中国荒漠及潜在荒漠化地区作物种植的潜力及影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 耿鑫 |
| 答辩日期 | 2024-12 |
| 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 | 王训明 |
| 关键词 | 荒漠化 作物种植 生产潜力 社会经济 生态影响 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 中国的作物种植正面临环境变化和资源竞争的双重威胁。然而作为全球贸易中农产品出口及进口份额均较大的国家，中国需要同时面对来自全球范围作物种植稳定性的挑战与支撑世界作物经济贸易体系平稳运行的重担，因此进一步优化其作物种植模式并提升作物产量至关重要。中国荒漠及潜在荒漠化地区空间辽阔，土地开发利用率低，是中国耕地资源的重要储备地区。然而其同时也是人类活动与气候变化共同影响下的典型生态脆弱地区，可能因不合理的土地利用活动而承受严重的生态后果。有关该地区是否存在作物种植扩张潜力及作物种植可持续性等问题目前仍存在巨大的争议。 本研究基于气候观测及再分析数据、陆气模式数据、遥感影像数据、社会经济统计年鉴等多个权威数据库和已发行的数据产品，结合野外调研、遥感解译和模型模拟等多种科学分析手段，分析了1961–2022年间中国荒漠及潜在荒漠化地区气候环境与地表荒漠化景观的时空动态与交互响应模式；诊断了该地区作物种植的生态适宜性、预期产量及在现阶段气候与环境变化背景下的作物种植扩张及区域增产潜力；评估了作物种植对该区域社会经济、水资源供需压力、土壤流失和盐渍化的影响。主要结论如下： （1）研究区现代沙质和砾质荒漠景观广泛分布，而典型盐碱性、高寒、土质和灌丛荒漠集中。区域植被覆盖度介于0–20%之间，在伊犁河谷、塔里木西部及北部绿洲明显“高绿”，其余地区自西向东梯度增加。近60年来，研究区植被覆盖度普遍显著增加，而蒙东部分地区局部褐化。全区54%、33%、25%、24%和22%面积的植被覆盖度动态分别由大气CO2浓度、年均温、年降水、有效积温变化和太阳辐射强度显著影响，其中在蒙东、蒙中和准噶尔地区由年降水主导，而在天山山麓和塔里木周边地区则由大气CO2浓度主导。 （2）研究区作物种植土地面积达15万km2，主要分布在蒙东地区、蒙中地区、准噶尔地区和塔里木地区，其中仅45%的种植区达到中-高适宜种植标准。受益于升温融雪背景下水资源可用性改善等原因，相比于1961–1990年，近30年来（1991–2022）研究区各主要作物适宜种植面积均有所提升。 （3）相比于1961–1990年，近30年来研究区小麦、玉米和棉花增产了7–11%，而稻谷、大豆、马铃薯和油菜籽同期减产了1–13%。单产方面，仅棉花和马铃薯高于全国均值，其余作物达到全国平均的60–94%。在将中-高适宜种植区全部投入生产以使产量最大化的情景下，小麦、玉米、稻谷和油菜籽的区域单产将提升2–7%，大豆、马铃薯和棉花将略微下降0–2%，而种植面积的合理扩张预期使各作物的区域产量提升至少73%。 （4）1991–2022年间研究区作物种植年均产值达3320亿元，其中26%转化为农业从业者的直接净利润，相比1961–1990年分别提升了4%和2%。棉花、玉米和马铃薯是主要的产值和净利润来源，而空间上，研究区东部的单位面积产值和净利润明显低于西部。 （5）近30年间研究区作物种植年均需水1079亿吨，灌溉导致的年均生态水资源赤字为593亿吨，相比于1961–1990年分别增加了3%和7%。作物种植的高耗水区域集中在毛乌素沙地、塔里木盆地及准噶尔盆地周边。近年来研究区作物种植的水资源投入产出比例为5.57元/吨，净利润投入产出比则为1.43元/吨，较早期（1961–1990年）分别下降3%和5%，整体农业水资源投入收益率仅为全国平均水平的一半。 （6）近30年研究区作物种植区域年均土壤侵蚀量达461万吨，其中侵蚀强烈区域集中在沙质荒漠周边。同期11%的作物种植面积受盐渍化影响，轻度、中度和重度盐渍化土壤面积分别占77%、14%和9%，其中西部地区土壤盐渍化问题更加严峻。相比于1961–1990年，研究区作物种植区域的土壤侵蚀和盐渍化土地面积已显著减少。与毗邻区与相比，作物种植对原生环境下的水土流失和土壤盐渍化问题有明显改善。 综上所述，本研究基于多种数据、模型和统计方法，较全面地评估了中国荒漠及潜在荒漠化地区的自然环境和景观变化、作物种植适宜性、区域增产潜力和相关的社会经济和生态影响，所得出的结论对提升该地区作物产能、改善社会生态效益具有重要的指导意义。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 166 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217282]  |
| 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 | 耿鑫. 中国荒漠及潜在荒漠化地区作物种植的潜力及影响[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
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