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过去100年(1906-2005年)全球地表平均温度升高0.74±0.18℃，气候变暖显著。青藏高原作为世界第三极，对气候变暖的响应更为明显，特别是80年代后期以来升温显著。高原地区气候变暖已对陆地生态系统产生显著影响，如冰川退缩、湿地面积减少、冻土退化等。气候变暖对与人类休憩相关的农业生态系统也产生重要的影响。
西藏地区作为青藏高原的主体，耕地面积较少，约2295.70 km2，仅占西藏自治区总面积的0.19％。其中西藏“一江两河”农区，即雅鲁藏布江中游、拉萨河和年楚河流域地区，仅占西藏地区总面积的5.53%，却分布了整个西藏耕地总面积的45%，是西藏最重要的农作物集中分布区，有“高原粮仓”之称。
该区耕地主要分布在河谷地势开阔平坦的阶地地区。由于独特的气候、地形地貌条件，决定了作物在生长与发育、空间布局等方面与我国东部农区存在差异，如作物耐寒耐旱能力强，生育期长，穗大粒多，分布海拔高差较大，主要分布在3000 m以上地区，整体上该区作物分布呈现出独特的立体多层次布局。在当前气候变暖的背景下，该区作物潜在空间分布、种植熟制与结构、作物产量等是否受到影响?
鉴于此，本论文以西藏“一江两河”农区为研究区，探讨气候变暖对该区农田生态系统尤其是作物空间分布、种植制度(空间配置、种植结构与熟制)、产量等方面的影响。首先基于该区主要气象站点数据从年、月均时间尺度分析了农业气候资源的变化特征；其次，参考原有的LUCC2000年矢量数据和TM影像对该区耕地数据进行订正和细化，在基础上解译完成1970s中期、1989年和2009年三期耕地数据，从而形成1970年代至2009年的10年间隔的4期耕地数据，并分别从海拔梯度、坡度和热量带等方面分析耕地的时空变化特征；再次，通过潜在适宜性评价来确定作物潜在适宜空间分布，在此基础上重点分析了气候变暖对作物空间分布、种植制度的影响；最后采用作物生长模型CERES-Wheat模型模拟了拉萨站点地区近40年来的作物产量，定量评价气候变暖对作物产量的可能影响。
本论文所得结论主要为：
(1)气候变化背景下该地区农业热量资源明显增加。研究区各站点热量指标年际变化较一致，呈显著增加趋势；≥0℃和≥10℃初日提前，终日推迟，持续日数延长。该区增温以冬季最为明显，其次为春季和秋季，夏季增温幅度最小。从稳定通过0和10℃积温的空间年代际变化来看，热量较高的积温带面积较小，但增加明显，增加区域主要分布在河谷地区，且主要由雅鲁藏布江干流、拉萨河和年楚河支流向上游地区扩展。
(2)1970s以来的四期遥感解译结果表明，该区耕地面积逐步增加。自1970s中期以来，耕地面积呈小幅增加趋势，以日喀则地区耕地的增加贡献率最大。该区80%以上的耕地主要分布在海拔3600-4200 m之间，且海拔≤4200 m区域耕地面积增加明显，尤以3800-4000 m海拔带增加显著；64%以上的耕地主要分布在坡度0-5°之间，该坡度带耕地面积增加最大。90%以上的耕地分布在＞2000℃·d的积温带内，其中＞2500℃·d积温带内耕地呈明显增加趋势，主要是由于气候变暖，较高热量的积温带面积增加带来的。
(3)基于生态位的作物潜在适宜性评价结果表明，气候变暖使得作物(春青稞和冬小麦)适宜度水平提高，潜在适宜种植范围向高海拔地区扩展。基于冬小麦和春青稞潜在适宜性评价分析，当前80%以上的耕地主要分布在高度和中度适宜区域，因此不同作物中高度适宜区一定程度上能够表征当前作物适宜的种植范围。以冬小麦和春青稞中高度适种区作为其适宜种植区域来看，冬小麦适种范围在空间上增加较为明显，特别是年楚河流域地区变化显著，逐步由年楚河下游河谷地带向中游地区扩展；冬小麦分布海拔上限由1970s时期的4249 m升高至2000s时期的4382 m，升高了133 m;春青稞耐寒耐旱性强，适宜种植范围最广，种植上限最高，气候变暖的结果使其适宜种植上限由1970s时期的4742 m升高至2000s时期的4827 m，增加了85 m。
(4)气候变暖影响了作物生育期，特别是春秋季热量资源增加显著，冬春季作物播种期均相应调整。以稳定下降到11℃终日作为冬小麦适宜播种期，由于江孜和拉萨站点稳定下降到11℃终日明显延迟，说明冬小麦适宜播种期应相应推迟；以稳定上升到4℃初日作为春播作物适宜种植期，由于日喀则和江孜站点稳定上升到4℃初日呈波动提前趋势，特别是自1980年以来提前趋势明显，为了提高作物产量，春播作物应适时提前早播，延长作物生育期。
(5)气候变暖，农业热量资源增加，该区原来粮食作物生长“一季有余，两季不足”的一熟制单一种植方式逐步向两熟制转变，且两季作物适宜种植的潜在区域逐步扩大。适宜两季作物生长的区域逐步由山南地区雅鲁藏布江下游地带向上游扩展，进而沿支流拉萨河下游向上游地区延伸；种植海拔上限也逐步向高海拔地区推移，由1970s时期的3608 m升高至2000s时期的3813 m，近30年来，海拔上限升高了200 m。两熟制作物生长所需热量条件的满足，将促使该区由单一的粮食型逐步向粮油型、粮经饲型、粮饲草型等多种种植结构发展。
(6)气候变暖在年内的分配对作物不同生育阶段的影响不同，对作物产量的影响存在差异。基于CERES-Wheat模型模拟的1970-2009年拉萨站点地区冬小麦潜在产量呈明显下降趋势，主要与11月均温的显著升高密切相关。该时期为冬小麦越冬前期，气温升高，引起作物越冬前生长旺盛，作物植株越冬期抗寒能力减弱，影响其返青后的正常生长，导致作物减产。