基于MODIS和農(nóng)業(yè)氣象觀測數(shù)據(jù)的農(nóng)作物生長季長度變化研究——以黑龍江省水稻為例.pdf

1、農(nóng)作物生長的季節(jié)周期對環(huán)境變化敏感。農(nóng)作物物候的重現(xiàn)時(shí)間反映農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)對環(huán)境因子的響應(yīng)，對研究農(nóng)業(yè)和氣候變化的關(guān)系意義重大。水稻作為我國重要的糧食作物，及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握水稻生長季長度的時(shí)空變化規(guī)律，一方面可為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)田管理、農(nóng)業(yè)政策制定等提供理論支撐，同時(shí)也對農(nóng)業(yè)應(yīng)對氣候變化、保障國家糧食安全有重要意義。遙感技術(shù)具有及時(shí)、客觀、宏觀等獨(dú)特優(yōu)勢，是在大尺度上探測作物生長季長度變化的有效手段。但遙感數(shù)據(jù)描述的是地表反射率信息，在像元尺

2、度上反映農(nóng)作物的生長狀況及變化特征，與針對植株的地面農(nóng)業(yè)物候觀測信息存在差異。因此，遙感數(shù)據(jù)需要經(jīng)過地面觀測校正才能更為準(zhǔn)確地反映作物的真實(shí)生長狀況。
　　本研究以2007-2011年MODIS物候產(chǎn)品為數(shù)據(jù)源，選取黑龍江水稻生長季長度作為研究對象，結(jié)合農(nóng)業(yè)氣象站農(nóng)作物物候觀測資料、氣象資料和水稻種植區(qū)等時(shí)空數(shù)據(jù)，進(jìn)行水稻生長季起止日期提取、驗(yàn)證、統(tǒng)計(jì)校正建模、水稻生長季長度時(shí)空變化特征分析等方面的研究。主要研究成果包括：

3、　?。?）僅包含積溫因子的水稻生長季模型優(yōu)于同時(shí)考慮積溫和降水的水稻生長季模型，線性回歸模型較非線性回歸模型擬合優(yōu)度更高。通過對比積溫、降水與遙感-地面差異值之間的線性及非線性回歸模型發(fā)現(xiàn)，積溫和降水都表現(xiàn)出顯著相關(guān)，但積溫顯著性更高，以2007年回歸方程為例，積溫方程極顯著（p=4×10-6）。對于水稻的發(fā)育期而言，降水因子對發(fā)育期影響不顯著。理論上，模型越復(fù)雜，模型對生長季的描述能力越強(qiáng)，然而，隨著復(fù)雜性增加，模型參數(shù)的耐受性會(huì)變低

4、，擬合將變得更加困難。
　　（2）利用模型校正后的黑龍江省水稻生長季長度，在空間上存在自西南向東北逐漸延長的趨勢。東北部水稻生長結(jié)束時(shí)間較晚，生長季長度較長，介于118-129天之間；西南部結(jié)束時(shí)間早，生長季長度較短，長度介于96-106天之間。西南部較東北部平均短6天。緯度越高，生長季長度越長（速率為2.1天/度），經(jīng)度越向東遞增，生長季長度越長（速率為1.2天/度）。造成黑龍江省水稻生長季長度差異性的原因主要與當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩憝h(huán)

5、境密切相關(guān)，特別是溫度，在對水稻生長季長度與5-9月≥0℃積溫的相關(guān)性分析中發(fā)現(xiàn)，2007-2011年中大部分年份均呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)都低于-0.8。緯度越高，溫度越低，農(nóng)作物為保證其正常的發(fā)育成熟，需要通過延長生長時(shí)間來滿足對溫度的需求，因此導(dǎo)致了黑龍江東北水稻區(qū)結(jié)束期較晚，生長季長度較長。
　?。?）2007-2011年，黑龍江省水稻生長季長度呈現(xiàn)出明顯的縮短趨勢。水稻生長季開始期推遲，生長季結(jié)束時(shí)間沒有明顯變化，生長季長