河南省农作物虚拟水含量时空分异特征

在GIS技术的支持下,通过对1978—2013年河南省冬小麦、夏玉米、花生、棉花、油料作物、蔬菜6种主要农作物虚拟水量的计算与分析,探讨了其时空分异规律。河南省6种农作物单位质量虚拟水量在不断下降的趋势下有波动,2003年出现峰值,与当年大旱、所有农作物大面积减产有关;在农作物类型中,棉花单位质量虚拟水含量最高,多年平均值达到8 077.4 m3/t,蔬菜最低,多年平均值仅为159.95 m3/t。6种作物的虚拟水含量在空间分布上有明显差异,按其2013年的产量进行加权分析得到,第一等级区域为三门峡、郑州、信阳,第二等级为平顶山、洛阳、济源、开封,第三等级为南阳、驻马店、新乡、鹤壁、安阳、濮阳,第四等级为漯河,最低为许昌、周口、商丘、焦作。从整体看,西部、南部虚拟水含量高,而北部、东部虚拟水含量低。     

新疆风灾时空分布特征分析

风灾是新疆危害较重的气象灾害,其灾害的时空分布对风灾防御意义重大。利用1980—2019年新疆86县(市)死亡人数、倒塌房屋数、倒塌棚圈数、牲畜死亡数、农作物受灾面积以及风灾的出现次数6种风灾要素数据,通过构建风灾灾损指数,统计检验各类指数的概率密度服从伽玛分布,并进行灾损等级划分,分析风灾时空分布特征。结果表明:近40 a来新疆风灾灾损呈波动性上升趋势,尤其是1998年以后风灾损失呈偏重发生;春季是新疆风灾的高发季节,风灾各要素灾损在4、5月占全年的67%～90%;夏季风灾损失相对春季较小,秋、冬两季风灾损失最小。全疆各县风灾各要素灾损空间分布表明,南疆风灾发生频次明显多于北疆,农作物受灾面积主要多发、重发在天山两侧各县,死亡人数特重等级出现在南疆;风灾综合灾损特重、严重2个等级的区域主要集中在天山南麓哈密市至阿克苏地区一带以及喀什地区、和田地区等地,其中阿克苏地区风灾灾损最严重。     

北京都市区城市功能格局及其变化——基于经济普查数据的分析

利用北京市第一、第二次经济普查数据,以“乡镇＼街道”为基本空间单元,运用因子分析和聚类分析方法研究北京都市区城市功能格局的特征与模式。与2004年相比,2008年北京都市区城市功能格局发生了明显变化。北京都市区城市功能布局呈现郊区化态势：建筑运输与制造功能呈现最明显的郊区化特征,沿主要交通干线向远郊区快速拓展;生产服务...     

怒江道街坝站径流量特征及变化趋势

径流量是河流的主要水文要素之一,其演变具有确定性和随机性特征.根据道街坝水文站1957～2004年实测资料,应用统计、Kendall秩次相关和Hurst指数分析方法分析,该站近50年来径流量特征及变化趋势为:汛期5～10月径流量占全年水量的82%,年际间丰枯变化在多年平均值的28%以内,具有以平水年为主、年内分配集中和年际变化不大的特点,其径流量呈缓慢增加的趋势,其中枯季水量较汛期增加显著,持续性方面则表现为枯季水量有继续增加的可能,汛期水量增加的可能性不大.     

青藏高原近40年来气候变化特征及湖泊环境响应

以青藏高原52个气象台站1971-2008年的逐月气温、降水资料为基础,采用因子分析、气候趋势分析、气候突变分析等方法,对高原内部不同区域的气候变化特征进行研究,并讨论了高原湖泊环境对气候变化的响应。结果表明,近40 a来,青藏高原各区域年平均气温整体持续上升,柴达木地区增温尤为显著,年平均气温增长率达0.49℃/10a;1987年和1998年各区域气温普遍由低向高突变,1998年以来增温尤为显著。年可利用降水的变化特征存在区域差异,柴达木地区、藏北南羌塘高原东部地区整体增湿。除藏东地区,青藏高原其它地区气候条件于20世纪末21世纪初由暖干向暖湿转变,受其影响,以青海湖、鄂陵湖、冬给措纳、兹格塘错为代表的高原大型湖泊表现出水位上升、湖水离子浓度减小的特征,反映了气候暖湿条件下湖泊水量的增加。     

1961-2010 年中国降水强度变化趋势及其对降水量影响分析

探讨区域降水强度的时空变化趋势对于揭示区域气候变化规律、有效应对气候变化水资源影响等具有重要意义。利用756 个气象观测站1961-2010 年50 年逐日降水资料,分析了中国不同等级降水（小雨、中雨、大雨、暴雨及年均降水）强度的年际、年代际的变化趋势,以及不同等级降水变化在降水量增量中的贡献。结果表明：在年际变化中,降水强度总体呈现上升趋势,显著上升区域主要分布在中国东部秦岭-淮河线以南的地区;在不同等级降水强度中小雨强度变化趋势最为显著,中雨以上级别降水强度则相对稳定。在年代际变化中,各区域年代际降水强度变化差异明显,20 世纪60 年代和70 年代下降显著,80 年代、90 年代、21 世纪的前10 年则上升明显。此外,降水强度对降水量增量贡献由东至西呈“大-小-大-小”的相间带状分布;在中国西部,小雨、中雨、大雨强度对降水量增量起主导作用,而在中国东部暴雨降水强度在降水量贡献中起主导作用,且在东北区东南、黄淮海西北以及西南中部作用更加明显。     

北京湿地景观格局演变特征与驱动机制分析

在遥感和GIS技术的支持下,应用1984-2008 年多时相长时间序列的TM遥感数据,选取斑块总面积、平均面积、分维度、多样性、优势度和聚集度等具有典型生态意义的景观格局指数,对北京湿地20 多年的湿地景观格局演变特征进行分析,探索其演变机制。结果表明：北京湿地总面积在总体上呈先增加后急剧减少再小幅回升的趋势,1994 年的湿地总面积仅为2004 年的47.37%。北京湿地以人工湿地为主,其变化主导着湿地总面积的变化趋势。水库湖泊湿地类型面积占到33.50%~53.73%,其平均面积高于其他湿地类型。坑塘稻田类型的平均面积最小,其面积比例为16.46%~45.09%。河流湿地由于受到自然驱动因子作用较大,其分维度指数高于人工湿地类型;1992-2004 年湿地景观多样性指数由1.11 上升到1.34,表明此阶段各类型所占面积比例分布趋于均匀,而聚集度指数从65.59 下降到58.41,表明景观连通性降低,破碎化程度加重。研究不同湿地类型空间质心变化表明：密云水库面积最大,导致水库湖泊类型质心位于密云县内;1984-1998 年充足的降水使河流湿地质心整体向东北方向偏移了10.43 km,1999-2006 年,连续干旱和大量不合理的开采利用,河流湿地质心向西南部偏移了10.75 km;由于受“退稻还旱”政策影响,使得北部地区的水稻种植面积减小,坑塘稻田湿地质心2006 年以后向南偏移;市区北部兴建的奥林匹克森林公园,使2008年公园湿地质心向海淀区北部偏移。     

基于生态位理论的耕地数量相对变化研究——以焦作市为例

生态位理论是生态学重要的基础理论之一。以生态位理论为基础,提出了耕地生态元和耕地生态位的概念,并对耕地生态位的特征及其演替规律作了系统阐述。在此基础上,构建了用以量度区域耕地数量相对变化的数学模型——耕地数量生态位熵数学模型,并运用该模型对焦作市1998～2004年期间耕地数量的相对变化时空动态特征进行了分析。结果表明：（1）焦作市耕地数量生态位熵逐年减小,表明焦作市各年耕地数量生态位扩充压缩度均小于河南省耕地数量生态位扩充压缩度,即焦作市各年耕地数量减少速度均大于河南省耕地数量减少速度。（2）焦作各县（市、区）耕地数量生态位熵存在扩大、减少和波动3种情形,表明焦作各县（市、区）耕地数量变化差异性较大。     

东北农牧交错带景观生态安全格局构建及预警研究——以吉林省通榆县为例

东北农牧交错带是典型的生态脆弱区,以吉林省通榆县为研究区域,基于RS和GIS技术,采用最小累积阻力模型构建通榆县1986年、2000年和2008年景观生态安全格局,基于2008年的景观安全格局进行风险预警分析。结果表明:1)由于景观格局的变化,研究区安全核心区的面积略有扩大,安全缓冲区面积在减少,安全外围区面积在增加;2)研究区的景观格局阻力值呈两极分化趋势,生态高风险重点预警区域主要集中在通榆县中东部,应优先考虑开展生态恢复治理。     

京津冀城市群城市体系空间结构及其演变特征

基于引力模型和潜力模型,测度2000,2015年京津冀城市群各城市的空间作用强度、方向与范围,研究京津冀城市群城市体系的空间结构及其演变特征。结果表明:北京(市区)和天津滨海新区的吸引区范围不断扩张,为更多城市提供了发展机遇,但也导致京津周边各地级市市区吸引区范围的减小;河北南部各地级市市区吸引区范围变化不大,但潜力等级降低,石家庄(市区)在南部地区的增长极地位愈发凸显;大部分节点城市的等级降低,河北高等级节点数量减少尤为显著;非地级市市区的低等级节点城市增多,且大都位于石家庄Ⅰ级城市体系;京津冀城市体系空间结构更为稳定和成熟,但三大Ⅰ级城市体系均存在某一级节点城市的缺失,基本架构仍有待完善。     

基于EMD西安市虚拟水总量波动及其成因的时空多尺度分析

根据虚拟水相关原理方法,计算出西安1980-2014年主要农作物虚拟水,通过利用经验模态分解方法（EMD）分析了1980年以来西安市虚拟水总量的波动周期,指出其存在着3a及10a准周期的波动,并以10a的周期波动为主,并从时空多尺度对西安市虚拟水总量波动周期的影响因素进行了分析。结果表明：从时间尺度来看,粮食总产量和作物虚拟水交替影响着西安市虚拟水总量准3a周期的波动;西安市虚拟水总量准10a周期左右的波动,在1990年以前主要受作物虚拟水影响,1990年以后受作物虚拟水和粮食总产量波动的交互叠加影响。对西安市三大区域进行EMD分解时发现,在短周期显示,西安市三大区域都是西安市虚拟水总量的主要控制区,其影响程度由高到低依次为：四郊县、远郊区和城六区;在长周期显示,远郊区和四郊县是西安市虚拟水总量波动的主要控制区,且远郊区是第一控制区。     

河北省主要农作物生产时空格局变化特征及安全评价

阐述主要粮食作物的时空格局变化特征,对中国粮食安全决策意义重大。基于河北省县市近15 a (2001~2015年）的农业数据资料,采用分段线性趋势以及生产指标-产量波动系数来分析河北省主要粮食作物的时空变化特征,并对河北省粮食作物进行安全评价。结果表明：从产量与播种面积来看,近15 a河北省主要粮食作物变化趋势经历了由波动减少到稳步增长2个阶段,且变化趋势显著;从空间格局变化来看,大致呈由南向北逐渐递减的规律分布,其中不同农作物分布规律各有差异;从粮食安全方面来看,河北省70%以上年份粮食波动系数均超过中国粮食安全平均水平,粮食波动系数较高,粮食安全风险较大;但从人均粮食产量来看,安全程度相对比较乐观,粮食安全状况渐趋于平稳。研究可为河北省粮食生产时空布局的优化、结构调整与社会经济协调发展提供依据。     

1998-2008年中国农作物化肥消费的时空分异(英文)

The agricultural and land policies in China are always focused on protecting its food supply and security because of the country’s large population and improved diets.The crop production guide ’Take Grain as the Key Link’ prompted peasants to plant grain on most of the agricultural land,leading to the majority of fertilizer being used in grain crops for many years in China.This situation has changed dramatically in recent years.Based on data pertaining to provincial crops sown area and fertilizer use per unit area in 1998 and 2008,the temporal and spatial variations of China’s fertilizer consumption by crops were analyzed at the provincial level,and the results are presented here.(1) Fertilizer consumption in China grew strongly in the last decade,while the growth was mainly attributable to the increase of fertilizer con-sumption by horticultural crops.The fertilizer consumption of grain crops dropped from 71.0% in 1998 to 57.8% in 2008.Thus,it is concluded that the emphasis of fertilizer consumption is shifting toward horticultural crops.(2) There were marked differences in the growth rates of fertilizer consumption from the regional point of view.The national average growth rate of fertilizer consumption was 31.9% during 1998-2008.The western and northeastern parts of the country came close to the national average,while the eastern part was lower,with an average of 13.0%,and central China was much higher(50.8%).The increase of fertilizer consumption in central and west China was higher than the other zones,which already ac-counted for 77.9% of the national total.Thus,it is concluded that the consumption emphasis of chemical fertilizer shifts toward the central and western regions.(3) The decline of fertilizer consumption by grain crops was largely due to the decrease in sown area compared with the increase by vegetable crops attributable to the enlarging sown area;the increase by orchard crops was affected by both expanding the sown area and fertilizer use per unit area.     

农业结构调整与中国乡村转型发展——以河南省巩义市和鄢陵县为例

农业转型升级是中国乡村转型发展的主要引擎。而规模化、专业化生产是国际农业转型升级的方向。本文以两个不同乡村转型道路的典型县域(工业化转型的巩义市和农业现代化转型的鄢陵县)为例,利用区位熵、结构变化指数和专业化指数,在乡镇尺度深入分析新世纪以来乡村经济转型发展背景下乡村农业结构调整状况,以及由此带来的乡村景观再造。主要结论为：①基于市场需求的农业结构调整与乡村转型之间的相互作用是农产品提质增效倒逼耕地利用方式的现代化转变,并引致乡村景观的多功能再造。未来中国农业的转型方向将是规模化大宗农业与专业化精细农业并存;②无论是乡镇的非农化转型还是农业现代化转型,均可带来乡镇耕地的规模化、专业化利用以及农业内部的结构调整,并引致乡村的进一步转型。工业转型县农业结构以粮食作物为主要调整方向,农业现代化转型县以粮食和特色农作物为主要调整方向,并形成了特色专业村或产业集群;③农业结构调整方向更加与自然条件和资源禀赋相匹配,空间配置更加合理。     

雷州半岛农作物水分供需关系与农业旱灾

雷州半岛是中国东部沿海农业旱灾最为严重地区之一。通过分析积分湿度指数I值变化,探讨雷州半岛农作物水分供需关系及其对农业旱灾的影响。结果表明:农作物水分供应不足是雷州半岛农业旱灾最主要原因。从时间上看,1962~2007年46a间,有31a的I值小于0.6,中旱和重旱频率高达67.4%。I值也有明显的季节差异,冬旱最为严重,46a中有44a为重旱,出现频率为95.65%。从空间上看,南部和北部农业旱灾尤为严重。徐闻和湛江中等以上农业旱灾频率达71%以上,廉江、雷州和吴川为66%左右,遂溪最低,也达57%。     

粮食贸易与水资源安全

粮食生产要消耗大量的水资源,一个国家的水资源与其粮食生产能力密切相关。20世纪90年代虚拟水概念和虚拟水战略的提出为保证粮食安全和水资源安全提供了新的思路。粮食贸易中携带有大量的虚拟水,在满足粮食需求的同时,可以缓解当地水资源紧缺,促进农业生产结构的调整与优化,实现水资源的高效配置。我国作为农业生产大国,应加强虚拟水研究,通过虚拟水贸易减轻水资源压力。应采取调整进出口粮食比例,减少耗水密集型产品出口,调整粮食生产区域布局,加强国内各地区之间的虚拟水贸易等措施,实现粮食安全和水资源安全。     

Changes in crop type distribution in Zhangye City of the Heihe River Basin,China

With rapid economic development in China, crops have undergone remarkable changes in both their type and spatial pattern. Timely and accurate information of crop type distribution will help government and agricultural producers quickly understand regional agricultural production conditions to better facilitate appropriate adjustments in planting patterns and policies. Another benefit of acquiring such knowledge of crops is that it should enhance regional agricultural competitiveness, optimize resource allocations, and further guarantee national food security. Towards this end, and using the Zhangye City in the Heihe River Basin as a study area, the present research elaborated upon a methodology to classify crop type distribution based on multi-temporal Thematic Mapper and Enhanced Thematic Mapper Plus (TM/ETM+) images. Using this methodology we achieved the spatial distributions of crop types in Zhangye City in 2007 and 2012, and analyzed changes in their distributions over this period. In addition, some landscape indices were calculated to clarify the landscape pattern of crops. The crop conversion potentials in 2017 were modeled using four conversion sub-models of the Multi-Layer Perceptron (MLP) neural network. Generally, the overall accuracy of crop classification in Zhangye was high, at 89.38%. From 2007 to 2012, the cultivated land area in Zhangye increased from 463.81 × 10³ ha to 493.89 × 10³ ha. The sowing area of corn and oilseed rape increased by 39.21 × 10³ ha and 5.99 × 10³ ha, respectively, while for wheat and barley the sowing area decreased by 3.61 × 10³ ha and 9.14 × 10³ ha, respectively. Considering other crop types as a group, their sowing area decreased by only 2.37 × 10³ ha. The increase in corn sowing area mainly came from the conversion of other crops to corn, which accounted for 43.09% of its total sowing area in 2012. Furthermore, corn and oilseed rape showed a tendency of intensive sowing, whereas for wheat and barley the tendency was towards scattered sowing. For the future, corn has high conversion potential in Linze and Gaotai counties of Zhangye, while wheat, barley and oilseed rape have high conversion potentials in Minle and Shandan counties.     

东北西部粮食生产时空格局变化及优化布局研究

利用2003~2013年东北西部各县市粮食生产统计数据,运用聚类分析、粮食贡献度和PSR模型方法,分析东北西部粮食生产格局变化及其影响因素,根据国家“镰刀弯”地区规划提出的玉米种植面积调减目标,对各县市具体调减值进行核算,得出以下主要结论。从2003年以来,粮食播种面积和产量明显向玉米、水稻两种作物集中,而相对低产的大豆所占比例明显下降;粮食生产格局发生明显变化,多数地区被以玉米为主的类型区取代。2003~2013年东北西部粮食增产主要归因于种植面积扩大,其次是粮食单产提高,受粮食作物结构影响较小。东北西部耕地生态安全评价值均小于0.6,处于不安全级至临界安全级阈值范围内,其中不安全级和较不安全级所占比重为97.01%,集中呈片状分布,亟待调整区域种植结构以提高耕地生态安全。东北西部玉米播种面积调减总目标为145.20万hm²,其中农牧交错带调减113.23万hm²,冷凉区调减31.97万hm²,调减地区主要集中在赤峰市、通辽市、兴安盟、吉林西部和辽宁西部地区的部分县市等玉米为主的类型区。东北西部各县市在调减玉米种植面积的过程中,应充分考虑耕地生态安全、农民的生计替代和利益补偿等问题,做到科学、合理、有序地调减玉米种植面积。     

中国粮食供需的区域格局研究

粮食安全问题在世界范围内一直被高度关注。本文主要以中国333个地级市为基本研究单元,在粮食供需现状分析的基础上,借助GIS和Geoda空间分析工具,从区域的空间差异和时空变化两个角度,建立粮食供需模型,研究中国粮食供需的结构特征和空间分布规律。结果表明：① 2012年中国粮食供需结构为净余粮,仅有约52%的地级市能通过粮食生产保障基本粮食需求。② 粮食供需的空间分布具有区域差异性,基本呈现西缺粮东余粮,南缺粮北余粮的特点;③ 在省域和地级市两种空间单元尺度上,粮食供需有一定的规律,表现出明显相关性,呈集聚状态。④ 2008-2012年,中国的净余粮量增加,高余粮和高缺粮是主要的变化类型,其中高余粮区对余粮量增长的贡献率达到75.24%。     

近25a来新疆农作物水足迹与经济增长的空间关系分析

水—经济空间关系是干旱区与半干旱区水资源研究的热点，揭示水—经济空间分布演变规律和因果关系，可为优化水资源合理配置、合理部署产业结构调整政策提供理论和决策参考。研究应用水足迹理论，核算新疆各地州1991—2015年农作物水足迹，结合信息熵值理论分析新疆各地州农作物水足迹、国内生产总值、第一产业增加值其熵值的空间演变规律及因果关系。结果表明：新疆农作物水足迹与第一产业增加值、国内生产总值空间演变整体向着均衡有序的方向发展，水—经济的空间不均衡性逐步缩小；新疆农作物水足迹显著影响其第一产业增加值空间演变，影响期1～5 a，农业经济空间分布受农业用水空间分布的长期制约；农作物水足迹和国内生产总值没有空间演变因果关系，全疆经济发展向着第二产业、第三产发展转型，农业经济不再显著影响全疆经济发展。