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全球气候变化通过扰动水热资源的分配秩序,引起农田生态系统偏离其固有的自然过程,形成适应气候变化的农作物分布格局,也给农业生产活动带来新的机遇与挑战。因此,研究农作物分布的时空格局变化特征、气候资源分布与变化规律及二者之间的关系,并提出适应气候变化的农作物分布格局调控策略,对于农业生产科学地趋利避害、提高作物气候适宜性具有重要意义。本研究以东北地区三大主栽作物为研究对象,以作物分布数据、生长发育数据和气候数据为数据基础,综合运用趋势分析法、空间分析法和最大熵模型等方法,从时间和空间两个维度出发,系统分析了农作物分布格局和农业气候资源格局的时空变化特征,量化了主导气候因子对作物气候适宜性的影响规律,并完成了对作物的气候适宜性空间区划,最后针对已种植区的分布和生长发育状况提出了相应的气候适应性调控策略。本研究初步结论如下: (1)东北地区农业气候资源变化特征。无霜期和潜在生育期初日均呈现极显著提前趋势,而终日均呈现极显著推迟趋势,无霜期和潜在生育期长度明显增加,日平均气温升高、积温增加而日均太阳辐射量减少,降水总量、日平均蒸散量、蒸散总量及太阳辐射总量的线性趋势不显著,呈现波动的年际变化趋势。气候资源总体呈现南多北少、平原多山地少的空间分布特征。气候资源变化的空间异质性强,变率呈现北高南低特征。 (2)东北地区农作物的气候适宜性特征。东北地区玉米、大豆和水稻的气候适宜性模型均达到了可信水平,影响作物气候适宜性的主导因子分别有4个(积温、日平均气温、降水总量和蒸散总量)、3个(降水总量、日平均气温和日平均蒸散量)、5个(生育期长度、生育期初日、降水总量、蒸散总量和日平均太阳辐射量)。主栽作物的气候适宜区与最适宜区呈现明显的北移东扩变化特征、不适宜区面积逐渐减少。 (3)东北地区农作物时空格局特征。1990-2013年,东北地区农作物总面积为39.4×104km2-41.7×104km2,占研究区总面积的比例为31.72%-33.53%,且呈现逐渐扩大趋势。其中,旱田面积先增后减、水田面积快速扩大,旱田与水田的面积比例由10∶1缩小到6.27∶1。旱田斑块数增多,破碎化趋势明显;旱田、水田与其他用地类型三者之间的相互转化在空间位置上和转移方向上均存在明显差异。由旱田和其他用地类型转为水田两种转移方式的中心位置变化均接近200km,方向均为由西南向东北。 基于上述研究结果,本研究以2013年三大农作物的分布格局为例,提出了适应气候变化的农作物格局调控策略。本研究通过分析农作物和农业气候资源的时空变化特征,探讨作物气候适宜性与气候因子的定量关系,不仅深化了对农作物适应气候变化内在规律的理解,而且为东北地区农业生产活动科学地趋利避害、提高作物气候适应性提供了重要的实践指导作用。