全球典型水稻主产区水稻种植面积动态变化及其对局地地表温度的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 何盈利 |
| 答辩日期 | 2024-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 董金玮 |
| 关键词 | 农业遥感 水稻制图 种植格局变化 环境效应 遥感云计算 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 地理学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 农业土地利用动态变化的遥感监测能够为农业可持续发展提供数据与科学 支撑。水稻作为全球主要粮食作物之一，准确的种植分布及其变化信息对国家 粮食安全和“零饥饿”目标的实现具有重要意义。此外，水稻种植涉及水资源 消耗、甲烷排放、地表辐射能量改变等生物地球物理化学过程，对区域环境具 有重要影响。因此，基于遥感开展全球水稻主产区的水稻种植格局动态监测及 其环境效应研究具有重要科学意义。 在此背景下，如何准确获得水稻时空分布信息及其时空动态变化特征，深 入探究水稻种植对局地环境特别是地表温度的影响，成为当前亟待解决的问题。 本研究利用多源中高空间分辨率遥感数据，基于精细物候信息的水稻提取算法， 对对全球五个水稻种植区（中国东北三江平原、中国南方江汉平原、越南南部 湄公河三角洲、印度西北旁遮普平原、意大利北部波河平原），分别构建了2020 年10 m分辨率和2000年以来30 m分辨率的水稻时空分布数据集。在此基础上， 本研究分析了水稻分布的时空变化特征及其影响因素，探究了水稻种植格局变 化对局地地表温度的影响，从地表辐射能量平衡的角度揭示了其生物物理机制。 主要工作和结论如下： （1）基于精细物候信息优化的水稻提取算法，在不同遥感数据组合下，制 备了全球五个典型水稻主产区 2020 年 10 m 水稻分布及熟制精细数据，并基于 地面真实样本对制图结果进行精度验证。研究表明协同光学和雷达数据的水稻 制图精度最优，总体精度达到0.81～0.89；水稻主产区的制图精度存在明显差异， 总体表现为低纬度地区的精度相比于高纬度地区更低。中国东北的总体精度最 高为0.95，意大利北部为0.94，越南地区的制图精度最低，其总体精度为0.79。 （2）基于跨时空迁移物候算法，构建了 2000 年以来全球五个典型水稻主 产区 30 m 的长时序水稻分布及熟制数据集，刻画了水稻时空分布变化，并分析 了主要影响因素。研究表明单熟制区域的水稻制图精度更好，其中中国东北地 区的总体精度达到 0.82～0.95，而中国南方和越南的制图精度均低于 0.81；2000 年以来，中国东北三江平原和印度西北的水稻扩张分别为2263 kha和1426 kha， 中国南方两湖地区水稻种植面积增加了 277 kha，但双季稻种植比例下降 5%。 越南南部水稻种植面积减少 170 kha，但三熟水稻的种植比例增加 4%。意大利 水稻种植面积缩减 105 kha。在影响因素方面，不同区域内的气温降水变化趋势 不同，其中水稻扩张地区气温、降水均有增加，而水稻缩减区呈现减少趋势， 对比不同非自然影响因素发现，政策和经济发展水平相比于人口、水稻价格指 数、进出口贸易量和农业投入价值等因素对水稻种植变化影响更大。 （3）基于能量平衡方程，分析了不同纬度地区水稻时空动态变化对局地温 度的影响差异。研究表明在不同纬度带水稻分布变化的温度效应存在区域和时 间差异，高纬度地区的水稻动态变化在全年尺度上呈现降温效应（-0.15 ℃）， 而中低纬度水稻动态变化带来升温效应（0.06 ℃和 0.15 ℃）。通过能量平衡方程 的分解，发现水稻扩张地区的温度效应主要受到潜热（中国东北：-0.09 ℃）和 感热（印度西北：0.71 ℃）主导，而水稻缩减地区的温度效应主要受反照率主 导（-0.09 ℃）。水稻扩张引起区域地表降温效应主要发生在水稻生长季内；但 低纬度地区非生长季内的升温趋势抵消了水稻扩张的降温效应，中纬度的水稻 缩减区加强了气候背景的变暖效应。 本文协同多源遥感数据、校准水稻移栽期窗口，提升了基于物候的水稻识 别算法在全球五个水稻主产区的适用性，完成了 2020 年水稻高精度制图；对比 分析了 2000 年以来五个种植区的水稻种植格局变化及其影响因素；从生物地球 物理过程的角度阐述了水稻的时空演变对局地地表温度的影响，揭示了水稻动 态变化对地表温度影响的纬度差异。本文实现了全球典型水稻主产区长时序、 高精度的水稻分布识别，加深了对全球水稻种植格局变化的区域环境效应认识。 |
| 学科主题 | 地理学与地理信息系统 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 185 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/209377]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 何盈利. 全球典型水稻主产区水稻种植面积动态变化及其对局地地表温度的影响[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。