【摘 要】
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粮食关乎国计民生,粮食安全是国家安全的重要基础。黄土高原地理位置特殊,光热资源丰富,玉米种植面积广,研究该地区玉米光温生产潜力以及种植区适宜性,为黄土高原农业生产和粮食安全提供理论基础和科学依据极为重要。本研究以黄土高原为研究区域,运用逐步订正法和广义回归神经网络(GRNN),结合Arc GIS,分析了黄土高原1961~2017年光温因子的时空分布特征和变化趋势,计算了该地区光温生产潜力,分析了光
【基金项目】
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中国科学院科技服务网络计划(STS计划)区域重点项目“梁家河设施果蔬提质增效技术集成与示范”(编号:KFJ-STS-QYZD-108);
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粮食关乎国计民生,粮食安全是国家安全的重要基础。黄土高原地理位置特殊,光热资源丰富,玉米种植面积广,研究该地区玉米光温生产潜力以及种植区适宜性,为黄土高原农业生产和粮食安全提供理论基础和科学依据极为重要。本研究以黄土高原为研究区域,运用逐步订正法和广义回归神经网络(GRNN),结合Arc GIS,分析了黄土高原1961~2017年光温因子的时空分布特征和变化趋势,计算了该地区光温生产潜力,分析了光温生产潜力时空分布和变化趋势,确定了黄土高原玉米种植适宜种植区的潜力以及适宜性评价。主要结论如下:(1)黄土高原年平均气温升温趋势明显,其中以冬季和春季的增温幅度较大。年平均气温在1996年发生突变,由相对较冷阶段转向相对较暖阶段。年均温从北向南、由西向东依次递增,年平均气温和海拔高度和地形分布一致;黄土高原北部以内蒙古河套地区、陕西北部、山西五台山地区、宁夏北部和甘肃东部为主的地区气温上升幅度比较大,南部地区整体升温幅度较小。年均日照时数呈波动式变化,整体呈减少趋势,但减少趋势不显著;日照时数春季显著增加,其余季节均减少。年均日照时数在1983年前后发生了突变。日照时数增加部分集中于黄土高原中部,东部和青海西宁地区呈减少趋势。(2)黄土高原玉米生长季内各物候期发生了显著变化,主要表现在玉米的物候期提前,具体表现为黄土高原玉米播种至拔节期显著提前,抽雄至成熟期日期也有提前,但比前者少,因此黄土高原玉米整个生育期总天数反而略有增加,增长为每10年增加0.8天。就站点而言,中卫、榆林、忻州、大荔、晋城地区玉米在出苗~开花期间推迟,在开花~成熟则提前。生长季内积温有显著上升,辐射有显著下降。(3)黄土高原光合生产潜力年际之间呈波动状态,整体呈显著减小趋势。光合生产潜力呈现出西北高,东南低,梯度下降的分布,高值区集中在宁夏回族自治区北部区域,低值区分为关中平原地区和晋东南大部。黄土高原西部和东部光合生产潜力呈减少趋势,增加区域在内蒙古鄂尔多斯市、宁夏宁南区域和陕西西安。光温生产潜力分布同光合生产潜力相似,西北高,东南低。甘南、宁南、鄂尔多斯-榆林-延安一带光温生产潜力呈上升趋势;宝鸡-西安一带以及山西省大部、青海西宁-甘肃兰州一带气候倾向率为负值,光温生产潜力呈下降趋势。(4)GRNN和GIS相结合是一种有效分析种植区适宜性的方法,准确率达到80%。研究区域内约8.44%的地区(16811km~2)非常适合种植玉米,主要分布在地形相对平坦的关中平原和晋南地区;69.69%(138846km~2)中度适合种植玉米,分布在高度适宜区的周围、中卫-银川-石嘴山一带、内蒙古河套地区、陕西大部以及山西的部分盆地;21.14%(42118km~2)不建议种植玉米,有0.73%(1447km~2)的土地永久不适合种植玉米,不适宜种植的地区分布在晋西北地区、宁南部分地区和青海大部。GRNN和GIS方法确定的适宜种植面积要高于实际玉米种植面积,这与黄土高原退耕还林政策、城市化进程的加速、杂粮和经济作物种植有关,黄土高原地区扩大玉米种植范围的可能性较小。
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