宁夏粮食生产与水和能源的关系研究

发布时间：2020-06-24 23:43

【摘要】：在全球人口增长和社会经济快速发展的背景下,水资源、粮食、能源供需矛盾和气候变化问题变得日益突出。粮食、水、能源三种资源相互影响、互相制约,特别是生产粮食需要大量的水资源和能源作为支撑,有必要深入研究粮食生产与水和能源的关系。分析宁夏单位水量粮食生产能力(以下称单水粮食产量)的时空分布特征,识别对其影响较深的因子,基于SWAT水文模型并结合未来气候变化情景研究气候变化自然因素对单水粮食产量的影响,同时充分考虑社会能源因素,估算粮食生产的能源消耗量,分析其对单水粮食产量的影响。本研究主要成果如下:(1)分析了宁夏气象、水文、水资源及农业资源的变化特征,采用灌溉水分生产率、作物分生产率、总流入水分生产率三种指标揭示了单水粮食产量的时空分布特征。(2)应用灰色关联分析法识别宁夏单水粮食产量的主要影响因素,计算各相关因子与作物水分生产率的关联程度,发现水资源和社会能源因素对单水粮食产量的影响比较深刻。(3)建立了黄河流域宁夏段SWAT水文模型,结合农业管理数据,模拟了径流及粮食产量;对比分析未来各气候情景变化情况并将未来气候变化数据重新输入模型进行模拟,绘制未来气候变化下的粮食产量、作物耗水量及作物水分生产率的空间分布图。结果表明,粮食产量受气候变化影响而降低,气温对粮食产量的影响较降水大,灌溉水的投入使得粮食产量变化较稳定;粮食生长期内耗水量增大,进而使得单水粮食产量降低;未来气候变化下粮食生产的水资源利用效率降低,不利于缓解粮食生产与水资源之间的矛盾。(4)采用能源核算方法计算主要粮食作物的能源消耗量,并分析各种能源投入占比结构,利用回归分析法剖析不同作物与能源消耗的关系以及不同类型能源与总作物之间的关系。结果表明,能源投入对于粮食生产水资源利用效率最高的是水稻,其次是玉米,最后是小麦;从单水粮食产量的角度看,在粮食生产能源不足的情况下,首先保证电力供应对于提高粮食生产水资源利用效率最有利。本研究结果可为指导宁夏粮食生产及能源投入提供参考。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：F323.213;F323.214;F326.11
【图文】：

基于以上研究进展，本文拟将采用模拟研究的方法探讨气候变化对粮食作物生长响。SWAT 模型能够考虑到气候变化引起水文系统的变化，进而也会间接影响粮食作生产。未来研究气候变化与粮食产量关系的重点也是融合气象、水文、农业、地理等学科。因此，本文将采用同时考虑水文和作物生长的 SWAT 模型，定量研究未来气候条件下的粮食产量。.3 研究内容与技术路线水-能源-粮食复杂系统，三者之间除了有直接关系外，还存在着更多复杂互馈的影响。所以，该系统涉及的领域和行业较多，除农业、水资源和能源之外，还受环候变化、社会经济及政策等因素的影响，任何一个因素的变化都有可能对该系统产生的影响。鉴于考虑所有的相关因素比较困难，本文拟对该系统进行简化，从粮食角度进行研究，按照关系紧密程度，抓住主要矛盾，将复杂系统重新划分为内部和外部两合系统。由于水与粮食的关系比较密切，本文将粮食和水作为一个内部系统，将影响系统的能源和气候变化作为外部因素，研究外部因素对于粮食-水内部系统的影响，即使得系统层次分明，又增强了本研究的可行性。具体的简化思路如图 1-1 所示。

本文技术路线图

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本文编号：2728531