基于灰色系统理论的挠力河流域净耕地面积预测

[目的] 研究如何精准提取净耕地利用信息,为农田管理与耕地科学利用提供理论支持。[方法] 基于灰色系统理论提出净耕地预测思路,以典型粮食产区挠力河流域为研究区,在土地利用变更调查数据支持下,运用净耕地系数、突变检测模型、灰色动态模型（GM）等数理模型,提取并验证净耕地（包括旱地和水田）利用信息。[结果] 挠力河流域土地利用斑块面积变化表现出显著的“灰色”特征,对20 hm²等额面积区间的非旱地和非水田斑块面积累加处理,可增强数据列的规律性特征;GM （1,1）灰色系统模型和多项式预测方法均可较为准确地提取非旱地和非水田面积信息。2018年,挠力河流域旱地和水田的净面积分别是1.06×10⁶ hm²和3.87×10⁵ hm²,对应的净系数为97.65%和98.07%。[结论] 耕地斑块面积变化具有灰色特征,可采用灰色系统理论进行净耕地面积预测。     

湖南省耕地资源动态变化及其驱动力

[目的]研究湖南省1996—2011年耕地资源的变化过程,定量分析耕地变化的驱动因子,并对该区域耕地的变化趋势进行预测,为合理利用和保护耕地资源,促进区域经济的可持续发展和粮食安全生产提供重要参考。[方法]利用湖南省近16a的土地利用调查数据及相关社会经济资料,根据研究区域的特点选取了总人口、地区生产总值、农业机械化水平等14个指标,利用主成分分析法对耕地变化的驱动力进行分析,最后采用灰色系统GM(1,1)模型对研究区域耕地的变化趋势进行预测。[结果]1996—2011年湖南省人均耕地面积下降趋势明显,由1996年的0.066 9hm2减少到2011年的0.058 0hm2,该省耕地数量变化存在明显的区域差异。耕地面积变化驱动力主要由人口增长、社会发展、农业生产能力、人民生活水平4个方面构成。预测结果表明,研究区域2014—2020年的耕地面积继续呈下降趋势。[结论]湖南省耕地减少速度快,土地垦殖率高,且后备资源贫乏,应加大耕地的保护力度,以促进区域的粮食安全和可持续发展。     

韩江流域下游耕地变化趋势及其驱动力——以汕头市为例

利用1949-2003年的统计资料，分析了近55年来汕头市耕地面积变化的总体趋势、空间差异和驱动因子。应用GIS进行空间分析，通过建立多元回归模型，对汕头市2010年、2015年和2020年的耕地数量进行了初步预测。分析结果表明；汕头市耕地总面积、人均耕地面积呈明显递减态势，经济发展、人口压力、农业产业结构调整和农业科技进步4类因素是影响耕地数量变化的4个主成分，其结果将为进一步研究粤东北潮汕平原耕地变化提供借鉴，为合理利用和保护耕地、促进区域可持续发展提供科学依据。     

基于耕地压力指数的山东省粮食生产动态分析与预测

[目的]对山东省1994—2014年的粮食生产进行动态分析,并对2015—2025年的粮食安全状况进行预测,为该省制定合理的粮食生产规划和农业经济政策提供科学依据。[方法]从耕地压力角度出发,采用最小人均耕地面积和耕地压力指数模型,通过对文献资料进行搜集、整理与统计,并运用Logistic人口预测模型和灰色GM(1,1)模型开展研究。[结果](1)山东省1994—2014年中的大多数年份耕地压力指数大于1,处于粮食不安全状态;(2)1994—2014年耕地压力指数呈现出缓慢上升趋势,且其变化具有明显的周期性,每个波动周期大约为4~5a;(3)未来10a粮食产量、年末人口总数呈增加的态势,而耕地面积、人均耕地面积、最小人均耕地面积和耕地压力指数均呈现出降低趋势,且大多数年份的耕地压力指数值小于1。[结论]通过大力发展粮食经济,未来10a山东省粮食生产与供给都将处于安全状态。     

珠江三角洲地区耕地资源紧缺态势分析

利用1980-2004年珠江三角洲地区耕地面积及相关社会经济统计数据,分析了该区耕地资源时空动态变化规律。运用多元线性回归分析方法构建耕地变化回归模型,并结合人均口粮需求量预测法,预测该区2015年耕地保有量和最低需求量,结果表明该区耕地资源紧缺态势不容乐观。最后对如何保护该区的耕地资源提出了两点建议。     

江西省耕地压力时空差异分析及预测

根据最小人均耕地和耕地压力指数模型,结合GIS软件,分析了1981年以来江西省耕地压力时空变化规律,并运用平滑预测理论,对2007-2015年人均耕地面积、最小人均耕地面积以及耕地压力指数进行了预测.结果显示:1981-2006年江西省耕地压力指数呈波动式上升趋势,耕地压力地区差异明显:未来9年内,人均耕地面积继续减少,耕地压力指数随之进一步增加,到2015年人均耕地面积将减少到0.0306 hm2/人,耕地压力指数随之达到1.61,耕地压力更加明显,粮食安全受到威胁.限制非农占用耕地、优化用地结构、增加复种指数、提高耕地效益,是降低耕地压力、减缓人地矛盾的有效对策.     

河北省耕地资源安全评价及预测

通过对河北省2005~2015年的耕地资源安全状况进行了评价,并且对未来11年的耕地资源的安全情况进行了预测分析,以此作为区域耕地资源可持续利用的依据。本文基从数量、质量、生态安全三个方面构建了耕地资源安全评价指标体系,通过熵权法计算出评价因子的权重以及运用TOPSIS模型计算耕地资源安全值,采用无偏灰色预测模型对耕地资源的安全情况进行了预测,并利用障碍度模型计算了各指标的障碍度,从而确定出主要障碍因子。结果表明:(1)2005~2015年河北省耕地资源综合安全值呈缓慢上升趋势,并且从不安全等级上升到临界安全等级;(2)预测结果表明,2016~2026年河北省耕地资源安全值虽然缓慢上升,但一直处在临界安全等级;(3)通过运用障碍度模型计算出未来11年各项指标的障碍度,得出影响河北省耕地资源安全的主要因素主要集中在农业生产以及生态环境等方面。总体来看,2005~2015年河北省的耕地资源安全状况较差,未来的耕地资源安全状况的改善还需要政府通过制定有利于农业发展的政策措施,完善农业设施的建设和土地的利用管理等。     

河北省退耕还林对粮食生产的影响

从定性和定量角度分析退耕还林对粮食生产的影响,并采用灰色GM（1,1）模型预测河北省未来8年的人口发展趋势,最后利用灰色关联法对河北省粮食总产量的影响因素进行研究分析。结果表明：退耕还林造成全省耕地面积的减少,但由于其改善了粮食生产环境,大大提高了粮食单产,从而增加了粮食总产量;河北省未来人口持续增长,对耕地和粮食资源产生很大压力;在影响河北省粮食总产的诸因素中,粮食单产和灌溉是决定粮食总产的首要因素,而化肥施用量则为次要因素。     

基于系统动力学城市边缘区土地利用变化模拟与预测——以南京市江宁区为例

以江宁区为例,在VENSIM软件平台上,构建城市边缘区土地利用变化动态系统模型并进行仿真模拟及预测,以为揭示城市边缘区土地利用变化特征及预防可能的土地利用问题提供参考。研究结果表明:①研究区耕地变化仍处于"土地洛沦兹曲线"的前段,耕地仍将持续减少,在加大农村建设投入情况下,直至2015后耕地面积才开始回升;②2013年后,耕地减少的主要动力将从城市经济发展驱动转为农村居民生产生活需求驱动方面,因此农村建设投入及调控、农村土地利用管理应列入今后政府及土管部门的重点工作内容。     

贵州省耕地质量时空格局及变化趋势分析

为深化对贵州省耕地质量空间格局及变化趋势的认识,合理制定省级耕地质量保护制度及决策提供依据,基于1989年、1995年、2000年3期贵州省土地利用规划条件下的耕地数据,定量分析了耕地质量时空变化规律及发展趋势,组合耕地模糊优选模型与理想点法构建评价模型评价了各年的耕地质量,并运用CA-Markov模型和GIS空间分析技术模拟了贵州省2020年耕地空间分布状况。结果表明:（1）贵州省6类土地利用类型间均有相互转移,耕地转移为其他的土地利用类型中63.6%仍然为农业用地,如林地、草地,土地利用性质变化不大;（2）其他土地利用类型均有向耕地转移的趋势,转移的面积以耕地为主,且转移面积大于耕地转移出去的面积,耕地面积保有量在逐渐上升;（3）贵州省耕地所处环境在不断的优化中,优质耕地资源得到了有效保护和利用,优等地的面积有逐渐扩大的趋势;（4）预测得到的2020年贵州省耕地优等地、高等地、中等地、低等地的面积占总耕地面积的比例分别为46.9%,42.2%,10.8%,0.1%,其中优等地主要集中于水系较为发达和农业资源丰富的地区。     

基于ZigBee的精准农业模式研究

针对传统农业的局限性,探讨了传统农业生产模式转变为以信息网络为中心的精准农业的生产模式,阐述了ZigBee技术在精准农业中的应用,对系统的硬件进行了设计,并给出了软件流程。运用该系统可有效地降低成本,提高农作物产量。     

基于IHA-RVA法的生态治理对径流演变情势的影响评估

研究流域径流演变情势及其对生态治理的响应,可为流域水资源合理利用和水生态治理提供重要指导。该文依据北洛河上游1964—2014年逐日平均流量和年降水量资料,采用双累积曲线法、双滑动平均法(MASH)和Mann-Kendall趋势检验法对径流过程变化进行了分析研究,采用水文指标变化范围法(IHA-RVA)对5组30个径流指标及其改变度进行了评估,对径流演变成因做了初步分析。结果表明：研究期内年径流呈现减少趋势,且以1979年和2002年为界可划分为基准期、水土保持治理期和生态恢复影响期;汛期流量下降较非汛期明显,减少幅度为35.6%;生态治理影响下径流指标整体水文改变度为74.35%,属于高度改变;5组30个径流指标中发生高度改变的指标占比增加,其中年极端流量组变化度最大,为94.77%。人类活动使得流域河川径流显著减少且波动性减弱,而水土保持、退耕还林(草)措施是核心驱动力。     

基于InVEST模型评估土地整治对生境质量的影响

土地整治通过对土地资源及其利用方式再组织和再优化影响生境斑块之间物质流、能量流的循环过程,从而改变区域生境质量和分布格局。该文以大安市土地整治重大项目为例,采用InVEST模型分析了土地整治对生境质量的影响。研究表明:1)土地整治前(2008年)、整治中(2011年)、整治后(2014年),耕地、草地和盐碱地均为项目区的主要土地利用类型;2)土地整治后,大量的盐碱地和草地转变为耕地,耕地面积由整治前的14.43%上升到71.19%;3)土地整治中,项目区的生境质量得分由整治前的0.194下降到0.189,整治后又上升到0.214;4)土地整治工程改善了项目区的生境质量,但整治完成后生境质量改善效果经历了先下降后上升的过程,在整治完成3~4 a时,生境质量仅比整治前提高了0.06左右,整治完成4 a之后,生境质量开始逐渐好转。研究结果可为土地整治工作中的生境及生物多样性保护工作提供科学依据。     

土壤对养分离子吸附特性初步研究

针对土壤本身对养分离子具有吸附固定特性降低了养分的有效性,运用土壤养分状况系统研究法通过吸附试验研究新疆两种土壤对养分离子的吸附固定能力。研究结果表明:棕漠土对P、Zn、Cu的吸附固定能力比潮土强,两种土壤对K、B和Mn吸附固定差异不显著,棕漠土的养分限制因子是N>P>Mn>B,潮土的养分限制因子是N>Mn>P>K,因此施肥时考虑到土壤对养分离子的吸附固定能力确定合理的施肥量。     

黄土沟壑丘陵区退耕对土壤侵蚀影响的模拟研究

随着在黄土沟壑丘陵区退耕政策的实施,退耕必将对该地区的水土流失特征产生重大影响。对退耕的水土保持效益进行模拟研究,可为退耕政策的合理实施提供理论依据。选定位于黄土沟壑丘陵区的安塞研究区,在RS和GIS支持下,采用USLE,模拟研究了不同退耕方案对土壤侵蚀的影响。在2001年土地利用的遥感解译图和GIS计算分析基础上设计了8种不同的退耕方案,模拟结果显示,各种退耕方案对土壤侵蚀的减少主要发生在强度及强度以上侵蚀区,退耕后研究区已没有发生剧烈侵蚀的区域,强度和极强度侵蚀明显减少;土壤侵蚀量的减少主要发生在≥25°退耕和≥15°退耕,≥25°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了19.9%和23.2%,≥15°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了36.6%和42.6%。≥8°退耕方案和全部退耕方案与≥15°退耕方案相比,水保效益并没有显著差别。     

农膜污染的防治对策

论述了我国残膜污染的原因、现状及残膜给环境和农业带来的危害 ,并针对目前存在的问题提出了治理对策。     

黄土高原坡耕地小麦根系分布特征研究

小麦是黄土高原陕西区坡耕地上的主要农作物,为了研究小麦根系整个生长期内在坡耕地上随土层和坡度的分布规律,以陕西杨凌农耕地种植的小麦根系为研究对象,在小麦5个生长期,采用挖土块法调查研究了5个坡度的坡耕地上0—20 cm层内冬小麦根系的分布特征。结果表明:（1）小麦根系各生长期的根重密度、根长密度、根径与坡耕地土层深度和坡度变化都有一定的关系。（2）小麦的根重密度在0—5 cm层最大,随土层深度减小。根重密度随生长期逐渐增大,成熟期达到最大值。当坡度为10°时,生物量最大。（3）根长密度在0—5 cm的最大,随土层深度增加而减小;拔节期达到最大值,随后逐渐减小。根长密度随坡度增加而增加,当坡度为15°时达到最大值。（4）小麦平均根径随土层深度增加而逐渐减少,拔节期达到最大值,随生长期逐渐减小。当坡度为10°时,根系平均直径达到最大值。（5）SPSS处理结果显示根重密度、根长密度、根径与土层深度有线性相关的关系。各根系指标与坡度和生长期也有线性回归关系。     

稀土铽对辣根的生态毒性

研究了稀土铽(Tb)对辣根生理毒性的影响。结果表明,Tb在低浓度范围内,可以诱导叶绿素的合成,高浓度时对其产生破坏作用;对于辣根过氧化物酶,酶活性先升后降;质膜透性、丙二醛含量则呈现先减后增的变化趋势。TbCl3浓度为3mg/kg时各指标达到最值;辣根中毒阈限为10mg/kg左右。通过分析,辣根过氧化物酶对Tb反应敏感,这表明过氧化物酶可能成为研究稀土毒理的生物监测手段。     

不同基因型大豆氮效率的研究

通过对不同基因型大豆新大豆1号和黑农40的试验研究,结果表明,施氮对新大豆1号的增产作用不明显,但对黑农40有较好的增产作用;花期黑农40和新大豆1号上、中、下层叶片氮含量都随着施氮量的增加而增加,黑农40叶片氮含量与施氮量的相关系数都达到极显著相关,但新大豆1号没有达到显著水平;施氮对新大豆1号的生物固氮抑制程度高于黑农40,使新大豆1号生物固氮降低36. 3% ~85. 2%。     

陆面过程中的水文模式研究

陆面水文过程模拟是解决全球环境恶化与气候异常的最好方法，是当前学术界关注的热点。对陆面过程的涵义、模式的发展、陆面过程中水文参数的描述进行了总结，提出了在陆面水文过程研究中存在的尺度匹配误差、数据共享矛盾、参数不确定性等不足及今后的研究方向。