【毕业学位论文】(Word原稿)使用GIS技术对我国东北地区的气候变化及其对作物生产潜力的影响进行研究-气象学

I 摘 要 在全球气候变暖背景下，气候对农业和农业生产潜力的影响越来越明显。为了研究气候变化对我国农业的影响， 本论文收集 了我国 东北地区 （黑龙江、吉林和辽宁三省） 72 个 气象 站点 的光、热、水 等气象资料和作物的生长发育期及产量资料， 使用 术，分析了我国 东北地区 19612004 年的 太阳辐射、温度、降水等 农业气候资源的时空演变特征，以 “机制法” 为 基础 ， 对作物生产潜力模型进行了光、温、水的逐级订正，估算了 该区 玉米、水稻和大豆生长季的光合、光温和气候生产潜力。 研究结果 表明 ：（ 1） 44 年来太阳辐射呈减少趋势 ； 年总辐射值 及 作物生长季的太阳总辐射值呈现由东向西逐渐增加的趋势 ，太阳日照时数时空变化与总辐射变化大致相同。（ 2）年稳定通过 10 持续日数和活动积温及生长季月平均气温 在44 年中 都 呈上升趋势 ； 稳定通过 10 的持续日数和活动积温及生长季月平均气温均呈现 由 西 南向 东 北逐渐减少 的情况 。 （ 3） 从 1961 年至 2004 年，全 年及生长季降水量 呈减少趋势 ；年降水量的空间分布呈现由南向北减少的情况，最高值主要集中在辽宁东部 ；各 省 西部地区 均 为降水缺乏区域，降水的地区差异大； 44 年中 降水集中指数明显减小。（ 4）由于太阳辐射的减少导致作 物的光合生产潜力下降，但由于温度的明显上升，作物的光温生产潜力和气候生产潜力呈不同程度的上升趋势。 各地光合生产潜力 空间 差异不大 ， 光温 生产 潜力呈由西向东减少的趋势，气候 生产 潜力呈由南向北减少的趋势。 （ 5）玉米气候增产潜力高值区主要在辽宁省，水稻气候增产潜力最大区在东北三省西部及牡丹江与延吉一带，大豆气候增产潜力高值区在辽宁大部及吉林省延吉一带。 各地主要作物农业自然资源利用率差别较大，粮食增产潜力大的地区，资源利用率水平不高。 关键词： 气候变化； 生产潜力； 气候资源利用； 北地区 of on a is to In to of on we as an 2 as as of we of 961 004 we on of of as 1) of a 961 004, of an to of of to of (2) 10 , in in an 4 in a to (3) a of in a to in of in of a in 4 of (4)in a to a to an in in a to a to (5) of of of of in of of in in of in in a a of of 录 第一章 前 言 . 1 1 选题依据 . 1 候变化成为影响粮食生产和粮食安全的重要因子 . 1 力推广资源节约型农业的需要 . 2 2 研究意义 . 2 候变化对农业的重要性 . 2 候变化对东北农业的影响 . 3 术在研究作物生产潜力方面的优势 . 4 3 研究进展 . 5 业生产潜力研究进展 . 5 北地区气候变化研究进展 . 7 业资源利用相关进展 . 8 4 研究的主要内容 . 8 5 研究特色 . 9 第二章 资料与方法 . 10 1 资料来源 . 10 象数据 . 10 础数据 . 10 2 研究方法 . 11 第三章 太阳辐射能的计算及时空变化 . 13 1 太阳辐射值计算公式的推导 . 13 法介绍 . 13 V 算结果 . 14 2 太阳辐射的时空变化 . 15 阳辐射的空间分布 . 15 阳辐射的时间演变 . 16 3 日照时数的时空变化 . 16 照时数的空间分布 . 17 照时数的时间演变 . 18 第四章 热量资源的时空变化 . 19 1 稳定通过 10持续日数的时空变化 . 19 定通过 10持续日数的空间分布 . 19 定通过 10持续日数的时间演变 . 20 2 稳定通过 10的积温的时空变化 . 21 定通过 10积温的空间分 布 . 21 定通过 10积温的时间演变 . 21 3 生长季平均温度的时空变化 . 22 长季平均温度的空间分布 . 22 长季平均温度的时间演变 . 23 第五章 水分条件的时空变化 . 24 1 年降水量的时空变化 . 24 降水量的空间分布 . 24 降水量的时间演变 . 25 2 生长季降水量的时空变化 . 25 长季降水量的空间分布 . 25 长季降水量的时间演变 . 26 稳定通过 10期间降水的时空变化 . 27 定通过 10期间降水的空间分布 . 27 定通过 10期间降水的时间演变 . 27 4 降水集中指数的分布情况 . 28 第六章 作物生产潜力的时空变化 . 30 1 各级生产潜力的计算 . 30 2 不同作物生产潜力的时空变化 . 32 物生产潜力的空间分布 . 32 合生产潜力的空间分布 . 32 温生产潜力的空间分布 . 32 候生产潜力的空间分布 . 33 物生产潜力的时间演变 . 37 合生产潜力的时间演变 . 37 温生产潜力的时间演变 . 38 候生产潜力的时间演变 . 39 第七章 作物增产潜力及资源利用率分析 . 41 1 作物气候增产潜力的空间变化 . 41 2 农业生产对资源转化率的分析 . 43 第八章 结论与思考 . 45 1 结论 . 45 2 思考 . 47 参考文献 . 49 致 谢 . 错误 !未定义书签。 个人简介 . 错误 !未定义书签。 1 第一章 前 言 人类进入 20 世纪以来，经济得到了飞速发展，农业也先后经历了传统农业、现代农业和可持续农业阶段，但 随着人口的迅速增长，人口、资源、环境的矛盾日益 激化，人均粮食消费量的增加以及耕地面积的 不断 缩减，粮食安全问题 越来越 突出。未来我国人口高峰将达 15 亿 16 亿人，预计粮食需求总量 将 达到 6 亿 吨左右，而我国当前粮食生产能力在 5 亿 吨 左右，相差 1 亿 吨 1。如何挖掘潜力、提高产量是可持续发展的重要课题。 经济全球化的加速和中国加入 对弱势产业的农业发展带来更大的压力和挑战。同时，由于全球气候的变化， 势必会引起与农业生产有关的农业气候资源在数量、 质量上的 时间和空间变化， 加大了农业生产的不稳定性，从而 使我国农业发展又面临新的考验。 从已经观测到的数据分析来看，气候变化的影响 是 显著的、多方面的。各个领域和地区都存在有利和不利影响，但多数以不利影响为主。 最新的 气候变化国家评估报告 就指出气候变化将对中国的农业产生重大影响，如果不采取任何措施，到 2030 年， 中国种植业生产能力在总体上可能会下降 5 10 。气候变化将影响 到 我国长期的粮食安全 2。 农业生产的粮食安全，资源安全及其生态环境效应等越 来 越成为困扰我国农业发展和国家安全的重要问题。因此，我们要十分关注农业的发展，重视粮食作物生产潜力的研究。 由于影响农作物的产量有多方面的因素，农作物的实际产量可以看作是农业生产技术、土壤、肥料、品种特性与气候条件综合作用的结果。如果在目前条件下的人为可控因子（农业技术、土肥、品种等）处于最有利状态，那么气候便成为决定一个地区农作物最高产量的因子 3。 气候生产潜力是 评估土地资源生产力和制订农业发展战略的重要依据。在研究气候变化对农业、土地人口承载力和土地利用的影响时，必然要考虑气候变 化对气候生产潜力的影响。 为此， 本文选择我国典型的 具有战略意义的 商品粮基地东北三省， 利用 术 估算了 当地最具代表性的 几种 粮食作物 生长季 的潜力 值，分析了不同作物 气候生产潜力 的时空变化情况 ，对比分析了气候生产潜力与作物实际单产之间的差距， 对区域农业生产潜力与资源利用效率进行了探讨 ，以期为 正确进行农作物品种布局、合理调整种植结构、制定农业生产的适应性对策、提高农业 气候资源的高效利用乃至农业 资源综合开发利用提供科学依据。 1 选题依据 候变化 成为 影响 粮食 生产和粮食 安全 的重要因子 由于 人口、粮食和资源的矛盾日益加剧 ，粮食安全问题也日益突出。 特别是随着 当前全球气候不断变化 ， 光、热、水等气候资源都发生了明显变 异 ， 直接影响 到 农业生产， 对国家的粮食 生产 安全带来威胁 。 而作物生产潜力正好反映了光、热、水气候资源与作物生产之间的关系 。 事实证明， 气候变化导致了我国北方干旱受灾面积加大、南方洪涝灾害加重。 由于气候变暖使作物发育期提前、抗寒性减弱，从而加大了春季霜冻的危害；加上局部干旱高温危害加重，都增加了农业 2 生产的 不稳定性， 使 产量的波动增大。 有研究表明， 气候的明显增温使东北地区东小麦种植北界明显北移西延，玉米晚熟品种的种植面积不断扩大， 有利于农业生产。 如果东北地区未来气候继续变暖，降水也发生新的变化，必然对我国这个重要的粮食生产基地的农业发展造成深 远 影响。 通过研究 气候变化及其对 作物生产潜力 的影响 ，可以了解一个地区农业生产受气候变化的影响情况。 弄清 东北地区 的 区域 作物生产潜力 及其时 空 变化规律 ，对评价该地区的 过去和未来的 粮食生产能力，进而指导粮食生产 规划和布局 具有重要的 实际 意义 。 力推广资源节约型农业 的需要 目前，资源短 缺与资源浪费现象并存是制约我国农业发展的一个突出问题 。虽然我 国农业自然资源绝对量大，但面对不断增长的人口，人均相对量更少， 加之 目前我国农业资源利用方式仍然是粗放型的，农业自然资源利用率低下，浪费严重，已成为我国农业持续发展的重要制约因素。 对发展中国家而言，资源的有效利用以及适应能力的建设尤为重要。 中共中央国务院 2007 年“一号文件”就指出，要 发展农业就要 提高资源的利用率。 对有限的自然资源而言， 只有对资源的利用状况有个详细深入的了解，才能找出问题 ， 充分利用有限资源 。所以说，提高农业自然资源的利用效率是 中国农业 可持续发展的保障，也是构建和谐社会，建设社会主义新农村的需要。 2 研究意义 候变化对农业的重要性 农业是一种生物的自然和经济再生产过程，除了社会经济和技术因素外，还受自然环境尤其是气候生态条件的制约。农业类型的分布、产量的丰歉和品质的优劣，都与土地类型和气候要素有关。 气候为生物提供了光、热、水、空气、风等能量和物质资源，是进行农业生产的自然资源之一。气候资源在数量、质量及组合特征上有很大的地域差异；在时间变化上又有明显的季节和年际变化性。农业是对气候变化反应最为敏感的部门之一， 各种农业气候资源的数量及其匹 配对农业布局、种植制度、作物种类及农业产量有着密切关系。 气候作为基础资源和植物生存条件，在生产中发挥着重要作用。对农业生产而言，气候变化通过改变农作物生长发育过程中光照、热量 、水分 ，以及光热和水分的匹配状况影响其生产力。气候的变化，往往是制约地区经济发展，特别是农业发展的重要因素，尤其在全球气候 变暖 的情况下，充分认识和掌握气候变化规律，科学合理利用气候资源，对发展农 业 经济，构建和谐的社会主义新农村是十分重要的。 根据政府间气候变化委员会（ 三次评估报告，大气中 经从工业革命前 (1800 年 )的 280升 /升 )上升到 1999 年的 367约增长了26%，近 40 年间增长了 13%。目前， 以每年 速率继续增加。 即使把人为的 放速率控制在 1990 年的水平，到 2050 年 15 21 世纪末 60室气 3 体的增加 可能是 全球气候 变暖的重要原因。 在全球 气候 变化背景下，我国的气候也将发生变化。 有关研究表明，我国的气候变化趋势与全球气候的总趋势是基本一致的。同时， 告认为全球气候变 化对农业会产生重大影响，特别对那些适应能力差，生产异常脆弱地区的农业十分不利 4针对气候变化对农业的可能影响，迫切需要更加深入地了解我国气候与农业的关系；掌握农业气候资源的现状、变化趋势以及对农业生产力布局的影响； 在气候不断变化的背景下研究作物的气候生产潜力，弄清该地的气候生产潜力水平和光、热、水资源的配合协调的程度，了解不同要素对生产力影响的大小； 合理利用农业气候资源 ， 制订 农业规划和生产布局；运用气候规律来提高农业生产力及防灾减灾、趋利避害，进而实现 我国农业的高产、优质、高效 、安全、生态 和可持续发 展，降低农业对气候的脆弱性，确保我国粮食生产安全。 候变化对东北农业的影响 东北地区 主要包括 黑龙江、吉林、辽宁三省 （图 总土地面积 7870 万公顷，其中耕地 公顷，占全国耕地的 8，是 我国具有战略意义的商品粮基地 ， 粮食区际商品量和商品率均居全国首位 ， 每年为国家提供 30003500 万 吨 商品粮。据有关研究预测 9， 若按人 均需求 400 公斤 计 算 ， 东北地区外调粮食到 2010 年可以满足 人的需求 ， 到 2030 年可满足 即东北地区提 供的粮食可满足我国 50 新增人口的需求。随着我国粮食生产重心进一步由南方向北方和由东西部向中部地区推移 ， 东北地区粮食生产在国家粮食安全战略体系中地位将会更加重要 10。 图 研究的区域分布 北地区位处 38 N 54 N， 119 E 133 E 之 间，其地势特征是东北西三面被山地环绕，中部为大平原。山地海拔高度一般在 500 1000 米之间，其中最高峰位于长白山白云峰（海拔 2691 米）；中部的东北大平原海拔高度一般在 300 4 米以下，三江平原更低（最低处仅 34 米）。因为受这种地理环境的影响，使得这一地区的温 度 分布除随纬度增加而降低以外，同纬度地区中部平原温 度 较高，东部山区较低。由于受地理位置的影响，该区域内太阳辐射高于我国同纬度其它地区，但由于纬度高，生长季较短，生长季内的太阳辐射又普遍小于我国同纬度的其它地区。 东北地区 农业生产为一熟制，该区南部地区也可一年两熟或两年三熟。在种植业结构中，作物以玉米、水稻、大豆为主。其中玉米约占全国总产量的 40，在全国占有十分重要的地位；经济作物 大豆既是粮食作物又是油料作物，同时还是重要的副 食原料，占全国总产量的 40 ； 东北稻区属单季稻作带，尽管面积不大，仅占全国稻田总面积的 但本区粮食单产较高，稻谷产量约占全国稻谷产量的 3。由于东北地区属于温带大陆性季风气候区，地理环境复杂，各地气候、土壤等农业生态环境条件的地理差异较大，各地农业生产发展水平仍不平衡，农业生产潜力尚未充分发挥出来。 在气候变暖的影响研究中，东北地区因其纬度偏高，增暖明显，降水量减少，干旱显著增加，农业生产受到 较 大影响 11。 其影响集中表现在三个方面 ：农业生产不稳定性增加，产量波动大；农业生产布局和结构将出现变动， 作物种植制度可能发生较大变化；农业生产条件的改变，增加了农业成本和农业投资的幅度 ，对当地农业生产影响显著。 有 研究表明： 20 世纪 80 年代以来东北地区春季提前，生长季延长、生长季内总积温增加、 10积温带北移，玉米和水稻晚熟品种的种植范围出现北移和东扩 12。 目前，对 东北地区气候变化的影响研究 大多是 对增温的正效应关注较多，而且就 气候变化对农业生产的研究 来看，也多是利用各 种模式模拟 不同情况下 未来气候变化对 作物产量的影响， 对 于 过去农业气候资源的综合演化 情况研究还不够。 在我国季风性气候特征明显、气候变率较大的前提 下，如何客观地评 价 东北 气候变 暖 对我国东北地区农业 生产造成的影响及气候资源的 变化趋势和 利用情况 ， 分析这种变化对农业气候生产潜力造成的影响， 为制定合理的农业种植制度 ，使 农业产业结构调整 向纵深推进， 为实现 优质 高产高效农业提供科学的理论依据 。 正是本 论文研究的 主旨所在 。 术在研究作物生产潜力方面的优势 随着全球化、网络化和知识经济的日益发展 ， 地理信息系统作为应用领域的工程技术和跨越信息科学、地球科学和空间科学的应用基础科学 ， 其意义和价值已被认同。近年来 ， 我国的 术 正迅猛地由实验室走向产业化和社会化 ， 由设备引进、技术克隆走向自主开发、知识创新的新阶段。 地理信息系统（ 一种决策支持系统，它具有信息系统的各种特点（ 如 数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统 ，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息）。它是一门以数据库、图论、拓扑学、图像处理、人工智能、虚拟现实及计算机地形学等多门学科综合的交叉科学，是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的高新技术；另一方面，地理信息系统是一个技术系统，是以地理空间数据库为基础，采用 地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。 5 地理信息系统 具有 三大 基本 特征 ： 第一，具有 空间数据和属性数据的 采集、管理、 查询、 分析和输出多种地理信息的能力， 支持矢量和栅格两种数据模型，可方便地相互转化，为多源数据的有机整合提供了可能 ， 具有空间性和动态性；第二，由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务；第三，计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征，因而使得地理信息 系统能以快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。 由于地理信息系统所具有的这些优势， 使得研究人员在地理信息系统支持下能够方便的提取地理系统各 个 不同侧面、不同层次的空间和时间特征，也可以快速地模拟自然过程的演变或思维过程的结果，取得地理预测或“实验”的结果，选择优化方案，用于管理与决策。地理信息系统 发展迅速， 目前已被广泛应用于资源管理、农业区划、环境监测、城市规划等许多领域 。 农业气象中正得到充分应用，但在我国粮食生产研究中应用 得还不多 。正是由于 特有的空间分析、动态预测与提供 决策支持的功能 ,为我们运用 术来分析和评价气候生产潜力提供了很 大 的便利， 成为 研究区域性粮食生产潜力的有效手段 13。 因此 ， 使用 术对我国东北地区的气候变化及其对作物生产潜力的影响进行研究，对提高农业气候资源利用效率， 保证 东北地区农业的可持续发展，实现优质高产高效农业提供理论依据和科学指导具有重要的现实意义和应用价值。 3 研究进展 业生产潜力研究进展 农业 生产潜力 ，也称理论潜力 ，它是指在其它一切条件（包括作物品种、土壤、耕作技术等）都能充分 满足和发挥最大效能的情况下，现今气候条件所能允许的作物 单产上限。对粮食生产来说， 农业生产潜力的研究主要包括：光合 生产潜力 、光温 生产潜力和 气候生产潜力。 对生产潜力的 研究 最早可以追溯到 1840 年 德国化学家 出的“最小因子律” (of 他在研究干物质生产量与营养物质间供需关系时，从光能利用与同化 14。 20 世纪 20 年代初，国外一些学者利用量子效率理论研究光合作用过程，认为作物生产潜力的大小最终取决于光照的多少及光能利用效率的高低。 20 世纪 60 年代，量子效率法计算光合生产潜力的研究取得了 很大进展，美国的 从作物的光合效率及干物质生产潜力的角度作了大量研究工作，利用量子效率概念进行了生产潜力研究，提出生物生产量 ( )与太阳总辐射 ( )之间的估算模式，而且从理论上推算出作物最大光能利用率为 5% 6%，但由于光合潜力未涉及其它因素，如温度和降水对产量潜力的制约作用，而仅考虑了光合作用，因此，计算结果偏高，与实际产量相差甚远 15。考虑到温度对光合生产潜力的影响，许多学者把光温生产潜力作为理论上限，用温度影响函数对光合生产潜力进行校正，研究光温生产潜力 。 推荐 了 赫宁根）模型和农业生态区域 (，对光温生产潜力研究较为深入，其思路和方法框架被世界不同区域采用。 6 此后作物生产力研究逐步转向气候生产潜力，即把光照、温度、降水等因素综合考虑进去探讨作物生产潜力。 从作物生产与水分有效利用的关系提出各种计算模型 16。由于水分因素与作物生产力关系的复杂性，以及相关参数获得的难度与精确性等问题，气候生产潜力的研究在总体思路上虽已成型，但研究成果的差异性比较以及可靠性程度存在问题较多。 20 世纪 80 年代，作物生产潜力的研究得到进一步的 补充和完善，并在实践中得到应用。 对气候生产能力的有限性做了深入的研究。德米季洛伊科提出了有效降水量的概念，并建立了水分效应模型 17。切卡沙尼卡提出了 度对产量的订正公式 18。樱谷哲夫从生理角度论述了作物蒸散与其生产潜力的关系 19。 之后 将作物生长模型与 术结合，分析了区域生产力，并提出优化的生产措施，如良种选择、最佳播种日期确定、灌溉计划制定等。他们的研究表明，通过与 术的结合，可以扩大作物模型的应用范围。因为术不仅可以定量表征区域环 境特性，而且能够揭示生产力的区域分布特征、以及存在的问题 ,从而通过与作物模型的结合，评估不同管理情景下的生产力，为农业管理或区域规划提供科学依据 20。 在国内，任美锷 于 1950 年 首先提出了作物生产潜力的问题 21， 1964 年 竺可桢从气候角度探讨了作物生产潜力，指出了光能利用效率的提高对作物单产的贡献 22。此后黄秉维根据作物光合潜力过程中的能量转换，提出了计算光合生产潜力的计算公式，即光合生产潜力是太阳总辐射与换算系数的乘积 23。换算系数是考虑能量转换系数与光能利用率后得出的。该公式首次以定量方 法研究了我国辐射资源状况，指出了对光能利用的上限，得到广泛应用。 在光温生产潜力的基础上陈明荣、侯光良等采用自然降水订正法对不同地区的光温生产潜力进行订正 ,估算出光热水生产潜力 24,25。田国良、于沪宁、赵名茶、李世奎等诸多学者从不同的角度研究了气候生产潜力 ， 并对我国气候生产潜力的空间分布进行了有益的探讨 26 在气候变化对作物生产潜力的影响研究方面，张强研究了黄土高原地区气候变化对玉米生产潜力的影响 30。杨恒山对 内蒙古哲里木 盟近 45 年的作物光能、光温和气候生产潜力的变化趋势进行了研究，并 对玉米、水稻、大豆、高粱 4 种作物的生产潜力变化进行了对比分析 31。张爱民等应用回归统计模型研究了淮河流域作物气候生产潜力 32。杨文坎运用纯数理统计的方法研究了越南北方水稻生产的影响 33。王素艳等采用逐步订正法，从水分平衡角度，用数理模式研究了气候生产潜力 34。黄志英等人从雨 养 和灌溉两个系列研究了河北省小麦、玉米的气候生产潜力 35。 赵艳霞等采用 光温生产潜力和气候生产潜力的计算方法，计算黄土高原不同地区 1960 2000年近 406。 在未来气候变 化对作物生产潜力的估算方面，金之庆等考虑 出北方冬小麦变化趋势 37。石春林和张宇等分别运用 型研究了气候变化对作物生产潜力的影响 38,39。林而达等利用中国随机天气模型将气候模式与 型相连接，模拟了未来气候情景下我国主要水稻产区产量的变化趋势 40。王宗明运用 型对黄土塬区作物生产潜力进行了初步研究 41。周治国 和周留根 基于知识模型和 术 分别 对江苏地区作物 7 的气候生产潜力 和棉花生产潜力 进行了分析和评价 42,43。 封志 明基于 术对甘肃省的作物生产潜力进行了分区 研究 44。刘引鸽和吴志杰 分别利用逐级订正法和 术对 关中平原和 漳州市的土地生产潜力 进行 了分析评价，将潜力研究由气候生产潜力推进到了土地潜力层面 45,46。 评价一种模型的优劣是与模拟结果精度要求和应用目的相联系的。国外采用的先进方法基本上是借用计算机技术和田间试验进行作物生长动态及产量形成模拟，剖析农田水分与生产力的量化关系；而我国则以潜力分析数学模型、动态模拟、田间潜力试验等结合探讨。总体来看，农田作物生产潜力的研究经历了从光合潜力到光温潜力，再 到气候潜力和土地潜力的发展历史，内容日趋完善，范围愈加广泛。随着研究手段的不断提高，作物生产潜力研究将由静态描述走向动态模拟，由单一因素走向多因子综合因素研究 47。 由于 以将时间作为第四维空间进行考虑，把基于机理过程的作物生长模型 (即随时间而发生的变化 )结合进来，将有利于对作物生长过程中的时间和空间变量进行分析 48。 作物动态生长模型与地理信息系统的结合也成为了研究作物生产潜力 较为理想的 一个新的发展趋势 49 随着世界对粮食生产潜力研究的拓展和深入，西方传统作物的微观模型在中国应用存在 参数设定适合度的缺陷，比如以往主要采用 业生态区域法，具有一般综合模式的优点，但该模型是基于非洲的试验资料建立起来的，运用于我国时要根据各地的作物品种和生长实际情况进行必要的修正。而近年来得到大家公认的“机制法” 模拟作物生长动态，考虑了作物群体的动态生长过程，分析作物的光合、呼吸和蒸腾等各基础生理过程，考虑全面，机理性较强，因而是作物生产潜力较为理想的计算方法。但该方法的关键问题是如何正确的给出与当地农业生产过程相符合的各级资源有效系数。目前关于各级有效系数的确定无论在指标的设定还是在研究尺度上都较 为粗略。基于此，本研究利用月均气象观测数据、农业统计数据和数字高程数据，利用 术采用 逐级订正的方法，估算了包括光、温、水的逐级农业生产潜力。 北地区气候变化研究 进展 我国对东北气候的研究不少，如 任国玉对东北的集中降水指数进行了研究 ，结果表明东北地区的年降水主要集中于作物的生长季节 52。 任国玉、周薇对辽东半岛本世纪气温变化做了初步研究 ， 指出辽东半岛冬、夏和年平均气温的长期趋势变化特点是冬季正不断增暖，而夏季却在持续变凉 53。 刘玉瑛等对吉林省 1980 1995 年热量资源的地理分布及作物品种布局进 行了研究 ， 发现 这段时间吉林的热量资源变化较大，积温增加，对作物生育期有所延长，农作物中晚熟区域向北向东扩展 54。 毛飞等对东北地区热量资源和低温冷害分布规律进行了研究 55。 吴金栋结合 式，利用 式就未来气候变化对东北地区水热条件的可能变化进行了数值模拟 ， 研究指出 ，未来增温有利于改善东北地区当前的热量条件，减轻低温冷害的危害；东北地区主要作物生长发育期间水分普遍不足，在无灌溉条件地区的农业产量将受到影响 56。 王春乙研究了气候变暖对东北地区作物种植的影响 ， 结果表明作物播种期 比 过去提早 10 15 天； 20 世纪 90 年代东北各种作物的中晚熟品种种植区域已向北向东扩展 57。 马树庆等对东北玉米 8 的 低温冷害 进行了研究 ，结果表明东北北部、东部冷害风险较大，中、西、南部较小 58。 王石立就近 20 年来气候变暖对东北地区农业生产水热条件的影响进行了研究 ， 指出 东北地区变暖主要表现在冬季，夏季增温幅度有限且不稳定； 且 20世纪 90 年代中后期出现暖干化趋势 59。 王媛等人就气候变暖对东北地区水稻种植的适应行为进行了研究 ，结果显示气候变暖对黑龙江、吉林大部分地区的水稻产生正面影响，而对辽宁大部分地区产生 负面影响 60。 汪宏宇对东北地区作物生长季降水异常的特征进行了分析 ， 发现 东北地区生长季降水存在减少趋势，旱灾略多于涝灾 61。 何平 利用气候学计算方法和辽宁农作物气候产量模型 对本溪 近 40年 的 农业气候生产潜力的 变化规律 进行了研究 ，分析结果认为该地太阳辐射量减少、降水量减少是本溪作物气候生产潜力下降的主要原因 62。 目前，各类研究大多针对单个气候指标的变化或局部地区气候变化对某种作物的影响进行了研究，还很少有人利用 业 资源利用 相关进展 气候资源利用率是指 在生育期或一年内作物的单位光、温、降水 所产生的生物产量或经济产量的绝对量或相对量，主要包括光、热、降水资源的利用率和气候资源综合利用率几个方面。评价指标大致可分两类，一类是相对量指标， 如马树庆和徐勇 用单位面积上作物实际生物产量或 经济 产量与作物生产潜力的百分比 来 表示 63,64，主要指标有：理论光能利用率、有效光能利用率、光合资源的粮食转化率、光温资源的粮食转化率和气候资源的粮食转化率 。另一种是绝对量指标， 如崔读昌和 刘秋海 用单位种植面积上单位资源所获得的生物产量或经济产量表示 65主要指标有：相对光能利用率、热量资源利用率、降水量资源利用率和综合气候资源利用率。 气候资源利用率的研究目前主要集中在对气候资源利用现状水平评价和提高的对策途径等方面。崔读昌先后用气候资源利用率的绝对量指标对世界主要国家和地区以及中国不同省、区的气候资源利用率进行研究，发 现 世界谷物产量的农业气候资源利用率地区差异很大。马树庆对吉林省、 刘秋海 对广东省粮食作物的气候资源利用率进行了研究 ，并分别提出了高