基于EMD的我国粮食产量波动及其成因多尺度分析

论文利用经验模态分解(EMD)方法对1949年以来我国粮食产量波动及其成因进行了多时间尺度的分析。研究结果表明:我国粮食产量存在3年和9年左右的准周期波动,并以9年左右的波动为主。从粮食产量波动的趋势量分布来看,1949年以来我国粮食产量不断增长,但是20世纪90年代后粮食增长停滞;在对粮食作物播种面积单产和粮食播种面积两个影响因子进行EMD分解时发现,粮食作物播种面积单产是粮食产量3年左右波动的控制因子,而粮食播种面积却是粮食产量9年左右波动的主要控制因子。对两个尺度的周期性波动分析发现,我国粮食产量波动幅度近年来不断增加,这将给我国已经相当紧张的粮食供需关系带来巨大的隐患。由于3年和9年左右的两个准周期波动在2005～2006年期间都将处于波谷,论文预测2005或2006年的粮食将严重短缺,并且短期内我国粮食产量仍会下降,但是较长期内粮食产量将回升。     

基于LMDI模型的中国粮食产量变化及作物构成分解研究

理清1980-2010 年间中国粮食产量变化的作物贡献及其主要贡献因子,为今后农业政策的调整提供决策依据。论文采用对数平均迪氏分解模型(LMDI)开展1980-2010 年间中国粮食产量变化及作物构成分解研究。研究结果表明:①30 a 间中国粮食产量增加了2.26×10⁸ t,粮食播种面积效应和粮食单产效应分别为-0.21×10⁸和2.47×10⁸ t;粮食单产水平提升对粮食增加量的贡献值大,但这一贡献效应的增加量在减弱。②稻谷、小麦和玉米三种作物产量在全国粮食总产量中的比例波动性上升;稻谷单产、小麦单产、玉米单产,以及玉米播种面积的增产效应最为明显,是驱动全国粮食产量增加的主要因素。③地区贡献以黑龙江和河南最为突出,累积贡献率约占1/3,省域粮食生产“北进中移”的趋势明显;各省域粮食产量的贡献因素差异显著,大豆、薯类和其他作物对粮食总产量变化的贡献较小。建议实施差别化的粮食生产政策,在继续提高粮食单产的同时稳定粮食播种面积,确保国家粮食安全。     

中国粮食产量省区差距变化及其成因分析

论文根据1978年来全国及各省统计数据,采用Theil指数、变动度等指标及岭回归分析方法,对我国省区间粮食生产差距及成因进行了研究。研究发现,尽管个别年份因部分粮食生产大省产量出现波动导致全国省区间粮食产量差距缩小外,1978年来我国省区间粮食产量差距总体越来越大,并形成了稳定的上升区、下降区及相对稳定区,而各区内大多中部、西南部省份粮食占全国比重与其经济总量占全国比重演变趋势一致,大多东部、西北部省份此趋势不一致。定量研究表明,省区间粮食种植比较效益、种植结构、粮食播种面积等差距的扩大推动了省区间粮食产量差距的扩大,而省区间粮食单产、财政支农资金、农业从业人员等差距的缩小也促使了省区间粮食产量差距的扩大。     

多源碳卫星近地面XCO2及人为CO2排放量特征分析

为定量分析近地面XCO₂与人为碳排放的时空特征,文章首先使用GOSAT、OCO-2卫星长时间序列近地面XCO₂数据集分析成渝地区XCO₂时空特征;再对XCO₂浓度及人为CO₂排放量进行EMD时间维分解,分析四川、重庆、北京不同时间尺度的变化特征。并用北京地面观测站点数据与卫星数据对比验证数据可靠性。结果表明：(1)201001-202112成渝地区近地面年均XCO₂浓度集中在389×10-6～410×10-6内,总体呈条带状分布,总年均增幅达19.6×10-6;XCO₂低值区位于西部、高值区位于中部及东部。(2)EMD及EEMD分解201001-202112成渝地区XCO₂后各IMF具有年际变化和季节变化的时间周期特性,RSE仍呈上升趋势。IMF1～IMF4为人为源碳排放,IMF5～IMF7为自然源碳排放。结果存在一定滞后性。(3)EMD分解201901-202012四川省、重庆、北京日尺度人为CO_2<...     

河北省粮食产量空间格局差异变化研究

为揭示河北省粮食产量空间格局分布特征,因地制宜地制定区域粮食安全生产政策,论文运用ESDA空间相关分析理论结合GIS技术,分析了1986—2006年河北省138个县的粮食产量空间差异变化规律、特征和成因,并提出相应的粮食安全生产政策与措施。研究结果表明:研究期内省域范围内粮食产量Moran’sI指数的平均值为0.346,存在较强的空间聚集格局;粮食产量局部空间集聚显著区主要分布在唐山—石家庄山前平原区高产区(HH)和张家口—承德坝上高原低产区(LL),1986年、1996年、2006年落入HH和LL象限的县分别占总样本数的55.07%、66.67%和71.74%,粮食产量空间集聚效果显著;20 a内粮食产量重心由北向西南方向转移42.7 km;粮食产量的主要影响因素为有效灌溉面积、化肥施用量、农业机械总动力、粮食播种面积等。     

焦化废水硫氰化物检测过程中氰络合物的硫酸锌屏蔽作用

焦化废水中含有大量的氰化物(CN^-)和硫氰化物(SCN^-)等有毒有害污染物,在预处理过程中,一般采用硫酸亚铁(FeSO₄)混凝沉淀去除硫化物(S^2-)、油分、悬浮物并降低废水毒性。上述过程同时会形成亚铁氰化物([Fe(CN)₆]^4-),[Fe(CN)₆]^4-再与Fe³⁺形成亚铁氰化铁沉淀(普鲁士蓝,Fe₄[Fe(CN)₆]₃),干扰硫氰酸铁(Fe(SCN)₃)分光光度法对SCN^-检测的准确性。为解决上述问题,提出在SCN^-显色前加入硫酸锌(ZnSO₄)的方法,屏蔽过量的[Fe(CN)₆]^4-,并分析ZnSO₄对SCN^-检测的影响程度。结果表明：Fe(SC...     

污泥与磷酸二氢钙共热解对残渣特性及Cr稳定性的影响

污泥中不稳定Cr的存在严重威胁环境安全和人体健康。利用正交试验方法优化Ca(H₂PO₄)₂与污泥的混合比、热解终温、升温速率和停留时间,分析其对残渣特性及Cr稳定性的影响。结果表明:热解使污泥中的CH₂基团、脂肪族硝基-NO₂和硫酸氢盐分解。在添加Ca(H₂PO₄)₂后,残渣中出现了磷酸PO基团、磷酸二氢盐PO₂基团和磷酸盐PO₄基团。Ca(H₂PO₄)₂在共热解过程中转化为Ca(PO₃)₂,同时Cr在残渣中会形成Cr₂(SO₄)₃晶型化合物。当Ca(H₂PO₄)₂与污泥的质量比为15%、热解终温为650℃、升温速率为15℃/min、停留时间为90 min时,Cr的残渣态(F4)比例最高。此外,添加15%或30%的Ca(H₂PO₄)₂共热解后,残渣中Cr浸出浓度满足GB/T 14848-2017《地下水质量标准》中Ⅳ类水质要求,表明添加Ca(H₂PO₄)₂共热解可促进污泥中Cr的稳定化。     

基于小波变换的武汉市PM2.5、PM10与臭氧污染特征

为验证城市空气污染物排放及协同控制后的周期性规律,利用小波变换对武汉市2013～2020年共计2421d的逐日PM_2.5、PM₁₀及臭氧浓度数据进行分析.结果表明:可吸入颗粒物污染情况逐年改善,PM_2.5浓度年均值由80.5μg/m³降至45.3μg/m³,超标比例由44%降至11%;PM₁₀浓度年均值由113.6μg/m³降至72.6μg/m³,超标比例由22%降至2%.臭氧污染未有明显改善,浓度年均值在90～100μg/m³间波动.PM_2.5、PM₁₀与臭氧浓度均表现出明显的周期性,PM_2.5浓度主周期300d、次周期140d左右;PM₁₀浓度主周期300d、次周期125d左右;臭氧浓度主周期300d、次周期143d左右.PM_2.5与PM₁₀的周期与位相均相...     

单产提升潜力衰减模型法在河南粮食单产中长期预测中的应用研究

粮食单产水平的提高是河南粮食增产的主要原因,准确预测粮食单产水平,对科学判断河南粮食生产能力、制定粮食生产战略意义重大。论文针对目前直接以单产为变量建立的预测模型未能反映出单产增长的有限性和增速的减缓性之不足,研究提出了一种基于单产提升潜力衰减过程的单产预测方法。该方法利用河南耕地的平均单产潜力和历年实际单产数据,计算得到河南历年单产可提升潜力值;依据单产提升潜力理论上呈逐渐衰减之变化特点,可采用指数衰减函数建立单产提升潜力回归模型,以达到间接预测单产之目的。结果表明：1）单产提升潜力对数值与时间t之间具有高度负线性相关关系,适宜建立指数回归模型;2）回归模型V_q-V_t=e^{-0.009 5t+9.464 7}拟合优度R²=0.973 1,在0.01置信水平上回归显著;3）预测模型反映出了单产提升潜力的有限性和衰减性,即单产潜力对单产水平的限制性,模型理论诠释清晰;4）利用河南1978—2000年的单产数据作为样本建立预测模型,用样本以外2001—2015年的实际单产作为观测值,对预测单产进行模型预测检验,结果表明该模型预测单产绝对误差均值为129.15 kg/hm²,仅为现有方法的0.17~0.82倍,且误差平稳,适宜于单产中长期预测;5）预测得河南2020、2025、2030年的平均单产分别为6 375、6 765、7 155 kg/hm²,年均增幅为85.20~74.55 kg/hm²,增速呈逐渐减缓趋势。     

Pr掺杂Ni～(Ce-Zr)O2/Al2O3用于三效催化(TWC)反应:缺陷性质-活性关系

为探究稀土金属掺杂CeZrO_x催化剂引发的缺陷结构对汽车尾气污染控制的影响,合成了不同Pr掺杂量的Ni～(Ce₆Zr_4-xPr_x)O₂/A1₂O₃系列催化剂,并对其进行了TWC催化活性评价、耐SO₂性能测试和系统性表征,研究Pr掺杂引起的缺陷性质对催化性能的影响.结果表明,Pr掺杂Ni～(Ce-Zr)O₂/A1₂O₃产生两种缺陷:氧空位(O_v)和晶格扭曲,Pr的掺杂水平控制着缺陷位的类型和浓度.O_v在TWC反应中起关键作用.在Pr掺杂的Ni～(Ce₆Zr_4-xPr_x)O₂/A1₂O₃催化剂中,TWC的催化性能显著地依赖于O_v浓度,Pr掺杂产生的O     

近20年中国粮食生产变化特征及其对区域粮食供需格局的影响

中国是一个农业大国,用占世界不到9%的耕地养活了占世界近20%的人口。国家及区域尺度粮食安全问题一直备受关注。以省为研究单元,借助GIS空间分析与统计工具,分析了1999—2018年中国粮食生产变化的总体特征、地域格局演变特征及这些变化对区域粮食供需格局的影响。研究结果表明：全国粮食总产量呈现显著增加的趋势,增长率为0.11亿t/年。北方粮食总产量呈显著增长趋势,而南方粮食总产量基本维持稳定。玉米产量的增加对这些变化起到了主导作用。在省域尺度上,近20年五种主要粮食作物（稻谷、小麦、玉米、豆类和薯类）产量时空变化具有较大差异。粮食产量的变化对区域粮食供需格局产生了较大影响。特别是东南沿海地区的广东、浙江、福建三省,从稻谷和小麦两大口粮供过于求型变为了供给不足型省份。但在全国尺度上,人均粮食占有量在Y 1999—2003时段（1999—2003年五年平均情况）和Y 2014—2018时段（2014—2018年五年平均情况）分别为368.0 kg/人和461.5 kg/人;人均两大口粮占有量在Y 1999—2003时段和Y 2014—2018时段分别为220.3 kg/人和247.6 kg/人。播种面积的变化是全国及区域尺度上粮食作物产量变化的直接原因。但其根本原因则更多归因于土地利用价值驱动的属性、功能及质量的变化。此外,根据导致耕地减少的四种主要类型——“非农化”“非粮化”“荒废化”和“生态化”,探讨了其形成原因并提出相应的提高区域粮食生产的对策建议,以期对区域粮食种植格局调整及实现两大口粮需求省份向自给型省份转型提供参考。     

基于系统动力学的区域耕地压力指数研究

论文采用系统动力学的研究方法,运用Vensim软件建立区域耕地压力系统动力学模型,通过仿真技术预测湖北省2000—2020年耕地面积、粮食产量、耕地缺口、耕地压力指数等的变化趋势,并通过设置4种不同情景,模拟仿真湖北省耕地压力指数的变化。得出:①在粮食单产、科技水平受限,总人口、人均粮食消费量不断上升的状态下,湖北省的耕地缺口在未来一段时间将不断加大,耕地压力指数不断增高,耕地安全受到严重威胁;②合理调整耕地保护政策对耕地安全具有积极意义,确保每年耕地增加幅度保持在10%以上、耕地减少幅度控制在10%以内,才能保证湖北省的耕地在未来20 a内保持在安全状态。     

区域人均基本农田需求面积测算模型及应用——以江苏省为例

为估计一定区域内基本农田保护面积,论文在探讨基本农田涵义的基础上,提出了区域人均基本农田需求面积的计算模型。该模型综合考虑了城乡居民对农产品的消费、复种指数、粮食作物播种面积比例、单产水平以及城市化水平等因素。以江苏省为例,计算1985-2004年江苏省城乡居民人均粮食消耗总当量。在此基础上,计算1985-2004年江苏省人均基本农田需求面积以及估计2005-2020年江苏省人均基本农田需求面积。结果表明,1985-2004年之间,江苏省人均基本农田需求面积平均值为0.054hm₂,考虑在外饮食情况时,该值为0.059hm₂;2005-2020年之间江苏省人均基本农田需求面积平均值为0.057hm₂。     

现阶段我国耕地利用集约度变化及其政策启示

近年来,随着社会经济的快速发展和市场经济的不断完善,我国耕地利用中,农户利益最大化的个体追求逐步由耕地产出最大化向劳动力效益最大化方向发展,粮食生产对于农户的重要性在下降,导致我国粮食生产中耕地、资本和劳动力投入在1998年后出现下降趋势,北京、天津、上海、浙江、福建、江西、湖北、广东等省(市)区甚至出现耕地利用集约度总体下降的情况。耕地利用集约度的这一变化对我国粮食安全将产生深远的影响。文章在分析上述情况后认为,为实现我国粮食安全的国家目标,需要在耕地保护政策的基础上,进一步采取政策措施提高粮食生产的规模效益,以缓解粮食安全的国家目标与个体利益最大化的农户目标之间的冲突。     

中国城镇扩展占用耕地的遥感动态监测

论文在1988～2000年全国土地利用矢量图的基础上,分析了城镇占用耕地的空间分布特征。利用城镇占用耕地指数将全国分县市占用剧烈程度进行分级,沿海及平原地区侵占剧烈程度为3～6级的占全国耕地损失的88.68%,华北平原、长江三角洲和珠江三角洲地区造成耕地损失分别占全国总数的31.27%、17.8%和6.02%,这3个地区是全国城镇扩展最快、耕地损失面积最大的地区。按地区分析,城镇占用耕地面积最大的是江苏、山东、河南、河北和广东,占全国的50.99%;其次是北京、浙江、四川、广西和上海,占全国的22.85%;从城镇造成耕地资源减少的速度看,北京、上海占用耕地最快,其次是江苏、广东、浙江、天津、山东、河北、海南等。耕地资源减少在某些地区已经造成了粮食产量减少的问题,北京、上海、浙江等地区粮食总产量降低较快。随着城镇化及经济的快速发展,城镇扩展与耕地资源的矛盾将会更加突出,只有加强土地资源的管理才能取得耕地资源的动态平衡和维护中国的粮食安全。     

中国粮食生产时空变化及其耕地利用效应

基于粮食产量计量模型,运用LMDI方法,分解中国粮食生产时空变化的耕地利用四因素（规模、结构、强度、程度）,结果表明：1978-2012 年,耕地利用变化对粮食生产的累积效果表现为强度效应最大,结构效应和程度效应其次,规模效应最小。其间,造成粮食增量的强度效应逐步减弱,程度效应由负转正并渐强;造成粮食减量的结构效应逐步加大,规模效应后期显著放大。1996-2008 年,粮食生产出现从东南沿海地区向北部和西部内陆地区的空间转移,主要是因为沿海地区城镇密集,耕地利用结构变化与规模变化对粮食的减量效应更为明显,甚至有复种下调出现程度负效应,而耕地利用强度变化对粮食的增量效应相对较小,内陆农区耕地利用效应则呈相反趋向。由此论文最后探讨国家粮食可持续增产的耕地利用策略。     

黑龙江省生态足迹时空演变与生态可持续分析

为分析黑龙江省生态可持续性状态,基于植被净初级生产力（NPP）构建了均衡因子和产量因子,采用改进的生态足迹模型,核算黑龙江省2000—2020年生态足迹、生态承载力,揭示生态足迹空间格局变化特征。结果表明：黑龙江省均衡因子为林地>草地>耕地>水域;产量因子为水域>草地>林地>耕地。黑龙江省21年间人均生态足迹增速远大于人均生态承载力,致使人均生态赤字状况日益严重;但考虑到国内贸易后,人均生态足迹呈现先增加后平稳状态,仅在2005—2010年为生态赤字状态,2010年后处于生态平衡状态;在空间上呈现明显的空间异质性。黑龙江省一直处于轻度消耗资产存量发展状态;耕地、草地资本流量无法满足社会需求;化石燃料生态足迹深度增长迅速,且表现为高生态赤字。黑龙江省总体呈现区域发展稍不安全、弱可持续发展状态;草地长期处于强不可持续状态。近年来黑龙江省生态环境状况得到有效改善,但土地资源利用不均的问题突出,应引起关注。

     

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。     

河北省城市水资源利用绩效评估与需水量估算研究

从公共服务部门标杆管理思想出发,构建了2007—2014年中国地级以上城市水资源利用效率标杆体系,并以此为评估依据,对河北省地级以上城市2007—2014年水资源利用效率展开评估,识别各个城市万元GDP水耗、万元工业总产值水耗、人均综合水耗和人均生活水耗在全国所有地级以上城市和不同类型范围城市中的具体位置和变化趋势;并在此基础上对城市水资源利用效率标杆体系进行历史趋势外推,将标杆预测结果作为河北省各城市节水效率管理目标,结合河北省人口数量增长和社会经济发展规划目标,估算了"十三五"期末2020年河北省地级以上城市需水量,以期为指导河北省地级以上城市"以水定城"发展战略的制定提供参考依据.结果显示:河北省唐山市、沧州市、廊坊市万元GDP水耗一直处于全国先进水平;仅沧州市万元工业总产值水耗一直处于全国先进水平;保定市、沧州市和衡水市的人均综合水耗一直处于全国先进水平;保定市、沧州市、张家口市、石家庄市、秦皇岛市、邢台市的人均生活水耗一直处于全国先进水平;预计到"十三五"期末,河北省地级以上城市市辖区工业需水总量减少为8.81亿m~3,居民生活需水量增加为4.26亿m~3,城市总用水量增加为16.94亿m~3.