河北省森林景观空间格局分析

根据河北省森林景观现状,运用景观多样性指数、分维数、景观破碎化指数等计算方法,分析河北省森林资源空间分布特征和存在问题,指出河北省森林景观保护和发展方向。     

气候变暖对河北省冬小麦产量的影响

根据河北省多年冬小麦产量和冬麦区气候资料,采用改进的气候产量分离方法,分析气候变暖对小麦产量的影响。结果发现：河北省冬麦区冬季气温呈上升趋势,平均每10a上升0．5℃,春季气温也是升高的,但不如冬季升温明显,平均每10a上升0．3℃;冬小麦产量与冬季、春季降水量相关不明显,而与冬季、春季气温存在显著的正相关关系。河北省冬小麦实际单产呈逐年增加趋势,每10a约增加1125kg／hm^2;而气候产量与冬小麦实际单产变化明显不同,随着气候变暖,气候产量波动性逐年增大,近年气候产量波动幅度达到±300kg／hm^2.从总体看,随着气候变暖,气候产量呈下降趋势,平均每10a减少52．7kg／hm^2。气温造成小麦产量波动幅度一般在±10％之间,但随着小麦实际单产逐年提高,气候变暖对小麦单产所造成的损失越来越大。     

河北省海岸带土地利用空间格局

海岸带由于其特殊的地理区位,土地利用方式和结构迥异于内陆地区。为揭示河北省海岸带土地利用空间格局,以海岸线向陆地延伸10 km作为研究范围,通过土地利用相对优势度和综合利用程度两种方法分析了河北省海岸带土地利用结构现状、空间格局和集约化特征。结果表明:河北省海岸带土地利用的主要类型为水库/坑塘、旱地和建筑用地;水库/坑塘、河流/湖泊和建筑用地、未利用地向海特征显著,是海岸带的优势土地利用类型;海岸带土地利用的海陆梯度和高程分异特征明显,主要表现为主要土地利用类型由水库/坑塘和建筑用地向旱地和林地转变;集约化利用程度最高的区域在距海岸线0～6 km、高程10～50 m的空间范围内。在沿海开发热潮再次兴起的背景下,关注海岸带土地利用空间格局现状,对优化海岸带国土空间开发格局具有重要意义。     

县级粮食生产效率空间聚集格局演变分析--以河北省为例

粮食安全是区域发展的长期战略问题,在人口激增,耕地面积减少趋势得不到有效抑制的客观背景下,提高粮食生产效率成为提高粮食生产量的关键。基于DEA Malmquist模型和ESDA技术,结合地理学研究中的空间格局分析方法,测算了我国粮食重点区河北省1990—2005年138个县的粮食生产效率,重点讨论了大尺度上县级层次近15 a来粮食生产效率空间聚集格局演化特征与规律。研究结果表明,研究期内河北省县级粮食生产效率存在空间聚集分布格局,粮食生产效率区际间的差异有所减小;各项粮食生产效率指数局部空间聚集格局显著,空间聚集格局演化规律明显。该项研究成果可从方法论上为定量测算粮食生产效率和空间格局特征提供借鉴,同时丰富粮食生产与耕地保护研究内容,为科学合理确定粮食生产功能分区,制定区域粮食安全战略提供重要的参考依据。     

河北省农用地质量空间格局的计量地理分析

在农用地分等成果的基础上,采用GIS技术、计量地理学分析相结合的方法,对河北省农用地资源质量的空间格局进行定量研究:从河北省不同指标控制区农用地资源质量的多样性、集中度、均匀度、优势度等分布特点来看,河北省农用地质量空间格局呈现从东南到西北方向上的递变规律,即东南部平原区农用地资源质量各等别面积比例较为平衡均一,而西北部坝上地区集中程度较高;同时针对各指标控制区农用地资源质量结构提出各区土地利用的方向,为河北省农用地资源的合理利用提供科学依据;最后对影响农用地质量空间分布的气候、地形地貌等自然因素影响及人类活动的干扰作用进行分析.     

小麦养分专家系统推荐施肥对河北省冬小麦产量、养分效率和环境效应的影响

为评价小麦养分专家系统(Nutrient Expert,NE)推荐施肥对冬小麦产量效应、养分利用率和农田环境效应的影响,对2010~2014年期间在河北省开展的83个小麦试验进行了分析。结果发现:小麦养分专家系统推荐施肥量较农民习惯施肥量氮、磷肥分别降低了47.0%和10.4%,钾肥增加了102.0%;小麦养分专家系统推荐施肥较农户施肥增产在2.6%~13.0%之间,氮、磷、钾肥利用率分别为31.7%、10.9%和31.0%,氮肥偏生产力为47.9kg/kg,显著高于农民习惯施肥处理24.7 kg/kg;小麦养分专家系统推荐施肥的农田温室气体排放总量和排放强度分别为2 211 kg CO_2 eq/hm~2和332 kg CO_2 eq/t,显著低于农民习惯处理的3 720 kg CO_2 eq/hm~2和589 kg CO_2 eq/t。小麦养分专家系统推荐施肥提高了养分利用率、降低了农田温室气体排放,可以在河北省小麦主产区推广应用。     

河北省冬小麦、棉花全生育期缺水量时空特征分析

基于河北省13个国家标准气象站点近60年（1955—2014年）的逐日气象数据,利用联合国粮农组织（FAO）推荐的作物需水规律计算方法以及曼—肯德尔（M-K）法、Morlet小波分析法和普通克里金插值法分别对河北省冬小麦、棉花的缺水量和水分盈亏指数的时空规律进行了分析。结果表明:（1）近60年,河北省全生育期冬小麦缺水量以-3.74 mm/（d·10 a）的速率呈减少趋势,棉花以-22.88 mm/（d·10 a）的速率呈显著性减少趋势,并且两种作物的缺水量变化均存在40年左右的主周期和25年左右的次周期。全生育期内冬小麦缺水量最大值出现在南宫,缺水量最小值出现在秦皇岛;棉花缺水量最大值均出现在黄骅,遵化缺水量最小。（2）两种作物的缺水量最大时期均为快速发育期,冬小麦在冻融期时缺水量最少,而棉花在初始生长期缺水量最少;冬小麦在初始生长期水分盈亏指数达到最大值,而棉花在生育中期达到最大值,并且地区差异较小。（3）河北省冬小麦、棉花的缺水量空间分布不均,两种作物水分盈亏指数恰与之相反,基本上呈由中心向四周逐渐增大的分布特征。研究结果对农业灌溉水资源优化配置、提高农业灌溉效率具有实际意义。     

河北省耕地生态安全及空间聚集格局

为了科学评判耕地生态安全态势与空间聚集格局。基于地理学研究中的空间格局分析技术,在压力-状态-响应框架下,结合生态学中的能值理论,构建县级耕地生态安全评价指标体系,估算河北省138个县耕地生态安全状况,重点探讨其空间聚集格局差异特征,分析聚集格局产生的主要影响因素。研究结果表明：河北省138个县的耕地生态安全状况呈空间聚集分布格局,空间聚集度Moran's I值为0.630;省域范围内存在2个聚集区,高值聚集区由石家庄、邢台以及邯郸组成,共23个县,耕地生态安全综合指数平均值为0.377,低值聚集区由张家口和承德大部组成,共22个县,耕地生态安全综合指数平均值为0.169,其他县市呈零散分布;高值聚集区内各县Theil指数大于低值聚集区;宏观角度上的地形地貌、降雨、土壤、耕地质量等因素是空间聚集格局分布与差异的主要动因。耕地生态安全评价与空间聚集格局特征分析为科学划定区域生态安全功能区,保障区域粮食安全生产提供科学依据。     

基于3S技术的河北省山区植被净初级生产力估算及空间格局研究

植被净初级生产力是国际地圈—生物圈计划（IGBP）、全球变化与陆地生态系统（GCTE）以及京都协定的核心研究内容之一。以GIS为主要技术手段,借助CASA模型计算出河北省山区NPP,分析了山区NPP的空间格局,并对森林、草原的NPP分布情况进行了统计分析,对引起这种变化的主要因子进行了初步探讨,评价分析模型的不确定性。结果表明:（1）河北省山区2012年植被NPP总量为24 746.51 kt/a,平均值为744.1 g/（m²·a）;从整体上看,植被NPP主要分布在境内燕山山脉,太行山山脉呈带状分布,其它地区零星分布。（2）河北省山区NPP值差异显著,由森林、草原、灌丛依次递减。（3）NPP空间分布与气温和降水的空间分布有一定的相关性。研究结果为河北省山区生态系统结构功能协调性、生态承载力、生态服务功能等后续研究奠定基础,为山区社会经济和生态环境可持续发展提供科学依据。     

河北省耕地利用效率空间差异及影响因素

运用数据包络分析法,对2001—2012年河北省全省及其所属11个地市耕地利用效率进行测算和分析,将11个地市的耕地利用效率划分为3个层次:高效区、较高效区和低效区,在此基础上,运用FGLS方法研究影响3个层次耕地利用效率的主要因素。结果表明:(1)近几年河北省耕地利用效率发展较快,2010年以前耕地技术效率较低主要是由规模效率低造成的;(2)河北省各地市的耕地利用效率存在着一定的差距:石家庄市、承德市、张家口市和唐山市4市的耕地利用效率常年保持在良好状态;秦皇岛市、廊坊市和保定市3市耕地利用效率较好;而沧州市、衡水市、邢台市和邯郸市4市耕地利用效率相对较低;(3)高效区耕地利用效率的主要影响因素为:单位播种面积化肥使用量、人均播种面积、耕地复种指数、农业劳动力比率、农民人均纯收入;较高效区耕地利用效率的主要影响因素为:单位播种面积化肥使用量、人均播种面积、耕地复种指数、受灾率、农民人均纯收入;低效区耕地利用效率主要影响因素为:有效灌溉率、人均播种面积、耕地复种指数、受灾率、农民人均纯收入、二三产业比重。各地市在充分考虑各自耕地利用效率影响因素的基础上,从自身实际情况出发,有针对性地制定区域差别化的农业发展政策,有方向地引导耕地效率的提高。     

优化灌溉与施肥对冬小麦冠层结构的影响研究

试验研究优化灌溉与施肥对冬小麦冠层结构的影响结果表明,与限量灌溉处理相比,优化灌溉和传统灌溉处理小麦最上部3个节间明显伸长,导致株高增高10cm,旗叶叶面积减小7%,但倒2叶和倒3叶叶面积分别增加7%和20%;优化灌溉处理小麦旗叶茎叶夹角明显减小。与未施N肥处理相比,施用N肥有增大小麦株高、叶面积和茎叶夹角的趋势,且传统施N比优化施N更加明显。优化水N管理麦田各层次透光率与传统处理差异较小,但它们均显著低于限量灌溉和未施N处理。     

甘肃省冬小麦水分盈亏指数的改进及其应用

冬小麦是甘肃省主要粮食作物,水分是限制该省旱作冬小麦生产最主要的因素,降水时空分布不均造成冬小麦干旱常年发生,因此准确监测甘肃省冬小麦干旱及定量评估灾害损失可为决策部门制定农业防灾减灾措施及保障区域粮食安全提供科学依据。利用甘肃省1981—2014年3个农业气象观测站土壤水分和冬小麦生育状况观测资料,38个冬小麦种植县气象资料、产量资料及干旱灾情资料,考虑冬小麦休闲期土壤储水及生育期水分盈亏量修订了作物水分盈亏指数,修订后作物水分盈亏指数与土壤储水、冬小麦产量要素和产量损失相关性较高,能客观、准确、定量地反映干旱对甘肃冬小麦产量的影响;利用水分盈亏指数分别建立冬小麦产量要素和产量损失评估模型。结果表明:产量要素评估模型均通过0.01水平显著性检验,产量损失评估模型大部分通过0.05水平显著性检验。产量要素评估模型回代结果与冬小麦产量要素实测值间均通过0.01水平的F检验;产量损失评估模型验证结果表明,68.4%种植县通过0.05水平F检验,基本能准确评估全省大部分地方干旱对冬小麦产量造成的损失。修订后作物水分盈亏指数能客观反映甘肃省冬小麦干旱,建立的评估模型能准确评估干旱对冬小麦造成的损失,具有一定的应用价值。     

灌溉制度对冬小麦耗水及产量的影响

研究结果表明,随灌水量的增加,冬小麦总耗水量明显增加,土壤贮水消耗量相应减少;随总耗水量的增加,冬小麦生育后期耗水所占的比例明显增加;当灌水量相同时,灌水越早的处理耗水量越多。不同的灌溉制度对冬小麦产量结构与产量有显著影响,起身水主要增加穗数,拔节水显著增加穗粒数,而孕穗期或开花期灌水对提高千粒重有明显作用;1水以孕穗期,2水以拔节期和开花期,3水以拔节期、开花期和灌浆期灌水效果最佳。适当控制开花前耗水量,增加开花后耗水量,有利于增加产量和提高水分利用效率。     

河北低平原冬小麦长期咸水灌溉矿化度阈值研究

在研究咸水灌溉对土壤和作物的影响过程中,对土壤盐分监测相对困难,而监测灌溉水的盐分更简单易行,但作物不同时期灌溉咸水的矿化度阈值较难确定。本文以2007—2015年在河北省衡水旱农节水试验站进行的长期咸水灌溉试验数据(灌溉水设置1 g·L~(-1)、2 g·L~(-1)、4 g·L~(-1)、6 g·L~(-1)和8 g·L~(-1)共5个矿化度;冬小麦生长期间灌溉3次水)为基础,以矿化度为1 g·L~(-1)灌溉水为淡水对照,调查不同处理小麦的相对出苗率、相对籽粒产量及土壤盐分等作物生长、产量和环境变化指标,并采用FAO分段函数方法,分析了‘石家庄8号’冬小麦多年咸水灌溉的矿化度阈值及其影响因素。结果表明,采用4 g·L~(-1)和6 g·L~(-1)咸水灌溉,多年平均小麦出苗率相当于淡水的93.8%(P0.05)和70.4%(P0.05),多年平均产量相当于淡水灌溉的86.0%(P0.05)和65.3%(P0.05),用小于4 g·L~(-1)的咸水灌溉,籽粒产量(产量变化小于15%)和出苗率不是影响咸水灌溉矿化度阈值的限制因素。经计算冬小麦多年咸水灌溉矿化度阈值为2.14~3.95 g·L~(-1),平均值为3.19 g·L~(-1),变异系数为21.1%。综合考虑产量和土壤盐分累积风险确定河北低平原冬小麦长期灌溉咸水矿化度阈值为2.47 g·L~(-1)。矿化度阈值与播前1 m土壤盐分有一定负相关关系(相关系数-0.587),与淡水灌溉产量呈一定正相关关系(相关系数0.516)。土壤盐分累积风险分析结果表明,按照灌溉咸水矿化度与土壤平均盐分拟合的指数方程预测,采用2.47 g·L~(-1)咸水连续9年灌溉,0~20 cm耕层土壤未达到盐渍化水平(平均土壤盐分预测值0.98 g·kg~(-1)),而1 m土体出现轻度盐渍化(平均盐分含量预测值1.17 g·kg~(-1)),土壤盐分稍有累积,但未对冬小麦产量造成明显影响。由此来看,以2.47 g·L~(-1)咸水长期灌溉造成土壤严重盐渍化的风险较小。     

冬小麦旱情监测中土壤水分估算模型的互补性——以河北省为例

旱灾是影响我国农业最大的气象灾害。频发的冬春旱尤其是春旱恰逢冬小麦生长的关键阶段,对我国的冬小麦生产造成了严重影响,利用遥感技术实现冬小麦旱情监测成为当前农业旱情管理的一个重要发展方向。采用2005年EOS/MOD IS数据产品,对春季不同时段内河北省旱情监测遥感信息模型的互补性进行了研究,得出以下结论:(1)在冬小麦生长的不同时期,ATI模型与TVD I模型之间具有较好的互补性,3月冬小麦旱情遥感监测应选取ATI遥感信息模型;(2)4月~5月表层土壤的RSM-TVD I、RSM-ATI的拟合方程均通过了置信度α=0.001水平的t检验且相关性较好,TVD I和ATI均可以用来估算4月~5月土壤表层土壤水分;(3)4月~5月RSM-TVD I、RSM-ATI的相关性与误差分析结果表明:4月上旬和4月中旬可选择ATI模型或TVD I模型进行冬小麦旱情遥感监测,但以4月上旬选择ATI模型、4月中旬选择TVD I模型为佳,4月下旬~5月下旬TVD I模型是比较合适的冬小麦旱情遥感监测模型。     

河北省太行山区域耕地资源空间分布特征研究

文根据遥感影像资料, 在对河北省境内太行山区域耕地资源进行解译的基础上, 应用GIS技术和空间分析方法, 对其空间分布特征从海拔高度、坡度及地形类型3个方面进行了分析研究。结果表明, 河北省太行山区域耕地的80.9%分布于海拔500 m以下, 93.7%分布于坡度15°以下, 70.3%分布于平地和U型谷地。由此可以看出, 目前河北省太行山区域耕地资源开发利用比较合理。本文对河北省太行山区域耕地资源空间分布特征的分析可为太行山区域耕地质量评估和合理利用提供科学依据和支持。     

河北省冬小麦气候适宜度及其时空变化特征分析

为定量评价气象要素对作物生长的影响,采用逐日气象要素和统计方法,建立了河北省冬小麦各生育期气候适宜度评价模型,并分析了1981-2010年逐年冬小麦各生育期气温、降水、日照和气候适宜度的时空变化特征。结果表明：冬小麦生育期内日照和气温适宜度较高,降水适宜度最低且变异系数最大。日照适宜度以冬小麦分蘖期最小,变异系数最大;降水适宜度以拔节-抽穗期最小,变异系数最大;气温适宜度以越冬-返青期最小,分蘖期变异系数最大。全麦区气温适宜度高值区分布在西北部,低值区分布在东南部;降水适宜度高值区分布在东北部,低值区分布在东南部;日照适宜度高值区分布在北部,低值区分布在南部。多年气候适宜度变化趋势为：全生育期日照适宜度显著下降,气候适宜度缓慢下降,气温和降水适宜度无明显变化趋势。气候适宜度下降主要由各生育期日照、越冬期和灌浆期气温适宜度下降引起。     

利用产量差距方法进行华北冬小麦产量受气候影响规律的分析--以河北省栾城县为例

为了进一步分析华北气候要素对小麦产量的影响,基于地处华北腹地的中国科学院栾城农业生态系统试验站,采用逐日作物生长动态模型模拟冬小麦生产潜力(Ymp),并计算其与充分灌溉条件下实际产量(Yh)的产量差距(YG),利用相关分析和逐步回归分析,进行Yh、YG与不同时段气候因子的关系分析。结果表明,抽穗前日照时数和各温度因子与YG表现为正相关趋势,而抽穗后日照时数、日较差与YG为负相关趋势。说明生育前期较好的光温条件更多地增加生产潜力,而后期光照、日较差增加可以更好地满足冬小麦旺盛生长的需要,更多地提升冬小麦的实际产量。从实际产量来看,整个小麦发育期多个时段的日照时数和气温日较差对Yh呈正相关的影响趋势,表明生长季较高的光照和日较差条件对冬小麦实际产量有利。几乎整个发育期降水量与YG表现出负相关趋势,但与充分灌溉条件的Yh相关不显著,说明降水对YG的影响主要在于对生产潜力的减少作用。只有6月上旬降水量与YG呈显著正相关,与Yh有较弱负相关,说明接近成熟时降水对充分灌溉条件的小麦产量可能有不利影响。     

增温对河南省冬小麦产量的影响分析

研究历史气候变化背景下增温对作物产量的影响是识别气候变化对农业影响的有效途径。本文利用河南省历史气候资料和冬小麦平均单产资料, 通过提取气候产量、建立不同时段回归方程的方法, 分析了河南省气候变暖对冬小麦产量的影响。结果表明: 河南省1961~1981 年冬小麦气候产量与气温距平显著相关, 1987 年以后产量波动随气温变化的相关性减弱。20 世纪80 年代中期以后河南省冬小麦全生育期气温显著升高, 增温幅度为0.81 ℃?10a^-1。相对于变暖前的1961~1981 年, 1991~2000 年和2001~2007 年增温带来的单产增加量占实际增产量的15.6%~20.7%; 但显著升温后的2001~2007 年相对于1991~2000 年增温带来的增产量仅占实际增产量的1.0%, 冬小麦单产对气温的敏感性降低。