基于GIS与作物模型对玉米秸秆产量的区域模拟研究.pdfVIP

基于GIS 和作物模型对玉米秸秆产量的区域模拟研究 Study of Spatial Maize Straw Yield Simulation Using GIS-based Crop Production Model 1,2,3 2,3 1,2,3 马占云 ，熊伟 ，林而达 * Ma Zhanyun1,2,3, Xiong Wei2,3, Lin Erda1,2,3,* (1 首都师范大学资源环境与旅游学院；2 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所；3 农业部农业环境 与气候变化重点开放实验室) Email: mazy@ami.ac.cn 绪言 政府间气候变化专业委员会（IPCC ）第四次评估指出最近100 年（1906-2005 年）地球 表面平均温度上升了0.74 （0.56-0.92 ）℃，许多自然系统正在受到区域气候变化，特别是温 度升高的影响[1] 。在气候变化对农业系统影响的研究上，对大范围区域内的评价结果的需求 愈来愈多，而且对于未来情景下，粮食产量的准确模拟就显得至关重要。所以，本文在地理 信息技术(GIS)和遥感(RS)技术的支持下，对基于站点的作物模拟模型进行必要的改进，同 时在各种相关空间数据的基础上对作物生产进行大范围网格化模拟的研究，并以 GIS 相关 技术支持完成了玉米秸秆产量模拟的结果显示与分析研究。 研究方法 在GIS 平台上，首先用英国Hadley 中心开发的区域气候模式PRECIS 模型在大气环境 模型的基础上模拟出区域 50km ×50km 网格化的逐日天气数据。该数据包括最高、最低气 温，太阳辐射、降水等；其次，按PRECIS 模型预测网格站点的地理坐标对研究区域进行网 格化分割，使预测气象站点位于网格中心；第三，对其它空间地理数据进行收集，然后按一 定的网格大小进行网格化，它们包括土壤、作物、海拔(DEM)、坡度等等；第四，对农业管 理数据进行收集、分级，它们包括灌溉、农药、施肥、播种时间等等，建立分级查询表，根 据各地的实际情况对这些农业分级管理措施进行组合，然后按一定的标准分配到相应的网 格；第五，以选用由政府间气候变化委员会（IPCC ）排放情景特别报告(SRES)提出的A1 、 A2 、B1 和B2 4 个新的排放方案中，反映的温室气体与SO2 的未来排放状况更接近真实情 况的A2 和B2 排放方案。在GIS 的基础上运行区域作物模型，以surfer 为主要工具对计算 结果进行分析和统计；最后，用实测的区县为单位的统计资料和田间实验资料与模拟结果进 行比较，提出反馈，并依据反馈对以上方法和数据进行改进。 研究成果分析与和讨论 区域作物模拟模型，在GIS 的RS 的支持下，可以对大范围区域农业生产进行长期的、 连续的模拟，由于基于站点作物模型的广泛使用和大量验证，为区域作物模型的建立提供了 依据。通过对区域农业生产进行模拟，可以评价当前气候情景下，农业生产的现状和地域特 点，气候变化对农业产量和地域分布造成的影响。利用验证后的模型模拟的玉米秸秆产量情 况，并利用surfer 工具显示灌溉玉米秸秆产量及空间变化情况如下图所示： 50 50 40 40 30 30 20 a)A2+灌溉