河南省复种指数的时空特征及其与粮食产量关系研究

复种是区域粮食增长的重要途径之一。河南省是我国重要的产粮大省,研究复种指数对河南省粮食生产和粮食安全有现实意义。该研究计算了河南省复种指数和潜力复种指数,分析了其时空特征,同时,利用线性回归方法建立了近30年河南省复种指数和粮食产量之间的函数关系。研究结果表明:(1)近30年来,河南省耕地复种指数和粮食产量总体呈增长趋势,二者之间显著相关,且复种指数是粮食产量变化的原因;(2)河南省再依靠提高复种指数来增加粮食产量的余地不大;(3)现有潜力复种指数计算未考虑人为因素,值偏低。     

广西耕地利用强度与粮食综合生产能力的关联效应分析——基于改进灰色关联模型实证研究

【目的】探讨广西耕地利用强度与粮食综合生产能力的关联效应,为广西更有效地落实粮食安全责任制提供参考。【方法】采用产量、规模及综合比较优势指数对广西粮食综合生产能力进行测算,并基于2010—2017年广西耕地利用强度的评价指标数据,运用改进灰色关联模型,分析耕地利用强度与粮食综合生产能力的关联效应。【结果】广西耕地利用强度与粮食综合生产能力之间存在显著的关联效应;由于粮食的不同种类,广西耕地利用强度与粮食综合生产能力的关联效应存在一定的差异性。其中,稻谷综合生产能力表现为"物质强度+种植强度+科技强度"三角箭头型关联模式,玉米综合生产能力表现为"种植强度"单关联模式,大豆综合生产能力表现为"种植强度+物质强度"双关联模式,薯类综合生产能力表现为"劳动力强度"单关联模式。【结论】根据广西耕地利用强度与粮食综合生产能力的关联效应,建议完善耕地整治及占补平衡机制,保障耕地有效利用与供给;调整农作物种植结构,优化区域粮食生产布局;强化农业技术研发和推广,充分利用作物间套种模式;优化农村劳动力配置机制,多渠道实现保地、种粮及增收。     

耕地复种指数研究的关键科学问题

在当前耕地外延式扩展难以满足、粮食单产提升难度加大的新形势下,提升耕地复种指数、走耕地内涵式集约利用模式,是确保未来我国粮食增产和国家粮食安全的重要途径。本文从农业土地系统科学视角出发,系统总结了耕地复种指数研究的总体研究框架和核心研究内容,全面梳理了国内外该领域的研究现状、进展及存在的问题。研究认为,第一,格局与过程探测是耕地复种指数研究的重要基础。不仅要关注耕地潜在或实际复种指数的数量、空间分布、区域差异及其时空变化过程,更要关注耕地复种指数的提升空间,科学描述可挖掘的复种潜力。第二,功能与效应分析是耕地复种指数研究的核心内容。现有研究多聚焦耕地复种指数提升对粮食产量增加的贡献作用,复种指数变化的生态环境效应研究以微观试验性研究为主;迫切需要建立综合效应分析框架,从不同的学科、视角和尺度揭示耕地复种指数对区域资源配置、社会经济和生态环境等的影响和反馈机制。第三,优化调控是耕地复种指数研究的关键任务。科学提出可持续挖掘和提升耕地复种潜力的策略,重点强化可持续性评估、障碍性因子分析和系统性优化调控等方面的研究,追求粮食安全、资源安全和生态安全的权衡协调,以建立人地和谐、可持续的农业土地利用模式。耕地复种本质上反映了复杂的“人-地”耦合关系,多数据、多尺度、多模型和多方法的综合研究将是未来耕地复种指数研究的重要发展方向,将会促进自然科学、工程科学和社会科学等多个学科门类的综合、交叉和集成研究。     

基于中分辨率影像的农田管理单元自动提取研究

【目的】结合"面向对象"的农田管理思想,提出农田管理单元(farmland management unit,FMU)的概念及自动提取方法,并在此基础上探讨和评价中分辨率影像用于农田管理单元自动提取的可行性及效果。【方法】以江苏省2006年一景Landsat5TM影像中两块典型区域为例,通过决策树分类和多尺度分割等方法实现FMU自动提取。结合人工解译研究区SPOT-5高分辨率影像得到的地块边界信息,对FMU图斑内像元异质性和地块边界吻合度相关指标进行计算和分析。【结果】试验区内作物地块的总体分类精度均超过90%。两块试验区内反映FMU图斑异质性的平均标准差和平均极差分别较全区作物地块整体低70%以上和45%以上;反映FMU地块边界吻合度的误分地块率和面积偏差率均低于10%。此外,多尺度分割中层权重、分割尺度、形状因子和紧凑度因子的设置对FMU的自动提取效果有不同程度的影响。【结论】基于中分辨率影像的FMU自动提取方案基本可行,在研究区内能够获得单元内异质性较低且单元边界与地块边界吻合度较高的提取结果,符合农田管理的要求。     

耕地复种系统研究进展分析

【目的】科学认识复种、科学提升复种潜力对于“藏粮于地”战略实施、解决耕地 “要害”具有重大现实意义。【方法】文章基于农业土地系统视角，对耕地复种研究文献进行 系统梳理和归纳，科学发展复种内涵，并对耕地复种研究进展进行总结和评述。【结果】传 统复种定义只针对单一固定年份的研究，而复种系统可以描述多年不同种植方式和休耕策略 是如何结合的，是一种长期性、稳定性、周期性出现的耕地集约化利用方式，与现实种植制 度特征吻合。复种系统遥感制图、从复种系统角度宏观尺度上科学挖掘复种潜力并进行潜力 提升及综合效益评价，将是复种研究的重点方向和内容。【结论】复种系统研究将提供耕地 集约化评价的新视角，可服务于深入理解复种现状和科学挖掘复种潜力，为“藏粮于地”战 略落实、农业可持续发展提供依据和支持。     

基于中高分影像的丘陵区柑橘种植地块提取

【目的】利用多源中高分影像探索广西富川县柑橘种植地块尺度遥感监测方法,为实现全区柑橘信息精准监测提供技术参考。【方法】以高分辨率影像和二调数据为基底,更新图斑形态边界,生成完整且稳定的地块数据;分别面向农作物、果园、林地地块对象,综合中高分影像光谱信息、纹理信息及时间序列影像特征,利用支持向量机分类器迭代识别柑橘信息;基于DEM计算柑橘地块实际面积。【结果】通过分析不同地物影像特征曲线发现,传统指数NDVI（1、4、12月）、RVI（9—12月）、LSWI（1、10和12月）及红边指数NDRE1（1—2月、10—12月）、MTCI（1、2、10和12月）、PSSRa（9—12月）、MCARI2（1月、9—12月）对于识别柑橘作物具有敏感性。本研究提取柑橘信息精度为93.4%,比前人柑橘作物提取成果精度更高、尺度更精细。研究区柑橘地块种植于坡地面积占20.26%,在DEM支持下计算柑橘种植总面积为18643.15ha,比采用投影面积测量方法增加148.49ha,一定程度上消除地形对面积统计的影响。提取结果表明富川县柑橘主要集中在麦岭镇、富阳镇、葛坡镇、福利镇、朝东镇等,而莲山镇、白沙镇、古城镇种植柑橘较少。【建议】为解决广西立地条件的难题,建议以低频高分影像更新地块边界,在地块数据基础上综合利用多星多时相中高分影像（尤其具有红边波段影像）提取作物信息,针对地形起伏较大区域,建议采用高精度DEM计算作物面积。     

东北三省春玉米产量差时空分布特征

【目的】随着人口增加、气候变化和环境问题日益凸显,粮食生产能力及粮食安全受到广泛重视。然而,目前中国粮食产量远远低于作物潜在产量,如何利用有限耕地生产更多粮食已经成为中国农业目前面临的重大问题。东北三省是中国重要的玉米生产区,其春玉米产量占全国总产量的29%,该区玉米产量提升对中国粮食安全具有重要的意义。【方法】论文以东北三省春玉米种植区为研究区域,基于1961—2010年气候资料、农业气象观测站作物资料和统计资料,利用农业生产系统模拟模型(APSIM-Maize)和数理统计方法,解析气候变化背景下研究区域春玉米潜在产量与实际产量的差及各级产量差的时空分布特征,为提升东北三省春玉米产量提供科学依据和参考。【结果】东北三省春玉米潜在产量与农户实际产量之间产量差(总产量差)呈明显的经向和纬向分布(P0.01),即由南向北递减,由西向东递减,且地区间差异较大,变化范围为4.8—11.9 t·hm~(-2)。春玉米潜在产量与可获得产量之间的产量差(产量差1)、可获得产量与农户潜在产量之间的产量差(产量差2)均呈现随经度升高而降低的趋势,这与春玉米生长季内降水量分布有关。产量差1变化范围在0.06—3.2 t·hm~(-2)之间,产量差2地区间差异较大,变化范围为1.7—8.0 t·hm~(-2),主要是由于栽培管理措施的差异造成的。从全区50年平均来看,春玉米潜在产量与实际产量间的产量差为64%,其中由于不可转化的技术因素、农学因素和经济社会因素限制的产量差分别为8%、40%和16%。从时间变化趋势来看,过去50年(1961—2010)研究区域春玉米各级产量差均呈现减小的趋势,其中总产量差和产量差3呈显著缩小趋势(P0.01),每10年分别缩小1.55 t·hm~(-2)和1.40 t·hm~(-2),但产量差1和产量差2变化趋势并不显著。【结论】东北三省春玉米潜在产量与农户实际产量之间的产量差呈明显的经向和纬向分布,即由南向北递减,由西向东递减。农学因素是限制当地玉米产量提升的主要因素,通过改善农学因素,如提高栽培管理措施、改善土壤条件和更换高产品种可有效缩小产量差达40%。     

基于粮食生产能力的APEC地区粮食安全评价

 【目的】以具有典型代表性且在世界粮食供给体系中占据重要地位的亚太经合组织（Asia-Pacific Economic Cooperation,APEC）地区为研究区域,开展基于粮食生产能力的粮食安全评价研究。【方法】利用机制法模型测算区域的土地生产潜力和粮食生产潜力,并以此作为粮食安全评价的基础;分别从粮食生产与消费、粮食增产潜力、人口承载等方面建立指标体系,应用层次分析法（AHP）分析APEC各成员体的粮食安全形势。【结果】APEC地区粮食生产潜力总和为17.39亿t,其中中国的潜力总产5.69亿t,为区域内最高。比照当前的粮食现实产量,总体来说,各成员体均具有一定的增产空间,但如果综合考虑人口承载、粮食消费等情况,各成员体的粮食安全形势呈现分化态势,除日本、韩国外,发达成员体总体上略好于不发达成员体。【结论】如何最大限度地挖掘区域粮食生产潜力并有效控制人口增长将是保障APEC地区粮食安全的重要途径和重要挑战。     

黑龙江省春玉米产量潜力及产量差的时空分布特征

【目的】研究黑龙江省春玉米不同水平产量潜力及各级产量潜力之间产量差的时空分布特征,分析研究区域制约春玉米生产的限制因素。【方法】以黑龙江省春玉米种植区为研究区域,利用当地气候资料、作物生育期、栽培管理措施和土壤资料,使用区域尺度验证后的农业生产系统模型（APSIM）,分析研究区域春玉米1981-2010年不同水平产量潜力,明确春玉米产量潜力及各级产量差的时空分布特征。【结果】研究区域内春玉米产量潜力与玉米生长季内日照时数分布趋势一致,西部高于东部,产量潜力年际变化趋势有增有减;春玉米雨养产量分布特征与生长季降水量分布特征相似,表现为中部高于东西部的趋势,降水量愈少的地区,雨养产量低且稳产性愈差;最近30年研究区域82%的站点雨养产量呈下降趋势,雨养产量的不稳定性远高于产量潜力的不稳定性,气候土壤生产力区域特征为西部齐齐哈尔和绥化地区最低。近30年因降水变化造成的产量差呈增加趋势,表明生长季干旱发生风险加大。【结论】降水是制约黑龙江省西部玉米产量的主要因素,可通过灌溉提高产量;中部伊春地区、通河地区和牡丹江地区,水分不是限制春玉米产量的因素,提高产量的途径是改良土壤条件及优化栽培管理措施;在雨养条件下,东部的三江平原通过改良土壤物理性状,可提高产量16%-22%。     

中国耕地的粮食生产能力与粮食产量对比研究

【目的】通过耕地粮食生产能力与粮食现实产量的对比，分析耕地的粮食增产潜力及其省际差异。【方法】以105个农业生态小区为研究单元，在确定能够充分发挥当地气候资源潜力的种植制度的基础上，根据粮食作物审定品种的区域试验产量，计算了各区域各个耕地亚类的粮食单产能力；再分别乘以各县2004年相应耕地亚类的面积，得到2004年各县的耕地粮食总生产能力，进而汇总出各省以及全国的耕地粮食总生产能力；结合近3年（2002～2004年）的粮食现实产量，分析耕地的粮食增产潜力、粮食生产能力开发程度及其省际差异。【结果】2004年全国耕地粮食总生产能力为9.20亿t，远高于全国近3年4.52亿t的粮食平均产量，目前粮食安全的耕地资源保障程度较高。从各省的计算结果来看，除新疆以外，单位耕地的生产能力和增产潜力均表现出从东南向西北递减的趋势，其中内蒙古、宁夏、甘肃、青海、西藏5个从东北向西南延伸的省区最低；位于中国广大北部、西南部的省市，受土壤质量、灌溉条件的限制，粮食生产能力的开发程度低，粮食生产虽有一定增产空间，但实施难度较大或需大量投入。【结论】保障粮食安全首先要抓好中国农业生产基础较好的东部、中部地区的粮食生产；同时也要加大广大北部、西南部地区的农业基础设施投入，积极开展土地整理、中低产田改造，进一步开发这些地区的粮食生产能力。     

山东省作物秸秆和畜禽粪尿有机肥资源现状及替代化肥潜力分析

【目的】计算作物秸秆、畜禽粪尿资源数量及养分总量,分析其替代化肥潜力,为统筹与合理利用全省有机肥资源提供数据支撑。【方法】对不同作物(小麦、玉米、水稻/稻谷、大豆、马铃薯、花生和棉花)和畜禽(牛、猪、羊、家禽和兔),利用草谷比和排泄系数法,估算山东省2016—2020年作物秸秆和畜禽粪尿资源总量及养分总量,分析变化趋势,计算不同区域和种类有机肥替代化肥潜力。【结果】(1)2020年全省作物秸秆资源总量为7 616.8×10⁴ t,养分总量为163.2×10⁴ t,N、P₂O₅、K₂O养分量分别为63.6×10⁴、9.2×10⁴和90.5×10⁴ t。秸秆养分资源理论替代化肥潜力为42.9%,实际替代化肥潜力为20.9%;秸秆中N、P₂O₅、K₂O资源理论替代化肥潜力分别为35.3%、9.0%和92.2%,实际替代化肥潜力分别为12.5%、4.2%和...     

基于耕地生产潜力的产量差研究——以云南省盈江县为例

【目的】研究云南省盈江县的耕地生产潜力及产量差,为该区域的土地利用、资源保障、经济发展等提供重要的支撑作用。【方法】以盈江县耕地地力调查数据为基础,利用Arc GIS 10.0软件对基础数据进行转换、叠加及分析,重点关注研究区域中耕地地块的属性,利用生产潜力计算模型分析盈江县耕地生产潜力,并根据耕地的实际产量数据分析其产量差。【结果】盈江县耕地生产潜力主要分布在9.46~24.87 t/hm~2之间,县域均值为14.17 t/hm~2,区域差异较大。产量差分布在16.18%~87.58%之间,县域均值为64.30%。从空间分布角度,县域内区域间的耕地生产潜力及产量差呈现出较大的区域差异,具有明显的区域分布特征,即生产潜力较高的区域主要分布在太平镇、平原镇、弄璋镇等大盈江流域,产量差较高的区域主要分布在盏西镇、勐弄镇、昔马镇等盈江县中、北部区域。【结论】利用Arc GIS对耕地生产潜力及产量差研究,其研究数据可以根据耕地地力调查周期、耕地的实际产量及时的更新,研究结果贴合研究区域实际情况,对于提高农业产出、促进区域农业可持续发展具有积极的意义。     

多时相高分一号影像在丘陵地区大宗农作物提取中的应用

【目的】基于多时相的高分一号(GF-1)影像,利用面向地块对象分类法提取广西崇左市江州区大宗农作物种植面积,为南方多云雨丘陵地区提取作物信息提供参考。【方法】以2 m分辨率的GF-1影像为数据源,采用人机交互的方式准确识别地表覆盖的地块信息,基于对多时相GF-1影像进行云影检测,并处理生成影像的光谱、归一化植被指数(NDVI)、亮度等特征,采用面向地块对象的分类方法提取甘蔗、水稻和香蕉的作物信息。【结果】根据混淆矩阵评价分类的结果可知,提取大宗农作物的总体精度为90.08%,Kappa系数达0.85,满足农业成果应用的精度要求。【结论】利用有效影像数据,结合地块数据完成作物信息提取,该技术方法能够准确提取丘陵地区大宗农作物信息,为解决南方多云雨丘陵地区提取作物信息难题提供了有效途径。     

贵州省农用地(耕地)的产能核算与分析

为摸清贵州省不同区域农用地产能总量及其空间分布状况,提高贵州省不同区域农用地综合生产能力,根据贵州省农用地(耕地)产能核算的技术路线和方法,从农用地的理论产能、可实现产能和实际产能3个方面对贵州省农用地综合生产能力进行了研究。结果表明:贵州省农用地可实现单产为理论单产的66.18%,实际单产为可实现单产的47.49%;贵州省农用地理论产能利用强度平均为66.18%,可实现产能的利用强度平均为47.49%;农用地理论产能的利用潜力平均为3335.66kg/hm2,可实现产能的利用潜力平均为3428.2kg/hm2,大部分县(市、区)的可实现利用潜力为2000~5000kg/hm2;贵州省农用地理论产能利用潜力较大的地区有黔西南州、六盘水市和毕节地区;农用地可实现产能利用潜力较大的地区有铜仁地区、黔东南州、黔南州、遵义市、贵阳市和安顺市。     

连翘酯苷A对IBV感染细胞内受体和抗病毒基因表达的影响

【目的】研究连翘酯苷A体外抗鸡传染性支气管炎病毒(IBV)作用及机理。【方法】MTT检测细胞活力,连翘酯苷A作用于IBV感染细胞36h,Quantitative Real-time PCR检测细胞内IBV N基因变化、细胞内受体(MDA5,LGP2,NLRC5)和抗病毒基因(IRF7,IFN-α,IFN-β)mRNA表达变化。【结果】连翘酯苷A作用于IBV感染细胞36h,可显著抑制细胞内IBV复制,同时显著提高细胞内受体(MDA5,LGP2,NLRC5)和抗病毒基因(IRF7,IFN-α,IFN-β)mRNA表达。【结论】连翘酯苷A具有抗IBV作用,且能激活IBV感染细胞内受体(MDA5,LGP2,NLRC5)和抗病毒基因(IRF7,IFN-α,IFN-β)。     

中国耕地资源与粮食增产潜力分析

【目的】分析未来中国耕地数量和粮食增产潜力,为国家粮食安全决策提供参考。【方法】以1980/1996-2013年耕地面积和粮食生产系列数据为样本,应用时间序列预测方法,基于中国第二次全国土地调查结果,预测2020年全国耕地面积、耕地复种指数、粮食作物与非粮食作物面积比、粮食作物种植结构,并从“高产示范区单产水平”、“品种区试单产水平”、趋势单产等多视角分析未来全国粮食增产潜力。【结果】到2020年,全国耕地面积为1.32×10⁸ hm²,粮食作物与非粮食作物面积占比为66﹕34,粮食作物播种面积为1.12×10⁸ hm²;从“高产示范区单产水平”看全国粮食总产有68.9%的增产潜力,从“品种区试单产水平”看全国粮食总产有35.5%的增产潜力,从趋势单产看2020年全国粮食总产潜力为6.34×10⁸-6.53×10⁸ t,与2013年相比增产5.3%-8.5%。【结论】未来中国耕地面积和粮食作物播种面积呈小幅减少之势,但在粮食作物单产不断提高的拉动下,未来中国粮食总生产能力继续呈上升之势。     

我国粮食主产区耕地复种指数变化特征与潜力分析

为了解粮食主产区耕地复种指数变化特征与潜力,进一步挖掘粮食主产区的生产能力,稳定全国粮食安全大局,利用1979-2008年统计资料,对我国粮食主产区耕地面积、农作物总播种面积、粮食播种面积进行分析,并采用最大复种指数与热量、水资源之间的定量化关系模型,分析粮食主产区的复种指数理论潜力和可挖掘潜力.结果表明:1979-2008年期间我国粮食主产区耕地面积减少,农作物播种面积增加,粮食总产量与单产攀升,粮食总产量占全国比重升高,耕地复种指数东北区、黄淮海区上升,长江中下游地区下降.以2008年的耕地复种指数为参照,东北区、黄淮海区、长江中下游区理论可挖掘潜力分别为28%、48%、94%.     

对北疆冬小麦复种玉米的几点看法

利用时间、空间或作物品种间科学的、合理的搭配,在同一块耕地上一年种收一季以上作物的种植方式,称为复种、套种或间作。作物复种指数(%)或增加的种植指数,国际上用公式(全年作物播种面积耕地面积-1)×100%表示。根据这一定义,我国通用的复种指数实际上指的是种植指数(Cr...     

珠江三角洲耕地粮食生产能力核算与分析

基于广东省农用地分等调查核算成果,建立了珠江三角洲地区农用地分等单元标准粮理论单产与自然等指数、标准粮可实现单产与利用等指数的函数关系,测算该地区粮食理论生产能力和单产、可实现生产能力和单产以及实际生产能力和单产,摸清珠三角不同区域耕地产能总量及其空间分布状况。结果表明,珠三角耕地理论产能的利用潜力平均为4498．83kg／hm^2,东莞市最高,深圳市最低;可实现产能的利用潜力平均为4575．76kg／hm^2,深圳市最高,广州市最低。     

农村居民点用地集约利用潜力研究——以河南省长葛市为例

【目的】研究农村居民点用地集约利用的潜力,为加快工业化和农村城镇化进程、促进城乡统筹发展和土地资源集约利用提供参考。【方法】以河南省长葛市331个行政村居民点作为评价单元,采用分层抽样法从中抽取63个样本村,通过集约利用评价模型对其土地集约利用进行等级划分,在此基础上采用集约潜力测算模型,计算农村居民点用地集约利用的潜力。【结果】将63个样本村的土地划分为3个土地集约利用类型,其中11个样本村属于集约利用型,21个样本村属于低度利用型,31个样本村属于粗放利用型;2008-2020年,以上3个集约利用等级的农村居民点用地可实现的潜力分别为19.75,58.16和332.98 hm2。【结论】研究所用方法可科学地评价农村居民点用地的集约利用水平,合理划分其集约利用等级并计算集约利用潜力,能较好地应用于生产实际。