作品介紹
全球變化背景下農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化
作者：唐華俊 整理日期：2014-10-21 12:58:34
《全球變化背景下農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化》以我國(guó)農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化顯著的東北地區(qū)為研究區(qū)域，選擇主要農(nóng)作物(玉米、大豆、水稻和小麥)為研究對(duì)象，探討全球變化背景下近30年(1981-2010年)農(nóng)作物空間格局的動(dòng)態(tài)變化特征，分析確定主要自然因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素對(duì)其影響機(jī)理機(jī)制，構(gòu)建耦合自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的農(nóng)作物空間格局模擬模型(Agent模型)，預(yù)測(cè)其未來(lái)20年(2011-2030年)全球變化背景下的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。在全面分析全球變化與東北地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之間影響過(guò)程和響應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上，提煉土地變化科學(xué)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，并促進(jìn)相關(guān)交叉學(xué)科理論、技術(shù)和方法的發(fā)展和完善。
目錄：
前言
第1章緒論(1)
1.1問(wèn)題提出(1)
1.2國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展(3)
1.3研究趨勢(shì)與重點(diǎn)(6)
參考文獻(xiàn)(9)
第2章東北地區(qū)自然生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)變化特征(15)
2.1氣候條件與農(nóng)業(yè)氣候資源的變化(15)
2.2社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件與農(nóng)業(yè)投入的變化(19)
2.2.1社會(huì)經(jīng)濟(jì)及其變化(19)
2.2.2農(nóng)業(yè)投入及其變化(29)
參考文獻(xiàn)(41)
第3章東北地區(qū)農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化特征(42)
3.1基于農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)的農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化特征(43)
3.1.1東北地區(qū)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)變化特征(43)前言
第1章緒論(1)
1.1問(wèn)題提出(1)
1.2國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展(3)
1.3研究趨勢(shì)與重點(diǎn)(6)
參考文獻(xiàn)(9)
第2章東北地區(qū)自然生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)變化特征(15)
2.1氣候條件與農(nóng)業(yè)氣候資源的變化(15)
2.2社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件與農(nóng)業(yè)投入的變化(19)
2.2.1社會(huì)經(jīng)濟(jì)及其變化(19)
2.2.2農(nóng)業(yè)投入及其變化(29)
參考文獻(xiàn)(41)
第3章東北地區(qū)農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化特征(42)
3.1基于農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)的農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化特征(43)
3.1.1東北地區(qū)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)變化特征(43)
3.1.2東北地區(qū)農(nóng)作物種植面積變化趨勢(shì)(46)
3.2基于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化特征(48)
3.2.1東北地區(qū)不同作物類型植被指數(shù)變化特征(50)
3.2.2東北地區(qū)農(nóng)作物空間格局信息的遙感提取方法(51)
3.2.3東北地區(qū)農(nóng)作物空間格局及變化特征(53)
3.3基于多源數(shù)據(jù)融合的農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化特征(57)
3.3.1東北地區(qū)農(nóng)作物空間格局變化模擬(58)
3.3.2東北地區(qū)農(nóng)作物面積動(dòng)態(tài)變化分析(59)
3.3.3東北地區(qū)農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化特征(62)
3.3.4SPAM-China模型在東北地區(qū)的應(yīng)用評(píng)價(jià)(63)
參考文獻(xiàn)(65)
第4章東北地區(qū)農(nóng)作物種植北界和作物品種變化特征(68)
4.1東北地區(qū)主要農(nóng)作物種植北限和品種熟性變化特征(68)
4.1.1農(nóng)作物種植界線對(duì)氣候變化的響應(yīng)特征(69)
4.1.2作物品種對(duì)氣候變化的適應(yīng)特征(70)
4.2種植結(jié)構(gòu)變化對(duì)作物產(chǎn)量的影響特征(76)
4.2.1氣候變化對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程的影響機(jī)理(76)
4.2.2種植結(jié)構(gòu)變化對(duì)作物產(chǎn)量的影響特征(78)
參考文獻(xiàn)(79)
第5章東北地區(qū)農(nóng)作物物候時(shí)空變化特征(80)
5.1基于地面觀測(cè)記錄的東北地區(qū)農(nóng)作物物候時(shí)空動(dòng)態(tài)變化特征(81)
5.1.1一季稻典型物候期的時(shí)空變化趨勢(shì)(81)
5.1.2春玉米典型物候期的時(shí)空變化趨勢(shì)(83)
5.1.3春小麥典型物候期的時(shí)空變化趨勢(shì)(85)
5.1.4大豆典型物候期的時(shí)空變化趨勢(shì)(87)
5.2衛(wèi)星遙感耕地物候數(shù)據(jù)提取原理?處理和提取辦法(87)
5.2.1遙感提取耕地物候的基本原理(87)
5.2.2時(shí)序遙感數(shù)據(jù)的預(yù)處理方法(90)
5.2.3耕地物候信息的遙感提取方法(95)
5.3耕地物候期提取結(jié)果及時(shí)空變化分析(99)
參考文獻(xiàn)(103)
第6章東北地區(qū)農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化對(duì)全球變化的響應(yīng)機(jī)理(106)
6.1農(nóng)作物物候?qū)崃孔兓臅r(shí)空響應(yīng)(107)
6.1.1作物典型物候期對(duì)熱量資源變化的時(shí)空響應(yīng)(107)
6.1.2作物生育期長(zhǎng)度對(duì)熱量資源變化的時(shí)空響應(yīng)(109)
6.2農(nóng)作物種植體系對(duì)氣候變化的時(shí)空響應(yīng)(114)
6.2.1一季稻對(duì)氣候變化的時(shí)空響應(yīng)(114)
6.2.2春玉米對(duì)熱量資源變化的時(shí)空響應(yīng)(127)
6.3農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的響應(yīng)(135)
6.3.1東北地區(qū)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)變化對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素變化的響應(yīng)機(jī)理(136)
6.3.2東北地區(qū)多空間尺度農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)響應(yīng)機(jī)理對(duì)比分析(144)
參考文獻(xiàn)(146)
第7章東北地區(qū)農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化建模?模擬與預(yù)測(cè)(150)
7.1CLUE-S模型的基本概況(150)
7.1.1CLUE-S模型基本原理和結(jié)構(gòu)(150)
7.1.2CLUE-S模型研究和應(yīng)用進(jìn)展(152)
7.2基于CLUE-S模型的東北地區(qū)農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化模擬模型構(gòu)建(154)
7.2.1模型基本框架(154)
7.2.2數(shù)據(jù)收集與處理(154)
7.2.3空間回歸分析(155)
7.2.4模型參數(shù)調(diào)整和精度檢驗(yàn)(159)
7.3東北地區(qū)農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化模擬和預(yù)測(cè)分析(161)
7.3.11980~2010年?yáng)|北地區(qū)農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化再現(xiàn)(161)
7.3.22010~2050年?yáng)|北地區(qū)農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化預(yù)測(cè)(164)
參考文獻(xiàn)(166)
第8章案例研究———賓縣(167)
8.1區(qū)域概況(167)
8.1.1區(qū)域介紹(167)
8.1.2農(nóng)戶調(diào)查(168)
8.2賓縣農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化特征(169)
8.2.1農(nóng)作物總播面積時(shí)空變化特征(169)
8.2.2糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物播種面積及其比重變化特征(171)
8.2.3玉米?大豆和水稻三大糧食作物格局時(shí)空變化特征(172)
8.3自然環(huán)境因素?社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素和家庭屬性等對(duì)農(nóng)戶作物選擇的影響機(jī)制(174)
8.3.1自然環(huán)境因素對(duì)農(nóng)戶作物選擇的影響機(jī)制(175)
8.3.2社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素對(duì)農(nóng)戶作物選擇的影響機(jī)制(176)
8.3.3家庭屬性對(duì)農(nóng)戶作物選擇的影響機(jī)制(177)
8.4基于農(nóng)戶行為的農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化模擬(178)
8.4.1基于農(nóng)戶行為的農(nóng)作物空間格局模擬模型框架(179)
8.4.2模型參數(shù)化(180)
8.4.3模型模擬應(yīng)用(182)
參考文獻(xiàn)(188)
彩圖第1章緒論
1.1問(wèn)題提出
1.全球變化全球變化是人類迄今面臨的最大環(huán)境問(wèn)題,也是21世紀(jì)人類面臨的最復(fù)雜的挑戰(zhàn)之一?全球變化是指地球系統(tǒng)中所有的自然(大氣圈?水圈?生物圈?巖石圈?冰凍圈)和人為引起的變化(張?zhí)m生等,2000)?人類社會(huì)不斷在與自然界發(fā)生物質(zhì)與能量的交流,因此,全球變化不僅包括地球系統(tǒng)中各自然界圈層的變化,而且也包括人類圈本身的變化及其與地表環(huán)境的相互作用與影響(葉篤正等,2009)?
人類為了自身的生存和發(fā)展需求,不斷對(duì)自然資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)?經(jīng)營(yíng)和利用,人類與地表環(huán)境的相互作用本質(zhì)上表現(xiàn)為人類利用土地的行為,導(dǎo)致自然陸地生物圈逐步向人類生物圈進(jìn)行轉(zhuǎn)變(Ellis,2011)?同時(shí),全球變化對(duì)人類生態(tài)系統(tǒng)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響,并將繼續(xù)造成深遠(yuǎn)而巨大的影響(陳宜瑜,1999),如一個(gè)國(guó)家或區(qū)域的糧食安全狀況不僅受到自然環(huán)境變化的影響(如氣候變化?土地質(zhì)量下降?CO2濃度上升?病蟲(chóng)害暴發(fā)),受到人類社會(huì)本身變革的影響(如人口膨脹?生物質(zhì)燃料種植?城市化與人口遷徙),同時(shí)還受到人類自然的綜合影響(如過(guò)度使用化肥與農(nóng)藥?采取不恰當(dāng)?shù)姆N植方式等)(Yuetal.,2012)?因此,正確理解全球變化影響的深度和廣度,提出相應(yīng)的適應(yīng)及減緩對(duì)策,是全球和我國(guó)可持續(xù)發(fā)展道路中面臨的和要認(rèn)真對(duì)待并加以解決的重大課題之一(葛全勝等,2007)?
2.農(nóng)業(yè)土地利用變化
土地是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)?農(nóng)業(yè)土地利用是人類為了自身的生存和發(fā)展需求而有意識(shí)地對(duì)土地資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)?經(jīng)營(yíng)和利用的活動(dòng),是土地系統(tǒng)的重要組成部分(唐華俊等,2004)?農(nóng)業(yè)土地利用變化研究的核心目的在于理解和解釋農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的人類自然綜合復(fù)雜關(guān)系,為可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供科學(xué)服務(wù)?
人類發(fā)展的歷史是不斷對(duì)土地加以開(kāi)發(fā)利用和對(duì)土地覆蓋進(jìn)行改造的歷史,農(nóng)業(yè)土地利用處于動(dòng)態(tài)變化之中?自人類社會(huì)出現(xiàn)至今,全球耕地面積不斷擴(kuò)張(Helkowskietal.,2005);隨著全球人口的持續(xù)增長(zhǎng)?資源環(huán)境問(wèn)題日益突出,以及農(nóng)業(yè)技術(shù)革新等,農(nóng)業(yè)土地利用方式正經(jīng)歷著從粗放擴(kuò)張向集約化利用的方式轉(zhuǎn)變(Barrettoetal.,2013)?農(nóng)業(yè)土地利用變化的生態(tài)?社會(huì)和經(jīng)濟(jì)影響是明顯的?農(nóng)業(yè)土地利用對(duì)氣候變化?陸地生態(tài)系統(tǒng)地球物理和地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程?全球陸地海洋相互作用等有著重要影響,對(duì)于區(qū)域乃至全球生態(tài)環(huán)境變化具有重要意義(Tilmanetal.,2011)?例如,農(nóng)業(yè)土地利用變化影響了全球水文及碳循環(huán)和能量平衡,改變了全球很多區(qū)域的生態(tài)環(huán)境;大量農(nóng)藥?化肥和生產(chǎn)設(shè)施的使用,導(dǎo)致了土壤污染?水質(zhì)量的降低和生態(tài)多樣性消失?同樣,農(nóng)業(yè)土地利用變化對(duì)一個(gè)國(guó)家或區(qū)域的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)?糧食安全?社會(huì)繁榮穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展有著重要影響(王錚和鄭一萍,2001;RosegrantandCline,2003;SchmidhuberandTubiello,2007)?因此,如何科學(xué)利用農(nóng)業(yè)土地成為實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一(Foleyetal.,2011)?
3.農(nóng)作物空間格局變化
以往農(nóng)業(yè)土地利用變化側(cè)重于分析耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量的時(shí)空變化,缺乏對(duì)耕地內(nèi)部農(nóng)作物空間格局變化的研究?農(nóng)作物空間格局是一個(gè)地區(qū)或生產(chǎn)單位作物種植結(jié)構(gòu)?熟制與種植方式的空間表達(dá),主要包括:①農(nóng)作物的組成與布局,即種植什么和在哪里種植的問(wèn)題;②農(nóng)作物的復(fù)種或休閑,即一年幾熟或幾年幾熟的問(wèn)題;③農(nóng)作物的種植方式,即如何種植的問(wèn)題,包括連作?輪作?間種與套種等(唐華俊等,2010)?
農(nóng)作物空間格局是農(nóng)業(yè)土地利用的一種形式和結(jié)果,反映了人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在空間范圍內(nèi)利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源的狀況,是了解農(nóng)作物種類?結(jié)構(gòu)?分布特征的重要信息,也是進(jìn)行作物結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化的依據(jù)(唐華俊等,2010)?同時(shí),農(nóng)作物空間格局特征及其時(shí)空動(dòng)態(tài)變化信息也是研究農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)陸地碳循環(huán)貢獻(xiàn),評(píng)價(jià)全球變化對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響的基礎(chǔ)?因此,農(nóng)作物空間格局及其時(shí)空動(dòng)態(tài)變化研究具有重要的理論和實(shí)際意義,已經(jīng)成為地理學(xué)和生態(tài)學(xué)的前沿與熱點(diǎn)研究問(wèn)題?
4.全球變化與農(nóng)作物空間格局變化
一方面,全球變化影響或制約著農(nóng)作物空間格局變化?全球變化帶來(lái)了諸如氣候變暖?水資源變化?干旱和洪澇頻發(fā)?土地沙漠化等資源環(huán)境和自然災(zāi)害問(wèn)題,資源的多寡對(duì)農(nóng)作物空間格局變化往往起到積極或消極的影響,災(zāi)害的發(fā)生頻率和程度則限制了農(nóng)作物空間格局的發(fā)展變化(林而達(dá)等,2006;秦大河,2007)?如全球氣候變暖使得溫度帶發(fā)生移動(dòng),造成某一農(nóng)作物種植區(qū)域的擴(kuò)展或壓縮?不同農(nóng)作物類型的轉(zhuǎn)換和替代,以及不同種植熟制和作物生產(chǎn)力的變化(唐華俊等,2004)?
另一方面,農(nóng)作物空間格局變化是全球變化的重要內(nèi)容和主要原因?人類在適應(yīng)環(huán)境過(guò)程中總是使其與環(huán)境的關(guān)系趨于最優(yōu),不同環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)不同的農(nóng)作物空間格局?全球變化不可避免地對(duì)人與環(huán)境之間的平衡產(chǎn)生影響,導(dǎo)致農(nóng)作物空間格局發(fā)生適應(yīng)性變化?因此,農(nóng)作物空間格局變化是全球變化的重要組成部分?同時(shí),隨著人口增長(zhǎng),耕地壓力加大,人類不斷通過(guò)毀林開(kāi)荒?圍湖造田等擴(kuò)展作物種植面積,造成了大量森林?草地和濕地等自然體的破壞和萎縮?農(nóng)作物空間格局變化帶來(lái)了種植結(jié)構(gòu)的不斷變化?作物類型的頻發(fā)更替,以及化學(xué)肥料和農(nóng)藥的大量使用?作物面積的擴(kuò)展?棄耕,以及農(nóng)作物類型的轉(zhuǎn)變,改變了耕地中的物質(zhì)流和能量流,必然影響地球系統(tǒng)的氣候?水文?生物地球循環(huán)等,進(jìn)一步引起全球變化?可見(jiàn),全球變化是自然運(yùn)動(dòng)和人類活動(dòng)共同作用的結(jié)果,農(nóng)作物空間格局變化是全球變化的重要原因?
因此,開(kāi)展全球變化與農(nóng)作物空間格局變化的相互作用關(guān)系研究具有重要的科學(xué)意義,是全球變化及其區(qū)域響應(yīng)研究領(lǐng)域的重要發(fā)展方向?正因?yàn)槿绱?我國(guó)《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006~2020年)》中明確提出,要積極開(kāi)展全球變化與區(qū)域響應(yīng)研究,重點(diǎn)要研究全球變化對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響?
1.2國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展
自20世紀(jì)90年代以來(lái),全球不同領(lǐng)域的學(xué)者對(duì)土地利用變化給予了很多關(guān)注,圍繞土地利用何地發(fā)生變化?何時(shí)發(fā)生變化?如何發(fā)生變化和為何發(fā)生變化等問(wèn)題開(kāi)展了大量研究?尤其是,國(guó)際地圈生物圈計(jì)劃(internationalgeosphere-biosphereprogramme,IGBP)與國(guó)際全球環(huán)境變化人類行為計(jì)劃(internationalhumandimensionsprogramme,IHDP)共同執(zhí)行的土地利用/覆蓋變化研究(land-useandland-coverchange,LUCC)以及后續(xù)全球土地計(jì)劃(globallandproject,GLP)的實(shí)施,極大地促進(jìn)了“土地變化科學(xué)”的誕生與發(fā)展(Rindfussetal.,2004;TurnerIIetal.,2007;Reenberg,2009;Rounsevelletal.,2012)?農(nóng)作物空間格局變化研究無(wú)論在理論和方法方面,還是在實(shí)踐方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展?
1.農(nóng)作物空間格局變化特征研究
農(nóng)作物空間格局特征主要包括單一作物的空間分布特征和多種作物組合形成的種植制度特征?從已經(jīng)或正在進(jìn)行的有關(guān)農(nóng)作物空間格局變化研究來(lái)看,農(nóng)作物空間格局變化信息獲取方法主要有三種:基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的方法?基于遙感信息的方法以及基于空間模型的方法?基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析是獲取農(nóng)作物空間格局變化信息的傳統(tǒng)方法,已廣泛應(yīng)用于大區(qū)域尺度和長(zhǎng)時(shí)間序列農(nóng)作物空間格局及其變化分析研究?如張莉等(2013)利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析了黑龍江省賓縣過(guò)去15年農(nóng)作物空間格局變化特征和規(guī)律,Lobell等(2011)分析了氣候變化影響下全球作物產(chǎn)量的時(shí)空格局特征?統(tǒng)計(jì)方法的優(yōu)勢(shì)不僅體現(xiàn)在可以獲取統(tǒng)計(jì)單元內(nèi)農(nóng)作物空間格局變化的數(shù)量和速率等特征的詳細(xì)信息,還可以提供與農(nóng)作物生長(zhǎng)?農(nóng)業(yè)生產(chǎn)緊密相關(guān)的其他信息,如作物物候期?灌溉量?施肥量?投入成本和動(dòng)力費(fèi)用等?
遙感技術(shù)作為一種高新技術(shù),因成本低?迅速和準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)正被廣泛應(yīng)用于對(duì)地觀測(cè)活動(dòng)中,在不同時(shí)空尺度下的農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了重要作用?目前,多傳感器?多時(shí)間分辨率?多空間分辨率的遙感數(shù)據(jù)在農(nóng)作物空間分布變化研究中得到了廣泛應(yīng)用?基于遙感數(shù)據(jù)的作物識(shí)別和變化監(jiān)測(cè)的方法也從最初的目視解譯法發(fā)展到基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的分類法(如結(jié)合地面樣點(diǎn)的監(jiān)督分類方法?多時(shí)相分類方法?多元數(shù)據(jù)結(jié)合分類法等),以及其他遙感分類法(如神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)方法?模糊數(shù)學(xué)分類法?專家系統(tǒng)分類法?混合像元分解法等)(唐華俊等,2010)?自1997年起,美國(guó)農(nóng)業(yè)部國(guó)家農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)中心利用多源中高分辨率遙感影像,制作了美國(guó)每年度作物分布圖(croplanddatalayers,CDL;Boryanetal.,2011)?徐新剛(2008)利用高空間分辨率的QuickBird數(shù)據(jù)提取了作物種植面積分布,Cohen和Shoshany(2002)?張國(guó)平等(2003)和Liu等(2005)利用LandsatTM數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)了農(nóng)業(yè)耕地或作物空間分布及其動(dòng)態(tài)變化?Jakubauskas等(2002)?Liu等(2003)和李景剛等(2004)則分別探索了利用低空間分辨率NOAA/AVHRR數(shù)據(jù)進(jìn)行大區(qū)域耕地或作物空間格局動(dòng)態(tài)變化的研究?近幾年來(lái),中低空間分辨率的MODIS數(shù)據(jù)更是在大區(qū)域的作物空間分布監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了重要作用(Xiaoetal.,2005;周清波等,2005;WardlowandEgbert,2008;熊勤學(xué)和黃敬峰,2009)?此外,根據(jù)作物的生長(zhǎng)季節(jié)性特點(diǎn),利用時(shí)間序列植被指數(shù)構(gòu)建作物生長(zhǎng)曲線,不僅可以實(shí)現(xiàn)多種作物空間分類提取,還能獲取區(qū)域復(fù)種指數(shù)(范錦龍和吳炳方,2004;閆慧敏等,2005;Sakamotoetal.,2006;Canisiusetal.,2007;唐鵬欽等,2011)?輪作方式(Lunettaetal.,2010)?物候特征(吳文斌等,2009;李正國(guó)等,2011)?耕地廢棄(Alcantaraetal.,2012)等空間分布格局?
通過(guò)將農(nóng)作物光合?呼吸?蒸騰?營(yíng)養(yǎng)等一系列生理生化過(guò)程所需要的氣候和土壤條件等公式化,再與各地域的光?溫?水?土壤?地形以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件等建立鏈接,就可以構(gòu)建空間模型來(lái)獲取農(nóng)作物空間格局信息?基于模型的方法主要考慮了與農(nóng)作物品種相對(duì)應(yīng)的農(nóng)業(yè)氣候和土壤條件的閾值區(qū)間,實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同農(nóng)作物的潛在空間分布模擬?如Tan等(2003)利用作物潛在熱量值?最適生長(zhǎng)溫度?最低臨界生長(zhǎng)溫度和生育期日數(shù)等基本作物生理參數(shù),在全球尺度模擬了單一作物(春小麥或冬小麥)?冬小麥玉米?水稻水稻等7種作物種植制度的潛在空間分布區(qū)域?基于空間模型的方法不僅可以應(yīng)用于不同地域尺度的農(nóng)作物空間分布現(xiàn)狀模擬,也可用于未來(lái)氣候變化情景下的農(nóng)作物空間分布模擬預(yù)測(cè)(Wuetal.,2007;楊曉光等,2010),從而有效彌補(bǔ)基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和遙感信息方法的不足?
2.農(nóng)作物空間格局變化機(jī)理研究
農(nóng)作物空間格局變化機(jī)理研究在于了解農(nóng)作物空間格局從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)過(guò)程,剖析農(nóng)作物空間格局演變的內(nèi)外部原因,確定不同自然社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)因子對(duì)作物格局演變的作用機(jī)制?
農(nóng)作物空間格局的形成和變化是自然因素和人類活動(dòng)共同作用的產(chǎn)物?自然驅(qū)動(dòng)力作為一個(gè)系統(tǒng),可以分成不同的組成部分,如氣候?土壤?水文等?各部分還可以繼續(xù)劃分,如氣候因素可以細(xì)分出平均溫度?極端溫度?積溫?降水?無(wú)霜期等(唐華俊等,2004)?從現(xiàn)有的農(nóng)作物時(shí)間格局變化驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究來(lái)看,不少國(guó)內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用多種系統(tǒng)分析與數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析了自然生態(tài)環(huán)境變化(如氣溫增加?降水變化?土壤養(yǎng)分變化等)對(duì)農(nóng)作物時(shí)空格局的影響?云雅如等(2005)研究指出,黑龍江省過(guò)去20年水稻播種范圍向北和向東擴(kuò)展,種植面積比重顯著增加,小麥種植范圍大幅向北退縮,與氣候變暖帶來(lái)的積溫增加及積溫帶北移東擴(kuò)密切相關(guān)?蘇桂武和方修琦(2000)研究指出,京津地區(qū)近50年來(lái)水稻播種面積的變化較降水變化滯后,其結(jié)果導(dǎo)致年降水量變化與當(dāng)年水稻種植面積變化之間存在顯著負(fù)相關(guān)?Rounsevell等(2003)則分析研究了英國(guó)西北部土壤和氣候因素變化對(duì)小麥?
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