不同熟制区域气候因子对作物气候产量的影响研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

一、课题的意义 全球气候变化是人类迄今面临的最重大也是最为严重的全球环境问题,是21世纪人类面临的最复杂的挑战之一,引起了世界各国政府和公众的广泛关注。中国是农业大国,农业是国民经济的基础,因此气候变化将直接影响到粮食安全和可持续发展。国内外的研究表明我国不同地区的气候变化情况不同，对农业生产的影响也不同。我国目前的研究主要是针对某一地区或者是全国范围，那么将全国地区按熟制划分为一年一熟、一年两熟、两年三熟共三个地区，然后通过研究气候变化对三个区域主要作物产量的影响，可以给各地区农业生产几个方面的一些建议。（一）通过研究温度和降水对各区域作物产量影响系数的大小及其显著性，可以得出影响各地区主要作物产量的限制性气候因子，然后给地区良种改良提供方向，并给地区生产技术的改进提供建议。（二）通过研究相同气候变化对不同熟制区域主要作物产量影响差异，可以为全国粮食作物的布局调整提供建议，同时还可预测未来的作物分布和结构。（三）可以给与未来气候影响产量方面的研究一个新的方向二、国内外研究进展 目前用于分析气候与作物产量之间关系的方法主要有产量分解法、实验比较法、生产函数法、气候生产潜力模型法、作物生长模型法[1]。以江苏省为研究区域，利用产量分解法的最新研究：３年滑动平均法与五点二次平滑法，可以更准确捕获整个地区绝大多数典型年份气象因子带来的产量变化[2]；利用mann-kendall非参数检验法分析河南省时间上生育期气候要素的多年变化趋势，然后运用面板非线性回归模型分析主要粮食作物产量对气候变化的敏感性[3]。 利用实验比较法的最新研究：利用2006-2010年黄淮海区9个高产点共45个田间试验的数据, 定量分析了冬小麦–夏玉米模式高产形、成与季节间光温水资源分配的关系[4]；分析东印4种基因型水稻的相对含水量、膜稳定性指数、叶绿素含量、光合速率、可溶性总糖含量和产量对co2和温度变化的应激性[5]。利用国家粮食丰产科技工程安徽省核心示范区代表性地点 ，共182个田间水稻-小麦周年高产数据, 分析两熟制季节间资源分配特征、资源利用效率及其与产量的关系[6]；利用西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院试验地，研究关中地区集雨种植模式对小麦-玉米作物产量的影响[7]。

利用生产函数法的最新研究：通过对比包含气候因子在内的各种生产投入要素的弹性系数, 寻找中国粮食生产的瓶颈[8]；通过构建粮食单产的c-d生产函数模型，分析马来西亚各种投入、政策、气候和农户行为对单产的影响[9]。利用气候生产潜力模型法的最新研究：通过计算安徽省冬小麦气候生产潜力, 分析气候胁迫影响及其对气候风险的贡献, 探讨农业气候资源和气候风险对气候变化的动态响应[10]。

利用作物生长模型法的最新研究：以渭北旱塬合阳和长武2个试验站点为研究区域，利用ceres-maize模型, 和区域气候模式reg cm4.0输出的气象数据对2050年前玉米单产及生产水足迹进行预测[11]；用验证后的apsim-maize模型分析东北三省春玉米1961-2015年不同水平产量潜力及实际产量的时空分布特征[12]。 从上可以看出目前大都针对某个典型区域进行研究，比如东北三省、淮河流域、西北旱作等，或者直接以全国为单位进行研究，还未有按熟制划分区域进行的研究。同时目前的研究中的气象因子大多为年均降水、年均气温或者生育时期内降水、气温或者活动积温、土地蒸散量等解释变量。本文认为在播种前以及收获后的一段时间内的气象条件也会对产量有所影响，所以打算将季平均气温、季最高温、季最低温、季季降水量作为解释变量。同时初步分析收集到的数据，认为利用产量分离法或可以捕捉到熟制间影响差异。本文以熟制之间的影响差异为研究对象，或许可以为气候影响产量的研究得出新的结论，给出新的方向，同时还可预测未来的作物分布和结构。

2. 研究的基本内容和问题

四、研究的目标、内容和拟解决的关键问题（一）研究目标旨在通过分析气候变化对不同熟制区域主要作物产量的影响，找出影响各区域作物产量的关键气候因子，以期可以通过农户自适应行为打破关键气候因子对产量的限制；通过不同区域作物产量受气候变化影响的差异比较，找到适宜各区域的种植模式，可以为各区域种植模式以及种植结构的合理转变提供依据；通过此研究，探明在此方向深入研究的可能性。

（二）研究内容 本研究首先将中国按作物熟制划分为三大区域，分别为一年一熟制区域、一年两熟制区域、两年三熟制区域。

然后将各区域玉米、大豆、小麦、水稻的产量作为被解释变量，各区域的降水跟气温作为关键解释变量，探明二者之间的关系，并从粮食总产考虑，找出在气候变化条件下最适宜各区域的粮食作物，以及最能有效利用气候资源的种植模式。

3. 研究的方法与方案

五、研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析（一）研究方法 本文旨在利用三年滑动平均法得到趋势产量进而得到气候产量，然后将季平均气温、季最高气温、季最低气温、季降水量作为解释变量，地区作物亩产作为被解释变量进行相关分析，将全国划分为三个区域，每个区域取玉米、大豆、小麦和水稻四种粮食作物，所以共需进行12次相关分析。

同时还有备选方案，建立粮食单产的c-d生产函数，把气象因子作为关键解释变量，把一些社会经济（农业人口、人均收入、受教育水平）、生产技术（播种面积、机械化水平、生产投入量）等因素加入解释变量，进行计量分析。

找出各地区气候因子与各地区农作物产量之间的关系，以及各地区气候因子对各地区农作物产量影响的程度差异。

4. 研究创新点

六、特色或创新之处 目前关于气候对作物产量的影响的研究，有以全国为区域进行研究的，有以分华北、华南、淮河流域等为区域进行研究的，还有以单个省份为区域进行研究的，所以本文以熟制为区域进行研究；同时还将季平均气温、季最高温、季最低温、季降水量作为解释变量，可包含播种前和收获后的一段时间的气象条件，因为本文认为播种前和收货后的一段时间内的气象条件也会对产量有所影响。

以上变化可以作为气候对作物产量的影响的新方向，并期待找出气候影响我国作物产出的新规律。

并且本研究是对玉米、大豆、水稻和玉米分别进行研究，还可以为合理安排熟制，更改种植结构，以更好的利用气候资源提供依据。

5. 研究计划与进展

七、研究计划及预期进展：（一）研究计划 1.每周阅读三篇参考文献，借此得到启发2.在2020年3月10日之前收集完所有可获得并且可利用的实验数据3.在2020年3月20日之前将收集到的原始数据处理成可用于模型回归分析的中间数据4.在2020年3月30日之前进行回归分析，得到0.05显著性水平下的关键解释变量5.在2020年4月20日之前完成初稿6.在2020年4月30日之前完成终稿（二）预期进展每周阅读三篇参考文献的计划可以实现，并已经从中得到启发，实验数据也已经基本搜集完成，预计研究会按照计划顺利完成。