發(fā)布時間：2020-07-02 08:34

【摘要】：如何提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣候變化的適應(yīng)性已經(jīng)成為生態(tài)學(xué)和農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域的一個熱點研究議題。由農(nóng)戶管理措施而形成的農(nóng)藝景觀格局在很大程度上決定了作物生產(chǎn)對氣候變化的適應(yīng)性程度,本研究立足于東北地區(qū)常見的地塊尺度類型和坡面尺度類型,揭示氣候變化背景下的農(nóng)藝景觀格局分布及其氣候適應(yīng)性效益,其對提高作物的氣候適應(yīng)性,趨利避害,達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)具有重要意義。以東北地區(qū)主栽作物玉米和大豆為研究對象,以田間實測數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)和遙感影像數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源,綜合運(yùn)用方差分析法和空間分法,系統(tǒng)分析了地塊尺度上不同株行距配置形成的農(nóng)藝景觀格局在冠層氣象因子和產(chǎn)量上的差異;同時,揭示不同坡位景觀位置上作物類型和壟向選擇不同而形成的坡面景觀格局的時空變化特征和作物的氣候適應(yīng)性程度,進(jìn)而對不同農(nóng)藝景觀格局下作物的氣候適應(yīng)性進(jìn)行量化,提出相應(yīng)的適應(yīng)措施與方案。研究獲得以下結(jié)論:(1)地塊尺度上不同種植格局對玉米冠層微氣候和產(chǎn)量的影響。(1)增溫前冠層溫濕度特征:增溫前,不同株行距配置模式下的玉米冠層溫度會產(chǎn)生差異,但是差異不顯著。玉米冠層溫度在55cm×36cm~65cm×31cm配置范圍內(nèi)隨著壟距的增大、株距的減小而降低,濕度變化與之相反�？傮w而言,65cm×31cm配置格局下的冠層溫度最低,濕度最大。(2)增溫后冠層溫濕度特征:增溫使各種配置格局下的玉米冠層溫度顯著提高,55cm×36cm和65cm×31cm種植格局下的冠層相對濕度下降,另外兩個處理相對濕度上升,均達(dá)到極顯著水平(p0.01)。增溫后,不同格局下的玉米冠層溫濕度差異不顯著,55cm×36cm配置格局下冠層溫度最高,濕度最低。(3)增溫前產(chǎn)量特征:玉米SPAD值、百粒重和產(chǎn)量在各類配置格局間均有差異,但未達(dá)到顯著水平,以55cm×36cm配置最優(yōu),能夠得到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。(4)增溫后產(chǎn)量特征:增溫后,玉米SPAD值、百粒重和產(chǎn)量均有一定的下降,但未達(dá)到顯著水平,以70cm×24cm配置最優(yōu),能夠得到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。此外研究發(fā)現(xiàn),65cm×31cm在高溫蟲害嚴(yán)重年份里具有較好的抗性,在4個壟距配置格局下能夠獲得較高的產(chǎn)量。(2)地塊尺度上不同種植格局對大豆冠層微氣候和產(chǎn)量的影響。(1)增溫前冠層溫濕度特征:增溫前,不同配置格局下的大豆冠層溫度會產(chǎn)生差異,但是差異不顯著。大豆冠層溫度隨著壟距的增大、株距的減小而升高。一定壟距范圍內(nèi),濕度是隨著壟距的增大、株距的減小而降低。(2)增溫后冠層溫濕度特征:大豆的冠層溫濕度都發(fā)生了極顯著的變化(p0.01)。其中55cm×6.1cm的冠層溫濕度受增溫的影響變化最大,70cm×4.8cm的壟距格局受增溫影響最小;65cm×5.2cm配置格局下的冠層溫度最高,濕度最低。(3)增溫前產(chǎn)量特征:大豆SPAD值、百粒重和產(chǎn)量在各處理間均有變化,但未達(dá)到顯著水平,以55cm×6.1cm和60cm×5.6cm配置較優(yōu),能夠得到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。(4)增溫后產(chǎn)量特征:增溫后,大豆SPAD值、百粒重和產(chǎn)量沒有顯著變化,但產(chǎn)量總體呈上升趨勢。70cm×4.8cm配置下產(chǎn)量最高。(3)坡面尺度上農(nóng)藝景觀格局時空特征。2014年、2015年、2017年,坡面上作物面積呈現(xiàn)擴(kuò)張趨勢,玉米增加比例高于大豆。整體以斜壟種植為主,種植面積占51%。其中,坡頂景觀位置上,玉米面積以斜壟方式增加,大豆種植面積減少;坡腰景觀位置上,2015年玉米面積比例高于大豆;2014年和2017年大豆面積高于玉米面積,呈現(xiàn)玉米和大豆間作種植方式;坡底洼地景觀位置上,玉米和大豆成片分布,玉米面積呈現(xiàn)增加的趨勢且多轉(zhuǎn)換為橫壟種植,大豆面積減少。(4)坡面尺度上農(nóng)藝景觀格局生產(chǎn)力特征。坡面尺度上的作物生產(chǎn)力整體呈現(xiàn)為:坡頂高地坡腰坡底洼地景觀。在坡底洼地景觀位置上,玉米在2014濕潤年和2017干旱年斜壟種植方式的生產(chǎn)力最大,2015正常年為順壟種植最大;坡腰景觀位置上的玉米在2014濕潤年和2017干旱年的生產(chǎn)力最大的壟向方式為順壟,2015正常年為斜壟種植;坡頂景觀位置地上,2014濕潤年玉米的種植方式為橫壟時,生產(chǎn)力最大。2015正常年和2017干旱年斜壟種植的生產(chǎn)力最大。大豆壟向選擇在各個年份間各個坡位上保持穩(wěn)定,在2015正常年均以橫壟種植,生產(chǎn)力最大。2014濕潤年和2017干旱年時,大豆順壟種植方式生產(chǎn)力最大�；�于上述研究結(jié)果,本研究提出了適應(yīng)氣候變化的農(nóng)藝種植景觀配置格局。目前在地塊尺度上,玉米采用55cm×36cm的配置最優(yōu);未來溫度持續(xù)升高,適宜采用70cm×24cm的配置格局;大豆在當(dāng)下和未來氣候變化下,都適宜采用55cm~60cm的種植格局。對于作物在坡面尺度上的分布來說,坡面的農(nóng)藝景觀格局在不同水熱年份下的配置各不相同。在保證玉米和大豆種植配比合理的前提下,坡頂景觀位置上適當(dāng)增加玉米種植面積;在干旱或濕潤年份,坡腰景觀位置上可適當(dāng)增加大豆種植面積,坡底洼地景觀位置上適當(dāng)增加大豆種植面積。不同作物在不同年份各坡位上壟向選擇方式如下:在坡底洼地景觀位置上,正常年份,玉米選擇順壟種植,大豆選擇橫壟種植;干旱和濕潤年份里玉米選擇斜壟種植,大豆選擇順壟種植。在坡腰景觀位置上,正常年份玉米斜壟種植獲得較大的生產(chǎn)力,大豆采用橫壟種植;濕潤和干旱年份里,玉米可以采用順壟種植方式,大豆選擇順壟種植。在坡頂景觀位置上,正常年份,玉米采用斜壟種植可獲得較大的生產(chǎn)力,大豆選擇橫壟種植;干旱年份,玉米選擇斜壟種植,大豆選擇順壟種植;濕潤年份,玉米選擇橫壟種植,大豆選擇斜壟種植可以獲得最高的生產(chǎn)力。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S162.5
【圖文】：

第二章 研究區(qū)概況和研究內(nèi)容第一節(jié) 研究區(qū)概況一、地理位置及范圍研究地點位于黑龍江省海倫市，海倫市地處在松嫩平原的中北部，黑龍江省的中部地區(qū)（46°58'～47°52'N，126°14'～127°45'E），在小興安嶺西麓，是小興安嶺向松嫩平原的過渡地帶。地塊尺度上，試驗位于該市的邢家屯，距離市中心 6km，行政上隸屬于護(hù)城村，試驗輻射面積為 1ha。坡面研究樣地位于東北黑土區(qū)的光榮小流域內(nèi)，該區(qū)是一個典型的流域坡耕地，距離海倫市中心西南方向12km處，行政隸屬于前進(jìn)鄉(xiāng)，該區(qū)主要包括揀草屯、光榮村，面積為 5.72hm2。見圖 2.1。

第一節(jié) 研究方法一、大田尺度研究方法（一）玉米樣地的壟距景觀模式研究方法在保持東北當(dāng)前平均種植密度（5 萬株/公頃）不變的基礎(chǔ)上，設(shè)置四種壟距藝景觀格局(圖 3. 1)：模式 1：壟距 55cm，株距 36cm；模式 2：壟距 60cm，距 33cm；模式 3：壟距 65cm，株距 31cm；模式 4：壟距 70cm，株距 29cm。四種農(nóng)藝景觀格局處理上安裝增溫裝置，用來探索不同壟距/株距空間組合格處理下玉米作物對未來氣候變暖的響應(yīng)及適應(yīng)性。增溫的處理時間是從玉米灌期開始到成熟期結(jié)束。增溫處理小區(qū)（TI）和自然對照小區(qū)（CK）隨機(jī)分布于驗樣方內(nèi),設(shè)計如下圖所示（圖 3. 2）。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2737976