江漢平原耕地質(zhì)量與糧食生產(chǎn)能力時空耦合研究.pdf

1、耕地是人類賴以生存和發(fā)展的基本資源，它是指由自然土壤發(fā)育而成并且處于適宜作物生長、發(fā)育、成熟的自然環(huán)境里，能夠種植農(nóng)作物的田地。我國面臨人均耕地少，耕地質(zhì)量差，耕地退化嚴(yán)重，后備耕地資源嚴(yán)重不足，耕地減少態(tài)勢加劇等嚴(yán)重問題。預(yù)計未來我國人口將以每年1000萬的速度增長，2030年有可能達(dá)到16億人口;生活水平和城市化水平的提高，將持續(xù)拉動糧食需求的增長，到2030年，我國糧食需求將達(dá)到6.17億噸，糧食總產(chǎn)需要在這個基礎(chǔ)上增長20％以上

2、。然而城市化與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對耕地的侵占越來越多，土壤污染面積大范圍擴大，農(nóng)民耕種糧食意愿持續(xù)減退等問題卻日益凸顯，因此，保障耕地資源與糧食安全對于滿足人類基本生存與發(fā)展尤為關(guān)鍵。特別是現(xiàn)今面對如此復(fù)雜的耕地問題，耕地資源保護(hù)不能再僅僅是停留在數(shù)量保護(hù)層面，更應(yīng)該向耕地質(zhì)量管護(hù)與生態(tài)保護(hù)并重升級。為了實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變并提出合理的耕地資源管護(hù)與糧食增產(chǎn)建議，本研究首先了解區(qū)域耕地數(shù)量與質(zhì)量以及糧食生產(chǎn)能力的時序演變規(guī)律與空間分異特征，其次要分別

3、掌握耕地數(shù)量、質(zhì)量和糧食生產(chǎn)能力時空演變的驅(qū)動機制，最后要剖析耕地數(shù)量、質(zhì)量與糧食生產(chǎn)能力時空耦合的過程機理。
　　本文選擇江漢平原作為研究區(qū)。江漢平原位于湖北省中南部，由長江與漢江常年沖積而成，區(qū)域內(nèi)大小湖泊星羅棋布，約有300多個，是典型的以耕地-湖泊為主的生態(tài)系統(tǒng)。區(qū)內(nèi)河網(wǎng)縱橫、湖泊眾多、土壤肥沃、降水充沛、光熱充足，糧食生產(chǎn)條件優(yōu)異，農(nóng)業(yè)耕作以一年兩熟和一年三熟為主，以糧、棉、油、麻、豬、禽、水產(chǎn)品為主的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟區(qū)域優(yōu)勢顯

4、著，是我國重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地之一，也是各項建設(shè)占用耕地最多最快的地區(qū)，土地利用類型轉(zhuǎn)變以耕地-湖泊-建設(shè)用地相互轉(zhuǎn)換為主，區(qū)域耕地質(zhì)量與糧食生產(chǎn)能力時空耦合機理特征具有典型性。
　　本文的主要內(nèi)容共分為8章:
　　第一章為緒論。闡明研究意義;從國內(nèi)外有關(guān)耕地質(zhì)量的界定與研究，耕地數(shù)量質(zhì)量空間變化與糧食生產(chǎn)能力變化研究進(jìn)展，耕地質(zhì)量與糧食生產(chǎn)能力時空耦合研究現(xiàn)狀等大的方面入手展開研究綜述。
　　第二章為研究方案。簡述研究

5、目的，研究方法，研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題，并確立研究技術(shù)路線;研究基于交叉學(xué)科背景和計量地理學(xué)、3S技術(shù)、數(shù)理統(tǒng)計與計算機技術(shù)等多種方法，對江漢平原30年來耕地數(shù)量、質(zhì)量時空變化與糧食生產(chǎn)能力演變與空間分異響應(yīng)開展深入研究。
　　第三章為指標(biāo)體系構(gòu)建。界定研究內(nèi)涵，構(gòu)建指標(biāo)體系與度量標(biāo)準(zhǔn);本章參閱國內(nèi)外文獻(xiàn)并依據(jù)研究目的和研究區(qū)域特點界定耕地質(zhì)量與糧食生產(chǎn)能力的內(nèi)涵，構(gòu)建指標(biāo)體系并確立評價標(biāo)準(zhǔn)。
　　第四章為江漢平原耕地數(shù)

6、量時空演變。分析江漢平原耕地數(shù)量時空演變規(guī)律與驅(qū)動機制;本章主要從耕地資源數(shù)量時序變化與空間格局演變兩個方面入手，遵循統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)和遙感土地利用類型圖兩條研究主線，分別對江漢平原耕地數(shù)量、人均耕地、耕地變化區(qū)域差異的時序變化，土地利用圖譜、土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣、耕地流入與轉(zhuǎn)出的空間分布特征與演變規(guī)律，以及耕地重心的移動規(guī)律、耕地景觀格局與縣域耕地空間格局演變做了深入分析。最后對江漢平原耕地資源數(shù)量時空演變的驅(qū)動機制進(jìn)行了細(xì)致研究。研究表

7、明:1980-2010年江漢平原耕地數(shù)量和人均耕地數(shù)量雙下降，耕地重心向西移動;在1980-1990年間耕地-水域與耕地-林地的轉(zhuǎn)換較為頻繁，1990-2000年水域-耕地與建設(shè)用地-耕地之間的轉(zhuǎn)換為主要轉(zhuǎn)換類型，2000-2010年耕地與建設(shè)用地的轉(zhuǎn)換占據(jù)主導(dǎo);縣域耕地動態(tài)活躍度由1980至2010年逐步從西部區(qū)域向東部區(qū)域轉(zhuǎn)移;耕地圖斑破碎化，形狀不規(guī)則化是該階段耕地景觀變化的主要特征，表明人類活動對耕地變化的干預(yù)度不斷加強。

8、>　　第五章為江漢平原耕地質(zhì)量時空演變。分析江漢平原耕地質(zhì)量時空演變規(guī)律與驅(qū)動機制;本章主要對影響江漢平原耕地質(zhì)量的主要因子的變化特征做了探索研究，并依據(jù)《農(nóng)用地分等規(guī)程》和“耕地質(zhì)量動態(tài)監(jiān)測中部試點”耕地質(zhì)量評價指標(biāo)體系劃分耕地等別。最后對耕地質(zhì)量的時空演變規(guī)律及其驅(qū)動機制進(jìn)行了深入研究。研究表明:1980-1990a到1990-2000a耕地質(zhì)量提升較快，2000-2010a耕地質(zhì)量提升較慢，甚至局部出現(xiàn)質(zhì)量衰退現(xiàn)象;優(yōu)等質(zhì)量耕地重

9、心向東部和南部集中，劣等耕地重心向西部和北部緩慢推移;“東高西低，南優(yōu)北劣”的耕地質(zhì)量空間格局特征愈加明顯。
　　第六章為江漢平原糧食生產(chǎn)能力時空演變。分析江漢平原糧食生產(chǎn)能力時空演變規(guī)律與驅(qū)動機制;首先對糧食現(xiàn)實生產(chǎn)能力，如糧食產(chǎn)量、糧食單產(chǎn)、人均糧食產(chǎn)量、復(fù)種指數(shù)、糧食生產(chǎn)集中度的時序變化做初步分析，然后對江漢平原各級糧食潛在生產(chǎn)力進(jìn)行估算，接著運用糧食生產(chǎn)重心模型、ESDA空間數(shù)據(jù)探索分析和因子分析等方法對江漢平原糧食生產(chǎn)能

10、力空間格局演變展開研究，并依據(jù)逐日氣象數(shù)據(jù)對江漢平原區(qū)域內(nèi)的種植界限變動進(jìn)行了探索性分析，最后在上述研究基礎(chǔ)上展開江漢平原糧食生產(chǎn)能力時空演變主要驅(qū)動力分析。研究表明:江漢平原糧食產(chǎn)量呈現(xiàn)“低產(chǎn)-高產(chǎn)-降產(chǎn)-增產(chǎn)”的變化規(guī)律，產(chǎn)量空間集聚特征顯著，產(chǎn)量重心的移動軌跡趨勢為“東進(jìn)南移”;糧食產(chǎn)量與糧食播面單產(chǎn)不存在空間協(xié)調(diào)性，這主要是由于區(qū)域種植結(jié)構(gòu)與復(fù)種指數(shù)差異所致;復(fù)種指數(shù)先高后低，整體增加，在1997年達(dá)到階段最高點，復(fù)種指數(shù)高的縣

11、（市）除云夢縣和應(yīng)城市外一般分布在區(qū)域南方和西部，與熱量分布具備較好的空間一致性;產(chǎn)能潛力估算顯示東部和南部區(qū)域是未來主要增產(chǎn)區(qū)域;糧食承載力空間格局變化上呈現(xiàn)“西強東弱”到“西強東弱，南強北弱”再到“東-西南-南半角強，東北角弱”的演化態(tài)勢，糧食承載力重心沿著“西部-西南-南部”的運行軌跡運動;氣候變暖導(dǎo)致種植一級區(qū)界限向北部和西部擴張，雙季稻種植北界北移。
　　第七章為江漢平原耕地質(zhì)量與糧食生產(chǎn)能力時空耦合研究。運用SLM和S

12、EM等空間計量回歸模型和ESDA數(shù)據(jù)探索分析方法探究耕地質(zhì)量因子與糧食產(chǎn)量，糧食可持續(xù)生產(chǎn)能力與有關(guān)經(jīng)濟因子的時空相關(guān)性;構(gòu)建耕地與糧食生產(chǎn)重心擬合模型;分析耕地與糧食產(chǎn)量敏感度空間分異規(guī)律;研究農(nóng)業(yè)勞動力與耕地以及耕地等別變化與糧食產(chǎn)量的時空耦合演變。最后綜合分析耕地數(shù)量與質(zhì)量變化對糧食生產(chǎn)能力的影響，并從耕地可持續(xù)利用、農(nóng)業(yè)政策與推廣、區(qū)域主體功能定位三個方面給出耕地保護(hù)建議。研究表明:江漢平原有效土層厚度和土壤質(zhì)地改進(jìn)對產(chǎn)量提升效