营养地理学初探

论述了营养地理学的概念、研究意义及目的、理论基础、研究内容及研究对象、研究的方法、成果应用效益 ,在地理学中的学科性质、地位和未来的发展。旨在倡导一门新的人文地理学科———营养地理学。     

中国东北耕地物候期对气候变化的响应(英文)

We investigated the responses of cropland phenophases to changes of agricultural thermal conditions in Northeast China using the SPOT-VGT Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) ten-day-composed time-series data, observed crop phenophases and the climate data collected from 1990 to 2010. First, the phenological parameters, such as the dates of onset-of-growth, peak-of-growth and end-of-growth as well as the length of the growing season, were extracted from the smoothed NVDI time-series dataset and showed an obvious correlation with the observed crop phenophases, including the stages of seedling, heading, maturity and the length of the growth period. Secondly, the spatio-temporal trends of the major thermal conditions (the first date of ≥10℃, the first frost date, the length of the temperature-allowing growth period and the accumulated temperature (AT) of ≥10℃) in Northeast China were illustrated and analyzed over the past 20 years. Thirdly, we focused on the responses of cropland phenophases to the thermal conditions changes. The results showed that the onset-of-growth date had an obvious positive correlation with the first date of ≥10℃ (P < 0.01), especially in the northern part of the Songnen Plain, the eastern part of the Sanjiang Plain and the middle and eastern parts of Jilin Province. For the extracted length of growing season and the observed growth period, notable correlations were found in almost same regions (P < 0.05). However, there was no obvious correlation between the end-of-growth date and the first frost date in the study area. Opposite correlations were observed between the length of the growing season and the AT of ≥10℃. In the northern part of the Songnen Plain, the eastern part of the Sanjiang Plain and the middle part of Jilin and Liaoning Provinces, the positive correlation coefficients were higher than the critical value of 0.05, whereas the negative correlation coefficients reached a level of 0.55 (P < 0.05) in the middle and southern parts of Heilongjiang Province and some parts of the Sanjiang Plain. This finding indicated that the crop growth periods were shortened because of the elevated temperature; in contrast, the extended growth period usually meant a crop transformation from early- or middle-maturing varieties into middle or late ones.     

新疆农业景观格局演变对其生态系统服务价值的影响

结合遥感、地理信息系统、景观生态学和空间分析等理论,分析了新疆地区2000~2015年农业景观格局的时空动态变化特征,测算了农业生态系统服务价值,通过相关分析进一步研究了农业景观格局与生态系统服务价值的关联,为促进区域土地资源合理利用和生态农业发展提供科学依据。结果表明,新疆农业生态系统正朝着多样化、稳定化的方向发展;农业生态系统服务价值显著增长,但区域间的价值差异较大,呈现北疆高南疆低的分布格局;景观面积、斑块数和景观形状对新疆地区农业生态系统服务价值影响较大且均呈现明显正相关关系。     

东北三省耕地物候期对热量资源变化的响应

选取1998-2010 年期间的SPOT/VGT NDVI逐旬时间序列数据、物候观测数据和气候数据,利用函数拟合方法、GIS空间分析和统计方法,分析了东北三省不同耕地物候期对热量资源变化的响应关系。首先,基于拟合数据提取了耕地物候期特征(包括生长季开始期、峰值期、结束期与生长季长度等),验证结果显示与不同作物的观测物候期存在明显对应关系,能较好地反映作物物候期特征的宏观时空分异。其次,分析了1991-2009 年期间区内主要农业热量资源(≥ 10 oC初日,初霜日,温度生长期天数和≥ 10 oC积温) 的时空变化特征。最后,重点分析了1998-2009年期间耕地物候期特征对热量资源变化的响应。结果表明,生长季开始期与≥10 oC初日在松嫩平原北部、三江平原东部和吉林省中东部的正相关系显著(P < 0.01);生长季长度与温度生长期天数亦在上述区域内表现为显著正相关关系(P < 0.05);然而,生长季结束期与初霜日的相关关系整体上较不明显;此外,生长季长度与≥ 10 oC积温的相关关系存在两种相反的情形,在松嫩平原西北部、三江平原、吉林省中部和辽宁省中部的负相关关系显著(P < 0.05),而黑龙江省中南部和三江平原部分区域,两者相关系数达到0.55 (P < 0.05),分别反映了作物生长发育周期的缩短态势和中早熟作物被中晚熟作物替代的趋势。     

基于Logit 模型的世界主要作物播种面积变化模拟

农作物播种面积动态变化因其重要性已经引起了国内外学者的广泛关注。从“人-地 关系”中人的角度出发, 利用多元Logit 模型初步建立了全球尺度的农作物播种面积变化模 拟系统, 分析研究了未来30 年内世界主要农作物播种面积变化的数量特征和空间格局。模型建立思路是: 作物播种面积变化是农户作物选择行为的直接结果, 而选择何种作物进行播种是由作物效用决定的。因此, 利用离散选择理论, 选择影响作物效用大小的主要解释变量建立效用函数, 动态模拟农户作物选择行为, 并得到这种选择行为所带来的农作物播种面积变 化的时空特征。模型建立后, 利用联合国粮农组织(FAO) 2001-2003 年统计数据和2001 年MODIS 全球土地覆盖数据产品对模型结果进行验证, 结果表明模型运行可靠, 和实际状况吻合较好, 可以应用于未来情景模拟分析。其后, 以5 年为步长, 模型对世界四大作物(水稻、玉米、小麦和大豆) 在2005-2035 年间的播种面积动态变化进行了模拟, 从全球作物总播种面 积变化差异、四大作物播种面积变化的区域差异和不同区域内四大作物播种面积变化差异等方面进行了分析研究, 结果表明: 不同作物播种面积变化的数量特征和空间格局是不相同的。 虽然目前模型还存在一些不确定性, 但仍然能够在一定程度上为理解现在和未来农业土地利用的复杂动态变化提供帮助, 模拟结果可为有关部门提供决策支持和信息服务。     

营养地理学初探

论述了营养地理学的概念、研究意义及目的、理论基础、研究内容及研究对象、研究的方法、成果应用效益，在地理学中的学科性质、地位和未来的发展。旨在倡导一门新的人文地理学科－营养地理学。     

基于物理模型训练神经网络的作物叶面积指数遥感反演研究

叶面积指数(LAI)是估算作物生长的关键参数。基于物理模型的LAI反演,被认为是当前最为可靠的方法,但其反演复杂。本文提出了将物理模型和神经网络相结合,从地表反射率反演叶面积指数的算法,利用MOD IS地表反射率和4-scale模型反演作物LAI。(1)利用4-scale模型模拟不同LAI与地表反射率的关系,生成训练数据;(2)利用模型模拟的LAI训练神经网络;(3)以MOD IS地表反射率输入训练后的神经网络,反演LAI。估算的LAI与其他LAI产品进行了比较,结果表明,估算的作物LAI和MOD IS及CYCLOPES LAI产品空间和时间分布一致,均方根误差分别为0.4994和0.6558。以2004年衡水的作物LAI地面观测数据进行了直接验证,估算的LAI与研究区地表植被分布一致,但是,三种卫星LAI产品都小于地表测量,故需针对华北平原浓密作物设计模型参数化方案。