基于栅格的中国一季稻生产潜力研究

水稻在我国粮食安全和农业发展中地位重要，其中一季稻又是中国播种面积最大、分布最广泛、产量最大的水稻类型，科学估算一季稻生产潜力，对于合理制定水稻发展战略，挖掘水稻增产潜力，保证稻谷生产能力具有重要意义。该文利用国际上广泛采用的农业生态区模型，在地理信息系统技术支持下，将土地利用数据、作物属性数据进行从微观到宏观的综合集成，对我国一季稻光合生产潜力、光温生产潜力、光温水生产潜力以及包括土壤立地条件、质地、养分等在内的土地生产潜力及其空间分布进行1km×1km栅格尺度的估算和评价。研究结果表明，我国各农业生态区一季稻生产潜力存在明显差异，各农业生态区生产潜力具有自身的特点和优势，这与目前我国一季稻生产与布局基本相符。在此基础上提出了提高我国一季稻生产潜力，保障粮食安全的建议和措施，为中国农业生产和水稻发展战略提供了基础信息和科学依据。     

1981～2015年我国粮食主产区气候生产潜力的时空分异与演化

粮食主产区是关系我国粮食安全的粮食生产核心区域,研究气候变化下粮食主产区粮食气候生产潜力的时空分异与演化特征具有重要意义.基于我国粮食主产区13个省份341个气象台的日测气象数据,应用逐级订正的机制法模型对1981～2015年间粮食气候生产潜力及其时空演化进行分析,研究得出:(1)我国粮食主产区年平均粮食气候生产潜力为9 171.17 kg/hm2,时间维度上的演化路径总体平稳,而我国粮食主产区光合生产潜力呈下降趋势,光温生产潜力呈上升趋势,光、温、水气候因子变动对粮食生产的综合影响较小;(2)光照影响下光合生产潜力呈"西北高东南低"特征,光、温、水气候因子层层叠加下粮食气候生产潜力出现空间重组,粮食主产区粮食气候生产潜力自东南向西北递减的地理分异特征显著,长江中下游平原和成都平原为高值区,气候条件优越,平原地形利于耕种;(3)粮食主产区粮食气候生产潜力空间分布演化呈现高值区范围缩小、低值区范围保持、中间值地区空间差异弱化的特征.     

利用多时相HJ CCD影像监测江汉平原南部地区棉花和中稻种植面积

为探讨利用国产HJ卫星遥感数据进行农作物种植面积估算及农业气象灾害定量监测评估的可行性,以江汉平原南部县市为研究区,利用2011年6景不同时相的HJ卫星CCD遥感数据,结合野外调查样方点和面积较大的试验基地样本,通过分析研究区主要秋收作物（棉花、一季中稻）不同生育期的光谱特征和归一化植被指数（NDVI）时序变化特征,对分类影像进行序列阈值分割、掩膜处理,最后利用决策树算法成功提取了棉花和一季中稻的种植面积,得到面积精度和样本点精度均大于90%,Kappa系数为0983 5的结果。只要不受到云和降水的影响,能获取江汉平原区域关键时相（5月中下旬、6月上旬、7月上旬、7月下旬或8月上中旬、10月上旬）HJ 卫星CCD影像数据,便能很好地应用于江汉平原棉花和中稻作物提取     

基于时序NDVI的湖北省植被覆盖动态变化监测分析

基于1998～2011年7、8月份SPOT VEGETATION NDVI数据,求取两月份NDVI平均值,构建14 a间的NDVI时序文件,通过对NDVI时序文件进行信息提取、分析,反映湖北省植被生长情况,从而监测、研究湖北省植被生长高峰期植被覆盖动态变化及趋势。具体为：利用植被覆盖分区法,将研究区分为弱植被覆盖区、稀疏植被覆盖区、低植被覆盖区、中植被覆盖区、高植被覆盖区和密集植被覆盖区等区域,监测各区域14 a间植被覆盖动态变化,结果表明,研究区整体上植被覆盖变化不大;利用Mann Kendall趋势分析法,对研究区植被覆盖变化趋势进行研究,结果表明绝大部分呈现无明显变化趋势,1655%的区域表现增加趋势,033%的区域表现减少趋势。通过以上分析结论可知,植被覆盖分区法和Mann Kendall趋势分析法的分析结果基本一致,表明两种方法能从植被覆盖状况和变化趋势角度动态反映植被的变化情况     

湖北省主要植烟区土壤肥力状况及分析

2005年以来测土配方施肥项目获取了大量土壤数据,通过对湖北省2009和2010年所获取的植烟区土壤养分数据进行抽样分析,并划分以十堰为核心的环神农架、以恩施为核心的鄂西南、神农架及以襄阳、宜昌为核心的鄂西北4个烟区,分别探讨不同烟区、不同土壤类型植烟土壤养分丰缺状况。结果表明,目前湖北省烟区土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量分别为62、233 g/kg、1097 mg/kg、195 mg/kg和1236 mg/kg;569%的土壤pH适宜烟草生长,617%的土壤有机质含量在15～35 g/kg,土壤碱解氮、有效磷和速效钾缺乏面积分别为481%、363%和574%;各养分元素在不同烟区的分布存在一定差异,土壤pH以鄂西南最低,有机质含量鄂西南及神农架烟区明显高于环神农架和鄂西北地区,土壤碱解氮、有效磷含量鄂西南明显高于其余3个烟区,而土壤速效钾含量又以鄂西南烟区最低;湖北省烟区90%以上土壤为黄棕壤、水稻土、黄壤、石灰土、紫色土和棕壤,其中棕壤肥力水平较高,紫色土有机质及碱解氮含量低,水稻土有效磷和速效钾含量低。本研究还说明,充分利用测土配方施肥项目的资料对土壤养分数据进行系统分析,可全面掌握区域性土壤肥力现状并能指导科学施肥     

基于时空数据融合的江汉平原水稻种植信息提取

及时、准确监测水稻种植面积,对区域粮食政策制定、粮食安全以及农业发展具有重要意义。然而我国南方地区水稻生长期内降水充沛的气候特点使得遥感影像"云污染"现象严重,为解决水稻种植信息遥感提取存在可用数据不足的问题,以江汉平原为例,利用时空数据融合模型(Spatial and Temporal Data Fusion Approach,STDFA)将Landsat 8 OLI与时序MODIS数据融合,重构出具有高时-空分辨率特征数据,然后采用面向对象的SVM分类方法对研究区内水稻种植信息进行提取,结果如下:融合后的红与近红外波段反射率与真实反射率的相关系数分别为0.84和0.81,研究区水稻提取精度为94.46%,Kappa系数为0.91。说明时空融合模型能够较好地重构出高时空分辨率数据,从而实现多云雨地区农作物种植信息遥感提取。     

基于时空融合NDVI及物候特征的江汉平原水稻种植区提取研究

江汉平原是中国重要的商品粮基地,高精度的水稻种植面积的获取对国家的农业发展与规划具有重要意义。但是我国南方区域云雨天气较多,光学遥感影像缺失严重,同时受卫星重访周期的影响,可用数据较少,进而影响水稻种植面积提取的精度。为解决高时空分辨率影像缺失问题,基于ESTARFM (enhanced spatial and temporal adaptive reflectance fusion model)模型开展Landsat 8 OLI与MODIS数据的融合研究,获取具有高时空分辨率的Landsat NDVI时序数据。利用时序数据分析水稻的物候特征并结合关键物候期参数,采用多种机器学习方法对水稻种植区域进行提取。结果表明:利用该种方法能较好地提取研究区水稻种植的面积,并且在采用SVM方法分类时效果最好,水稻种植区域提取的总体分类精度为93.31%,Kappa系数为0.920 2。该研究为多云雨地区农作物种植信息提取提供了一种有效的方法。     

长江三角洲地区土壤无机碳库研究

土壤碳库变化对于全球温室效应、全球碳循环有重大的影响。研究基于最新完成的1〖DK〗∶250 000多目标地球化学调查及相关研究成果,运用地理信息系统软件ARCGIS 92、统计分析软件SPSS130,对长江三角洲地区0~20、0~100、0~180 cm深度土壤无机碳密度及储量做出实测统计。长江三角洲地区0~20、0~100、0~180 cm深度土壤无机碳库储量分别为5099、35647、67726Tg,无机碳密度分别为070、490、930 kg/m2。研究区主要分布土壤为水稻土、潮土,水稻土0~20、0~100、0~180 cm深度土壤无机碳密度分别为057、385、886 kg/m2;潮土无机碳密度分别为117、854 、1537 kg/m2。研究提供最新的土壤无机碳库实测统计信息,弥补中国区域土壤无机碳库清单的空白,完善了中国区域土壤碳库清单,为研究中国区域土壤碳固定潜力、深入全面理解区域碳循环提供了基准数据.     

稻农低碳生产行为影响因素与引导策略——基于人际行为改进理论的多组比较分析

水稻种植是我国农业温室气体的主要排放源,有效引导农户进行水稻低碳化生产对减少农业温室气体排放,实现我国农业绿色可持续发展具有重要意义。基于改进的人际行为理论,建立稻农低碳生产行为影响机制理论框架,继而运用结构方程模型,实证检验了影响稻农低碳生产行为的主要因素及其影响路径。研究表明,低碳行为意愿与能力是激发稻农低碳生产行为的直接动因。行为态度、社会规范、环境情感通过影响低碳行为意愿作用于低碳生产行为。其中,行为态度的影响最大（0555）,其次是社会规范（0232）,环境情感作用最小（0153）。促进条件在意愿-行为、能力-行为的转化过程中具有显著的调节作用。进一步的多群组分析发现,受教育程度、家庭年收入、种植规模等变量在不同群组间的调节效应存在显著差异。由此表明,鼓励稻农适度扩大水稻种植规模,完善农业绿色生产补贴,加强水稻低碳生产教育与专业技术培训等是提高农户低碳认知与行为意愿,引导稻农从事低碳生产的有效手段     

三峡库区土壤重金属污染评价及其来源

三峡库区由于特殊的地理位置及生态脆弱性,其重金属污染状况备受关注。以三峡库区重庆段为研究区域,利用多目标调查数据,在分析土壤中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Hg、Pb和Zn等8种重金属积累特征的基础上,运用多元统计分析、污染指数法、潜在生态风险评估法以及层次分析法与加权平均评价模型法等方法进行了重金属来源分析和污染评价。研究结果表明: 三峡库区重庆段表层土壤中8种重金属的平均含量顺序为：Cr（8145 mg·kg-1）>Zn（716 mg·kg-1）>Ni（3154 mg·kg-1）>Pb（2527 mg·kg-1）>Cu（2353 mg·kg-1）>As（739 mg·kg-1）>Cd（021 mg·kg-1）>Hg（006 mg·kg-1）;多元统计分析表明Cd和Cr含量主要受到人为活动的影响,Ni、Zn和Cu含量则主要受到区域地质背景的影响,Hg、Pb和As则受到两者的共同影响。各综合评价方法结果趋于一致,均表明大部分样品（>849%）的重金属污染水平属于清洁或轻度污染水平,只有少数样品（<151%）达到中度或重度污染水平,这些样品主要采集于巫山、涪陵、忠县境内。综合分析,认为忠县和涪陵境内土壤出现中度或重度重金属污染主要受其工业生产的影响,巫山境内则主要受到其成土母质的影响。研究结果可为三峡库区土地可持续利用和生态发展提供基础数据与理论依据     

近40年气候变化对江西自然植被净第一性生产力的影响

根据全球气候变化的趋势,采用植被净第一性生产力模型,对江西省南昌、吉安、赣州3地近40年气候变化对自然植被净第一性生产力（NPP）的影响进行研究,并模拟了3地自然植被NPP在未来气候3种水热条件下的变化趋势。此外还以1980年江西全省自然植被NPP为例分析了自然植被NPP的区域分布特征,结果表明：3地近40年自然植被NPP平均值分别为1319 、1311和1320 t/hm2〖DK1〗·a,总体上都呈上升的趋势。 当年均气温增加2℃且降水量增加20%时,NPP值增加了149%~1585%;随着年均气温增加2℃且降水量减少20%,NPP减少了477%~516%;当年均气温增加2℃且降水量不变时,NPP增加了530%~569%。江西自然植被NPP区域分布特征由东、南、西3个方向向北呈放射状分布,随着地形由高山向丘陵、平原的方向变化而减小。     

基于格网数据的巢湖流域洪涝灾害损失评估

洪涝灾害是区域可持续发展的巨大威胁之一。随着全球气候变化、城市化进程加快和人口与经济集聚,洪涝灾害的损失日益严重。提出了洪涝灾害损失评估流程,建立基于网格数据的洪涝灾害损失估算模型,厘定各类资产的损失率。以空间网格为计算单元,在2003年洪水监测的基础上,应用GIS空间分析技术,对2003年巢湖流域的洪涝灾害损失进行了估算。结果表明：巢湖流域总淹没面积2 12504 km2,水田淹没面积最大,为1 71924 km2,洪涝灾害损失总值为194 828万元,无为、合肥、庐江县等洪涝灾害损失较大,舒城和肥西县损失较小。通过验证,该模型效果较好     

江汉平原马铃薯秋播密度对农艺性状及产量的影响

马铃薯（Solanum tuberosum）是一种重要的经济作物,它可以用作粮食、蔬菜、饲料及工业原料作物,江汉平原是马铃薯发展的新区。费乌瑞它是一个适宜于低山平原的早熟、优质马铃薯品种。探索马铃薯高产、优质的栽培技术规程是获得马铃薯最大经济效益、促进马铃薯生产持续发展的重要前提,为了探讨马铃薯秋播的最佳密度,设置了4 000穴/667 m2、7 000穴/667 m2、10 000穴/667 m2、13 000穴/667 m2、16 000穴/667 m2、19 000穴/667 m2等6个播种密度,研究密度对马铃薯费乌瑞它的主要农艺性状及产量的影响。试验表明：播种密度与生育期呈极显著正相关（y=0.000 8x+80514,r1=0990 7*[KG-*2]*）,密度每增加300穴/667 m2,生育期延长24 d;密度与株高（r2）呈显著负相关（r2=-0895 1*）,与出苗率（r3）、主茎数（r4）、单株块茎数（r5）和商品薯率（r6）呈极显著负相关（r3=-0941 1*[KG-*2]*,r4=-0992 4*[KG-*2]*,r5=-0964 4*[KG-*2]*,r6=-0937 9*[KG-*2]*）;密度与单株块茎重（r7）呈二次曲线关系（y=-1E-06x2+0016 8x+13978,r7=-0837 0*）,当密度为8 498穴/667 m2时,单株块茎重达到最大值;密度与单产（r8）为二次曲线关系（y= -8E-06x2+0208x+15761,r8=-0726）,当密度为12 838穴/667 m2时,单产达到最大值;密度与商品薯产量为二次曲线关系（y=-6E-06x2+0141 9x+19395,r8=-0767*）,当密度为1 1087穴/667 m2时,商品薯产量达最大值;10 000穴/667 m2播种密度的马铃薯单产和商品薯产量居首,分别为1 6309 kg/667 m2和1 109 kg/667 m2,综合性状优良;13 000穴/667 m2的效果次之;单产随后的各处理依次为19 000穴/667 m2（1 3046 kg/667 m2）、16 000穴/667 m2（1 2113 kg/667 m2）、7 000穴/667 m2（1 2105 kg/667 m2）、4 000穴/667 m2（8091 kg/667 m2）;商品薯随后的各处理依次为13 000穴/667 m2（8473 kg/667 m2）、16 000穴/667 m2（7679 kg/667 m2）、19 000穴/667 m2（634 kg/667 m2）、4 000穴/667 m2（6181 kg/667 m2）;4 000穴/667 m2的商品薯率最高,19 000穴/667 m2的商品薯率最底,各处理的商品薯率依次为4 000穴/667 m2（7640%）、7 000穴/667 m2（740%）、10 000穴/667 m2（679%）、13 000穴/667 m2（639%）、16 000穴/667 m2（585%）、19 000穴/667 m2（488%     

江苏省作物生产生态足迹分析与评价

依据生态足迹理论,提出基于作物生产特殊性的作物生产生态足迹模型来分析作物生产的生态盈亏。计算2007年江苏省作物生产生态足迹,并与传统模型计算的结果进行比较分析。从作物生产生态足迹模型的计算结果可以看出,江苏省作物生产生态足迹为 0.232270 亿hm2,生态承载力为 0.296463 亿hm2,生态盈余 0.028618 亿hm2。另外,江苏省各地市作物生产生态足迹空间差异较大,南京、无锡、苏州、常州和南通的作物生产出现生态赤字,其余地市作物生产则呈现不同程度的生态盈余。研究结果表明作物生产生态足迹模型能更为客观的分析一个地区的资源禀赋,易于减小由于模型设计不合理造成的生态赤字估算扩大化现象,计算结果可作为种植业生态影响评价重要参数。     

基于本地生态足迹模型的浙江省可持续发展评价

生态足迹法是一种评估区域可持续发展程度和人类对自然资源利用情况的工具。通过对一般生态足迹法的调整,运用本地生态足迹模型,对浙江省本地生态足迹的时空特性和环境生态的潜在危险性进行了分析和评价。结果表明：(1)2006年浙江省人均本地生态足迹 2.763 8 hm2,人均生态承载力 0.437 9 hm2,人均本地生态赤字 2.325 9 hm2;(2)1991～2006年浙江省的本地生态足迹都超过了生态承载力,社会经济发展表现出环境生态的不可持续性;(3)2005年浙江省11个城市的本地生态足迹和生态承载力表现出一定的差异;(4)浙江全省生态足迹强度指数从1991年的2078上升到2006年的5952,16年间生态强度指数增大了近3倍,单位可承载面积内的实际生态压力越来越大,环境生态的潜在危险性有扩大之势.     

江汉平原农地保护的外部效益研究

农地保护外部效益的货币化计量可为缓解我国农地流失形势,制定及实施农地生态保护政策,探寻农地保护和经济发展的均衡点提供理论及决策依据。运用条件价值评估法估算江汉平原农地保护的外部效益,研究表明：①随着农地保护意识的增强,受访居民已意识到农地外部效益的存在,8550%的受访居民对农地有正的支付意愿;受访居民的性别、年龄、家庭人口(老年人口、参加工作人口)、经济状况(土地面积、月生活开支、职业)等特征对支付意愿有显著影响。②江汉平原农地保护的年均总支付意愿达2805×108元,折合单位农地的保护效益为48 658元/hm2;区内现有农地目前无法通过市场价格表现的外部效益约1 24682×108元,具有无法忽略的重要地位。     

怀化城市形态的演变特征及形成机制

根据城市规划土地利用现状图、怀化市1〖DK1〗∶10 000地形图、遥感影像图、社会经济统计数据以及其他相关资料,借助ArcGIS 92平台和统计分析软件(SPSS 115),采用空间形态分析、地统计分析、等扇分析、景观测度及分形理论等研究方法,对我国中部铁路枢纽城市怀化的城市形态演变特征及形成机制展开研究。结果表明：城市形态的紧凑度、分维数偏低,形状指数偏大,城市以正东、西南、正北方位的扩展为主,演化轨迹为“据点型”-“散点组团型”-“团城型”-“枝状放射型”-“‘T’字型”;城市形态演变是经济发展、交通设施发展、自然地理条件限制等多重驱动力共同作用的结果.     

无锡市区耕地最低保有量测算及空间配置研究

耕地资源是社会经济稳定发展的物质基础。无锡市区近年来经济发展迅速,人均耕地面积仅7.3×10-3 hm2,粮食安全问题十分突出,人地矛盾十分尖锐。从粮食最低保有量的内涵出发,测算出无锡市区粮食最低保有量应为1.65×108 kg,进而通过选择粮食最低保有量、粮食复种指数等4个参数测算无锡市区2009～2020年耕地最低保有量为26 116 hm2。借助ArcGIS空间分析技术,选取耕地发展引导性和耕地发展约束性两类评价指标,对无锡市区现有耕地进行适宜性评价,将无锡市区耕地分为高度适宜区、中度适宜区、勉强适宜区、不适宜区4种类型。进而,结合耕地最低保有量,对耕地资源进行空间配置,发现锡山区的东北部、惠山区的西北部、新区的东南部等地区为无锡市区耕地最佳空间配置区,占最低耕地保有量的90％以上。〖     

21世纪长江黄河源区径流量变化情势分析

以长江、黄河源区为研究对象,应用大尺度半分布式水文模型(VIC),结合江河源区气象站多年实测温度、降水数据,检验了VIC模型的适用性。模型能较好模拟江河源区地表径流,其Nash系数和相关系数分别达到了0.853 3和0.930 2（长江源区）,0.889 2和0.924 8（黄河源区）。基于率定后的VIC模型,运用高分辨率的动力降尺度气象强迫资料,分析了未来气候变化情景下,江河源区径流量可能变化趋势。结果表明,未来30~50 a,长江、黄河源区年均径流量将分别增加858%、919%;未来80~100 a,长江、黄河源区年均径流量将分别增加1716%、721%。相对于2030~2049年而言,尽管年均降水增加006 mm/d,但是黄河源区2080~2099年径流量却将减少1.98%。运用植被情景假设及2030~2049年动力降尺度气象资料,模拟分析了植被变化对江河源区地表径流的影响。从4种地表覆被情景假设可以看出,林地地表覆被产生径流量最小,裸地最大。
     

湖北经济发展的周期性及其驱动因素

研究经济发展的周期性及其驱动因素,"淡化"经济周期的剧烈波动,对优化调控经济管理、促进经济稳定增长具有重要意义。采用经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）和偏最小二乘回归（Partial Least squares Regression,PLSR）相结合方法,对1952~2007年湖北人均GDP进行了多尺度分析及不同时间尺度下的驱动因素分析。结果发现：（1）56 a来,湖北人均GDP在波动中不断增长,存在准47 a、准112 a和准56 a 3个波动周期和一个先轻微下降后持续递增的趋势项;（2）湖北人均GDP不同周期性波动的共同驱动因子有资本形成总额、原煤产量、水泥产量、进出口总额、旅客周转量,不同因子及其驱动大小分别为准47 a依次有社会消费品零售总额、居民消费、农林牧渔总产值、钢产量、货物周转量,准112 a依次有社会消费品零售总额、发电量、农林牧渔总产值、钢产量,准56 a依次有居民消费、政府消费、邮电业务总量,趋势项依次有社会消费品零售总额、居民消费、政府消费、发电量、农林牧渔总产值、钢产量、邮电业务总量、货物周转量。湖北及中央政府相关政策制定者应特别关注促进资本积累与形成,有效调控原煤与水泥等主要工业产品产量,制定合理的进出口贸易政策,提高旅客运输效率及运输能力等。