太湖流域粮食生产时空格局演变与粮食安全评价

太湖流域既是中国传统粮食高产区又是当前经济发展的前沿阵地。论文从宏观视角探讨了该区1985-2010年27个县域粮食生产时空变化格局及粮食安全水平,结果表明:时间演化上该区粮食产量不稳定,但总体呈下降趋势,历经波动发展-急剧减少-稳步增长三阶段;空间差异亦较显著,除西北4个县域,其余地区粮食产量均有不同程度下降,粮食生产重心逐渐由中部向西北偏移,县域粮食生产相对优势弱化,整体粮食生产能力降低;粮食总产变异系数和70%以上年份波动系数超全国平均水平,粮食安全风险大;粮食不安全县域增多,2010年59%的县域粮食不安全。未来该区仍受到耕地数量减少和质量退化威胁,完善耕地保护政策并提出保障粮食安全的区域差别化措施具有重要的现实意义。     

江苏省粮食生产时空变化及影响因素分析

为了研究江苏省农用地粮食生产的时空变化及其影响因素,论文分析了2000年和2006年江苏省农用地粮食单产和总产的空间格局及其变化情况,同时,分析了人为影响因素和气象因素对江苏省农用地粮食单产的影响。结果表明:江苏省农用地粮食单产空间分布差异表现为由南往北不断减少的格局,这个格局2006年与2000年相比没有发生改变,但是,随着近年表现出苏北和苏中粮食单产增加大于苏南的趋势,苏南地区的粮食单产优势在渐渐消失,苏中地区成为江苏省粮食单产的另一个高值区,局部地区接近苏南的单产水平。2000年粮食总产分布表现为高值区多中心的格局,高值区主要分布在苏中和苏北地区,但到2006年后粮食总产高值区在苏北和苏中连片,其他地方的高值区消失。从论文分析结果来看,人为影响因素和降水变化是江苏省近年农用地粮食生产空间格局变化的主要影响因素。粮食生产格局的时空变化需要引起有关部门的注意,其结论可以为相关部门提供决策参考。     

物种多样性与粮食生产

有目的地培育具有优良品性的作物是人类社会走向文明的重要标志，作物的广泛栽培也是人类生存必不可少的手段。在世界人口达到一定数量（约一千万）后，人与作物之间已形成一种类似于互惠共生的关系。同时，人类对作物生产的依赖也已成为自身的一大弱点，农田生态系统太容易受到干扰，环境的微小变化都会造成作物减产。然而，由于人口问题我们在任何情况下都要保持相当高的粮食产量。要做到这一点，除了保证耕地面积、土壤肥力及必要的化学手段以外，保证作物种类的多样性和品种的多样性（种内基因多样性）也是必要前提之一。农业是人类社会…     

淮河流域粮食生产与化肥消费时空变化及对水环境影响

以淮河流域172 个县为研究单元,基于1990、1995、2000、2005 和2010 年分县粮食、化肥及2010 年水环境数据,采用ESDA模型、重力模型、回归分析和GIS 空间技术方法,分别对流域粮食生产与化肥消费的空间集聚程度及重心进行测定,在此基础上分析了流域粮食生产与化肥消费的动态时空变化规律、耦合关系及其对流域水环境影响。结果表明：①粮食生产与化肥消费的“高-高”和“低-低”集聚区存在显著空间正相关,空间聚集特征明显,“高-高”类型区主要集中分布在流域下游的苏北平原和皖北平原,“低-低”类型区主要集中分布在流域上游的伏牛山、桐柏山和沂蒙等山区;②重心分析表明,20 a 来粮食生产和化肥消费的重心逐步由流域东北向西南方向移动,分别移动了29.51 km和34.97 km,两者重心之间距离呈现近似“W”的“先减后增再减再增”徘徊特点;③流域粮食生产与化肥消费的“高-高”和“低-低”集聚区在流域空间位置上高度耦合,呈现增减协同的时空演进格局,且两者重心时空演变轨迹具有同向性,空间耦合特征显著;④回归分析表明化肥消费是流域水环境污染的主要贡献因子和污染来源,也表明流域粮食生产过程中环境成本较大,呈外部不经济效应。     

西藏粮食安全状况及主要粮食供需关系研究

西藏粮食安全事关当地的长治久安以及社会经济的可持续发展。论文基于2010年农户层面的食物消费调研数据,并且结合粮食市场调研、粮食加工企业调研以及政府部门调研数据等,在研究西藏粮食生产和消费基础之上,重点分析了西藏主要粮食（青稞、小麦和水稻）供应和需求之间的关系。结果显示,全区粮食供应数量较高,特别是外地调入粮食供给能力不断增强,提高了西藏粮食安全保障程度。2010年全区主要粮食生产为85.09万t,而家庭层面主要粮食消费为88.81万t,粮食生产和消费基本持平;但是考虑到本地粮食消费比重为60.8%,2010年本地粮食消费只有54.0万t。从整个西藏地区来看,虽然西藏地区粮食供应已经大于其需求（西藏地区三大粮食作物总供应146.3万t,而总需求超过95.9万t,供应为需求的1.5倍）,但是从不同地区来看,区域之间的粮食供需差别非常大,尤其是藏北牧区（主要是那曲地区）,粮食缺口比较大,未来需要加强藏北地区粮食的供给力度,提升其粮食安全的保障能力。随着内地粮食进藏数量和种类不断增加,未来需要进一步转变粮食购销体制系统,把粮食生产者（即农民）考虑在粮食流通市场之内,进一步加强和重视西藏粮食生产者在粮食流通中所发挥的作用,从而增加西藏农村地区家庭中余粮流通,增加青稞特色产业发展,提高农民收入。     

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。     

改革开放以来中国粮食生产空间重构

粮食生产空间重构不仅事关我国粮食安全,而且深刻影响着区域经济发展与生态保护。从数量、生产潜力和空间格局三个维度出发,采用GAEZ模型、景观格局指数与重心迁移模型探讨了1980—2018年中国粮食生产空间重构。研究表明：（1）就数量来看,南减北增,总量基本持衡,但其内部转换频繁。粮食生产空间转出面积约达6458万hm²,其中退耕还林还草与建设用地扩张占到90%左右;粮食生产空间转入面积为6680万hm²,毁林垦草占到75%。（2）从生产潜力上看,其总量整体呈下降趋势,同时表现出由东向西降低的梯度差异。生产潜力总量减少主要是由退耕还林还草与城市扩张所导致,使得中低潜力、中潜力与中高潜力等级的粮食生产空间减少。而增加的主要原因是毁林垦草,使得中潜力与中高潜力等级的粮食生产空间大量增加。（3）由于人类活动的加剧,空间格局发生了显著变化。粮食生产空间的规模逐渐变小,形状趋于复杂,相隔距离逐渐变远。同时,粮食生产空间的数量重心整体向南运动,但迁移距离不大。而生产潜力重心不断向东北移动,迁移幅度相对较大。研究结果丰富了土地系统研究体系,为保障粮食安全及实现粮食生产空间的可持续集约化发展提供依据。     

干旱区水—能源—粮食纽带系统协同演化——以中国西北地区为例

水、能源、粮食是人类社会发展的基本保障,三者之间的紧密联系成为近年来国内外学者关注的重点。通过对水—能源—粮食纽带系统协同演化机制的探究,能更好地厘清三者之间的相互关系,对实现社会高质量发展具有重要意义。基于自组织理论,从水、能源、粮食三个角度构建理论模型,运用哈肯模型分阶段地对中国西北地区水—能源—粮食纽带系统协同发展的演化机制进行探究,并在此基础上分析水—能源—粮食纽带系统协同得分的时空分异规律。结果表明：（1）2000—2010年间,中国西北地区水—能源—粮食纽带系统协同演化的序参量是水资源子系统,其主导着整个系统的演化方向,而能源子系统、粮食子系统处于从属地位。在协同得分的时空变化规律上,西北五省区协同得分整体呈上升趋势,但各地区得分差距较大。（2）2011—2018年间,中国西北地区水—能源—粮食纽带系统协同演化的序参量是水资源子系统和能源子系统,两者共同主导着水—能源—粮食纽带系统的协同演化,粮食子系统则处于从属地位。在协同得分的时空变化规律上,西北五省区协同得分仍保持平稳上升趋势,省际间得分差距明显缩小。     

华北地区粮食生产与水供应情势分析

华北地区是我国重要的粮食生产基地,其粮食产量在全国粮食总产中的比重由1949年的22%上升到1998年的29.6%。灌溉是保证该区粮食高产稳产的重要保证。华北地区目前用水处于严重紧张状态,1997年人均综合用水量为315m3,农业是用水大户,工农业用水比为1∶5,水资源供需的主要矛盾在农业。华北地区水资源利用率高达98.5%,整体供水潜力所剩无几;随着工业和城镇的发展,农业用水分额将继续减少;同时,受频繁的旱涝灾害、日益严重的水污染和大面积的地下水位下降的影响,农业供水保证率将进一步降低。分析指出,若无连续丰水年和外调水源的补给,要继续保证或发展本区的粮食生产规模,本区的农业用水情势有恶化之势,急需研究并制定出解决本区粮食生产和水资源供给不足矛盾的办法。     

青藏高原粮食生产、消费及安全风险格局变化

青藏高原是中国粮食短缺地区之一,提高其粮食自给能力和确保粮食安全一直受到中央和地方政府的高度重视。在修订牧业区和半农半牧地区人均粮食消费需求量标准的基础上,利用1985-2015年青藏高原县级行政单元粮食产量和消费数据,采用波动系数法、分级法、重心模型以及粮食短缺指数模型,分析青藏高原粮食生产和消费的时空变化特征,并评估114个县市的粮食安全风险状况。结果表明：青藏高原粮食生产与消费空间分布不均衡,粮食生产呈环形分布在青藏高原东部湟黄谷地、藏东和藏南沿江河谷地带,中部和西部粮食产量较低,粮食消费呈东高西低格局;本地粮食生产不能满足居民消费需求,区域粮食缺口量达21.04万~121.69万t,相当于粮食消费需求的8.22%~40.11%,考虑旅游人口的影响,2015年区域粮食缺口达132.92万t;青藏高原粮食安全风险较高的地区广泛分布在藏北高原、青南高原、祁连山地以及城市化水平较高的拉萨市辖区和西宁市辖区,旅游业发展对林芝市的粮食安全风险影响显著;单纯依靠粮食增产不能解决区域粮食问题,建立完善的粮食储备和交通物流体系、加强与内地及周边国家的粮食贸易合作,是保障青藏高原粮食安全的关键。     

黄土高原退耕还林(草)紧迫性地域分级论证

退耕还林还草是治理黄土高原水土流失的有效措施。科学分析现有土地及其利用结构是退耕还林还草战略实施的重要保证。论文应用科学抽样数据资料,分析了黄土高原地区土地、耕地的坡度构成及其土地垦殖率等的区域差异特征,提出了黄土高原地区退耕还林(草)紧迫性地域分级。其结果可以为根据有限的资金,分区分批进行退耕,最大限度地保证粮食安全,并实现区域生态重建,为合理实施退耕提供科学依据。     

黄土坡耕地退耕还林后土壤性质变化研究

退耕还林是治理黄土高原水土流失的根本措施。论文以退耕历史较长的黄土丘陵沟壑区安塞县为例,选取不同类型植被恢复和不同恢复年限的退耕样区,探讨了退耕还林还草对土壤理化性质的影响。结果表明,坡耕地退耕后,遭侵蚀破坏的土体构型渐趋恢复,土壤容重、pH值减小,毛管孔隙度、饱和含水量等增大;土壤有机质增加了2.75倍,碳增加了27.29%,氮增加了46.79%;而且,土壤速效养分增加的速度大于土壤全量元素增加的速度。土壤质量恢复效益最大的是刺槐林地,其次是柠条灌木地,最小的是撂荒地。混交林土壤全氮含量最高,柠条最利于铵态氮、硝态氮和亚硝态氮的积累。不同类型植被,土壤速效养分的差异比土壤全量元素间的差异明显。随恢复时间的增加,土壤结构不断得到改善,土壤有机质、全碳、全氮以及主要离子含量呈明显增加趋势,土壤速效养分增加更明显。土壤有机质在植被恢复5年以上开始明显增加,土壤碳、氮和速效养分则在10年以后增加明显。     

三峡生态屏障区农户退耕受偿意愿的调查分析

运用参与式农户评估方法,对三峡生态屏障区内农户退耕还林的受偿意愿进行了调查.分析表明,退耕还林的生态效益受到普遍认可,但其可持续性令人担忧.1355份有效问卷中,愿意接受补偿的占74%,对未来生计的预期与土地相关性低的农户更愿意退耕.受偿意愿的形成具有明显的社会异质性和区域差异性.受访者性别、耕地面积、家庭年收入、帮扶形式、是否移民对受偿意愿值具有显著影响.屏障区平均补偿意愿为1014元/(亩×a).万州、秭归、渝北的受偿意愿值高于平均水平.建立基于区域的生态补偿标准和多元化的生态补偿方式,可以弥补目前均一型生态补偿标准和方式的不足,促进退耕还林工程和区域的可持续发展.     

中国西北地区1961—2009年极端高温事件的演变特征

利用中国西北地区135个测站1961—2009年历年逐日地面最高气温和NCEP/NCAR资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall、子波分析、合成分析等方法,分析了近49 a西北地区高温事件的演变特征。结果表明:西北地区极端高温的高值区在新疆大部分地区、河西走廊西部、甘肃中北部、陇东南、宁夏北部和陕西,这些地方的高温阈值在30 ℃以上;区域年极端高温频率以1.8 d/10 a的速率显著增多,1970年代中期高温日数发生由少至多的转型,1994年有突变,高温频数有显著的3~5 a周期,目前仍处于高温频发阶段;极端最高气温介于22.5~47.8 ℃之间,最大值出现在吐鲁番盆地。4—10月皆可出现高温,但主要出现在6—8月,其中7月最多。6月高温频率增加最显著,其他月份增加不明显;高温越强,持续日数越长,高温频发的时段也是高温最强的时段。气候变暖导致极端高温事件增多,强度增强。从大气环流合成分析表明,乌山脊、巴尔喀什湖低槽和蒙古脊中高层位置稳定,大气为准正压状态,西北地区在蒙古高脊控制下,有利于形成大范围持续性高温天气。     

碳库管理指数对退耕还林土壤有机碳库变化的指示作用

探讨了黄土丘陵区退耕种植10~40a柠条、沙棘、刺槐林地土壤有机碳库和相关指标的变化特征.结果表明,随退耕期延长,100cm深土层总有机碳及活性有机碳均呈显著增加趋势,但退耕10a 0~40cm浅层土有机碳库既有显著增加,40~100cm深层有机碳库到退耕20~40a才显著提高.3种还林地碳库活度和活性有机碳占总有机碳比例并未随土壤有机碳库增加而持续增长,而是在各土层间分别维持在0.35~0.75和0.25~0.42;碳库管理指数不仅随退耕期延长与土壤有机碳库变化一致, 即在浅层土呈直线快速增加,在深层土以指数函数相对缓慢增长,而且与有机碳库变化呈极显著正相关关系.此外,对比其他碳库指标,到退耕40a时仅碳库管理指数与土壤总有机碳及活性有机碳在不同林地差异变化一致,均为刺槐>沙棘>柠条,说明碳库管理指数能够良好的指示退耕还林土壤有机碳库的变化.     

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。     

三峡库区“耕—果”转换时空变化特征及其启示——以草堂溪流域为例

三峡库区坡耕地如何实现功能转型,及其转型过程的作用机制对库区未来的粮食安全、生态安全等问题意义重大。本文利用0.51 m高清遥感影像数据,以草堂溪流域为研究区,结合野外实地考察,通过分析坡耕地向经果林的农地用途转换过程来揭示三峡库区坡耕地功能转型的内在机制。研究表明：（1）草堂溪流域的耕—果转换重心在2012年后,以高程800 m为拐点由西南部低海拔平坝地区向东北部高海拔、坡耕地覆盖地区转移,变化发生点均在坡度 15°~30°范围内;（2）研究区耕—果转换的集聚特征一般发生在8.5 km左右的特征尺度上,且空间分布随时间推移愈发均匀;（3）耕—果转换现象与人为活动关系密切,多发生在河流、道路及农村居民点附近;（4）耕—果转换可在微观与宏观尺度上总结为六种变化模式,受社会经济与自然因素驱动,库区耕—果转换的本质为坡耕地功能转型,且转型重点倾向于经济效益与生态效益的共赢。     

2003~2018年干旱对中国森林绿度异常的影响

基于卫星观测和气象再分析数据提取2003~2018年间中国森林绿度异常现象(月尺度LAI长期趋势的累积偏差), 并分析干旱对森林绿度异常影响的时空动态变化, 探究不同森林类型的干旱敏感性.结果表明: ①干旱导致的绿度异常现象频率分布呈现出南高北低的空间格局, 而高强度异常现象主要分布于中国的东北与西南地区.②2003~2018年间绿度异常严重程度呈现显著增加趋势(即绿度异常强度指数下降), 变化率为: -0.06/a(P<0.05), 而绿度异常面积比率下降, 变化率为-0.0049/a.③中国森林对干旱胁迫较为敏感的区域主要分布于云南北部与大兴安岭北部, 这是由区域的地质和气候特点以及植被类型共同作用导致的.④干旱主导区不同森林类型的干旱敏感性依次为: 阔叶林>针叶林>混交林, 绿度异常与SPEI回归斜率依次为1.8>1.3>1.2.⑤针叶林遭受的干旱强度最高, 2003~2018年间统计的SPEI中位数为-1.65, 绿度异常现象也最为严重, 多年绿度异常指数中位数为-1.81, 说明干旱强度而非敏感性主导了森林绿度异常的现象.     

基于“三生”视角的中国林地分类提取

林地具有多重功能,在生态优先区和生产生活区承担不同功能。传统林地分类难以兼顾区域主导功能和开发保护定位,且对不同功能区内林地的时空特征尚缺乏定量刻画。建立基于“生产—生活—生态”视角的林地分类,利用土地利用图、功能区划、植被物候特征和统计数据,使用专题图叠加、遥感识别和决策树分类技术,提取林地各类型。结果表明:2018年中国林地遥感面积为228.18万km ²,1990—2018年生态优先区域林地减少2.49万km ²,2000年后降速变缓;防风固沙、水源涵养和土壤保持区等核心生态功能区内局部林地增加,主要位于内蒙古部分草原和沙区、河北西北部和黄土高原;东北地区、西南喀斯特区和新疆北部的林地转换为耕地和草地,生物多样性保护区内林地降幅最小;用材林地在2010年后减少变缓,园地扩大主要来自东南地区的耕地和用材林,城市林地在广东、浙江、江苏和北京迅速增加。研究表明,发挥核心生态功能的林地在生态修复工程范围和自然保护区内局部恢复,但剧烈的人为扰动仍导致其面积整体降幅较大。建议分区域差异化恢复生态林地、提升主导生态价值。