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摘要:[目的]获取农作物空间分布信息,对于研究区域粮食安全、 气候变化、 陆地碳氮循环和水资源利用等都具有重要意义.[方法]该研究首先应用作物空间分配模型(SPAM-China模型),在5′×5′栅格尺度上重建了1980—2010年华北地区玉米空间分布信息;然后基于SPOT VEGETATION长时间序列NDVI数据,获取了该区域的作物熟制信息,并进一步划分出了华北地区春、 夏玉米种植类型区;最后,重点分析了2000—2010年间华北地区春玉米和夏玉米种植区域的时空变化特征.[结果](1)1980—2010期间,华北地区玉米种植面积增加了360万hm2,增加面积集中在中南部地区,变化主要发生在2000年以后;(2)2000—2010期间,华北地区春玉米面积增加136万hm2,占该区玉米总种植面积的比例由17%上升至27%;夏玉米种植面积尽管也增加了87万hm2,但占该区玉米总种植面积的比重呈下降趋势;(3)春夏玉米混种区为华北地区玉米主产区,近年来呈现为春玉米增加、 夏玉米减少的发展趋势,全区域92%春玉米面积增加和76%夏玉米面积减少均发生在春夏玉米混种区域内,可见该区以春玉米为代表的一熟制正呈现逐步取代以冬小麦—夏玉米为主二熟制的变化趋势.[结论]该文基于SPAM模型和遥感结合提取华北地区春、 夏玉米种植面积的方法,为大区域、 长时间尺度作物种植信息的获取提供了新思路.
[硕士论文] 范玲玲
农业遥感 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:粮食安全是直接关系人民生活、社会稳定和国民经济发展的重大战略问题。特别是对于拥有十几亿人口的中国来说,粮食安全更是成为了国内外广泛研究的热点。农作物空间格局时空动态演变信息反映了人类在空间上对农业土地资源的利用状况,是研究农田生态系统对生物地球化学循环贡献、全球变化对粮食生产系统影响的重要基础,对于保障国家粮食安全和优化土地利用格局具有十分重要的意义。小麦是我国北方地区居民的主要口粮,统计数据显示,2014年我国小麦播种面积达到2406万公顷,占当年全国粮食总播种面积的21.35%。除海南省,我国其余省市均有小麦种植。主要包括西南麦区、长江中下游麦区、黄淮海麦区和西北麦区,集中主产区位于黄淮海地区。近年来我国小麦单产和总产水平稳定发展,全国总量基本可以满足小麦供需平衡,然而由于各地气候条件、土壤类型、种植制度、品种类型、生产水平和管理技术存在差异,全国区域间的小麦生产存在明显的失衡现象。明晰长时间序列、大区域尺度我国小麦种植格局的变化特征,研究影响小麦种植区域变化的驱动因素,对于小麦安全生产具有重要意义。
  本文以小麦为研究对象,以省为研究单元,首先利用统计方法刻画了1949-2014年小麦种植空间格局的基础变化信息,然后结合农业经济数据以及气候数据,采用面板回归模型评估了促使小麦空间格局变化的驱动因素,尤其是气候因素。全文主要结论如下:
  (1)我国小麦生产具有明显的“波动中增长”的特征,波动性随着时间的推移被“熨平”,河南和安徽两省的小麦产量波动以及小麦单产因素对全国小麦总产波动的影响最大。同时,小麦种植空间分布省际分异性明显,20世纪80年代是其集散分布特征发生方向性变化的重要转折点。1949-1980年小麦种植面积分布总体上呈中部减少边缘增加的扩散趋势,同时这种发散的显著程度随时间变化是逐渐减弱的,1981-2014年小麦种植面积分布明显呈中部优势大省增加边缘省市减少的集中趋势,这种集中趋势使得小麦种植分布的不均衡性更加明显。
  (2)1949-2014年中国小麦种植重心分布在山西和河南交界线附近,65年间小麦种植重心沿西北方向迁移的直线距离为104km。1949-2014年中国冬小麦种植重心全部分布在河南境内,65年间冬小麦种植重心沿西北方向迁移的直线距离为31km。20世纪70年代之前,全国冬小麦种植面积以0.89×104ha/year的速率减少,冬小麦种植面积增加主要发生在四川、云南和河北,而缩减主要出现在河南、安徽和江苏。因此,该阶段冬小麦种植重心向西南迁移89km,70年代之后,全国冬小麦种植面积以1.99×104ha/year的速率减少,冬小麦种植面积缩减主要出现在四川、陕西和山西等北部地区,而增加仅出现在河南、江苏和安徽。因此,该阶段冬小麦种植重心向东北迁移66km。春小麦种植重心分布在内蒙古北部边境地区,其沿西南方向迁移的直线距离为692km。20世纪70年代之前,全国春小麦年增长面积绝对值为8.17×104ha,其年增长面积绝对值最高的省出现在黑龙江;70年代之后,种植面积以8.46×104ha/year的速率减少,其种植面积缩减主要出现在黑龙江、甘肃和新疆等地区。
  (3)小麦种植面积主要受社会经济因素的影响,同时气候因素的影响作用也较为显著。冬小麦面积主要受灌溉面积、城市化水平、每公顷耕地的耗电量、小麦纯收益以及农业总产值等社会经济因素的影响,其中65年间农业总产值变化对冬小麦面积变化的贡献率最高,达到了1938%,而温度和降水变化对冬小麦面积变化的贡献率分别为9.69%和11.05%。研究发现,温度对冬小麦面积重心迁移具有正效应且空间驱动作用明显,冬小麦生长季温度每上升1%,同期冬小麦面积增加0.09%,降水每增加1%,同期冬小麦面积减少0.56%。春小麦面积同样主要受城市化水平、小麦纯收益、每公顷耕地的耗电量、灌溉面积以及研发投入等社会经济因素的影响,65年间城市化水平的变化对春小麦面积变化的贡献率最高,达到了18.93%,而温度和降水变化对春小麦面积变化的贡献率分别为14.12%和13.19%。同时,温度对春小麦面积重心迁移具有负效应且空间驱动作用较为明显,春小麦生长季温度每上升1%,同期春小麦种植面积减少641%,降水每增加1%,同期春小麦种植面积减少1.95%。
摘要:[目的]探讨过去30年东北地区像元尺度种植结构的时空分布特征和演变规律,为东北地区农业政策的调整提供科学基础.[方法]基于1980-2010年东北三省的玉米、大豆、水稻和小麦种植面积的县级统计数据,利用SPAM-China模型获取10 km像元尺度上种植结构的分布信息,构建以像元内种植面积比例超过30%和占比前三位的种植结构类型的判定方式,利用空间叠加方法分析种植比例及其结构类型的时空变化特征.[结果]运用像元结果初步阐明了东北地区的种植结构变化特征,首先种植规模的优先顺序在2000年左右发生了变化,由玉米>大豆>小麦>水稻变为玉米>大豆>水稻>小麦;其次,30年间共出现14种组合类型,包括6种水稻及其组合类型由1980年的8.30%增至201 0年18.64%,主要分布于辽河平原、松嫩平原和三江平原等地;7种玉米及其组合类型占比超过三分之二,累积比例增长3.7%,主要分布在东北的中西部,是该地区的主要种植作物;5种大豆及其组合类型累积比例减少4.2%,空间上发生了显著的置换,由散布在三省的格局迅速北移集中于黑龙江;7种小麦及其组合类型累积比例从26.82%降为3.17%,是变化最为显著的种植结构类型,现有少量集中于黑龙江嫩江附近.再次,3种种植结构类型变化较多,一是由开垦耕地带来的新类型,占所有变化类型比例为20.91%,特别是黑龙江省拓荒带来的大规模水稻种植;二是单一作物型变化为两种或以上作物类型组合,占比为34.90%,组合作物主要为水稻和大豆;三是多种作物组合型变为单一作物型,将种植结构类型集聚,占比为41.36%,主要为玉米种植区的调整.[结论]过去30年种植结构类型变化规律为种植结构类型分布受玉米和大豆主导,其中大豆空间转移至黑龙江,水稻正成为东北地区重要种植类型,而小麦则持续萎缩至局部地区,种植结构类型变化趋势将以玉米、大豆和水稻为主,单一化趋势显著.种植结构调整方向应从减少单一玉米型和增加水稻和大豆组合型入手.
摘要:[目的]利用文献计量方法,对粮食生产系统适应气候变化研究领域1995—2016年研究态势进行定量分析,并探究其发展趋势,为该领域未来研究提供参考.[方法]基于Web of Science数据库,利用Thomson Data Analyzer(TDA)分析工具,采用计量分析方法,分析了1995—2016年粮食生产系统适应气候变化研究领域的总体发展趋势、国际主要研究力量、研究热点及关联性.[结果](1)1995—2016年,全球发文量呈现整体上升趋势,2012年之后处于较高发展水平.其中,美国在该领域发文量、平均引证指数等都远高于其他国家,位列第一.中国在2012年后发展速度较快,发文量及文献相对产出率跃居全球第二位,但平均引证指数与美国之间仍有较大的差距.(2)该领域排名前十的研究机构中,中国、美国各有3个,澳大利亚、法国、英国、荷兰各1个,其中最活跃的机构是中国科学院.(3)从研究机构间的合作关联性看,中国科学院中国农业科学院之间的研究相似度最高达0.67,且中国国内研究机构之间的合作相似度远大于国际研究机构.(4)气候变化、农业及作物模型一直是研究的热点,近年来研究热点外延至作物物候、产量、土壤、生物碳及温室气体等研究方向.[结论]目前,美国在该领域具有较强的竞争力和创新性,中国虽然后期有较快发展,但竞争力和创新性有待提高.气候变化对粮食生产系统的影响分析是当前研究的热点,未来可进一步研究气候变化、品种、社会经济要素等对粮食生产系统的影响机理及其贡献份额,针对不同粮食生产区制定适应气候变化的应对体系,建立综合评价体系,确保粮食生产安全和可持续发展.
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