山东省小麦产量差的时空变异研究.pdf

摘要 摘 要 农业是经济发展的基础，也是面对气候变化最脆弱的生态系统之一。气候变 化、资源紧缩和人口膨胀背景下，全球对粮食作物的需求进一步扩大，粮食安全 问题引起人们广泛关注。中国是世界上最主要的小麦生产国和消费国，近年来也 遇到了产量停滞甚至减产问题，严重威胁粮食安全。为实现农业可持续发展，亟 需增加小麦单产，提高资源利用效率。掌握小麦的生产现状以及生产潜力是制定 增产措施的前提，本文以中国第二大小麦主产区山东省为研究区，分析冬小麦的 产量差和增产空间，为当地管理者制定农业政策提供合理依据。 首先，本文采用逐级订正法得到2001—2020年山东省冬小麦生产潜力的时空 分布，探讨生产潜力对气象要素的响应。再基于CASA模型进行遥感估产，各级 生产潜力与估算产量之间的差距即为产量差，由此可以得到各级产量差的时空分 布格局及其增产潜力信息。为进一步探究产量差的影响因素，本文通过DSSAT 模型解析了管理因素和品种因素对小麦产量的影响机制，定量分析了此地区冬小 麦最适宜的播种期和灌溉施肥量。最后，本研究还确定了高产小麦品种的遗传参 数特征，为气候变化背景下的品种选育工作提供参考。本文获得的主要结论如下： 1 2001—2020 （） 年山东省冬小麦的光合生产潜力、光温生产潜力、气候生 -2 -2 -2 产潜力平均值分别是18519.9kg·hm 、12453.6kg·hm 、9875.6kg·hm ，空间分 布上分别呈现东北向西南递减、西南向东北递减以及由南向北递减的特点。 2 CASA （）基于 模型的冬小麦产量估算达到了较高精度，全省估算产量的 -2 -2 平均值为5674kg·hm ，平均每年增加52.2kg·hm 。各个地市估算产量的变异系 数都在10%以内，全省都以平稳的状态增产。 3 2001 2020 （） — 年山东省冬小麦的光合产量差、光温产量差、气候产量差 -2 -2 -2 的平均值分别是12956.9kg·hm ，6889.6kg·hm 、3916.1kg·hm ，三种产量差 的增产潜力分别为69.9%、54.7%和38.4%。小部分地区的气候生产潜力差已经 能够达到负值，但大部分地区仍然存在较大的增产空间。 （4）研究区内的冬小麦更适宜晚播制度，以推迟2—4 天最佳。最佳灌溉措 施是在播种后、越冬前、拔节期分别灌溉80mm，最佳氮肥投入量为180—210 kg·hm-2。为适应气候变化，小麦品种培育时应当选择具有光周期响应大、粒重 大、灌浆期长等特点的新品种。 关键词：冬小麦，生产潜力，产量差，CASA 模型，DSSAT模型 I 目录 目录 摘要 I Abstract II 第1章 绪论 1 1.1 研究背景及研究意义1 1.1.1 研究背景 1 1.1.2 研究意义 2 1.2 国内外研究进展2 1.2.1 作物生产潜力的研究 2 1.2.2 作物产量差的研究 3 1.2.3 遥感估产研究4 1.2.4 田间管理措施对作物产量的影响 5 1.2.5 品种更替对作物产量的影响 6 1.3 研究目标与研究内容7 1.3.1 研究目标 7 1.3.2 研究内容 7 1.4 技术路线8 第2章 数据与方法 9 2.1 研究区概况9 2.1.1 自然地理概况9 2.1.2 农业生产概况 9 2.2 研究方法10