基于GIS多源數據融合的湖北省中稻增產潛力及影響因子的研究.pdf

1、民以食為天，糧食是民生的第一大需求，是最基本的生產資料和特殊商品，關系到國家穩(wěn)定、社會發(fā)展、人類生存的重大問題。湖北省水稻生產總量約為全國水稻總量的一成，播種面積約為全國水稻播種面積的百分之八，其中，水稻的產量為全省糧食作物總產量的七成，播種面積占到湖北省糧食作物播種總面積的一半左右。水稻是湖北省重要的農作物與糧食作物，在糧食生產中發(fā)揮著極為顯著的作用。世界各國都非常重視糧食作物生產潛力的研究，該研究是衡量已研究區(qū)域內的糧食生產能力與發(fā)

2、展前景的一個重要的指標，20世紀60年代主要是以光、溫、水為依據的糧食氣候生產潛力研究，為農作物生產對自然氣候資源利用提供了理論依據。20世紀后期地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，提供了更廣闊的各類數據處理平臺，GIS技術也廣泛應用于包括水稻等糧食作物生產潛力的研究湖北省主要以種植中稻為主。湖北省中稻生產歷史悠久、自然資源優(yōu)勢明顯，增產潛力大，特別是國家對農業(yè)的投入加大、農田水利建設的增強，農業(yè)機械的發(fā)展，為農業(yè)生產帶來新的變化與希望。但是，當前農業(yè)

3、生產也面臨著新情況:自然氣候變化大、區(qū)域之間差異明顯，特別是當前隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的發(fā)展，耕地非農占用以及水土流失、自然災害等原因，導致耕地面積不斷減少，質量下降，大批農村勞動力轉移帶來的勞動力素質下降，以及農業(yè)產業(yè)結構調整等方面的壓力，也對湖北的農業(yè)生產特別是水稻生產帶來了新困難和挑戰(zhàn)。當前社會、經濟的發(fā)展對湖北農業(yè)特別是水稻生產帶來了新希望、新壓力、新要求，需要全面系統(tǒng)地對湖北水稻生產進行研究:湖北中稻增產是否還有潛力可挖？影響湖北

4、中稻增產因子主要有哪些？湖北中稻種植各區(qū)域資源利用率情況？如何進一步提高資源有效利用率？怎樣建立中稻生產的前景預測體系？開展中稻增產潛力和影響因子的研究，對加深分析湖北中稻生產現(xiàn)狀、有針地對解決生產中出現(xiàn)的瓶頸問題、提高湖北省糧食產量、完善糧食的安全體系、提高農民收入，為保證農業(yè)的穩(wěn)定健康發(fā)展打下了基礎。本研究主要內容包括：
　?、疟疚膰@湖北省中稻生產潛力、增產潛力與影響因子等問題進行研究。采用1993-2012年湖北省77個氣

5、象臺站的觀測數據;湖北省分縣（市、區(qū)）的中稻生產情況統(tǒng)計數據，如面積、單產等;耕地地力評價的數據及評價結果;分縣（市、區(qū)）經濟生產狀況等社會因素的相關數據，例如農機總動力、農業(yè)總產值、農村用電量、農村人口、灌溉面積、化肥施用量等;以及湖北省地形、地貌等數據。使用GIS技術建立空間-屬性一體化數據庫。
　?、平Y合中稻生長發(fā)育規(guī)律，根據湖北地域特性及作物需求選用相適宜的生產潛力計算模型，選擇三基點、彭曼(Penman)、邁阿密(Mia

6、mi)、瓦格寧根(Wagenigen)等多種模型與模式。分1993-2012年和2013-2022年前后十年計算中稻光合、光溫、氣候、耕地自然資源及灌溉、施肥、社會資源下的生產潛力及增產潛力、增產空間。并對各生產潛力值的空間變化規(guī)律及各個地區(qū)之間潛力的差異性、生產潛力與實際產量的差異進行分析。經過比較發(fā)現(xiàn)，后十年自然資源中除耕地生產潛力外的其它生產潛力以及社會資源的生產潛力都優(yōu)于前十年，各種生產潛力的分布規(guī)律性較為明顯，總體上，鄂東、鄂

7、南的生產優(yōu)勢要優(yōu)于鄂西、鄂北地區(qū)。
　?、菓肁rcGIS的空間分析功能，將多種不同生產潛力進行疊加分析，通過數據的融合，結合實際生產計算了增產潛力，并劃分了5個不同種植區(qū)域，繪制了相應的圖表，全面、詳細地揭示了中稻自然與社會資源增產潛力的空間分布特征。各區(qū)域之間自然與社會資源的差異較大，東南部地區(qū)潛力值最高，其次是湖北省最東南部的地區(qū)和中部地區(qū)，然后是鄂西北地區(qū)，鄂西中間位置的地區(qū)次之，潛力值最小的地區(qū)集中在鄂西南的利川、咸豐、

8、來鳳等地的部分地區(qū)。全省中稻增產潛力理論值達到752.82萬噸。
　?、冉⑵鹋c湖北省中稻產量有關的C-D生產函數模型，對中稻生產能力主要影響因素如中稻總產、農業(yè)總產值、機械總動力等，進行深入分析與探討，通過建立回歸模型，計算主要影響因素的貢獻率與彈性系數。中稻播種面積的彈性系數最大，勞動力投入對中稻產量也有顯著的正影響，化肥投入對中稻產量正影響不十分明顯，農業(yè)機械投入對中稻產量的影響顯著性較低，技術進步對中稻產量有顯著的正影響，

9、并且彈性系數較大。各影響因素對中稻產量的共同影響是顯著的。
　?、山Y合中稻的資源利用情況和人口承載力等情況，給出了提高湖北省中稻生產的資源利用的效率評價，Ⅰ～Ⅴ等區(qū)五個等區(qū)平均利用率分別為44.35％、52.11％、55.35％、50.71％、49.44％，進一步研究了不同種植區(qū)域對自然資源和社會資源的利用現(xiàn)狀及開發(fā)前景，耕地資源的承載力按照富裕、小康和寬裕進行平均值的計算，五個等區(qū)分別為922.56萬人、909.86萬人、764

10、.35萬人、476.6萬人以及328.28萬人。
　　⑹通過模型的建立，為湖北省中稻的預測奠定了基礎。運用GM(1，1)灰色模型對湖北省中稻總產量進行預測，而Logistic模型的建立為湖北省中稻單產的預測奠定了基礎，將預測的結果進行比較分析。在2013-2022年的十年里，總產平均值為1354.32萬噸。
　?、嘶贕IS技術計算，繪制了多種資源潛力測算的空間分布專題圖，包括湖北省前后兩個十年中稻自然資源中的光合、光溫、氣

11、候、耕地生產潛力及增產潛力專題圖，以及社會資源的化肥、灌溉生產潛力及社會生產潛力、增產潛力專題圖。繪制了二十年的自然資源和社會因素的中稻生產潛力及增產潛力的疊加圖，并根據圖形進行空間變化規(guī)律的對比分析與研究。
　?、袒贕IS多源數據融合的湖北省中稻增產潛力及影響因子的研究，為進一步探討湖北省中稻不同種植區(qū)域對于自然資源、社會資源的利用現(xiàn)狀及開發(fā)前景提供理論依據。其結果和建立的數據庫能夠更好的為制定湖北省水稻種植，指導產業(yè)調整，為