基于GIS的县级柑橘适宜性评价咨询系统研制

以浙江省黄岩区为样区,将地理信息系统技术和传统柑橘适宜性评价模型相结合,实现地图式柑橘适宜性评价咨询技术.     

基于空间变化的栅格水文模型构建

传统水文模型在水量模拟实践中取得了一些满意的结果,但由于传统水文模型大多不能反映下垫面特性对降雨径流过程的影响,从而限制了其在更广泛涉水领域的应用和发展.本文在地貌形成理论的基础上,充分考虑了流域内地形、植被、土壤、土壤水分参数等因素对流域蓄水容量空间分布的影响,提出了基于栅格蓄水容量空间变异的分布式水文模型.     

柑橘小实蝇卵和幼虫在柑橘果实上的空间分布型

应用多种聚集度指标、Iwao回归分析法、Taylor幂法则研究了柑橘小实蝇卵和幼虫在橘园的空间分布格局.结果表明,柑橘小实蝇卵和幼虫在柑橘果实上呈聚集分布,分布基本成分为个体群,且个体群是聚集分布的,聚集度具有密度依赖性,密度越大,聚集度越高,其相关性显著.提出了柑橘小实蝇卵和幼虫理论抽样公式,给出了柑橘小实蝇卵和幼虫在不同密度、不同误差要求下的最适抽样数.研究结果为准确抽样调查和防治提供了科学依据.     

基于模糊数学的柑橘种植土地适宜性评价

将模糊数学理论引入柑橘种植的土地适宜性评价中,以湖北省通山县为例,在当地的农用地中采集207个土壤样本点,将气候、土壤和地形数据转换为模糊隶属度数据,然后在ArcGIS软件环境中结合层次分析法和模糊数学方法,建立包含15项指标的柑橘种植土地适宜性评估模型。结果表明,该区域有26.94%(652.37 km²)、32.85%(795.51 km²)、23.14%(560.42 km²)和17.07%(413.40 km²)的土地分别非常适合、适中、勉强适合和不适合柑橘生产。研究结果与当地生产实际相吻合,说明建立的研究方法可行,可为提高土地利用效率,以及更好地指导柑橘生产提供参考。     

基于Maxent模型的越冬白头鹤适宜生境预测

依据2013—2014年冬季野外调查的白头鹤分布点数据,结合2011—2015年间中国观鸟记录中心和已公开发表的相关文献中记录的白头鹤分布点信息,基于气候、地形、水系、土地利用类型和人类干扰5类环境因子,应用Maxent模型分析了安徽省越冬白头鹤适宜生境分布及影响其分布的主要环境因子,并结合已建自然保护区对白头鹤适宜生境进行保护空缺分析。结果表明,模型预测结果达优秀水平;距主要水源距离、1月份平均最低温、12月份平均最低温和距主要道路距离是影响白头鹤分布的主要环境因子,对模型的综合贡献值分别为45.3%、21.4%、19.3%和7.6%。白头鹤适宜生境主要分布在升金湖上湖和菜子湖,少量分布在龙感湖沿岸、武昌湖东岸及其东部的长江干流沿岸,其中核心适宜生境的总面积为45 980 hm2。空缺分析表明,已建自然保护区覆盖了60.1%的核心适宜生境,尚有18 346 hm2的核心适宜生境处于保护区之外,需要在重点管理保护区的同时,对保护区之外的核心适宜生境给予更多关注。     

基于R语言的中国柑橘主要病虫害空间分布图

运用R语言的G IS功能包生成了中国柑橘主要病虫害的空间分布图,结果发现:中国柑橘主要病虫害呈现出各种不同的空间分布规律,其形成的原因除了病虫害本身的生物学特性外,还与气候因子的空间规律有关;R语言生成的病虫害空间分布图直观明显,作图质量较佳。     

基于CLUE-S模型的湟水流域土地利用空间分布模拟

基于CLUE-S模型,以青海湟水流域为研究区,分别利用1987年和1996年两期土地利用数据,运用逻辑斯蒂逐步回归方法选择自然和社会经济等18种驱动因子,对湟水流域2007年土地利用空间分布格局进行模拟.在此基础上,构建流域2008-2027年土地利用变化的4种不同情景,并模拟了4种情景下2027年土地利用空间分布格局.研究结果表明:(1)两期模拟总体精度分别达到了88.31％和89.96％,4种Kappa指数均大于0.82,表明CLUE-S模型在湟水流域具有良好的土地利用模拟能力.(2)流域2008-2027年不同情景下,城乡居住建设用地在4种情景下均表现为明显增加,主要沿湟水河谷区域扩展,而3种退耕情景下的坡耕地空间格局模拟结果存在着明显的空间差异,从情景二、情景三到情景四,流域内坡耕地范围逐步减小,林地、草地面积范围增大,退耕部分主要分布在流域东部、西部和北部:东部地区退耕的范围主要是集中在乐都县和民和县;北部地区退耕的范围主要是集中在大通县县城北部;西部地区退耕范围则主要在湟源县县城西北部的湟水河两岸.研究结论可为湟水流域未来土地利用管理、规划及政策的制定等提供参考依据和决策支持.     

松嫩平原中部农作物空间格局时空变化

【目的】在国家一系列农业供给侧政策,如大豆目标价格、大豆生产者补贴、水稻最低保护价下调、"玉米调减"、"轮作休耕"等实施的背景下,对松嫩平原中部地区主要农作物年际空间格局时空变化进行分析,为国家相关农业政策的制定提供依据。【方法】选择松嫩平原中部(海伦市)为研究区域,利用2014、2015、2016、2017和2018年5年农作物空间分布数据,选取水稻、玉米、大豆和其他作物为研究对象,分析年际间农作物空间格局变化、作物面积转换、作物轮作等。【结果】 (1)水稻2014—2017年面积持续增加,2018年水稻面积减少,大豆、玉米5年间年际波动较大,其他作物面积持续增加。(2)2014—2015、2015—2016、2016—2017和2017—2018年这4个时段旱田轮作区域的面积占5年间旱田公共面积的51.72%、50.36%、45.57%、55.32%;玉米和大豆之间的轮作分别占轮作面积的94.42%、93.54%、84.28%、81.76%。(3)4个时段旱田公共区作物轮作次数分别为0次、1次、2次、3次和4次的旱田面积分别为28 248.60、48 695.32、96 812.60、69 538.50、25 731.23 hm~2,分别占旱田公共区面积的10.50%、18.10%、35.99%、25.85%、9.56%。【结论】(1)5年间海伦市作物空间格局发生了较大变化,水稻总体呈增长趋势,其种植面积和比例2017年之前持续增加,年增长率超过10%,2018年略有降低;玉米、大豆种植面积和比例总体呈下降趋势,年际间波动剧烈,且变化趋势相反;其他作物种植面积和比例持续增加,种植比例提高近5倍。(2)2014—2015、2015—2016、2016—2017和2017—2018年这4个时段中旱田轮作区域面积高于45%,2017—2018年轮作面积最高,达到55.32%;玉米和大豆之间的轮作比例总体呈下降趋势,但玉米大豆轮作为主要的轮作方式,高于轮作面积的80%;4个时段均轮作的区域面积不足旱田公共区面积的10%,玉米、大豆的重茬和迎茬仍较为普遍。     

光合有效辐射日变化过程的数值模拟

利用太阳辐射日总量资料反演了日辐射的日变化过程，并利用实测日辐射资料建立了太阳辐射强度与光合有效辐射之间的经验式，在此基础上提出了可对任一时刻ＰＡＲ进行模拟的数值模型，还利用实测日辐射资料对模型进行了检验。     

柑橘黄龙病疫情运动规律与预警模型研究

为了揭示柑橘黄龙病整体疫情入侵、扩散、流行等运动规律,对柑橘木虱种群的数量消长情况进行多年多点的系统监测,同时在柑橘黄龙病果实显症期采用全境式普查方法开展疫情调查。2002-2010年连续8年的监测和普查结果表明,柑橘黄龙病疫情入侵分布呈南重北轻、东高西低的特征,其扩散趋势为自南而北逐年推进,并呈螺旋式上升。疫情长期运动一般需经历入侵上升、高位运行、受控回落周期性变化,其运动周期为10年左右,并建立时序运动模型: P=-00044N2+0056N －00698(n=9,r=09552**,r001=07977)。应用上述模型进行逐年修补,若预测下年度果园加权发病率在1%以上,则可发布预警。     

柑橘生产的要素替代关系及增长路径研究——基于主产区面板数据的实证分析

为探究柑橘生产的要素替代关系及增长路径,基于我国7个主产区1997—2014年柑橘成本收益的面板数据,采用超越对数生产函数对柑橘生产要素之间的替代关系进行实证分析,在此基础上探讨我国柑橘生产的技术进步与增长路径。研究得出:劳动力和农业机械的产出弹性相对比较稳定,化肥和其他要素的产出弹性波动较大;化肥、农业机械与其他要素对劳动力的替代关系较为显著,化肥与农业机械对其他要素的替代关系较为稳定,化肥与农业机械要素之间还存在一定的互补关系;柑橘生产过程中劳动节约型技术进步明显,土地节约型技术进步也不断发展,未来柑橘生产的增长路径选择应该以节约劳动的农业机械技术导向为主,以节约土地的生物化学技术导向为辅。最后,基于研究结论得到的启示包括:根据生产要素禀赋优势来选择柑橘技术进步的发展方向;重点发展省力省工的柑橘生产机械技术;合理使用化肥、农药、农膜、无病毒苗木等土地节约型的生物化学技术。     

基于LMDI模型的我国省域粮食生产变化影响因素分析

从耕地利用角度对影响粮食生产变化的因素在时间和空间上产生的影响进行科学分析;应用对数平均迪氏分解法(Logarithmic mean weigh division,LMDI)将影响1980—2010年我国省域粮食生产变化的因素分为粮食单产、复种指数、耕地面积和粮作比例;对粮食生产及其分解因素的统计指标在省级层面进行分析。结果表明:1980—2010年我国粮食产量增加22 592.3万t,粮食生产格局重心由南重北轻逐渐演变为北重南轻;4个因素中粮食单产对粮食产量变化起到最显著的促进作用,但增产作用逐年降低,并被复种指数和粮作比例所替代;耕地面积减少在一定程度上限制了我国粮食产量的持续增加;全国各省域之间粮食生产变化的分解因素效应有比较显著的空间差异,河北、湖北、新疆等14个区域的粮食单产和复种指数效应的叠加效应使得其粮食生产增加显著,而上海、浙江、福建等复种指数与粮作比例的叠加效应对粮食增产的影响最大。粮食单产效应的逐渐减小与耕地面积累积效应起负面作用表明我国粮食生产增加主要是粮食单产作用,且正逼于其上限,耕地利用中要严格保护数量,提升耕地质量。     

基于压力论的农村居民点用地适宜性评价与空间格局优化模式

以河北曲周县342个农村居民点为评价单元,从压力源-压力流-压力汇的角度构建农村居民点适宜性评价,采用频度统计法、理论分析法、专家咨询法设置和筛选评价指标,确定各指标因子的权重;计算农村居民点的压力源、压力流和压力汇各指标值及农村居民点适宜性评价值,最后依据评价结果将研究区划分了5种空间格局优化模式。结果表明:全县农村居民点压力适宜性弱的占全部村庄的45.61%,适宜性一般的村庄占32.74%,适宜性较强的村庄很少,占21.65%。本研究尝试将压力论应用于农村居民点整理,研究结果可为农村土地整治提供有益探索和理论支持。     

基于神经网络的宏观农业生产预测模型的研究

为探索宏观农业生产系统预测的新方法，构建了基于人工神经网络的预测模型，利用1994-2003年的气象、经济、生产、投入、技术、价格各方面的数据对我国粮食生产进行了拟合分析，并预测了2004年粮食总产，预测的结果为46125．46万t。结果表明，与灰色系统相比，本文建立的模型具有90％以上的拟合精度，模型具有容错能力、联想能力和学习能力．可以用来尝试解决农业生产系统预测问题。     

基于元胞自动机复合模型的村镇土地利用变化模拟

为向村镇土地利用规划和管理提供合理决策依据,开展村镇土地利用空间格局变化进行模拟研究。在元胞自动机模型基础上,引入马尔科夫模型和多标准评价方法,构建元胞转移数量规则及空间位置规则,从自然环境、社会经济与政策等3方面分析土地利用影响因子,构造元胞自动机复合模型;选取北京市房山区为研究区,以村镇为单元对其土地利用空间格局进行模拟。结果显示:房山区的耕地、林地面积不断减少,建设用地占用农用地现象突出;人口集中、农业资源丰富的平原区各村镇土地利用变化明显。研究表明,多标准评价方法使元胞转移空间位置有规律可循,并有效避免模拟结果中大量错误斑点的产生;以村镇为单元进行分析,模拟的结果更加精细和合理。     

基于MaxEnt模型的滇藏木兰适生区分布预测研究

滇藏木兰(Magnolia campbellii)是国家二级保护植物,对研究植物进化和地质科学有着较高的参考价值,是我国乃至世界公认的观赏性珍稀树种。本研究采用MaxEnt模型、ENM Tools和ArcGIS相结合的方法,预测滇藏木兰在我国的适生区域并确定其主导生态因子和阈值范围。结果表明,预测的滇藏木兰高适生区主要集中在云南省西北部和西藏自治区南部,中、低适生区的范围除了围绕高适生区稍有延伸外,在四川省、广西壮族自治区、广东省、贵州省、福建省等区域有少量分布;高、中和低适生区面积分别约为6.25×104 km2、6.84×104 km2和73.45×104 km2;最冷季降水量、温度季节性变动系数、最干月降水量、海拔等4个生态因子在适生区分布预测中起着主导作用。本研究结果可为我国滇藏木兰的保护规划制定、选种培育、遗传改良及引种驯化提供依据。     

不同植被类型对毛乌素沙地背风坡土壤水分时空变化的影响

在陕西省神木市毛乌素治沙造林基地,选取固定沙丘背风坡4种典型植被为对象,利用CNC503DR型中子仪对0~300 cm土壤水分进行测定,分析不同植被类型条件下固定沙丘背风坡土壤水分特征。结果表明:1）在植被类型上,固定沙丘背风坡0~300 cm剖面平均土壤含水量表现为草地>紫穗槐>长柄扁桃>沙柳;在季节变化上整体表现为,秋季>夏季>春季（2018年）、春季>夏季>秋季（2019年）。2）背风坡土壤剖面上土壤水分存在明显的分层结构,可将0~300 cm分为0~50、50~100、100~200 cm和200~300、50~300 cm各土层植被类型间土壤水分存在显著差异(P<0.05)。3）0~50 cm土层时间变系数较大,随着土层深度增加土壤水分时间变异系数逐渐减小;4种植被类型垂直变异系数夏秋季较大,春季较小;时间稳定性表现为沙柳>草地>长柄扁桃>紫穗槐。4种植被类型0~300 cm土层平均土壤含水量无显著差异,草地、长柄扁桃和沙柳土壤水分时间稳定性较强,合理的林草空间搭配有利于该区背风坡土壤水分的保持。     

基于反规划和最小累积阻力模型的土地生态适宜性评价——以昆明市为例

为确定昆明市空间布局,利用最小累积阻力模型和ArcGIS的空间分析方法,对昆明市全域的土地生态适宜性进行评价分区。结果表明：1）昆明市生态保护核心区面积为7 032.11 km²,占全区面积的34.75%,为基本农田保护区和生态红线保护区,对保证粮食安全、维护生物多样性及水源涵养具有重要作用;2）昆明市生态保护涵养区面积为4 444.31 km²,占全市面积的21.15%,集中分布在北部的东川区、寻甸县、禄劝县以及富民县;3）生产生态扩展区面积为7 711.87 km²,占全市面积的36.70%,主要分布在建设开发区外围,包括禄劝县西南部,富民县东北部和西南部,寻甸县西南部,东川区东部,石林县东南部,晋宁县,西山区等地;4）建设开发核心区面积为1 554.98 km²,占全市面积的7.40%,集中分布在昆明市的都市核心区。     

基于非线性规划农业机器系统优化模型及应用

针对现有农业机器系统优化方法及模型存在问题,研究典型地区作物种植结构、轮作、轮耕制度及农业机械化生产特点,确定农业机械化生产工艺过程,初选农业机器型号,设计农事阶段图;设置四维下标决策变量,选择作物适时性损失,以机器系统总成本最小为目标函数,建立规模化生产,农业机器系统优化非线性规划模型;应用该模型对1 000 hm2基准规模单作玉米、大豆轮作条件下农业机器系统优化研究。采用LINGO(V14)软件计算结果显示优化系统与现实机器系统相比,农业机器配备量减少26.21%,农业机器总投资降低20.79%,年费用降低22.57%,单位功率服务规模提高40.74%,有效降低农业机械化生产成本,提高农业生产经济效益。为农业生产单位科学合理选用和配置农业机器提供理论依据。