NDVI3g)、氣象數(shù)據(jù)、中國農(nóng)業(yè)區(qū)劃數(shù)據(jù)以及土地利用類型等數(shù)據(jù),以農(nóng)田熟制為研究切入點(diǎn)。基于HANTS方法和農(nóng)田植被的物候特征,提取出1982年至2013年的農(nóng)田熟制信息,并進(jìn)一步分析了我國農(nóng)田熟制多年時空變化特征。結(jié)合農(nóng)田復(fù)種的生長季特征,進(jìn)而分析了我國農(nóng)田植被時空特征與多年變化,并從溫度和降水的角度分析了潛在氣候影響因子。本文主要內(nèi)容與結(jié)果有:(1)基于1km 土地利用數(shù)據(jù)分析表明,1980-2015年間,農(nóng)田增加區(qū)域主要位于我國北方,而南方區(qū)域呈現(xiàn)了下降趨勢。然而這種變化并未引起我國農(nóng)田在空間分布格局特征的變化,即農(nóng)田始終主要分布在東北平原、華北平原、四川盆地和西北灌溉區(qū)。植被指數(shù)NDVI分辨率為1/12度,時間為1982-2013年。因此采用2010年的1km分辨率土地利用類型數(shù)據(jù)作為參考,對農(nóng)田在1/12度上進(jìn)行提取。依據(jù)農(nóng)田比重將1/12度農(nóng)田分為三類:低農(nóng)田比重區(qū)(LC:0-50%)、中農(nóng)田比重區(qū)(MC:50%-75%)、高農(nóng)田比重區(qū)(LC:75%-100%),其中MC與LC可視為農(nóng)田區(qū),而LC區(qū)域信號更側(cè)重自然植被的影響。利用中國農(nóng)業(yè)區(qū)劃數(shù)據(jù)將我國分為9個農(nóng)業(yè)區(qū)。在各農(nóng)業(yè)區(qū),對三類農(nóng)田比重區(qū)的NDVI多年平均季節(jié)特征進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明,農(nóng)田區(qū)(MC和HC)與LC(即自然植被為主導(dǎo))有著明顯物候差異,特別是復(fù)種農(nóng)田為主的區(qū)域。而MC與HC的物候差異較小,僅存在于個別農(nóng)業(yè)區(qū)。(2)我國農(nóng)田種植制度從北往南逐漸從單一走向多樣化,復(fù)種指數(shù)逐漸增加。多熟制農(nóng)業(yè)區(qū)的種植制度則復(fù)雜多樣,但仍以二熟制為主。1982-2013年間,我國農(nóng)田復(fù)種指數(shù)呈上升趨勢(0.156%yr-1),全國僅華南區(qū)的復(fù)種指數(shù)呈下降趨勢(-0.248%yr-1)。全國大部分農(nóng)田的復(fù)種指數(shù)無顯著變化。(3)本文使用二熟制的農(nóng)作物的物候特征和自然物候劃分生長季,包括一般生長季(GS:4月-10月)、夏播作物的夏秋生長季(SCS:6月-10月)、秋播作物的冬春生長季(WSC:11月-5月)。1982-2013年間,MC和HC農(nóng)田區(qū)域的年平均NDVI年際變化呈顯著的上升趨勢,趨勢值分別為0.485×10-3yr-1、0.508×10-3yr-1。年均增長主要是由夏秋生長季的生長貢獻(xiàn)的。在國家和區(qū)域尺度上,不同生長季(SCS vs WCS)農(nóng)田植被年際變化出現(xiàn)了很強(qiáng)的不對稱變化趨勢。特別是農(nóng)田分布最為廣泛的東北地區(qū)、黃淮海地區(qū)和長江中下游地區(qū)。東北地區(qū)農(nóng)田NDVI在SCS和WCS期間分別呈現(xiàn)了上升與下降趨勢。與之相對的,在黃淮海區(qū)和長江中下游區(qū),農(nóng)田NDVI的增加主要出現(xiàn)在WCS期間,其變率遠(yuǎn)大于SCS期間。(4)溫度與降水1982-2013年間的多年變化趨勢表明,溫度多年變化在全國大范圍呈顯著上升趨勢。尤其是在多熟制區(qū)域,溫度在冬春生長季的上升趨勢大于其他生長季。降雨在全國尺度無顯著變化,在一熟制區(qū)域冬春生長季有顯著的上升趨勢。相關(guān)分析表明,氣溫與多熟制農(nóng)田NDVI在WCS期間相關(guān)性較高。因此,黃淮海區(qū)和長江中下游區(qū)的農(nóng)田NDVI不對稱變化趨勢的主要?dú)夂蝌?qū)動因子是溫度,這是因?yàn)槎荷L季變暖相對夏秋生長季的變暖更能刺激植被的生長。而降水與東北地區(qū)農(nóng)田在WCS季節(jié)呈現(xiàn)較強(qiáng)負(fù)相關(guān)性。因此,東北地區(qū)(一熟制)不對稱變化趨勢則主要是降水導(dǎo)致的。但具體的影響機(jī)制有待進(jìn)一步的研究。
【圖文】：

使得農(nóng)田減少１６３］。為了消除土地利用類型轉(zhuǎn)換帶來的空間分布變化的差異，此次研宄只逡逑使用了邋２０１０年的土地利用類型數(shù)據(jù)來提取中國的農(nóng)田區(qū)域。逡逑如圖２．１所示，中國的農(nóng)田大致分為水田和旱地兩種，呈南北分布。農(nóng)田主要分布逡逑在東部季風(fēng)區(qū)，以及西北的一些灌溉農(nóng)業(yè)。這與我國的氣候分布有關(guān)，我國北方地區(qū)多逡逑屬于溫帶季風(fēng)氣候，降水相比南方地區(qū)較少，所以北方農(nóng)田類型主要是旱地。近年來由逡逑于農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，農(nóng)田灌溉設(shè)施的出現(xiàn)，使得北方水田面積在不斷的增加，有效地提逡逑高了北方的糧食產(chǎn)量。我國南方地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，降水豐富，土壤含水量較高，逡逑農(nóng)田類型主要是水田。在我國西南地區(qū)的旱田與氣候的關(guān)系不大，主要與該地區(qū)的地形逡逑地貌有關(guān)。我國農(nóng)田主要集中于東北平原、華北平原、長江中下游平原和四川盆地等濕逡逑潤平坦地區(qū)。對應(yīng)于綜合農(nóng)業(yè)區(qū)（農(nóng)業(yè)區(qū)說明在２．２部分），則耕地主要在：東北區(qū)、逡逑黃淮海區(qū)、西南區(qū)、長江中下游區(qū)（圖２．２）。逡逑Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐ｋ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ逡逑■Ｂ＇Ｔ？原；地邐＇、＇■邋０邐．邋Ｉ邋Ｉ逡逑１０°邋Ｎ邋？邐＿邋＞２５坡度地？地邐邐１邐１邐！邐＞邐１－逡逑８０°邋Ｅ邐９０°邋Ｅ邐１００°邋Ｅ邐１１０°邋Ｅ邐１２０。Ｅ邐１３０°邋Ｅ逡逑圖２．１邋２０１０年中國農(nóng)田分布概況逡逑２．２研究數(shù)據(jù)逡逑２．２．１綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃數(shù)據(jù)逡逑我國地域遼闊，橫跨眾多的氣候帶和干濕地區(qū)，，又因地形西高東低，呈階梯狀分布，逡逑

為了能更好的描述中國農(nóng)田植被的時空變化特征，更清楚地了解農(nóng)田種植制度對農(nóng)逡逑田植被變化的影響，需依據(jù)中國的農(nóng)田種植制度區(qū)域劃分的空間分布特征，做進(jìn)一步的逡逑分析。圖２．２展示的是中國綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃圖，因本文研究只針對農(nóng)田地類研究，所以不逡逑展示中國綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃數(shù)據(jù)的海洋水產(chǎn)區(qū)。表２．１對９大農(nóng)業(yè)區(qū)的種植制度特征進(jìn)行了逡逑簡單的描述。逡逑１逡逑４０°邋Ｎ邋－逡逑３０－■邋ｌｉｇ邋９邋＇逡逑嫌邋Ｈ逡逑■邋江屮卜游區(qū)邐＾邐＇，在欲．逡逑＿邋☆艦邐Ｗ邐ｉ＇ｒｖ逡逑（．貲ｉ＋．商原區(qū)邐１邐？逡逑．邐，邐，邐Ｊ邋－－邋．丨逡逑８０°邋Ｅ邐９０°邋Ｅ邐１００°邋Ｅ邐１１０°邋Ｅ邐１２０°邋Ｅ邐１３０°邋Ｅ逡逑圖２．２中國綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃圖逡逑ＩＩ逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P461

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2697813