基于ENVISAT ASAR数据的水稻时域后向散射特征分析

该文结合2004年和2006年在江苏省里下河地区进行的水稻观测试验,采用多时相双极化ASAR APMode数据分析了水稻HH极化、VV极化和比值系数σ°HH/VV的时域变化特征及与水稻生长参数的相关关系。通过建立水稻HH、VV和σ°HH/VV的时相变化曲线,分析了水稻抽穗期前后雷达信号随水稻冠层、植株含水量及稻田水层变化的后向散射特征。同时,选择水稻叶面积指数、鲜生物量和水稻株高与含水量的乘积为水稻参数,采用线性回归相关分析,探讨了水稻HH、VV和σ°HH/VV与所选水稻参数之间的相关关系。结果表明,以水稻抽穗期为转折点,水稻各极化后向散射系数随水稻的生长呈现先增大后减小的变化趋势,与所选水稻参数的时相变化大体一致。水稻HH和VV极化后向散射系数与所选水稻参数的相关系数都在0.75以上,其中与水稻鲜生物量的相关系数在0.9以上。σ°HH/VV与水稻参数的相关关系显著,相关系数均在0.85以上,并且受水稻品种、种植方式和地理环境等差异的影响较小,因此可用于水稻参数反演的可靠变量。     

基于农作物长势信息的三种主要土壤属性预测——以江苏北部平原区为例

土壤属性空间分异研究是土壤调查、土壤资源利用与保护的重要依据。结合现有土壤资料和剖面数据,利用农作物长势信息探测稻—麦轮作种植的平原农区土壤属性的空间变化状况。结果表明:A1和A2区成土母质为湖相沉积物,A3区为黄淮冲积—海相沉积物,B区为黄泛冲积物。A1、A2、B2和A2与B2的过渡区土壤质地为黏土,A3和A1与B1的过渡区为黏壤土,B1区为壤土,B1与B2的过渡区为上壤下黏。A1和B1及其过渡区的地下水埋藏深度大于120 cm,A2区约70 cm,A3区约60 cm,B1与B2的过渡区约80~90 cm,B2和A2与B2的过渡区约55~70 cm。农作物长势信息可以指导中尺度平原区土壤属性空间分异规律研究,如成土母质、地下水埋藏深度和土壤质地等,将有利于提高平原区土壤调查的效率与精度。     

基于GIS的吉林省县级耕地地力评价与评价指标体系的研究——以九台市为例

在耕地地力调查的基础上,采用GIS技术和模糊评价、层次分析、综合指数法等,对吉林省九台市基本农田耕地地力评价。结果表明,全市263.9万亩基本农田耕地可分为六级,其中,一级地IFI(地力综合指数)>0.85,面积为31.09万亩,占总面积的11.8%;二级地IFI 0.8~0.85,面积85.77万亩,占32.5%;三级地IFI 0.75~0.80,面积67.45万亩,占25.6%;四级地IFI 0.70~0.75,面积37.37万亩,占14.2%;五级地IFI 0.65~0.70,面积27.55万亩,占10.4%;六级地IFI<0.65,面积14.65万亩,占5.5%。并采用归纳法,建立起九台市耕地地力评价的指标体系。     

基于GIS的省级耕地质量综合评价及时空演变分析——以贵州省为例

耕地质量直接关系国家粮食安全、社会经济及生态环境的可持续发展,对保证国家粮食安全、维系资源与环境的可持续发展,强化耕地质量保护具有十分迫切的现实意义,耕地质量评价及时空演变分析历来对耕地保护就具有重要指导作用。基于贵州省1989—2010年全省县域尺度的耕地变化数据,应用GIS空间分析技术构建了耕地质量评价指标体系,通过耕地模糊优选模型与理想点法相结合的耕地质量组合评价模型、相对变化率等方法对全省耕地质量及时空演变予以探讨。结果表明:1989—2010年,贵州省耕地质量明显提升,耕地总面积增加了9 202.69km~2,其中优等地、中等地、低等地分别增加7 854.11,2 054.80,1 273.09km~2;耕地土层、坡面构型、水土流失、"四化同步"进程、土地开发、建设用地、耕地保护制度、退耕还林项目、社会舆论导向等自然、经济及社会因素构成全省耕地质量及时空演变的主要驱动因素。     

基于EMD的洪涝灾害成灾面积波动的多时间尺度分析——以湖南省为例

应用经验模态分解(EMD)方法分析了湖南省1949~2002年洪涝灾害成灾面积波动情况。结果表明:湖南省洪涝灾害成灾面积存在着准3年、准8年和准22年左右特征时间尺度的周期性波动;分析各时间尺度周期性振荡的贡献率,其中以准3年时间尺度成灾面积振荡的贡献最大,即湖南省洪涝灾害成灾面积波动以准3年时间尺度为主;从各时间尺度的振荡看,自20世纪80年代中期以来,洪涝灾害成灾面积的波动频率增加,洪涝灾害成灾面积仍处在增加阶段,同时近年来洪涝灾害成灾面积振荡幅度增大,即某些年份可能会出现大灾,说明湖南省洪涝灾害强度加剧,频度增加。并进一步分析了洪涝灾害加剧的成因,提出相应减灾对策。     

基于土壤剖面质地构型的土壤质量评价——以河南省封丘县为例

土壤剖面质地构型是土壤质量和土壤生产力的重要影响因子,对冲积平原地区来讲尤其重要。然而,现有的土壤质量评价研究中,很少采用该因子,且评价指标筛选大多缺乏明确的生物学意义。本研究利用河南省封丘县39个剖面数据及113个土钻样点数据,使用模糊C均值聚类方法 (FCM)结合Kriging插值方法获取的9种土壤剖面质地构型在空间上分布的单一类别隶属度图;在此基础上结合专家知识,针对平原地区旱作作物及耕地的耕性对土壤剖面质地构型的性状进行打分,以分值为参照,在Arc GIS 9.2中9个单一类别隶属度栅格文件进行栅格计算,获取了研究区土壤剖面质地构型栅格的综合分值。利用包括土壤剖面质地构型在内的多个土壤属性,结合作物产量数据,使用主成分分析(PCA)方法确定了最小数据集(MDS);应用指数和法,基于两种途径对土壤质量进行了评价,并结合测产获取的作物产量对两种评价结果进行了对比分析。结果表明:土壤质量指数与作物产量有较好的相关性,土壤质量评价结果能够较好地反映研究区的土壤质量状况。在添加剖面质地构型因子后,土壤质量评价结果有进一步的改善,可见在黄河泛滥冲积平原地区,剖面质地构型是土壤质量评价必不可少的因子。     

基于MSPA和MCR模型的海岛型城市生态网络构建——以福建省平潭岛为例

为解决快速发展导致的生态环境问题,探究平衡海岛型城市发展与生态保护的有效途径,以福建省平潭岛为研究区,采用形态学空间格局分析模型(MSPA)、最小累积阻力模型(MCR)和重力模型构建平潭岛生态网络,通过构建踏脚石斑块对生态网络进行优化。结果表明：(1)初步构建的生态网络包括20个重要生态源地和190条生态廊道,重要生态源地主要分布在西部和东北部,生态廊道在中部和南部地区分布较少。(2)阻力较大的地区主要分布在平潭县城及研究区南部和中部。这些地区几乎都是建成区,很大程度上阻碍了生态系统的流动,导致研究区生态网络体系不完整。(3)增加了8个踏脚石斑块作为补充重要生态源地,同时也新增加188条生态廊道,以实现生态网络的优化。(4)优化后的生态网络连通性提高,网络闭合指数(α指数)、网络连接度指数(β指数)和网络连通率指数(γ指数)分别增加了1.99,4,1.33。研究能够阐明构建踏脚石在海岛型城市生态网络完善中的实践路径,并为平潭岛未来生态规划及城市健康发展提供有效的理论支撑,同时也为其他海岛型城市的生态保护和优化提供参考。     

基于证据权模型的退耕还林(草)驱动力因素分析——以陕西省吴起县为例

以2000年、2011年的Landsat TM影像为数据源,通过遥感解译和GIS空间技术集成,得到吴起县两期土地利用覆盖分类图,采用证据权模型研究吴起县154个村2000-2011年退耕还林（草）的格局演变及内在驱动机制。结果表明:11年来,吴起县耕地面积显著减少,林地、草地面积明显增加;耕地有84.6%退耕成林地、草地,其中,耕地的坡度、距离公路的距离、人均耕地面积与退耕还林（草）的分布呈正相关关系;高程与退耕还林（草）的分布呈倒U形关系;道路密度与退耕还林（草）分布呈负相关关系,但是显著程度并不明显;阴坡退耕还林（草）面积相对于阳坡面积较大;距离农村道路的距离对退耕还林（草）的分布没有显著的影响。气象数据相关变量中,年均相对湿度与退耕还林（草）分布呈倒U形关系,20-20时平均年降水量与退耕还林（草）分布呈正相关关系。     

基于地学信息图谱的生态环境质量评价——以黑龙江省绥化市为例

为评价黑龙江省绥化市生态环境质量现状,利用地理信息系统作为数据挖掘手段,以2004年土地利用数据、土壤数据、气象数据等为基础,构建反映区域环境质量状况的图谱信息,来反映绥化市生态环境质量状况。结果表明,绥化市生态环境质量以良好为主,占全区总面积的60.16%,主要分布在西部和中东部地带,环境质量为优的区域面积占11.68%,主要集中在东北,而环境质量为一般的区域占28.16%,主要分布在中北部地区。研究表明信息图谱不但是区域生态环境质量评价的有效手段,还可以反映出区域内部生态环境质量的差异。     

基于劳动投入回报率的重要农业文化遗产保护经济驱动分析——以河北宽城传统板栗栽培系统为例

城市化和工业化背景下,传统小规模农业一直被认为是经济效益较低的产业。重要农业文化遗产地的小规模农业已有上千年的历史,至今仍发挥生计功能,为何仍有大量农户在从事农业生产?为解释这个现象,本文选取中国重要农业文化遗产——河北宽城板栗栽培系统为例,以宽城板栗种植户为单位,采用随机抽样问卷调查法收集数据,构建劳动投入回报模型,计算农户板栗种植和外出务工的劳动投入回报率。研究结果表明:宽城板栗种植户使用化肥和农药比例不高,耕地面积小(0.57 hm~2·户~(–1)),田间管理、采摘是板栗种植消耗劳动量较多的农事活动,年均只需要投入121.4人·d·户~(–1)的劳动量;外出务工劳动力约2人·户~(–1),人均务工时间为8.9月·a~(–1),每年每户外出务工的总劳动量为537人·d·户~(–1),是板栗种植劳动投入的4.4倍。板栗价格相对略高,每户种植板栗所获得的收入是15 623.3元·户~(–1);农民文化程度较低、技能不足,外出务工的月收入较低,每户劳动力外出务工所获得年收入为59 243.7元·户~(–1)。但从农户劳动投入回报率的角度看,小规模板栗种植业较外出务工高约1.2倍。这一结果与人们对农业低效益的普遍印象存在较大差别,也从经济维度解释了多数农户不愿意放弃板栗种植的原因。板栗种植需要的劳动量较少,使得农户有大量的剩余劳动力从事非农产业,农户兼业化是充分利用剩余劳动力以适应社会转型的适应性现象。     

"乡土"农用地评价: 以山西省河曲县沙坪村为例

农民长期从事农业活动,是当地农用地的直接创造者、使用者和维护者,有着丰富的农用地评价知识和智慧。本研究以山西省河曲县沙坪村为例,采用参与式农村评估(Participatory Rural Appraisal,PRA)和参与式地理信息系统(Participatory Geographic Information System,PGIS)等地理学与人类学结合的方法,深入剖析了当地农民在20世纪80年代初期是如何利用自己的乡土知识进行农用地评价的,并运用科学方法评价了这里长期形成的农用地评价体系。研究结果表明:1)村民们当时按照社区成员都认可的乡土知识,对本村农用地进行了评价,农用地被划分为6个级别,占总土地面积的比例分别为:特级地1.32%、一级地7.81%、二级地19.14%、三级地17.43%、四级地9.28%以及五级地48.77%;其中:土地质量较好的前4级主要用于种植粮食和经济作物,后2级质量较差,主要为乔木林地、灌木林地和草地。2)村庄深度访谈发现,村民们在评价农用地时考虑了自然、社会和经济等14项因子,它们的权重和优先顺序有所差异。3)将村民视为"乡土专家",通过18位村民的打分赋值,采用层次分析法对影响本村农用地质量评价的14项因子进行权重排序,结果为:单产≥地力≥土壤质地≥土地利用类型≥耕作距离≥坡度≥土壤保水供水状况≥坡向≥坡位≥土层厚度≥道路通达度≥田间道路≥田块大小≥土壤侵蚀程度,其中单产、地力、土壤质地和土地利用类型等是评价的主要因子。4)依据村民对各评价因子的"乡土"描述,结合科学表达,得出本村农用地6个级别的主要特征,与层次分析法的结果一致。本文认为,特定区域的农民积累了丰富的农用地利用和管理的乡土知识,这些知识具有很强的内在逻辑性和合理性,其评价结果质量应优于短期快速进行的专家评价结果,可直接用于村级农用地评价。因此,"乡土"农用地评价更符合当地自然、社会和经济情况,适用于在村级尺度上进行的评价。建议在今后农用地可持续管理中,应加强乡土知识与科学知识的"沟通",从而提高农用地评价的科学性与适用性。     

农户社会经济特征对农业种植意愿的影响* ——基于农业文化遗产保护目的的福州茉莉种植户研究

因城市用地侵占和种植成本增加等原因,福州茉莉花种植面积锐减,严重威胁到重要农业文化遗产——福州茉莉花与茶文化系统的持续性。保证茉莉种植可持续性的根本在于花农种植意愿及其影响因素,据此制定有针对性的保护措施。本研究通过问卷调查和农户访谈获取花农社会经济特征及其对茉莉种植意愿的数据,使用描述统计法对调查农户的社会经济特征进行分析,使用二元Logistic回归分析法分析花农社会基本特征(性别、年龄、受教育程度、获取信息手段、对茉莉花用途的认识深度)和经济特征(当前茉莉单位面积收益、种植者收入在熟悉人群的位置、种植者希望茉莉花单位面积收益)与其种植意愿的关系,找出影响农户种植意愿的主要因素。结果表明:花农群体呈老龄化趋势,受教育水平普遍偏低,获取信息方式较落后单一;对茉莉花的综合认知水平整体不高,一半以上的花农打算继续种植茉莉花;花农掌握信息能力和对茉莉单位面积收入的预期是影响花农是否愿意继续种植的两个主要因素。保证茉莉种植业可持续发展的主要途径包括:提高茉莉种植补贴、通过政策倾斜吸纳青年人才经营茉莉产业,建立种植业的可持续机制;推动企业与农户、农户与农户的合作,稳定种植业收入;充分利用茉莉种植业的多功能性,发展旅游业、休闲农业等多种产业模式;借鉴传统种植技术原理,研发高效的生产设备,提高茉莉种植的生产效率,以降低劳动强度和增加农户收入;加强对花农的农业文化遗产保护与利用知识普及和传统种植技术培训,提高自我发展能力;开设中小学生农业文化遗产文化课和遗产地教育实践课,增进他们对于茉莉花与茶文化系统的感情与保护意识。     

基于RS与GIS的生态用地评价——以辽宁省大洼县为例

生态用地评价是当前生态环境保护与土地利用规划领域重要的研究内容。本文根据研究区自然条件、社会经济状况、土地利用特点和生态保护要求, 借助RS和GIS技术, 在建立基于生态服务功能的生态用地分类体系的基础上, 从生态服务功能和生态敏感性2个方面选取合适的生态用地评价指标, 采用层次分析和专家咨询相结合的方法确定评价因子权重, 合理划分评价单元, 采用指数和法对辽宁省大洼县生态用地进行了定量评价。结果表明, 大洼县生态用地划分为禁止开发生态用地、限制开发生态用地和可适当开发生态用地3个类别。其中, 禁止开发生态用地面积为14 695.97 hm², 占生态用地总面积的27.13%; 限制开发生态用地面积为25 185.49 hm², 占生态用地总面积的46.50%; 可适当开发生态用地面积为14 281.84 hm², 占生态用地总面积的26.37%。这3种生态用地类型有其自身特点, 在土地利用开发过程中应采取相应的生态保护措施。研究结果将为区域生态用地保护、生态环境与人地关系的改善以及新一轮土地利用规划修编提供重要的数据参考与科学依据。     

典型退化山地生态系统植被恢复阶段分类——以小浪底库区山地为例

 在调查黄河小浪底山地植物物种多样性指数和海拔、坡度、坡向、土壤状况等环境因素的基础上,采用主成分分析的方法对生态因子进行筛选,根据影响因子的作用大小,采用聚类分析的方法对样地进行群落恢复进程的分类,利用判别分析技术建立各恢复阶段的判别公式。结果表明:1)研究区植物群落可以划分为15种类型,其中乔木群落4个,灌草群落6个,草本群落5个;2)土壤和地形等环境因子、土壤流失等生态因子对多个公共因子都有较大的载荷。多样性指数H′/sup>,D1,P,Jsw,D2等在第1主分量上、石砾含量在第2主分量上、土壤流失程度、土壤厚度以及坡向和土壤类型在第2、第3主分量上都有较大载荷,海拔在3个主分量上载荷都较小;3)黄河小浪底山地植被恢复期可以分为4个恢复阶段:恢复初期阶段,其群落占27%;进展阶段,其群落占40%;恢复中期阶段,其群落占20%;恢复稳定阶段,其群落占13%;4)所建立的判别模型是可靠的,在判识植被恢复阶段有显著效果。     

外来调水对华北低平原区地表水和地下水 水化学特征的影响* ——以河北省南皮县为例

华北低平原区有着巨大的粮食增产潜力,同时也是粮食生产和农业水资源矛盾突出的地区。外来调水与浅层微咸水的联合利用是解决区域水资源问题的有效途径之一,同时也将引起区域水循环和水环境的改变。为明确外来调水对华北低平原区地表水和地下水水化学特征的影响,本研究在华北低平原区河北省南皮县域内对调水后不同季节地表水和地下水进行调查和采样,利用水文地球化学和氢氧(d~2H、d~(18)O)稳定同位素相结合的方法,研究外来调水对地表水和地下水转化及其水化学特征的影响。研究结果表明,11月至翌年7月,受蒸发作用的影响,地表水电导率(EC)和钠吸附比(SAR)增加,d2H、d18O同位素不断富集;由于地表水和周围土壤的交换吸附作用使其水化学类型向Na~+、Cl~-和SO_4~(2-)增加、HCO_3~-减少的咸水转变。调水改变了地表水和浅层地下水之间的补给关系,11月至翌年3月,沟渠附近浅层地下水受外来调水直接或者灌溉补给,使得3月浅层地下水EC降低,埋深变浅,部分采样点分布在外来调水的SAR-EC区域。受调水影响,3月沟渠附近浅层地下水水化学类型为Na·Mg·Ca-Cl·SO_4、Na·Mg-Cl·SO_4·HCO_3、Na·Mg-SO_4·Cl·HCO_3等,是11月调水(Na·Mg·CaSO_4·HCO_3·Cl)和浅层地下水(Na·Mg-Cl·SO_4)的过渡类型。3月至7月浅层地下水补给沟渠水,地下水埋深变深,7月浅层地下水水化学类型与3月相似。调水可以季节性地改善区域内沟渠水及其附近的浅层地下水水质,而对深层地下水和坑塘水的水质无改善作用。调水对沟渠水水质的改善体现在调水季节,对浅层地下水水质的改善存在滞后性,2014年11月调水之后,2015年3月浅层地下水的水质得到改善。因此,采用调水和浅层地下水、坑塘水混合灌溉,对合理开发利用区域咸淡水资源以及深层地下水压采,恢复地下水位意义重大。     

基于土地适宜性和固碳需求的紫云英种植布局研究:以福建省浦城县为例

藏碳于土是减少温室气体排放的重要途径,紫云英等绿肥回田能显著促进土壤有机碳积累,且培肥地力,但至今有关其种植布局的研究极少结合用地适宜性和固碳培肥现实需求性进行探讨。本文以福建省浦城县为研究区,借助GIS与修正的加权指数和、动态聚类等数学模型集成技术,在基于1∶5万比例尺的区域紫云英用地适宜性评价和耕层土壤碳密度分析的基础上,以适宜性和耕层土壤有机碳密度为指标,遵循最适宜生长和耕层土壤碳密度较低的耕地优先安排为种植用地的原则,将研究区紫云英优化种植区划分为优先、次优先和一般种植区。结果表明,研究区81.82%的耕地不同程度地适宜种植紫云英,耕层有机碳密度介于2.50~5.74 kg×m~(-2),空间差异较为明显。经优化布局的研究区紫云英用地面积占耕地总面积的59.72%,以优先种植区和次优先种植区占优势,分别占研究区紫云英优化布局用地总面积的25.72%和50.34%;其中耕地土壤固碳培肥需求较为强烈的莲塘、水北、古楼、永兴和忠信等乡镇可作为紫云英重点种植区,富岭、仙阳、石陂和九牧等乡镇可作为紫云英种植的后备种植区。基于土地适宜性和固碳需求,择优选取紫云英适宜种植区域,对于其高效种植利用、区域耕地土壤有机质提升计划的科学实施以及耕地质量的有效提高具有重要指导意义。     

基于IUOCE的农业循环经济评价及障碍因素分析——以江西省为例

为明确江西省2000—2015年农业循环经济的发展水平和障碍因素,本研究基于农业生产投入—利用—产出—消费—效应(IUOCE)过程,选取2001—2016年统计年鉴的5类20个评价指标数据,运用熵值法确定指标权重计算农业循环经济发展水平;运用因子贡献度、指标偏离度、障碍度3个指标对其障碍因素进行诊断。结果表明:1)2000—2015年间江西省农业循环经济的利用指标、产出指标、消费指标和效应指标发展水平在总体上都呈上升趋势,且上升幅度为产出指标效应指标消费指标利用指标,投入指标呈下降趋势;2)2000—2015年江西省农业循环经济增长在总体上呈上升趋势,年均增长率为3.43%,增长较为缓慢;3)2000—2008年影响江西省农业循环经济发展的主要障碍因素有化肥有效利用系数、化肥使用强度、人均耕地、森林覆盖率、农民人均纯收入;2009—2015年影响江西省农业循环经济发展的主要障碍因素为化肥使用强度、复种指数、有效灌溉系数、农作物播种面积;4)2000—2015年投入指标和利用指标是影响江西省农业循环经济发展的主要障碍因素,且投入指标和利用指标的障碍度值呈逐渐增大趋势;产出指标、消费指标和效应指标的障碍度值在总体上呈减小趋势。总之,江西省农业循环经济发展水平总体呈上升趋势,影响江西省农业循环经济发展的障碍因素逐渐减少且障碍度偏高。     

Spatial variation in drainage characteristics and geomorphic instantaneous unit hydrograph (GIUH); implications for watershed management—A case study of the Varada River basin,Northern Karnataka

Geomorphological characteristics can be treated as signatures of hydrological responses. Geomorphologic instantaneous unit hydrograph (GIUH) is of utmost use in planning watershed management programs on a broad scale in absence of hydrologic data. Fifth order basins from different agroclimatic zones in the Varada River basin were selected to understand the spatial variation in drainage characteristics. These sub-basins show significant differences in their morphometric properties such as basin area, drainage density, bifurcation ratio, circularity ratio, constant of channel maintenance etc. These differences reflect variation in the hydrological process and geomorphologic instantaneous unit hydrograph (GIUH) of different sub-basins and can be used to understand watershed management aspects. Fifth order sub-basin in the Southern Transition agroclimatic zone is potential for artificial recharge programs. Sub-basins in the Hilly non-forest zone on the north are ideal for surface water storage like tank development program while Forested Hilly zone on the north are environmentally sensitive and prone to erosion.     

水土保持型生态农业可持续性评价——以陕西省安塞县纸坊沟为例

 基于联合国粮农组织对农业可持续发展的定义,采用社会经济统计学法,建立水土保持型生态农业可持续性评价多指标模型,并利用此模型对陕西省安塞县纸坊沟流域水土保持型生态农业实体模式进行评价与分析。结果显示:纸坊沟流域水土保持型生态农业的可持续生产性指数、经济活性指数、保护性指数、稳定性指数和社会接受性指数分别为69.5、56.8、62.5、86.8和52.8;综合可持续发展指数为65.4,离可持续发展目标仍有较大的差距。