内容简介
本书以我国农作物空间格局动态变化显著的东北地区为研究区域，选择主要农作物(玉米、大豆、水稻和小麦)为研究对象，探讨优选变化背景下近30年(1981-2010年)农作物空间格局的动态变化特征，分析确定主要自然因素和社会经济因素对其影响机理机制，构建耦合自然和社会经济因素的农作物空间格局模拟模型(Agent模型)，预测其未来20年(2011-2030年)优选变化背景下的动态变化趋势。在全面分析优选变化与东北地区农业生产之间影响过程和响应机理的基础上，提炼土地变化科学在农业领域的关键科学问题，并促进相关交叉学科理论、技术和方法的发展和完善。
目录
前言
第 1章 绪论(1)
1.1 问题提出(1)
1.2 国内外研究进展(3)
1.3 研究趋势与重点(6)
参考文献(9)
第 2章 东北地区自然生态环境和社会经济变化特征(15)
2.1 气候条件与农业气候资源的变化(15)
2.2 社会经济条件与农业投入的变化(19)
2.2.1 社会经济及其变化(19)
2.2.2 农业投入及其变化(29)
参考文献(41)
第 3章 东北地区农作物空间格局动态变化特征(42)
3.1 基于农业统计的农作物空间格局动态变化特征(43)
3.1.1 东北地区农作物种植结构变化特征(43)
3.1.2 东北地区农作物种植面积变化趋势(46)
3.2 基于卫星遥感数据的农作物空间格局动态变化特征(48)
3.2.1 东北地区不同作物类型植被指数变化特征(50)
3.2.2 东北地区农作物空间格局信息的遥感提取方法(51)
3.2.3 东北地区农作物空间格局及变化特征(53)
3.3 基于多源数据融合的农作物空间格局动态变化特征(57)
3.3.1 东北地区农作物空间格局变化模拟(58)
3.3.2 东北地区农作物面积动态变化分析(59)
3.3.3 东北地区农作物空间格局动态变化特征(62)
3.3.4 SPAM-China模型在东北地区的应用评价(63)
参考文献(65)
第 4章 东北地区农作物种植北界和作物品种变化特征(68)
4.1 东北地区主要农作物种植北限和品种熟性变化特征(68)
4.1.1 农作物种植界线对气候变化的响应特征(69)
4.1.2 作物品种对气候变化的适应特征(70)
4.2 种植结构变化对作物产量的影响特征(76)
4.2.1 气候变化对作物生长发育过程的影响机理(76)
4.2.2 种植结构变化对作物产量的影响特征(78)
参考文献(79)
第 5章 东北地区农作物物候时空变化特征(80)
5.1 基于地面观测记录的东北地区农作物物候时空动态变化特征(81)
5.1.1 一季稻典型物候期的时空变化趋势(81)
5.1.2 春玉米典型物候期的时空变化趋势(83)
5.1.3 春小麦典型物候期的时空变化趋势(85)
5.1.4 大豆典型物候期的时空变化趋势(87)
5.2 卫星遥感耕地物候数据提取原理?处理和提取办法(87)
5.2.1 遥感提取耕地物候的基本原理(87)
5.2.2 时序遥感数据的预处理方法(90)
5.2.3 耕地物候信息的遥感提取方法(95)
5.3 耕地物候期提取结果及时空变化分析(99)
参考文献(103)
第 6章 东北地区农作物空间格局动态变化对变化的响应机理(106)
6.1 农作物物候对热量变化的时空响应(107)
6.1.1 作物典型物候期对热量资源变化的时空响应(107)
6.1.2 作物生育期长度对热量资源变化的时空响应(109)
6.2 农作物种植体系对气候变化的时空响应(114)
6.2.1 一季稻对气候变化的时空响应(114)
6.2.2 春玉米对热量资源变化的时空响应(127)
6.3 农作物种植结构对社会经济的响应(135)
6.3.1 东北地区农作物种植结构变化对社会经济因素变化的响应机理(136)
6.3.2 东北地区多空间尺度农作物种植结构对社会经济响应机理对比分析(144)
参考文献(146)
第 7章 东北地区农作物空间格局动态变化建模?模拟与预测(150)
7.1 CLUE-S模型的基本概况(150)
7.1.1 CLUE-S模型基本原理和结构(150)
7.1.2 CLUE-S模型研究和应用进展(152)
7.2 基于CLUE-S模型的东北地区农作物空间格局动态变化模拟模型构建(154)
7.2.1 模型基本框架(154)
7.2.2 数据收集与处理(154)
7.2.3 空间回归分析(155)
7.2.4 模型参数调整和精度检验(159)
7.3 东北地区农作物空间格局动态变化模拟和预测分析(161)
7.3.1 1980~2010年东北地区农作物空间格局动态变化再现(161)
7.3.2 2010~2050年东北地区农作物空间格局动态变化预测(164)
参考文献(166)<
摘要与插图
第 1章 绪 论1.1 问题提出
1.变化变化是人类迄今面临的环境问题,也是21世纪人类面临的杂的挑战之一?变化是指地球系统中所有的自然(大气圈?水圈?生物圈?岩石圈?冰冻圈)和人为引起的变化(张兰生等,2000)?人类社会不断在与自然界发生物质与能量的交流,因此,变化不仅包括地球系统中各自然界圈层的变化,而且也包括人类圈本身的变化及其与地表环境的相互作用与影响(叶笃正等,2009)?
人类为了自身的生存和发展需求,不断对自然资源进行开发?经营和利用,人类与地表环境的相互作用本质上表现为人类利用土地的行为,导致自然陆地生物圈逐步向人类生物圈进行转变(Ellis,2011)?同时,变化对人类生态系统以及社会经济系统产生了深远影响,并将继续造成深远而巨大的影响(陈宜瑜,1999),如一个国家或区域的粮食安全状况不仅受到自然环境变化的影响(如气候变化?土地质量下降?CO2浓度上升?病虫害暴发),受到人类社会本身变革的影响(如人口膨胀?生物质燃料种植?城市化与人口迁徙),同时还受到人类自然的综合影响(如过度使用化肥与农药?采取不恰当的种植方式等)(Yuetal.,2012)?因此,正确理解变化影响的深度和广度,提出相应的适应及减缓对策,是和我国可持续发展道路中面临的和要认真对待并加以解决的重大课题之一(葛全胜等,2007)?
2.农业土地利用变化
土地是人类社会赖以生存和发展的基础?农业土地利用是人类为了自身的生存和发展需求而有意识地对土地资源进行开发?经营和利用的活动,是土地系统的重要组成部分(唐华俊等,2004)?农业土地利用变化研究的核心目的在于理解和解释农业生产过程中的人类自然综合复杂关系,为可持续农业发展提供科学服务?
人类发展的历史是不断对土地加以开发利用和对土地覆盖进行改造的历史,农业土地利用处于动态变化之中?自人类社会出现至今,耕地面积不断扩张(Helkowskietal.,2005);随着人口的持续增长?资源环境问题日益突出,以及农业技术革新等,农业土地利用方式正经历着从粗放扩张向集约化利用的方式转变(Barrettoetal.,2013)?农业土地利用变化的生态?社会和经济影响是明显的?农业土地利用对气候变化?陆地生态系统地球物理和地球化学循环过程?陆地海洋相互作用等有着重要影响,对于区域乃至生态环境变化具有重要意义(Tilmanetal.,2011)?例如,农业土地利用变化影响了水文及碳循环和能量平衡,改变了很多区域的生态环境;大量农药?化肥和生产设施的使用,导致了土壤污染?水质量的降低和生态多样性消失?同样,农业土地利用变化对一个国家或区域的农业生产?粮食安全?社会繁荣稳定和可持续发展有着重要影响(王铮和郑一萍,2001;RosegrantandCline,2003;SchmidhuberandTubiello,2007)?因此,如何科学利用农业土地成为实现人类可持续发展的重要途径之一(Foleyetal.,2011)?
3.农作物空间格局变化
以往农业土地利用变化侧重于分析耕地数量和质量的时空变化,缺乏对耕地内部农作物空间格局变化的研究?农作物空间格局是一个地区或生产单位作物种植结构?熟制与种植方式的空间表达,主要包括:①农作物的组成与布局,即种植什么和在哪里种植的问题;②农作物的复种或休闲,即一年几熟或几年几熟的问题;③农作物的种植方式,即如何种植的问题,包括连作?轮作?间种与套种等(唐华俊等,2010)?
农作物空间格局是农业土地利用的一种形式和结果,反映了人类农业生产在空间范围内利用农业生产资源的状况,是了解农作物种类?结构?分布特征的重要信息,也是进行作物结构调整和优化的依据(唐华俊等,2010)?同时,农作物空间格局特征及其时空动态变化信息也是研究农业生态系统对陆地碳循环贡献,评价变化对区域农业生产影响
