黑龙江省过去20年粮食作物种植格局变化及其气候背景

根据黑龙江省1980～1999年的气候资料和1980～2000年水稻、小麦、玉米等主要粮食作物播种面积等统计资料,利用快速聚类分析方法分析了气候变化背景下黑龙江省主要粮食作物的种植格局和种植界限变化情况。结果表明:在过去20年里,全省主要粮食作物的播种面积变化显著。特别是进入20世纪90年代,水稻播种范围向北向东扩张趋势明显,种植面积比重显著增加;小麦种植面积比重快速降低,种植范围大幅向北退缩;玉米则在保持一个相对稳定的比例关系的基础上,逐渐向北部和东部伸展。粮食种植结构的这种调整使水稻逐渐取代小麦成为黑龙江省主要粮食作物之一,并最终导致该区主要粮食作物种植格局从以小麦和玉米为主转变为以玉米和水稻为主。上述粮食作物种植格局的变化与气候变暖带来的积温增加及积温带北移东扩密切相关。     

基于农户微观视角下的大城市郊区耕地土壤质量变化驱动机制研究

对耕地土壤质量变化驱动机制的研究是破解耕地质量变化规律及其效应的关键。利用野外采样与实验室分析相结合、统计分析和计量经济模型等分析方法,对研究区域238 个耕地地块的土壤采样数据和对应农户调查数据进行实证研究,结果表明,不同区域农户土地利用方式、程度和投入强度对耕地土壤质量的作用方向、影响程度和显著水平都不同。其中近郊区的农户“以兼业为主,以农为辅”,其行为突出表现为劳动力投入的“非农化”趋势,对耕地的粗放利用和掠夺式经营现象比较普遍,主要影响因素土地利用程度每增加一个单位,导致耕地土壤的碱解氮、速效磷和速效钾的含量平均下降11.496、44.078 和15.469 mg/kg;研究区域中部农户“以兼业为主”,突出表现为集约化程度比近郊区农户有所提高、种植结构也不断调整,对土地的投入、管理都得到很大的提高,主要影响因素土地利用方式转变会促使土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量平均提高4.799 g/kg、7.454 mg/kg、100.170 mg/kg 和61.205 mg/kg;远郊区的农户“以农为主”,突出表现为“非粮化”趋势,由于比较高的就业机会成本,种地收入超过农户预期,耕地集约化、规模化程度较高,主要影响因素土地投入强度每增加一单位,土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量平均增加0.007、0.025 和0.037 mg/kg。基于以上的研究结果,从提高农业生产比较效益、稳定农村土地承包关系和促进土地适度规模经营等方面提出规范农户土地利用行为,改善区域耕地土壤质量的政策建议。     

基于耕地资源约束的中国大豆生产能力研究

论文首先在理论上系统分析了耕地资源约束与农产品生产能力之间的关系;以东北地区和黄淮海地区的大豆生产为重点,对主产区大豆生产的经济效益及影响大豆生产的资源、环境等其他问题进行了研究;并以县为基本单元,对中国大豆主产区未来大豆最大可能生产规模进行了预测;在分析大豆主产区大豆综合生产潜力基础上,研究提出了2020年之前中国大豆的最大可能生产能力在2800×10⁴～3400×10⁴t左右。但由于中国大豆生产和大豆加工存在严重的空间布局错位,应实施“南进北出”的大豆贸易战略;东北平原区的三江平原和松嫩平原是大豆增产潜力最大的地区,但该地区也是玉米主产区,扩大大豆种植面积必然带来玉米种植面积的下降,也将影响未来中国玉米的供求,所以,在耕地资源有限的情况下,应在“耕地资源-农产品”系统中研究耕地资源与农产品的综合平衡问题。     

黑龙江省粮食生产的时空格局及动因分析

采用空间自相关、聚类分析和多元回归模型等方法,论文探讨了2000 年以来黑龙江省粮食生产的时空动态及其主要影响因素.结果表明:① 黑龙江省粮食生产规模持续扩大,其中,大豆播种面积及其占农作物总播种面积的比重均经历了“上升-下降”的波动过程,玉米和水稻播种面积不断扩大,但其占农作物播种面积的比重分别在2009 和2011 年超过大豆;② 黑龙江省粮食生产具有一定的空间相关性,大豆空间集聚最显著,玉米次之,水稻最不明显;③ 粮食生产区域化和专门化态势增强,松嫩平原北部及大小兴安岭地区、松嫩平原东南部和三江平原北部分别形成了以大豆、玉米和水稻为主的粮食生产类型区;④ 多元回归分析表明,农业投入、经济环境、技术水平、市场因素是影响黑龙江省粮食生产及其结构时空变化的主要因素.     

“三北”地区沙棘种植地带划分与对策

中国“三北”地区不同生态气候地带,需要布设不同适宜性的沙棘品种,并严格按照适地适树的原则,因地制宜,方能达到预期的生态经济效果。“三北”沙棘种植地区,主要包括黄土高原南部半湿润森林草原气候生态经济型沙棘种植地带、黄土高原中部半干旱草原气候生态经济型沙棘种植地带、黄土高原北部干旱荒漠草原气候生态型沙棘种植地带、冀北辽西半干旱半湿润草原气候生态经济型沙棘种植地带、东北北部冷湿草原气候经济型沙棘种植地带(简称“五带”)。每一地带基本上都有各自适宜的自然种源区及良种繁育中心(基地、站、点)。沙棘“五带”种植地带划分方案的实质,是防止引种工作中的一窝蜂现象,实现科学规划,精心种植。在保证沙棘引种区域化的前提下,要注意培育沙棘优良品种、防止病虫害蔓延和通过产品打入国际市场来拉动国内沙棘种植的步伐。     

我国森林资源产品流动及其变化特征分析

论文运用物流分析的基本思想,基于我国森林资源产品产量、贸易量统计资料,采用统一单位“原木当量”(m₃),估算了1981～2000年森林资源采伐和产品加工环节的资源流量,进而分析我国森林资源产品流动的变化特征。结果表明,我国从“六五”(1981～1985年)到“九五”(1996～2000年)期间,消耗森林资源量分别为10230×104、11678×104、13444×104和16962×104m₃/a,呈加速增长趋势。其中,来自国外的资源流量占总流量的比重呈增加趋势,“六五”期间占19.1%,到“九五”期间上升为48.3%。流入资源以原木、木浆、纸及纸板、胶合板为主,它们主要来自北美、东亚、东南亚地区,有来源多地区化的变化趋向。森林资源在“六五”期间主要流向原木锯材类产品加工,随着产品流向结构的逐步改善,更多的资源流向人造板类产品的生产消费;纸类产品生产消费的资源流量增加迅速,但主要来自国外。     

水是西北地区生态系统重建的根本

我国以植树造林为核心的生态环境建设取得了很大成绩,到1997年全国已累计造林4627万hm²,其中“三北地区”3024万hm²。但也存在着很大问题,主要表现在平均造林成活率仅25%,保存率仅13%。经分析,西北地区少雨干旱,缺土壤水是“年年造林不见林”的主要原因。分析表明,水是西北地区生态系统重建的根本,而跨流域调水、加强水资源管理、雨水资源化、发展节水农业、普及节水意识等,是解决西北地区水资源短缺的根本途径。     

基于Landsat影像的鄱阳湖平原水稻主产区水稻熟制动态监测

鄱阳湖平原是我国重要的粮食生产基地,是华中单/双季稻作带,是基于遥感监测水稻多熟种植的典型区域。动态监测区域水稻熟制时空格局,对评估耕地利用强度、增强粮食供给功能以及保障国家与地区粮食安全具有重要意义。论文以鄱阳湖平原水稻主产区为例,首先结合水稻物候历、多年月均降水和Landsat影像云量特征,利用Landsat-5/7/8 TM/ETM+/OLI影像数据,在目视解译水田分布的基础上,基于合适时间窗口影像监测了主产区2005年和2013年水稻熟制变化格局;其次,通过农户访谈和调查问卷（677份）收集了主产区水稻种植及熟制变化的相关信息。研究表明：1）9月中旬到10月上旬是判别鄱阳湖平原单/双季稻的合适时间窗口。主产区9-10月处于少雨期,平均降水占全年的4%;云量覆盖小于等于10%的Landsat影像占20%,共484景,其中,9-10月占27%。2）2005-2013年,主产区水田面积减少2.68%,但复种指数增加9.0%,其中,单季稻减少1 061.35 km²,双季稻增加1 564.45 km²;2013年单季稻种植面积为4 795.63 km²,双季稻为11 617.13 km²,水稻复种指数为156.7%。3）空间上,双季稻主要分布在赣江河口三角洲、信江河口三角洲,而单季稻集中在鄱阳湖湖汊周边及市县（区）周围,总体上以赣江-饶河一线为界,界线以北以单季稻为主,以南则以双季稻为主。4）近3成受访农户近5 a调整了水稻熟制,其中“双改单”和“单改双”分别为14.2%和10.8%。另有4成多受调查县域存在主动弃耕现象,研究区弃耕或耕地他用比例占4.9%。     

江苏沿海地区耕地利用转型及其生态系统服务价值变化响应

论文以江苏沿海地区1990、2000和2010年3期土地利用空间数据为基础,在GIS、地学信息图谱理论和Costanza等生态系统服务价值测算方法的支持下合成时间序列表征下的耕地利用转型图谱、耕地利用转型模式图谱和生态系统服务价值图谱,据此揭示江苏沿海地区耕地转型时空变化特征及其生态系统服务价值变化响应规律。结果表明：1）1990-2000年阶段耕地以建设用地、水域和林地占用为主,补充耕地来源除建设用地、水域和林地外,还包括了草地,耕地占用大于补充。空间差异以“耕地→建设用地”、“草地→耕地”最为明显,空间分离度低。2）2000-2010年阶段耕地占用的去向增加了未利用地,草地仍是主要的耕地补充来源。空间上以“耕地→建设用地”和“耕地→水域”图谱变化最为显著,空间分离度变大。3）1990-2010年耕地利用转型模式以后期变化最为显著。4）近20 a间,江苏沿海生态系统服务总价值由170.85×10⁸元提升为182.23×10⁸元,水域是提高生态系统服务价值最主要的贡献类型。耕地利用转型导致耕地的生态系统服务价值降低,“耕地→建设用地”是最主要的生态减值图谱 类型。     

非农就业对农户种植多样性的影响:以江苏省泰兴市和宿豫区为例

为分析非农就业对农户种植多样性的影响,通过农户问卷调查手段获得356份农户问卷,以在江苏省泰兴市和宿豫区的农户问卷调查数据为基础,采用Poisson回归方法,估计了农户种植多样性决策模型。依据模型估计结果,分析了非农就业对农户种植多样性的影响。分析表明,农户的种植多样性受到多种因素的影响。负责农业生产家庭成员受教育年限提高1 a,种植多样性提高1.5%左右;种植面积增加1 hm²,则农户种植多样性提高28%左右;就农户参与非农活动的影响而言,与负责农业生产家庭成员不参与非农活动的农户相比较,负责农业生产家庭成员参与非农活动家庭的种植多样性减少11%左右;负责农业生产家庭成员参与非农活动月数增加1个月,农户种植多样性大约降低1.4%。分析说明负责农业生产家庭成员参与非农就业会显著降低农户种植多样性。     

中国西北地区气候变暖对农业的影响

选取西北地区资料年代较长的171个地面测站1961～2003年日平均气温资料,计算历年≥0℃、≥10℃积温和<0℃负积温,深入研究西北地区热量资源对气候变暖的响应及其对农业生产的影响。结果表明:1987～2003年比1961～1986年的平均值明显增高,尤以最低气温增幅最大,这说明最低气温的变化比最高气温的变化更敏感,西北地区气候变暖主要来自最低气温升高的贡献。冬季升温幅度大于夏季,<0℃负积温绝对值明显减少。西北地区20世纪80年代后期气候明显变暖,热量资源增加,喜温作物面积扩大,越冬作物种植区北界向北扩展,对牧区牲畜越冬度春有利。西北地区气候变暖对农业的负面影响大于正面影响。     

中国种植业碳汇盈余动态变化及地区差异分析——基于31个省(市、区)2000—2012年的面板数据

在科学测算31个省(市、区)2000—2012年种植业碳汇盈余量的基础上,利用基尼系数系统考察了其地区差距及动态演变特征。研究结论揭示:1)中国种植业碳汇盈余量呈现较为明显的空间差异性。基于总量变化趋势的不同可将31个地区划分为"持续增长型"、"波动增长型"、"波动下降型"与"持续下降型"等4类地区。16个地区种植业碳汇水平得到提升但增幅差异较大;余下15个地区则处于下降态势。2)基尼系数测算结果表明,中国种植业碳汇盈余的地区差距在样本考察期内虽存在一定的年际起伏,但总体处于逐步扩大趋势。从三大区域来看,东部地区差距变化幅度居中,经历了差距缩小期、波动扩大期和波动平稳期等变化阶段;中部地区差距变化幅度最大,其绝对差距也高于东、西部地区,经历了差距持续扩大期、波动平稳期、波动缩小期与小幅扩大期等变化阶段;西部地区差距变化幅度最小,经历了"扩大"与"缩小"的循环演变。     

土地利用变化中农户脆弱性研究——一个理论分析框架及基于中国中部五省的调研实证

农村土地流转是发生在我国农村的重要社会经济现象,既关系到土地供给的总体结构与变化,也关系到城市化和工业化的进程,更关系到农户的生存状况。论文在分析当前农户脆弱性研究进展的基础上提出了一种土地利用变化中农户脆弱性理论分析框架,该分析框架包括暴露性指数EI、敏感性指数SI和自适应能力指数AI。根据量化后的SI和AI,可以计算出农户的脆弱性指数VI。论文以中国中部经济区5个省份：河南、湖北、湖南、江西和安徽作为案例研究区域,在大规模农户调研的基础上,选取了定量测度敏感性指数SI和自适应能力指数AI的指标体系,运用几何平均数算法对其进行量化,并由此分别计算出各省份农地转入户和转出户的脆弱性指数VI。最后,论文将农户脆弱性指数VI与暴露性指数（流转面积强度EI_A和流转时间强度EI_T）的关系进行了分析。     

东北典型黑土区耕地轮作休耕的空间重构

轮作休耕是保障黑土区耕地资源可持续利用的重要手段。科学合理确定粮食作物轮作休耕的耕地利用规模及空间分布,对实现黑土区耕地修养生息、提升地力和平衡粮食供求结构具有重要意义。以东北典型黑土区——克山县、拜泉县和依安县为研究区,运用作物种植空间适宜性评价模型、多目标优化（MOP）模型和智能体土地布局优化配置（AgentLA）模型,基于地块尺度构建耕地轮作和休耕布局,适度调整轮作休耕规模及分布。结果发现：（1）研究区主要作物种植适宜性高值和低值区存在明显空间差异。玉米和大豆种植适宜性高值区交汇于依安县北部和克山县西部,是玉米—大豆轮作优势区域。主要作物种植适宜性低值区交汇于依安县南部和拜泉县西南部,是休耕的重点区域。（2）基于种植结构优化的轮作规模实现了大豆种植比例增加和玉米种植比例减少,缓解了目前玉米阶段性供大于求、大豆供给不足的现实矛盾。通过设定多种粮食供求情景确定休耕规模有利于灵活应对粮食市场变动。（3）兼顾耕地空间适宜性和集聚性的轮作休耕布局有利于充分利用耕地资源禀赋比较优势、发展规模化经营,对提高耕地利用效率具有重要作用。研究通过科学重构黑土区耕地轮作和休耕空间布局,实现了耕地空间适宜性、空间集聚性、种植结构合理性和粮食供求稳定性的同步提升,为实现黑土区耕地资源合理可持续利用和粮食安全提供政策参考。     

Environmental assessment of organic soybean (Glycine max.) imported from China to Denmark: a case study

Growing global trade with organic products has increased the demand for environmental impact assessments during both production and transport. Environmental hotspots of organic soybeans produced in China and imported to Denmark were identified in a case study using a life cycle assessment approach. Furthermore, environmental impacts of organic and conventional soybeans at farm gate were compared in the case study. The total global warming potential (GWP) per ton organic soybeans imported to Denmark revealed that 51% came from transportation and 35% from the farm level. Comparing organic and conventional soybean at farm gate showed that GWP, non-renewable energy use, acidification and eutrophication was lower per ton organic soybeans, whereas land use was slightly higher.     

中国粮食作物种植结构调整及其水土资源利用效应

粮食种植结构调整会影响农业资源的消耗需求。20世纪90年代中后期以来,玉米在我国粮食生产中的地位明显提升。以粮食种植结构无调整为参照情景,一定产量下,1996-2015年,在国家层面,因粮食种植结构调整对水土资源消耗的节省量约占现期需求量的4%左右。在区域层面,从结构调整对种植面积的减省效应看,耕地资源相对丰富的北方地区明显高于南方地区;从对水资源消耗的减省效应看,北方贫水区也普遍高于南方地区,干旱度最高的西北地区最高。期间区域分品种粮食生产广泛受到作物种植比例变化的影响。研究结果表明,要充分利用好南方水热资源,恢复水稻生产,主要取决于稻米需求及其种植效益,而北方地区则要尽可能按降水规律调整农作制度,合理控制水稻、小麦的种植面积。     

发展生物能源引发的土地利用问题

在经济发展不断增加对能源的需求和国际上减少温室气体排放的压力下,生物能源得到了各国政府的大力扶持并取得了快速发展。全球燃料乙醇生产总量1975年为5.68×108L,2000年增加到170×108L,2007年迅速增加到511×108L。生物柴油也自2000年的约9.1×108L迅速增加到2007年的132×108L。生物能源的迅速发展带来了关于其对粮食安全影响的激烈争论。论文从剖析近年来关于生物能源发展对粮食安全的影响入手,系统分析了耕地在生物能源生产及其效应研究中的重要作用、近年来生物能源发展占用耕地面积、对土地利用变化的影响及其对农户耕地利用决策行为的影响机制。研究发现:①土地作为生物能源生产的主要资源投入类型,是其对粮食安全产生影响的最重要媒介;②近年来生物能源占用耕地面积呈不断增加趋势,2004年,全球生物能源占地1 400×104hm2,约为全球耕地总面积(140 583×104hm2)的1%,到2007年,占地4 221.7×104hm2,相当于2004年的3.05倍,据保守估计到2030年,将占地5 300×104hm2;③发展生物能源直接带来林地、草地和农用地等土地利用类型之间,以及不同农作物类型之间的土地利用冲突,并带来土地利用方式的显著变化;④从农户尺度看,相对于粮食作物,能源作物具备较高的经济收益,根据对广西武鸣县的农户调查得出,2009年木薯纯收益为11 123.04元/hm2、甘蔗为12 138.36元/hm2,远远高于稻谷(6 984.04元/hm2)、玉米(5 104.61元/hm2)、花生(2 851.36元/hm2),收益上的比较优势是其播种面积不断增加的根本原因。     

基于地理回归的农作物播种面积统计数据空间化方法

农作物空间格局反映了农作物种植结构和特征,是了解生产资源利用状况及进行农业结构调整的重要依据。研究旨在探索农作物播种面积统计数据空间化的方法,实现对历史农业统计数据的空间化表达。将传统的农业统计调查与先进的遥感技术、空间地理信息技术相结合,通过多元Logistic回归分析农作物格局与自然地理因素和社会经济因素之间的关系,构建农作物空间适宜性分布概率,在此基础上将农作物播种面积统计数据利用空间迭代分配方法,实现统计数据空间化的研究。论文选取中国东北三省作为方法研究区,实现了对该地区2000—2010年农作物播种面积空间化表达,经检验,该方法对东北三省水稻空间化精度为0.76,能够较好地完成农作物时空播种面积统计数据空间化工作。该方法是农作物调查和遥感时空格局解译研究的有效补充,为丰富农作物空间数据提供了技术手段。