黄河沿岸“非粮化”耕地形态特征识别与优化调控研究

以黄河沿岸的河南省孟津县为例,从利用状况与坡度分布、景观格局与空间邻接、耕作距离与道路通达、经济梯度与生态安全等方面,对孟津县“非粮化”耕地的形态特征进行了系统识别。结果表明：孟津县耕地的“非粮化”空间与优质农业生产空间高度重叠,耕地的非食物化利用倾向明显,耕地向林地调整的比重过大。由于粮作耕地和非粮作耕地在劳动生产率上存在较大的差异,导致种植经济型作物的耕地规模偏小且较为分散,无法形成规模经济。交通工具缩短了农户的耕作路途时间,耕作距离对耕地“非粮化”的影响力度在下降,交通干线附近分布数量较多的即可恢复地类,与近几年的“廊道景观工程”建设密切相关。高经济梯度区的经济型撂荒占比较大,偏远地区农户对耕地的依赖程度相对较高。生态红线是维护区域生态安全的刚性底线,在生态红线之内,应积极实施“再野化”工程。结合新时期国家黄河生态战略,以建设复合型黄河生态廊道为目标,提出了不同区位、不同类型“非粮化”耕地的恢复调整方案。     

2000—2014年黄河源水分利用效率时空变化及其影响因素

【目的】探讨黄河源生态系统WUE的变化趋势及其影响因素。【方法】基于MODIS遥感数据定量估算了2000—2014年黄河源植被水分利用效率,并采用趋势分析和相关分析,研究了生态系统WUE时空变化特征及其对水热因子和植被因子的响应。【结果】2000—2014年黄河源WUE平均值为（0.59±0.35）g C/（m2·mm）,空间上由西向东呈增加趋势,时间上呈不显著增加趋势（p>0.05）。其中,WUE显著增加区域的空间比例为30.29%,主要分布在黄河源西部和北部,覆盖类型为中、低覆盖度草地和耕地。黄河源生态系统WUE对水热因子和叶面积指数的敏感程度具有明显的空间异质性。【结论】在气候暖湿化影响下,水热和植被条件较差的中、低覆盖度草地WUE对植被改善有更高的敏感性。     

遥感动态监测耕地“非粮化”应用研究

我国作为世界人口大国,每年粮食消费是巨大的刚性需求,而耕地是粮食生产安全的根本。笔者利用遥感技术,动态监测耕地变为林地、园地、草地等耕地“非粮化”行为,采用智能和人工解译相结合的遥感解译方法,以X县2022年第一季度耕地“非粮化”监测为应用实例,对遥感动态监测耕地“非粮化”应用结果进行了精度分析。研究结果显示,该遥感动态监测正确率为73%,满足耕地“非粮化”监测工作需求,工作效率也比传统人工解译效率快3倍。     

基于地块尺度的永久基本农田非粮化特征、驱动与管控

掌握永久基本农田非粮生产地块特征、空间集聚及驱动因子可为优化作物种植空间布局、完善耕地精细化管控策略提供参考依据。基于广西壮族自治区第三次全国国土调查数据,分析全区永久基本农田非粮生产现状、类型以及地块特征,采用探索性空间数据分析方法、最小二乘法、地理加权回归模型识别永久基本农田非粮生产空间集聚特征、驱动因子及其作用效应的空间差异。结果表明：全区永久基本农田非粮生产地块主要分布在中部、西部、北部,非粮生产类型以果树和乔木为主,占非粮生产面积的88.85%;非粮生产地块的耕地质量、灌溉条件低于全区平均水平,但集中分布在地势平坦的区域,田面坡度小于等于6°的地块占77.86%;非粮生产比例在县级尺度上呈现显著空间正自相关性,H-H型主要分布在中部和西南部,L-L型主要分布在东部和西北部,H-L型集中分布在西部;田块规模、人均永久基本农田面积、农村居民人均可支配收入、各县到省会城市距离与县域非粮生产比例呈正相关,耕地质量、灌溉保证率与县域非粮生产比例呈负相关,不同驱动因子对非粮生产的影响存在显著的空间差异性。未来应从优化作物布局、加强质量建设、监管属性特征、完善保护补偿等方面加强全区永久基本...     

乌鲁木齐河流域植被覆盖度变化及驱动力研究

【目的】分析乌鲁木齐河流域基于Landsat数据的植被覆盖度时空分布特征及驱动因素,为乌鲁木齐河流域生态环境保护、社会生产等方面提供参考。【方法】以乌鲁木齐河流域为研究区,选取2000—2020年中2000、2005、2010、2015年和2020年5个时期Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,用像元二分法、植被覆盖度转移矩阵,选取2000—2020年乌鲁木齐河流域植被覆盖度（FVC）的时空变化数据,定量分析了土地利用变化和地形分异特征对其影响程度,并基于地理探测器模型对流域高程、气温和降水等8种影响因子对流域FVC空间分异驱动力进行探测。【结果】乌鲁木齐河流域2000—2020年植被覆盖度总体上呈先减少后增长趋势,主要以高、低植被覆盖度为主,呈现上游极高,中、下游低的格局。研究区内不同土地利用类型的FVC表现为林地>耕地>草地>建设用地>未利用地。植被覆盖度变化受地形因子的影响明显,随高程升高而有所波动,高程在500 m以下和在2 000～2 500 m的植被覆盖度较大;FVC与坡度负相关,坡度越高植被覆盖度越低,并且随坡度增大而急剧减少。因子探测结果...     

伊犁河流域地表蒸散量时空特征分析

【目的】探究伊犁河流域2000—2014年蒸散量时空特征,为跨境水资源确权与分配提供依据。【方法】本文利用变异系数、Theil-Senmedian趋势分析、Mann-Kendall和Hurst指数方法研究了伊犁河流域2000—2014蒸散量时空变化特征及波动性。【结果】①伊犁河流域多年平均蒸散量值为249.80mm,其波动范围在224.03～274.10mm之间。②多年平均ET值在空间上具有明显差异,取值范围在115.6～758.79 mm之间,总体上呈自上游向下游减少的空间格局。③该流域年内蒸散量具有明显的季节差异,总体呈先增后减的单峰波趋势。④该流域内各土地利用多年平均蒸散量表现为:耕地(327.23 mm)林地(319.10 mm)草地(239.50 mm)稀疏植被(151.67 mm)。⑤2000—2014年该流域的多年平均ET整体上变异程度不明显,变异程度中比较稳定和稳定所占面积比为85.47%;变异系数在空间上取值范围为0.01～0.71,其平均值为0.097。⑥整个流域内ET减少的趋势和增加的趋势所占面积比例分别为64.48%和26.72%,变化趋势以减小为主,变化率为-1.152 mm/a,该流域未来ET的变化状况与过去一致,以持续性减少为主。【结论】利用变异系数、Theil-Senmedian趋势分析、Mann-Kendall和Hurst指数方法能够有效发现伊犁河流域时空变化特征,研究结果可为伊犁河流域规划及合理分配流域水资源提供依据。     

1961—2020年东北三省干旱时空分布特征

【目的】分析1961—2020年东北三省干旱时空分布格局。【方法】基于1961—2020年东北三省的86个气象站实测数据,计算1961—2020年不同时间尺度的标准化降水蒸散指数（SPEI）,并结合游程理论、Mann-Kendall检验、经验正交函数（EOF）分解等方法对东北三省的干旱时空变化特征进行分析。【结果】年尺度上,SPEI均呈缓慢减小趋势,但整体上高于-2.0,无显著突变点,干旱发生频率为25.5%～37.6%,中旱、重旱、特旱发生的频率自西向东呈“高-低-高”、“中间高两边低”、“逐渐降低”的分布规律;季尺度上,春夏秋季呈下降趋势,冬季呈现上升趋势,这表明冬季东北三省干旱有所减轻,而春夏秋三季的干旱有所加重,干旱在空间上发生的频次为春季>冬季>夏季>秋季;干旱历时越长其干旱烈度越小,代表站点越干旱;年际尺度上EOF分解得到的前4个特征向量和四季尺度分解得到的第一个特征向量的主要空间模态表现为全区一致、南北反向分布特征。【结论】东北三省除春季和冬季外,年和其余两季SPEI都呈现出下降趋势,其中南部干旱有加重趋势,北部呈现湿润趋势。     

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。     

遥感技术在村域尺度耕地种植动态监测中的应用

【目的】精确获取村域尺度耕地种植动态变化信息。【方法】笔者以福建省南平市万安乡连墩村为例,以国土“三调”耕地数据为基础,采用Landsat、SAR、无人机航飞影像等多源数据组合,结合人工智能的方法进行研究分析。【结果】研究结果显示,6—12月期间水稻、玉米、地瓜等粮食作物种植以及蔬菜等非粮食作物种植存在动态增减变化。【结论】耕地轮作休耕制度得到了有效推行,设施农用地与交通运输用地在持续增加,区域的发展活力和可持续性在不断增强。     

粮食安全背景下耕地保护现状及对策研究——以宜宾市为例

耕地是农业的生命线,是保障国家粮食安全和经济社会稳定发展的根基,保护好耕地对保障粮食安全和农业的可持续发展尤为重要。笔者以宜宾市为例,通过分析宜宾市的自然资源和耕地资源特点,指出宜宾市耕地保护主要存在“非粮化”“撂荒”“农户耕地保护意识差”等现象,从经济收益、三大主体利益不一致性、耕地土壤质量下降等方面进行剖析,进而提出应建立健全耕地保护长效机制、合理规划利用土地、加强耕地监管和恢复、提高农户耕地保护意识等耕地保护措施,仅供参考。     

2000—2019年毛乌素沙地地表温度演变规律及影响因素分析

【目的】明晰全球气候变化和退耕还林还草工程实施背景下的毛乌素沙地的地表温度的演变规律及其影响因素。【方法】基于地理空间数据云提供的2000—2015年MOSLT1M中国1 km地表温度和在NASA下载的2016—2019年MODIS/TERRA卫星的MOD11A2地表温度数据集,利用线性回归斜率法对2000—2019年毛乌素沙地的地表温度时空特征进行分析,并探究了地表温度与气候、土地利用类型和植被指数的相关性。【结果】毛乌素沙地的地表温度在空间分布上存在明显差异,从西北到东南逐渐降低,西部高于东部的总体变化趋势,在时间序列上,总体呈下降趋势,下降速率为0.59℃/(10a);毛乌素沙地年均地表温度与气温波动趋势大体一致,二者在2000—2005、2005—2009、2009—2013年时间段均出现先降低后升高的规律,且2003、2012年同为极小值点;地表温度受土地利用类型变化影响较大,不同土地利用类型的地表温度差异明显,建设用地和未利用地的地表温度最高,其次是草地和林地,最后是耕地和水域;地表温度与NDVI的变化趋势呈负相关,决定系数为0.5131;毛乌素沙地的地表温度的时空变化趋势...     

21世纪以来我国灌溉面积构成及农业种植结构变化趋势

【目的】揭示我国及各分区灌溉面积构成和农作物种植结构的变化趋势。【方法】基于统计分析和文献调研方法,分析了2000—2014年全国及各大分区灌溉面积及其构成和农作物种植面积及其结构变化情况,并根据我国农产品生产布局及水资源形势对各分区未来耕地灌溉面积发展和农业种植结构调整进行了预判。【结果】(1)一方面,我国耕地灌溉面积及粮食作物播种面积还在继续增加,另一方面,耕地灌溉面积占总灌溉面积的比例由92.7%下降到91.4%,粮食作物播种面积占农作物播种面积的比例由69.4%下降到68.1%;(2)东北和西北耕地灌溉面积增加幅度最大,东北和华中粮食播种面积增加最显著。【结论】我国粮经饲统筹、农林牧渔结合的大农业发展趋势决定了未来耕地灌溉面积和粮食作物播种面积分别在总灌溉面积和农产品播种面积中小幅下降的趋势在未来将持续。东北及华中地区将继续发展灌溉面积保障稻谷和小麦等谷物种植;东北和西南会大力发展油料作物及饲料作物;西北和华北耕地灌溉面积将难以增长;西北将着力发展低耗水的薯类、杂粮及饲草作物;华北将调减小麦播种面积并适当发展油料及饲料作物。     

村镇尺度下耕地"非粮化"影响因素分析 ——以江苏省溧阳市为例

在我国全面推进乡村振兴和保障粮食安全的双重背景下,结合耕地"非粮化"研究现状,基于社会调查和定量分析,从理论和实证角度研究村镇尺度下溧阳市耕地"非粮化"的影响因素.通过建立耕地"非粮化"及其影响因子的表征指标和分析框架,根据实地调研与农业普查数据,研究村镇尺度下耕地"非粮化"影响因素,并给出管制耕地"非粮化"的发展对策...     

山西省农业干旱时空变化特征

【目的】通过遥感快速准确地获取土壤湿度数据,为农业旱情的监测提供科学依据。【方法】选择山西省为研究区,以2009-2018年夏季的MODIS地表温度和植被指数数据为基础,通过TVDI模型获取农业旱情状况,并通过趋势分析、稳定性分析、H指数等方法研究山西省农业干旱时空变化特征。【结果】2009-2018年山西省夏季农业旱情总体呈现出正常偏干旱分布,且干旱主要集中在晋南地区。趋势变化表明,山西中部部分地区湿润程度逐步提高,而晋南地区湿润程度则逐步降低,此外TVDI值与高程和坡度负相关,高程越低,坡度越小的地区越干旱。研究区2009-2018年夏季时节的TVDI值变化趋于中度稳定。H指数表明,山西省晋中部分地区将继续显著湿润,而晋南地区继续轻微干旱。【结论】未来山西省夏季农业旱情除晋南会呈现出一种稳定持续轻微干旱外,大部分地区仍然处于一种稳定持续湿润的状态。     

小城镇建设用地扩展的时空分异研究——以佛山顺德区为例

【目的】探讨珠三角地区小城镇建设用地发展情况,以期为研究经济高速发展和快速城镇化地区的土地变化提供参考。【方法】课题组以广东省佛山市顺德区为研究对象,获取1991年、1994年、1997年、2000年、2003年、2006年、2009年和2012年共8期TM遥感影像,利用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)空间分析技术,结合由建设用地扩展指标构建的综合扩展程度指数模型,定量分析了研究区1991—2012年7个时段建设用地扩展总体特征以及3个不同扩展类型期各街道(镇)的建设用地扩展时空分异特征。【结果】随着城镇化的快速发展,建设用地扩展明显,1991—2012年共增加建设用地147.9 km²;其中,2003—2006年建设用地扩展速度最快,扩展面积、扩展贡献率以及扩展强度均最大;2003—2006年、2006—2009年以及2009—2012年的建设用地扩展面积均超过了30 km²,其各项扩展指标均大于其他4个时间段;1991—2003年,扩展区域主要集中在西部,这之后建设用地扩展较均衡。【结论】总体上,在研究时段内研究区建设用地扩展呈现出由...     

基于SPEI指数的内蒙古多时空尺度干旱特征分析

【目的】分析内蒙古地区1951—2018年的多时空尺度干旱变化特征,为该地区农业生产科学减灾提供理论依据。【方法】基于1951—2018年内蒙古地区50个基准地面气象观测站的连续日值气象数据,采用标准化降水蒸散指数（SPEI）和Mann-Kendall趋势检验分析方法研究了内蒙古不同时空尺度干旱演化特征。【结果】时间上,1979年前后是内蒙古地区气候变化的一个关键突变点,大部分地区干旱有所缓解,逐步进入湿润转变期,但内蒙古西部地区自1996年前后又进入新一轮干旱期。空间上,内蒙古中西部和赤峰、通辽的部分地区干旱形势较为严峻。【结论】SPEI指数可以较好地表征内蒙古长期的干旱变化特征。     

阿克苏河流域灌区土地利用变化对蒸散耗水的影响

土地利用变化导致蒸散耗水过程和流域水资源供需关系发生变化。【目的】合理估算灌区蒸散耗水量。【方法】以新疆阿克苏河流域灌区为研究对象,结合对土地利用/覆被变化的遥感解译,分析了2000—2014年阿克苏河流域灌区土地利用/覆被变化及其对灌区蒸散耗水量的影响。【结果】(1)2000—2014年,阿克苏河流域灌区土地利用/覆被发生了明显变化,突出表现为耕地面积的显著增加。灌区耕地面积以159.8 km2/a的速度增加,其中,阿克苏河、库河、塔河、托河温宿及托河乌什灌区分别以37.3、37.2、66.1、4.9、20.0 km2/a的速度增加;(2)伴随绿洲耕地面积的扩张,灌区的蒸散发量表现出明显增加趋势。在2000—2014年,阿克苏河流域灌区蒸散耗水量以0.3×108m3/a的速率增加,年内表现为夏季增加最明显;(3)灌区耕地面积的变化直接影响地表蒸散过程。阿克苏河流域灌区的耕地多年平均蒸散发量约为244.3 mm/a,大于天然草地的多年平均蒸散发量150.1 mm/a。【结论】在全球变暖背景下,快速升温和灌区垦植面积的不断扩大,使灌溉引水、蒸散耗水和人类活动用水不断增加,是导致灌区蒸散耗水增加的主要原因。     

1987—2017年民勤绿洲面积时空演变规律及驱动因素解析

【目的】确定影响民勤绿洲面积演变的主要驱动因素。【方法】基于GIS和RS技术,采用面积变化、土地利用转移矩阵等方法,定量分析了民勤绿洲面积1987—2017年的时空变化特征。【结果】①1987—2017年,民勤绿洲面积呈"平稳增加-相对稳定-急剧增加-急剧减少-迅速增加"的态势,除2012年面积明显退缩外,绿洲规模基本一直处于扩张状态,2007年绿洲面积最大,为1 359.51 km2。②1987—1992年、1992—1999年、1999—2002年、2002—2007年、2007—2012年、2012—2017年6个时段内土地利用类型发生变化的面积分别为500.99、510.66、625.70、611.67、672.38和514.66 km2,主要是耕地、荒漠和草地之间的转化。③水资源开发利用的程度对于绿洲的演变起到决定性因素,其次,人口数量的变化会影响人工绿洲(耕地和居工地)的演变。【结论】1987—2017年期间民勤绿洲基本呈现逐步扩张的态势,人口的增长有利于人工绿洲面积的扩大,但水资源开发利用的程度仍是影响绿洲整体演变的主要因素。     

基于慧鱼组合式智能辣椒采收装置的研究

【目的】传统的辣椒收割机机体大、笨重、功能单一、效率低、采收品质不好,已无法满足农业快速发展的需求。【方法】笔者基于强农惠农政策背景,以辣椒产业需求为出发点,研发了一款多功能自动辣椒采收机——“辣椒猎手”,分析了该装置行走模块、智能采摘模块、太阳能模块等的设计及工作原理。【结果】“辣椒猎手”集智能控制、行走、采摘、储存、粉碎、耕作、播种和供能于一体,可辨别果实成熟度,配套AI实现一机多用,极大地提高了辣椒采收效率和质量。【结论】该产品的推广应用能让农业生产更加智能化、高效化、可持续化,可为实现农业高质量发展和乡村振兴注入新动能。     

2000—2016年叶尔羌河中下游植被覆盖动态变化遥感分析

【目的】获取干旱区内陆河流域地表植被覆盖变化信息,探讨和揭示内陆干旱地区地表植被空间演变规律。【方法】以叶尔羌河流域2000—2016年Landsat系列遥感影像数据、水文和气象数据、社会经济数据为主要数据源,基于RS、GIS及GPS等技术,采用空间数据处理、信息提取解译、海量数据建库、图属一体化、数据仓库管理技术等方法,研究分析2000—2016年流域植被覆盖时空动态变化及驱动因素。【结果】①从时间方面看,2000—2016年研究区植被覆盖面积整体呈减少趋势,即由2000年的6 025.9 km~2减少至2016年的5 620.4 km~2,减少了405.5 km~2,年减少率为0.42%,其中,主要为低盖度植被向劣盖度植被转移,研究区植被覆盖趋于退化;②从空间方面看,研究区天然植被主要分布于B段(叶尔羌河与提孜那甫河汇合处至三河汇口处),以劣植被覆盖为主,2000—2016年植被覆盖度减少区域主要集中在A段(卡群以下至叶尔羌河与提孜那甫河汇合处),且减少的植被覆盖多为劣盖度。【结论】研究区生态水平退化主要因素可归结为平原区气温升高造成的蒸散发损失加大及绿洲水土资源开发利用挤占生态用水造成的地下水位下降。