基于GIS的中国水稻产量时空格局变化研究

论文摘要

随着社会经济的发展、人口的增长,粮食问题已成为全球关注的热点问题之一。水稻是主要的三大粮食作物之一,全球将近一半人口以水稻为食。中国是世界上人口最多的国家,水稻对消除饥饿、解决温饱的重要性不言而喻。开展水稻产量时空格局变化研究,掌握中国水稻产量变化的时空分布规律,对于保持水稻产量稳定并促进增产具有十分重要的意义。在国内外研究成果的基础上,论文通过GIS和Anusplin模型结合进行插值,得到全国范围1980年至2007年逐年逐日最高温、最低温、降水、辐射等四个气象因子的插值结果,利用GIS的空间数据处理功能和VB编程环境,依据地理位置坐标信息对其进行整合,得到同一地点不同时间各个气象要素的综合结果。借助GIS空间数据处理功能,对空间土壤数据、农业数据等数据进行处理,构建各个空间数据库;并在此基础上,通过GIS和DSSAT模型结合,模拟全国1980年至2007年的逐年水稻产量,参考国内外有关专家的研究思路,将其划分为三个不同的时期进行分析。论文主要分为绪论、中国水稻种植概况以及相关模型介绍、水稻产量的时空分布模拟、水稻产量的时空格局变化分析、水稻产量变化的影响因素分析、结论等6个部分,重点分析了水稻产量时空格局变化。通过研究可知在20世纪80年代、90年代、2000年至2007年三个不同的时期内,中国水稻产量先增加再减少,总的趋势是增加的。从不同的稻作区来看,长江流域南部稻作区和长江流域北部稻作区是我国水稻产量最重要的两个稻作区,这两个稻作区的水稻产量在全国水稻总产量中的比重均比较大。在不同的特征区域内,从不同增减态势区的角度来看,先增再减区分布比较广泛,与其它增减态势区相比,该区域水稻产量在全国水稻总产量中的比重最大,并且该区域投入少、收益大,见效明显,是具有增产潜力的区域。从不同变化幅度区的角度来看,水稻产量稳定区的分布最为广泛,与波动区、激变区的水稻产量相比,该区域内的水稻产量起伏波动比较小,对于维持全国水稻总产量的稳定具有重要的意义。为了更好的把握水稻产量的变化趋势,论文还计算得出水稻产量明显变化的增势图、减势图,并分析其空间分布,研究其时空变化规律。通过分析不同因素对各个区域内水稻产量的影响,从分析结论可知,水稻种植区域内的高程、降水、气温、≥10℃积温等因素对水稻产量均有不同程度的影响。除此之外,以2000年和2005年水田面积的变化为例,通过分析水田面积变更对水稻产量变化的影响可知水稻种植面积的变化对水稻产量的起伏波动具有直接影响。结合对中国水稻产量时空格局变化的分析可知,要使我国水稻产量保持稳定并促进增长,需要针对不同的区域采取不同的措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究内容、目的和意义
• 1.2.1 研究内容
• 1.2.2 研究目的和意义
• 1.3 国内外研究进展
• 1.3.1 国外研究进展
• 1.3.2 国内研究进展
• 1.4 研究方法和技术路线
• 1.4.1 研究方法
• 1.4.2 技术路线
• 2 中国水稻种植概况以及相关模型介绍
• 2.1 中国自然环境和社会经济概况
• 2.1.1 自然环境概况
• 2.1.2 社会经济概况
• 2.2 中国水稻种植概况
• 2.2.1 水稻种植面积
• 2.2.2 水稻产量
• 2.3 Anusplin 模型介绍以及应用
• 2.4 DSSAT 模型介绍
• 3 中国水稻产量的时空分布模拟
• 3.1 数据来源和软件平台
• 3.1.1 数据来源
• 3.1.2 软件平台
• 3.2 数据预处理
• 3.2.1 DEM 的生成
• 3.2.2 水稻种植区域的提取
• 3.2.3 气象数据预处理
• 3.2.4 农业数据预处理
• 3.3 构建时空模拟数据库
• 3.3.1 气象数据库的构建
• 3.3.2 土壤数据库的构建
• 3.3.3 农业数据库的构建
• 3.4 水稻产量的时空模拟
• 4 中国水稻产量时空格局变化分析
• 4.1 水稻产量时间变化特征分析
• 4.1.1 不同时期的水稻产量统计
• 4.1.2 水稻产量时间变化特征
• 4.2 水稻产量的空间分布格局及变化特征分析
• 4.2.1 水稻产量在空间上的分布特征
• 4.2.2 不同稻区之间水稻产量变化比较分析
• 4.2.3 水稻增产率的空间分布特征
• 4.2.4 水稻增产率明显变化的区域分布特征
• 4.3 水稻产量变化区时空特征分析
• 4.3.1 水稻产量不同增减态势区分析
• 4.3.2 水稻产量不同变化幅度区分析
• 4.3.3 水稻产量稳定潜力区的空间分布
• 4.4 水稻产量变化的增势和减势图分析
• 4.5 小结
• 5 中国水稻产量变化的影响因素分析
• 5.1 降水和温度因素
• 5.1.1 降水和温度因素对水稻产量增减态势的影响
• 5.1.2 降水和温度因素对水稻产量不同变化幅度的影响
• 5.2 水田面积变化
• 5.3 其它因素
• 6 结论
• 参考文献
• 附图
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与课题
• 致谢