浙江省安吉县茶园时空格局动态变化过程

安吉白茶是浙江省安吉县特色农业的重要支柱之一,探究浙江省安吉县茶园格局动态变化规律有利于区域茶产业的优化调整和可持续发展。基于安吉县2012、2016和2020年土地利用相关数据,运用土地利用动态度指数、土地利用拓展程度综合指数和土地利用转移矩阵等方法,对浙江省安吉县2012—2020年茶园格局进行了动态变化过程和差异性特征研究分析。结果表明,2012—2020年安吉县域茶园格局动态变化存在明显的时空差异。从转移数量和空间分布来看,2012—2016年茶园土地转移数量极少,茶园面积基本稳定,空间分布较为零散;而2016—2020年茶园面积明显增长,新增茶园分布相对集中。从转移过程来看,2016—2020年较2012—2016年更为强烈,转移数量显著增加,转移过程导致茶园空间分布更为集中。从转移类型来看,2012—2016年茶园主要转为耕地,几乎无转入,转移类型较为单一;而2016—2020年,茶园主要转为林地、园地和建设用地,转入主要是林地、耕地和园地,转移类型多样。以上结果明晰了浙江省安吉县2012—2020年茶园格局的时空动态变化特征,为区域茶园时空动态变化研究和未来可持续发展规划提供了数据基础和科学指导。      

基于GLC30数据的近20年海南岛土地利用动态变化研究

土地利用/覆盖变化（land use/cover change,LUCC）是当前全球变化研究的核心内容之一。近20年来,受自然环境和人文社会经济双重影响的海南岛土地利用变化显著,但其时空动态变化特征及其格局尚不明确。基于GLC30全球地表覆盖数据,分析了海南岛近20年来土地利用时空分布格局、时空动态变化。结果表明,海南岛土地利用/覆盖类型空间分布格局以耕地和林地为主,耕地主要分布在沿海地区,林地主要分布在中部山区。2000—2010年海南岛土地利用时空变化格局以林地面积增加为主,主要由耕地、草地、湿地和水体转化而来;2010—2020年海南岛土地利用时空变化格局以耕地和建筑用地显著增加为主,耕地增加主要来源于林地的转化,建设用地的增加则来源于耕地和林地。2000—2020年,海南岛林地和建筑用地面积显著增加,耕地和草地明显减少;湿地、水体、裸地和海域的面积变化较小。林地增加的区域主要分布在海南岛中部山区及东北部文昌市,大部分由草地转化而来;建筑用地主要来自于耕地、林地和草地的转化,另一部分则来自于湿地、水体和海域的开发,主要分布在海南岛沿海城镇居民点的周边地区;耕地减少主要是转化为林地,分布在海南海口、昌江、琼海和万宁等市县;草地减少区域主要分布在海南岛中部山区,转化为林地。2000年、2010年和2020年海南岛土地利用程度在各个时期变化较小,总体数值处于中间偏上水平,表明海南岛土地利用/覆盖变化的稳定性较高,人类对土地的开发强度适中。通过本研究可为海南岛土地利用合理开发及未来海南自由贸易港建设提供科学参考。      

黄河中游河口-龙门区间蓝绿水资源对气候与土地利用变化的响应

气候变化和土地利用变化会改变蓝绿水资源的时空分布,量化二者变化所带来的影响对水资源管理具有重要意义。黄河中游的河龙区间(河口镇至龙门)社会经济的迅速发展和大规模生态修复工程的实施改变了流域的土地利用格局,蓝绿水资源时空分布受到影响。研究基于遥感数据,分析河龙区间近40年土地利用的变化特征;结合VIC模型和四种情景设置,定量分析气候与土地利用变化对流域内蓝绿水的时空影响。进一步分析了生产性绿水流及非生产性绿水流对气候及土地利用变化的响应规律,以便开发绿水资源的生产潜力。结果表明：(1)河龙区间平均最高气温和平均最低气温在1997年发生突变,变化趋势由减小转为增大;降水量在2006年发生突变,变化趋势由减少转为增加。草地和耕地是河龙区间的主要土地利用类型,1980-2020年间耕地减少了3 407 km²,林地、草地和灌木林的面积均呈现增加趋势,与退耕还林还草工程的实施密切相关。(2)气候变化和土地利用变化对蓝水流的贡献率分别为90.89%和9.11%,对绿水流的贡献率分别为103.13%、-3.13%,对绿水储的贡献率分别为89.07%、10.93%,气候变化对河龙...     

基于CA-Markov模型的渭河中下游干流土地利用变化模拟及预测北大核心

识别和预测土地利用时空格局演变规律对科学推进区域生态保护和国土资源空间规划的合理开展具有重要意义。以渭河中下游干流为研究区,利用转移矩阵、土地利用动态度以及土地利用程度指数为评价因子,分析1980-2020年土地利用变化,采用基于多评价准则(MCE)的元胞自动机和马尔科夫(CA-Markov)模型模拟自然发展情景、生态保护情景和统筹发展情景下2030年土地利用演变特征。结果表明:1980-2020年渭河中下游干流耕地面积占比最大为52%左右,其次是林地和草地,建设用地面积呈持续增长趋势。多年综合土地利用动态度为0.66%,建设用地面积变化最快,并以耕地转化为建设用地为主。基于CA-Markov模型模拟了2015年和2020年土地利用变化情况,模拟的土地利用空间格局发展态势与实际较一致,模拟的3种情景下2030年建设用地面积在自然发展情景下增幅最大,生态保护情景下林地面积增加了53.83 km~2;统筹发展情景下各土地利用类型变化较小。在3种情景下,渭河中下游干流2030年土地利用结构仍然以耕地、林地、草地为主,建设用地面积均呈不同增幅的增加趋势,统筹发展情景下的预测结果更符合国土空间规划要求和经济社会发展的需求。     

基于CLUE-S情景模拟的挠力河流域耕地适宜性评价研究

以挠力河流域为研究区,选择2000、2010、2020年3期土地利用数据,从土地利用动态度和转移矩阵两方面分析土地利用时空变化,运用CLUE-S模型对研究区2030年土地利用变化格局进行模拟验证,设基线、农业发展和生态保护3种情景预测2030年土地利用变化格局,最后对3种情景下耕地适宜性进行评价。结果表明：研究区土地利用类型以耕地为主,2000—2020年森林、湿地、水体和人造地表呈增加趋势,耕地和草地呈减少趋势。2000—2020年土地利用转移主要发生在耕地、草地和森林之间,2000—2010年草地面积转入最多,耕地次之,森林最少,转出面积相反;2010—2020年森林转入转出面积最多,草地次之,耕地最少。CLUE-S模型对挠力河流域土地利用变化具有良好的模拟能力,Kappa系数为0.894,模拟总体精度为91.18%;基线情景下耕地、草地和水体地类面积减少,其他地类面积增加;农业发展情景下耕地面积增加23.68%,人造地表面积未发生变化,其他地类面积均较少;生态保护情景下与农业发展情景正好相反。依评价指标体系和评价模型,分析计算出3种情景下耕地位于适宜区的面积占研究区总面积的96%...     

基于CLUE-S模型的吴忠市土地利用时空演变及多情景模拟预测

【目的】研究不同情景下的未来土地利用时空演变格局,为合理利用土地资源、科学规划国土空间开发格局和区域高质量发展提供助力。【方法】研究团队以宁夏回族自治区吴忠市为研究对象,选取2000年、2010年和2020年3期土地利用数据,运用土地利用转移矩阵、CLUE-S模型,分析研究区2000—2020年土地利用变化特征,模拟自然增长情景、生态保护情景和经济增长情景下2030年吴忠市土地利用演变特征。【结果】1)2000—2020年吴忠市草地面积占比最大,其次是耕地和未利用地,建设用地面积不断增长;建设用地面积变化最快,并以耕地转化为建设用地为主。2)2030年建设用地面积在自然增长情景下将会减少,生态保护情景下林地面积增幅较大,经济增长情景下各土地利用类型变化较小。3）在3种情景下,吴忠市2030年土地利用结构仍然以耕地、林地、草地为主,建设用地面积在生态保护情景和经济增长情景下将呈增长的趋势,在自然增长情景下将呈减少趋势。【结论】生态保护情景下的预测结果更符合国土空间规划要求和经济社会发展的需求。该研究成果对推动吴忠市未来土地利用格局规划具有重要意义。     

基于CA-Markov模型的黄土丘陵区土地利用变化

为探讨黄土丘陵区的土地利用变化规律以及驱动机制，以罗玉沟流域作为典型流域，基于1986、2001年的TM影像为数据源，对土地利用格局分布进行分析，并运用CA-Markov模型，以2001年的土地利用格局为基础，预测了2016年流域的土地利用的空间格局分布。结果表明，罗玉沟流域土地利用格局在1986年以前，以坡耕地为主，面积占59.67%，其次为梯田、草地和林地。从1986年到2001年林地和梯田的面积均有显著增加，坡耕地面积则显著减少，其余土地利用类型面积变化不大。从单一土地利用类型动态度来看，面积增加大     

基于CA-Markov模型的土地利用演化模拟预测研究

为了探究城市发展过程中土地利用变化规律及各类驱动力的影响,以北京市顺义区为例,基于2000、2005、2010年3期遥感影像解译数据,分析研究区域的土地利用类型的动态变化程度,并基于Markov模型定量分析了土地利用的转移方向及转化程度。结合GIS分析功能,探讨多种土地利用驱动力对于土地利用类型转移的影响,并采用模糊计算的方法,将各类影像土地利用转移的因子标准化,并利用GIS中加权线性方法将其整合,结合元胞自动机马尔可夫模型,模拟出2010年的土地利用分布,经验证模拟的精度高达81.41%,Kappa指数为0.776 9,得到了较为理想的结果,证明了方法的可行性及精度的可靠性。并以2010年的土地利用格局为基础,预测2020年的土地利用状况并分析2010—2020年10 a间的土地利用变化。分析结果表明,除草地、林地变化不明显,耕地、水域面积继续保持减少的趋势,但减小的趋势渐缓,建设用地仍在不断增加,但也逐渐趋于饱和的增长趋势。此研究可为当前及未来的土地利用规划、管理和生态恢复提供科学依据。     

基于ENVI的大纵湖流域土地利用变化及其对水质影响研究

为定量研究大纵湖流域土地利用类型与水质之间的关系,利用ENVI对大纵湖流域2012年和2016年Landsat TM遥感图像解译,采用监督分类法将土地分为6种类型,并与水质进行灰色关联。结果表明:①大纵湖流域以耕地和建设用地为主,两者比例超过总面积的70%。从2012-2016年,耕地和未利用地面积不断减少,主要流入林地和水域。②2012-2016年大纵湖水质指标总体均呈现先略有下降后缓慢改善的趋势。③湖泊水质整体上与土地利用类型的灰色关联度最大的是建设用地,其次是未利用地和水域,林地、耕地和草地的灰色关联度相对较低;各水质指标与土地利用的灰色关联度差异较大。研究表明,林地、草地对水质改善有着积极作用,因此在大纵湖流域上游多植树种草,有利于维护生态环境健康。     

基于CLUE-S模型的煤矿城市土地利用变化模拟

以淮南市为研究区,选择1985、1995、2005、2016年土地利用数据,在分析土地利用动态变化特征的基础上,利用CLUE-S模型模拟预测了未来土地利用格局。结果表明：1985—2016年,研究区耕地面积减少11.62%;建设用地和水体面积百分比分别增加7.98个百分点和4.29个百分点。2005—2016年是各地类变化最强烈的阶段,其综合土地利用动态度最大,为13.46%。建设用地变化速率最快,其土地利用动态度为5.19%。土地转移主要发生在耕地、水体和建设用地之间,以耕地向建设用地和水体的转换为主。耕地转为建设用地的面积达207.61 km²,新增水体集中分布在潘谢矿区。加入空间自相关性和土壤质量因子后,耕地和建设用地的Logistics回归效果显著改善,ROC分别增加0.201和0.133。年均降水量是影响耕地变化的主要驱动因子,与耕地分布概率呈负相关;而建设用地变化主要驱动因子为GDP。土地利用模拟的Kappa系数为0.74,CLUE-S模型在研究区域具有较好的模拟能力。运用CLUE-S模型预测了研究区2028、2034、2040年土地利用空间分布,未来...     

基于无线传感器网络的茶园分布式灌溉控制系统

为实现茶树需水信息准确检测和茶园精量灌溉自动控制,设计了一套基于无线传感器网络的茶园分布式灌溉控制系统,给出了系统体系结构及软、硬件实现方法;针对无线传感器网络节点在茶园内高度分散的特点,提出两种适用于不同规模茶园的分布式灌溉控制方案,设计了由模糊控制器和最优化控制器组成的分层灌溉控制器,使得系统可在满足一定性能指标前提下,实现茶园精量灌溉控制.试验结果表明系统设计合理可行,特别适用于大型农田、果园、苗圃等区域的精量灌溉.     

40年来长江经济带“三生”空间时空演化特征

科学认知区域长时间序列下的“三生”空间数量增减关系和空间格局演化过程是实现国土空间可持续开发利用的前提。采用土地利用动态度指数、地学信息图谱、重心模型和双变量空间自相关分析研究了1980—2020年长江经济带内“三生”空间数量变化和格局演化过程。结果表明：1980—2020年长江经济带国土空间类型以生产空间和生态空间为主,且不同国土空间类型数量变化差异明显。农业生产空间和生态空间分别减小39403km2和248km2;非农生产空间和生活空间分别增加14804km2和27271km2。1980—2020年长江经济带国土空间格局变化空间指向性和地区差异性显著。1980—2020年长江经济带不同国土空间类型互动增减关系差异显著且空间异质性明显。     

茶园中耕机械化发展现状与对策分析

中耕是茶园管理作业过程中的一个重要环节,实现茶园机械化耕作管理,可提高茶叶生产效率与品质。国内茶园耕作长期处于传统作业状态,不能满足茶园管理需要,更不符合现代化农业要求,而国外部分茶叶生产国已经实现茶叶生产全程机械化作业。茶业是传统的劳动力密集型产业,时效性较强,而随着我国城镇化进程加快,农业劳动力资源急剧短缺,茶园用工难问题日益突出。茶园耕作机械短缺已严重制约了我国新型高效茶业的发展。为此,针对国内外茶园中耕机械进行了综述,分析了发展趋势,指出了存在的问题,并据此提出了解决方案。     

茶园微耕机的设计分析

茶园的除草、施肥、松土是茶叶生产过程的重要环节,而传统的工作方式都是人工操作,作业效率低、劳动强度大。为了提高茶园的除草、松土效率,设计制造一种茶园微耕机,并对微耕机进行性能试验。试验结果表明:该微耕机耕作幅宽443mm、耕作深度153mm,旋耕刀能够有效防缠草,松土效果好,满足了茶园农艺要求;耕后表土细碎,土肥掺和均匀,满足了茶园管理要求。同时,该机可用于其它菜地、稻田旱地等除草松土作业。     

基于SWAT模型的布尔哈通河流域面源污染的变化研究

【目的】揭示土地利用变化下面源污染时空变化特征,探究流域景观格局与面源污染的关系。【方法】以布尔哈通河流域为研究对象,利用SWAT分布式水文模型模拟1986-2016年4期土地利用变化下面源污染分布特征,运用Fragstats4.2软件计算了1986年和2016年布尔哈通河各子流域的景观格局指数,最后使用CANOCO5.0软件分析子流域面源污染和景观指数之间的关系。【结果】①构建的SWAT模型模拟的径流量和总磷量在校准期和验证期的决定系数R²和纳什效率系数NSE都达到0.6以上,模型能很好地模拟流域水文水质状况,1986-2016年,SWAT模拟的总磷年负荷分别为74.04、73.78、82.50 t和128.31 t。②面源污染与景观格局存在密切关系,景观组成格局方面,林地面积与总磷负荷负相关,农田和建设用地面积与总磷负荷正相关;景观空间格局方面,林地斑块破碎化程度与总磷负荷正相关,而农田斑块的破碎化程度与总磷负荷负相关。流域斑块之间的越高流通性和聚集性,对养分流失改善有积极作用,而流域内景观异质性的增加和形状的复杂化,则会导致污染负荷输出风险的增加。【结论】流域面源污染负荷急剧增加,面源污染防治的关键控制区域在坡度较高的北部区域和农田及城镇集中的东部区域,该区域规划土地利用和优化景观格局时,应优先考虑防止林地斑块破碎化程度的提高和控制城镇面源污染源。     

对小型茶树开沟和施肥一体机的有限元分析

目前,在广西等地区的茶树开沟和施肥主要依靠纯人工的方法进行,虽然目前有用于茶树的开沟与施肥的机械,但限于成本以及广西丘陵地带等地理条件的制约,市场上茶树的开沟机械无法适于广西地区的使用,而人工的方法劳动强度大,不利于大规模地进行茶树的种植。为了解决农民在对小型茶树开沟和施肥过程中劳动强度大等问题,提出了一种小型茶树开沟和施肥一体机的机械,并在此之前申请了国家发明专利。运用UG对该机械进行有限元分析,以此来验证茶树开沟和施肥一体机的机械化强度满足生产要求,旨在提高茶树种植业的经济效益和产品化水平,满足茶叶的增长需求。