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目 录

一、引言 4

二、数据来源及研究区域概况 4

2、1 数据来源 4

2、2 研究区域概况 5

三、数据处理方法 5

3、1日照适宜度函数模型 6

3、2温度适宜度函数模型 6

3、3降水适宜度函数模型 6

3、4气候适宜度函数模型 6

四、数据处理步骤 7

4、1对山西省站点数据进行整理 7

4、2 excel数据处理 9

4、3 arcgis数据处理 11

五、结果与分析 12

5、1春小麦适宜性 12

5、1.1温度适宜性区域分布 12

5、1.2降水适宜性区域分布 13

5、1.3日照适宜性区域分布 13

5、1.4气候适宜性区域分布 14

5、1.5春小麦气候适宜性时间变化 15

5、2冬小麦适宜性 15

5、2.1温度适宜性区域分布 15

5、2.2降水适宜性区域分布 16

5、2.3日照适宜性区域分布 16

5、2.4综合气候适宜性区域分布 17

5、2.5冬小麦气候适宜性时间变化 18

六、结果与讨论 19

七、参考文献 20

八、致谢 22

基于GIS的山西省小麦种植气候适宜性分析

陈许航

，China

Objective: to find out the effect of climate on wheat planting in Shanxi Province by collating and studying the data of the last 30 years in Shanxi Province.The change rule of wheat planting suitability in Shanxi Province was revealed, and the change trend of wheat planting suitability area was clarified, which provided reliable scientific basis for wheat planting.Methods: based on the climate data of Shanxi Province, using the suitability analysis model, the combination of temperature, precipitation and sunshine on crops suitability function, through the function of data processing results, the climate suitability analysis, and wheat of Shanxi Province at last, through temperature suitability, precipitation suitability, sunshine suitability analysis in combination with the comprehensive climate suitability.Results: through the analysis, the wheat presents downtrend climate suitability, winter wheat planting from south to north of Shanxi Province showed a trend of increase suitability, linfen, suitability is low, the most suitable region for xingxian north of the original.Similarly, the planting suitability of spring wheat in Shanxi Province also showed an increasing trend from south to north. The dividing line was south of taiyuan and south of wuzhai.Conclusion: due to the continuous warming of climate in recent years, the climate suitability of wheat planting in Shanxi Province has changed significantly

Keywords: wheat planting climate suitability analysis Shanxi Province.

引言

气候变化对农业的影响是国内外众多学者关注的热点和热点问题之一。由于农业生产与气候之间的密切关系，任何程度的气候变化都将对农业生产和相关进程产生潜在或重大影响。研究不同地区作物对气候变化的响应，对于积极适应气候变化，有效制定应对措施和对策，确保农业可持续发展具有重要意义。

对农作物的生长环境进行适应性评价，并进行种植区划研究是当前国内外学界的热点^[1-11] 。Seffino等^[12]设计了基于GIS工具的作业流式空问决策支持系统，对巴西圣保罗州进行了基于甘蔗种植的生态适宜性评价;孙白武等^[13]、任玲等^[14]利用ArcGIS的分析功能建立了一种新型的土地适应性评价体系，并以新疆地区的棉花种植区域为例进行了气候适宜性评价;王飞等^[15]则则针对福建地区的花生用地的适宜性进行了评估;陈海生等^[16]以MAPGIS平台为基础，综合评价了河南省部分地区的烟草生态适宜性。赖纯佳等^[17]利用Microsoft Excel以及ArcGIS的分析功能对淮河流域的小麦-水稻的种植制度的气候适宜性进行分析。

作为我国重要粮食产地以及气候敏感区之一的山西，研究该区域的小麦种植适宜性对该地区甚至全国的粮食问题有着重要意义。应用生态位适宜度理论和模糊数学方法，建立作物的气候适宜度模型。为该地区小麦种植合理布局提供科学依据。

二、数据来源及研究区域概况

2、1 数据来源

该数据集是1951年以来由752个基准地面气象观测站和自动台站组成的每日数据集。包括日平均气压、最高气压、最低气压、平均气温、最高气温、最低气温、平均相对湿度、最低相对湿度、平均风速、最大风速和风向、日照时数和降水量。对山西省17个台站1983-2012年的资料进行了分析。选择其中平均气温、最高气温、最低气温、日照时数、降水量五种数据。通过Microsoft Excel对气象数据进行整理以及处理再通过ARCGIS生成适宜度分布图。

2、2 研究区域概况

山西是我国重要粮食产地之一，耕地面积达到406.84公顷，也就相当于6102.6万亩。山西省耕地种类可分为基本农田、园地、林地、草地、城镇村及工矿用地、交通运输用地等，其中可用来种植小麦的是基本农田，面积达到341.23万公顷，也就是5118.5万亩。

山西省耕地按地区分被分为晋北、晋中、晋东南、晋南四个区域，其中晋北耕地140.71万公顷，占耕地总量的34.59 %；晋中地区耕地108.24万公顷，占耕地总量的26.6%；晋东南地区耕地56.59万公顷，占耕地总量的13.91% ；晋南地区耕地101.3万公顷，占耕地总量的24.9%。

从人均耕地看，全省人均耕地0.119公顷，较1996年第一次土地调查时的人均耕地0.147公顷有所下降，虽略高于全国人均耕地0.101公顷的水平，但耕地质量和复种指数明显低于全国水平。

因此对山西省土地的利用率需要的得到有效提高，综合考虑耕地数量、质量和人口增长的需求等要素，合理分配各种用地情况，坚持耕地保护制度以及节约用地制度。大力推进生态文明建设。

三、数据处理方法

气候对小麦的生长发育和最终产量有很大的影响，尤其是光照、温度和降水是影响小麦种植的三大重要因素。因此，在小麦种植适宜性的分析与评价中，有必要对这三个因子进行定量评价，并将这三种适宜性分析相结合，得到最终的气候适宜性。在小麦气候适宜性评价中，需要建立相对应的函数模型。

3、1日照适宜度函数模型

光照条件是农作物生长的一大重要条件，光照条件对于农作物的影响是一种模糊过程,即在“适宜 ”与“不适宜 ”之间变化。本文选取日照时数达到可照时数的百分之七十为临界点，认为日照百分率达到百分之七十以上时，小麦对光照条件的反应达到适宜状态。基于这种理解 ,光照适宜度函数可用下式表示:

- [ ( S - S) / b ]

S ( S )= e S lt; S0

1 S ≥S0

本文以70%日照时数为临界点(日照率)为临界点，认为日照率大于70%，作物对光照条件的响应是适宜的。结果表明，70%的日照时数是一个经验常数。模型中每个参数的值都是基于文献^[20-21]的。。

3、2温度适宜度函数模型

为定量分析山西省热量资源对小麦各生育期生长发育的满足程度 ,引入小麦对温度条件的反应函数。根据马树庆的研究 ^[18] ,其温度适宜度可用下式计算:

S ( T) = [ ( T - T₁ ) ] ( T₂ - T) ^B ] / [ ( T₀ - T₁ ) ( T₂ - T₀ ) ^B ]

B = ( T₂ - T₀ ) / ( T₀ - T₁ )

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