自然环境因素对农户选择种植作物的影响机制——以黑龙江省宾县为例

【目的】探讨自然环境因素对农户农作物选择的影响机制,为农户的适应行为提供决策支持。【方法】本研究以黑龙江省宾县为研究区域,通过当面访谈方式,获取384个农户问卷调查数据;采用频率分析方法,从气象要素和自然灾害两个方面,分析自然环境变化对农户作物选择的影响及农户种植行为的适应机制。【结果】通过分析农户认知和选择行为发现,气象要素、自然灾害及作物产量对农户作物选择有影响,农户在作物类型变更时首先考虑产量因素,其次是气候因素,再次是自然灾害因素,但在对自然环境要求高的作物类型变化中,如水稻改玉米,自然环境因素受重视程度显著增加。更换作物类型与品种、调整农时是农户适应自然环境因素变化中采用较多的行为。农户对自然环境变化的感知与实际趋势是否一致,会影响农户是否主动改变作物类型。【结论】为提高农户适应自然环境因素变化的影响,今后宜从提高农户主动适应行为入手,引导农户改善应对气候变化与自然灾害能力,在应对行为上需有更为高层次的区域布局和政策引导。

深圳市东部海岸地质遗迹景观的环境敏感性分析

地质遗迹景观资源的分布特征及环境敏感性分析是地质遗迹保护规划及开发利用的基础。通过野外调查及分析得出深圳东部海岸带的主体地质景观类型为地质地貌景观共47个,占总体景点数量的72.3%,其中主要的地质遗迹类型为火山地貌遗迹和海岸地貌遗迹,分别为7个和27个,占总量的10.8%和41.6%。东部海岸地带面积约437km2,以国家级、省级地质遗迹景点为主,数量及比例分别为22,44%和21,42%。以高程、坡度、植被、土地利用、道路距离、景观等级及景观类型等因子聚类,得到3种影响类型:未受影响景点类型、轻度影响景点类型、威胁严重景点类型。据此确定了9个要重点采取保护措施的景点以及26个在开发利用过程中需要采取保护措施的景点。最后从景点的环境敏感性角度,对开发利用与保护的协调统一提出了景点保护模式,为地质遗迹资源的保护及开发利用提供合理建议。

城市饮用水源地水环境健康风险评价及风险管理

环境健康风险评价是环境科学的一个新兴研究领域，在简要介绍水环境健康风险评价基本方法的基础上，建立了健康风险评价模式，并根据深圳市主要饮用水源地水质监测资料，进行分析与评价。研究结果表明：（1）深圳市7个主要水库由基因毒物质所产生的健康风险的数量级为10^-5～10^-4，而由躯体毒物质所产生的健康风险的数量级为10^-11～10^-10，因此，基因毒物质为优先控制污染物；（2）对于Cr、As、CA这三种基因毒物质，这7个水库的优先控制污染物是Cr；（3）对于躯体毒物质，所有水库的优先控制污染物是氨；（4）饮用水源各类污染物所致健康危害的个人年总风险小于国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大可接受值，但超过瑞典环保局、荷兰建设和环境部推荐的最大可接受水平。目前环境健康风险评价还没有包括在常规环境评价工作中，建议在今后的评价工作中应该逐步开展这方面的工作，以提高供水安全。

1980—2010年东北地区种植结构时空变化特征

【目的】探讨过去30年东北地区像元尺度种植结构的时空分布特征和演变规律,为东北地区农业政策的调整提供科学基础。【方法】基于1980—2010年东北三省的玉米、大豆、水稻和小麦种植面积的县级统计数据,利用SPAM-China模型获取10 km像元尺度上种植结构的分布信息,构建以像元内种植面积比例超过30%和占比前三位的种植结构类型的判定方式,利用空间叠加方法分析种植比例及其结构类型的时空变化特征。【结果】运用像元结果初步阐明了东北地区的种植结构变化特征,首先种植规模的优先顺序在2000年左右发生了变化,由玉米>大豆>小麦>水稻变为玉米>大豆>水稻>小麦;其次,30年间共出现14种组合类型,包括6种水稻及其组合类型由1980年的8.30%增至2010年18.64%,主要分布于辽河平原、松嫩平原和三江平原等地;7种玉米及其组合类型占比超过三分之二,累积比例增长3.7%,主要分布在东北的中西部,是该地区的主要种植作物;5种大豆及其组合类型累积比例减少4.2%,空间上发生了显著的置换,由散布在三省的格局迅速北移集中于黑龙江;7种小麦及其组合类型累积比例从26.82%降为3.17%,是变化最为显著的种植结构类型,现有少量集中于黑龙江嫩江附近。再次,3种种植结构类型变化较多,一是由开垦耕地带来的新类型,占所有变化类型比例为20.91%,特别是黑龙江省拓荒带来的大规模水稻种植;二是单一作物型变化为两种或以上作物类型组合,占比为34.90%,组合作物主要为水稻和大豆;三是多种作物组合型变为单一作物型,将种植结构类型集聚,占比为41.36%,主要为玉米种植区的调整。【结论】过去30年种植结构类型变化规律为种植结构类型分布受玉米和大豆主导,其中大豆空间转移至黑龙江,水稻正成为东北地区重要种植类型,而小麦则持续萎缩至局部地区,种植结构类型变化趋势将以玉米、大豆和水稻为主,单一化趋势显著。种植结构调整方向应从减少单一玉米型和增加水稻和大豆组合型入手。

深圳市水体景观破碎化动态及其生态价值变化

结合景观生态学理论、轨迹分析法及生态系统服务功能评价方法,以深圳市域的水体为研究对象,分析水体景观破碎化动态及其生态价值变化。研究结果表明:1)城市水体景观破碎化过程显著,以水体萎缩为主要特征。在2000—2006年间水体变化速率加快,表现为河流片段化及渠道化,坑塘、滩涂萎缩破碎。同时不同水体类型具备不同的破碎化特征,河流表现为先破碎后萎缩,坑塘及滩涂表现为持续萎缩,而水库的破碎度稳定。2)水体的变化轨迹以建设用地为主要终点,水体向建设用地的转化驱动水体破碎化及萎缩过程,其中人为推平及填埋水体是主要变化因素。3)水体景观破碎化降低了生态系统服务功能的间接价值,阻碍了生命支持系统功能的发挥;同时水体的产品生产功能所反映的直接价值得到提高,导致间接价值比重不断降低。

城市景观组分影响水质退化的阈值研究

运用景观格局与水质监测方法评价城市景观变化对河流水质的影响,是当前景观格局-效应研究的热点问题。为实现城市发展目标与水环境保护目标的统一,需要科学判断城市景观变化对水质的影响程度与范围,特别是以城市不透水表面为代表的景观组分变化,是目前水质退化研究中的核心对象,而对水质退化的景观阈值研究目前尚存争论。基于截面数据进行统计分析,构建阈值判定方法,选择深圳市为案例研究区,研究快速城市化地区的河流水质退化的景观阈值水平。结果表明,在深圳市,河流缓冲区宽度为100—200 m时,景观变化对水质显著性影响最高(P<0.001)。缓冲区内,景观变化与耗氧、营养盐等类指标呈指数关系,具有显著性,是这类指标变化的最主要影响因素;同时,景观变化与有毒物质及重金属等类指标呈指数关系,具有显著性,但并非这类指标变化的最主要因素。影响水质退化的不透水表面比例阈值水平介于38.2%—50%之间,最小阈值水平为38.2%,即当流域缓冲区内不透水表面百分比超过38.2%时,河流水质显著退化。

河流水质的景观组分阈值研究进展

土地利用/覆被变化产生的区域生态环境负面效应已引起国内外研究者的广泛关注,其中,河流水质对景观组分变化的响应已在区域及更大尺度的研究中,成为热点。探讨河流水质的景观组分阈值,可以弥补非点源污染研究在区域尺度上的景观变化影响水质问题研究中的不足,而这是当前流域水环境管理及土地利用规划与管理的主要依据之一。从景观组分指数与水质指标出发,分析了当前研究的常用指标,认为:具有明确物理意义的景观组分指数,如不透水表面指数、植被指数等,受到水质的景观组分阈值研究的青睐;在水质指标中,水化学指标应用最为广泛,同时,表征水生生态系统条件的如生物类指标、综合生物类与非生物类指标,也逐渐受到重视,方兴未艾。尽管河流水质的景观组分阈值是当前的研究重点,但在区域以及更大尺度上,阈值的差异较大。在今后的研究中,水质退化的景观组分阈值还需在研究尺度、水质指标及阈值标准等问题上进一步深化,而景观格局指数的应用将会促进对水质退化受景观组分空间配置影响的研究。对水质的景观组分阈值研究进行综述,可以为区域尺度上开展水质保护、流域水环境管理及土地利用规划提供前沿信息。

基于景观格局-服务的景观生态风险评价——以广州市为例

城市化对景观的结构和功能造成极大干扰,城市景观变化引起的生态风险受到城市生态建设的关注,但景观生态风险评价技术体系尚待深化,以促进风险防范决策。研究选取植被碳固定、土壤保持、水源涵养与提供和栖息地提供等景观服务改进景观脆弱度的评价方法,以广州市为案例研究区,评价了1990-2015年广州市城市景观生态风险及其时空变化特征。研究结果表明:(1)基于景观格局与服务的景观生态风险评价能够有效地评估城市景观生态风险的空间分布,但评价需要关注结果验证和辅助情景分析,方可为景观生态风险的预警和预测提供科学依据。(2)1990-2015年广州市的景观干扰度先增加后降低,2000年是景观干扰度变化的转折点;25年间,景观脆弱度不断增加,中脆弱度和高脆弱度比例之和维持在60%以上;2000年是景观生态风险的转折点,1990-2000年景观生态风险趋于增大,2000-2015年景观生态风险趋向降低;景观干扰度、脆弱度和生态风险在空间上呈现南部高于北部,西部高于东部的分布特征。(3)近25年,广州市景观生态风险与景观变化具有较好的空间一致性。维持低风险的比例为40.74%,基本都分布在北部山区,而维持高风险的比例为6.67%,由低风险向高风险的转变比例为32.28%,由高风险转变为低风险的比例为20.31%。

深圳市不透水表面扩展对径流量的影响

以深圳市为研究区,综合遥感技术和L-THIA模型,改进模拟所需的地表覆被参数,模拟不透水表面扩展对城区径流量的影响。结果表明:深圳市不透水表面百分比在15 a间扩展非常快,从1990年的26.5%扩展至2005年的49.3%,扩大了1.9倍;导致2005年日径流量比1990年在小雨情景时增长了136.2%,中雨时增长了83.7%,大雨时增长了59.5%,暴雨时增长了40.8%;导致2005年比起1990年,丰水年的年径流量增加了43.35%,枯水年的年径流量增加了54.85%。小雨情景中受不透水表面扩展的影响大于暴雨情景,枯水年受不透水表面扩展的影响大于丰水年。从空间分布上看,径流深大的地区不透水程度高,径流深值较大区域为城市核心区,需要注意防洪和排涝。应用L-THIA模型模拟快速城市化、无水文监测资料地区的不透水表面扩展导致的径流量变化,可取得良好效果,模拟结果可为城市洪涝灾害规划等提供依据。

农作物景观生态研究:概念框架与研究方向

针对当前农业系统中农作物景观变化迅速、人地关系趋于复杂、粮食安全保障需求迫切,提出景观生态学和农业科学交叉产生的农作物景观生态研究这一新兴研究方向。通过构建农作物景观生态研究的概念框架,辨明农业生产中复杂的景观等级结构,为农业可持续发展提供理论依据。综述从农业景观到农作物景观的研究变化,指出农作物景观具有高动态性、尺度性和格局复杂特征。针对由种植者、消费者、耕地及其周边自然环境组成的农业景观,需要遵循相应的生态和农业经济发展规律,研究农作物种植格局变化、农作物的社会-生态效应和农作物种植可持续性的景观生态途径。重点开展以下四个研究方面的内容,农作物景观时空动态及其形成机理、农作物种植的多功能评价与权衡、景观农艺管理措施及情景模拟、可持续的农作物景观生态评价。从而构建"格局-过程-服务-管理-可持续性"的农作物景观生态研究范式,为农业可持续发展提供综合的空间分析与管理途径,为实现农业农村现代化与城乡人类福祉提升提供科学支撑。

利用交叉信息熵模拟东北地区水稻种植面积空间分布

作物时空分布变化是农业研究的重要内容。近30a来,东北地区水稻种植面积显著增加,为探讨东北地区水稻时空变化特征,进一步丰富和完善作物空间分布信息获取方法,研究作物空间分布对包括气候变化在内的多种影响因素的响应关系,该研究综合80年代以来的作物面积与产量统计数据、耕地数据、农业灌溉数据以及作物生长适宜性分布等多源数据,利用基于交叉信息熵原理的作物空间分配模型(spatial production allocation model,SPAM)构建了针对中国作物分布特点的SPAM-China模型,模拟了中国东北地区1980-2008年像元尺度上水稻空间分布信息。结果表明,模拟结果能较好地反映出东北地区水稻主要种植区域,近30a东北地区水稻种植时空变化特征显著,水稻种植区域向北向东扩展,种植重心北移了约1.76个纬度,中北部地区水稻种植面积增加且趋势明显,南部地区变化趋势不显著。

水稻空间分布遥感提取研究进展与展望

水稻是我国三大粮食作物之一,其空间分布受自然条件和农业发展状况的影响,变化显著。研究水稻空间分布遥感提取是当前农业土地变化科学的热点和难点。通过对国内外研究的回顾,该文系统归纳了近年来水稻空间分布遥感提取的数据源、特征量及分类算法最新研究进展,并对其未来研究方向进行初步探讨。首先从遥感数据源方面,水稻面积监测主要采用多光谱光学影像,同时高光谱数据和雷达数据也正逐步推广应用。其次从遥感分类方法及其对应的特征量方面,包括监督和非监督分类、智能化分类算法(神经网络、支持向量机、决策树及随机森林算法)、面向对象分类、多时相植被指数法及综合提取算法等分类方法,其主要对应的特征量各有差异。最后,结合我国水稻空间分布遥感提取的实际状况,提出构建全国长时间序列水稻物候历和高时空分辨率时序NDVI数据集,大力发展基于多时相遥感分类方法和建立分层的面向对象分类方法,以及加强水稻种植北界、种植重心迁移等动态变化监测研究的建议,推动我国水稻遥感动态监测和农业土地变化科学的发展。

快速城市化地区水系结构变化特征--以深圳市为例

为了探讨城市化对水系结构的影响,应用深圳市1982、2002年的二期水系详查图,定量分析了水系长度、密度、分枝比、分枝能力和分维数等参数的变化特征。结果表明:快速城市化过程中,深圳市的河道总长度减少、密度减小,河道数目减少,特别是低级别的支流减少较多;河道的分枝比和分枝能力都有不同程度的弱化,单个水系片区和全市的河流分维数都下降,河流具有简单化的趋势,河流的多元化特征削弱;对于不同水系片区来说,其变化速度不同,表明城市化过程对水系结构的干扰存在空间差异性。建议强力推进河流的蓝线规划和滨水区的开发管理,将水网的保护和规划纳入到城市规划的管理范围;注重在开发利用中的保护,减少各类新建城市用地、农用地整理过程中对水系的破坏;加大水土保持力度,减少因水土流失导致河流淤塞;加强管理,严禁向河道中倾倒垃圾。

海平面上升的生态损失评估——以深圳市蛇口半岛为例

受全球变暖和人类活动的影响,全球海平面上升威胁海岸带社会经济的可持续发展,已成为各国政府和科学研究关注的焦点。在总结前人研究成果的基础上,本文对区域海平面上升的生态损失评估进行了初步探索。以深圳市蛇口半岛为研究区,预测研究区2100年相对海平面上升幅度,评估海平面上升对风暴潮、土地淹没的影响以及造成的生态价值损失。研究结果表明:(1)风暴潮加剧。2100年相对海平面上升1m,100年一遇最高潮位重现期减为小于10年一遇。海平面上升后50年一遇和100年一遇最高潮位分别为3m和3.3m,威胁沿岸工程设施安全;(2)淹没沿岸土地。研究区内4816.2ha土地受到淹没威胁,占研究区面积的16.6%,其中以建设用地和养殖水域为主,分别占淹没区面积的近60%和30%,面临巨额经济损失;(3)生态价值损失在不同重现期潮位下分别达到1966.55万元/a、4472.92万元/a和5052.83万元/a,地均价值损失分别占深圳市地均GDP(2000年计价)的0.8%,1.1%和1.2%,使深圳市地均GDP(2000年计价)存在约一个百分点的潜在损失。

家庭属性对农户选择种植作物的影响机制——以黑龙江省宾县为例

【目的】微观层面的农户作物选择行为过程及其机制研究对于农业或农村政策的制定和调整具有重要意义,也是目前国内外学者广泛关注的热点问题。本文利用农户调查数据,重点分析研究农户自身的家庭属性对其作物选择和作物种植更替的影响。【方法】以中国东北地区具有典型代表性、黑龙江省的宾县为研究区域,通过实地农户调查,获取了384户农户调查数据;将调查数据进行标准化处理后导入SPSS统计分析系统,利用单变量多因素方差分析法解析农户家庭属性对选择种植水稻、小麦、玉米、大豆及其它经济作物等五类作物的影响。【结果】总的来说农户的年龄、教育程度、家庭劳动力数量、家庭人数和承包耕地类型条件等家庭属性因素对农户选择种植作物具有重要影响;年龄相对越大并且家庭劳动力较少的农户更趋向选择种植玉米,劳动力较多的农户更愿意选择种植大豆,当地种植小麦可能会对农户家庭收入有负面影响,传统的农民在耕地条件合适更加愿意选择种植水稻,家庭总人口多、劳动力丰富并且有文化的农户更加愿意选择种植经济作物。【结论】农作物实际种植过程中农户受到种植作物的工时量、种植作物所需农业知识水平、种植环境要求或资金投入产出比等各种因素影响,这些因素直接导致农户家庭属性中相应的属性因素对农户选择行为的影响。

基于农户行为的农作物空间格局变化模拟模型架构

【目的】农作物空间格局是农业土地系统中景观功能层面的核心特征之一,农作物空间格局变化较土地利用与覆被变化更为频繁,但并不易于监测与分析。本文拟提出一个基于农户(Agent)作物选择行为的农作物空间格局动态变化模拟模型(CroPaDy)的构建方案。【方法】参考Agent农业土地变化模型的建模思路,按照"ODD标准化建模程序"和"一般性的模型计算化设计框架"进行模型的概念化设计与计算化设计。【结果】概念化设计方面,将模型设计成一个闭合的环路(驱动因素分析—决策过程分析—行为结果分析)。其中,驱动因素分析影响农户决策的内/外部因素,而非传统的自然/社会经济因素。模型模拟步长为一年,状态变量每年更新,并将行为结果作为反馈从而更新内/外部影响因素,由此体现农作物空间格局变化的动态过程。计算化设计方面,将模型设计成3个既相互独立又紧密联系的子模块,分别是:Agent生成模块、Agent简化与分类模块以及Agent决策分析模块。模型计算化设计过程应用蒙特卡洛以及效用函数等常见方法,此外,尝试使用因子分析方法对Agent进行分类与简化。【结论】经检验,CroPaDy模型充分考虑了自然环境与人类社会的交互作用,能够用以表达特定区域内的农作物空间格局及其动态变化过程。

基于中分辨TM数据的水稻提取方法对比研究

水稻种植面积监测是当前农业土地变化科学的热点问题,但运用遥感技术对水稻种植面积精确实施监测一直是难点。中分辨率遥感影像能够满足我国大面积水稻作物监测,成为业务化运行的主要数据源。为此,该研究尝试以中分辨率TM影像为数据源,结合神经网络和面向对象(SVM)两种算法对对黑龙江省富锦市2010年两期不同时相影像分别进行水稻分类提取,并对分类结果进行滤波处理及混淆矩阵精度评定。结果表明:(1)在高纬度单季稻生长区,面向对象分类算法的精度显著高于神经网络的分类精度,水稻用户精度和生产者精度在6月份分别高0.55%、1.37%,在8月份分别高0.62%、2.34%;(2)对神经网络分类的结果进行Majority滤波处理,在一定程度上可以改善水稻分类的精度,水稻用户精度和生产者精度在6月份分别提高0.14%、0.5%,在8月份分别提高1.56%、1.43%;(3)选取关键水稻物候期的遥感影像获取水稻种植面积的精度更高,返青期水稻提取精度要高于乳熟期,其中神经网络算法的水稻用户精度及生产者精度分别提高2.67%、3.45%;面向对象算法的水稻用户精度及生产者精度分别提高2.6%、2.48%。未来需要重点考虑建立全国水稻物候历信息、面向对象算法中自动化最优尺度分割方法来提高水稻分类的精度。

社会经济因素对农户作物选择的影响机制--以黑龙江省宾县为例

【目的】探讨社会经济因素对农户农作物选择的影响机制,为优化农作物结构调整与制定政策提供依据。【方法】本研究对黑龙江省宾县384个农户进行随机调查,采用频率分析法,从生产要素投入、作物纯收益、作物出售情况、农业生产技术推广及农业政策等5个方面,探讨其对农户种地积极性以及农作物选择的影响。【结果】作物纯收益的提高、新品种与新技术的推广以及农业补贴与引导政策在较大程度上能够提高种地积极性。而在农户作物选择方面,主要受作物纯收益影响,其次为农业补贴与引导政策。【结论】为进一步促进东北地区未来的种植业发展,研究区应从增加基础设施投入、提高粮食作物收购价格、提供稳定收购渠道、加强农业科技投入力度和拓展服务内容等方面调动农户种地积极性、优化农作物结构,并提高农民收入水平。

新疆焉耆县土地盐渍化遥感监测

土地盐渍化不仅会造成地表土壤资源的破坏和农业生产的巨大损失,而且对干旱区绿洲的生态安全也构成了极大威胁,已成为一个全球性的环境(土地)退化问题。研究土地盐渍化动态演化过程及其空间分布特征,有助于了解土地盐渍化变化规律与发展趋势,对于干旱区的粮食生产安全及经济发展无疑具有重要意义。利用遥感和GIS技术,以新疆焉耆县为例,基于土地利用现状图和1976、1994和2009年的MSS、TM、ETM遥感影像,系统分析了区域土地盐渍化的动态演化过程和空间分布特征。研究结果表明,1976-2009年间,尽管焉耆县的土地利用类型未发生显著变化,但土地盐碱化的面积却呈现显著增长趋势,并已达到研究区面积的8.85%;研究时段内,盐碱化持续加重区域的面积比例相对较高,盐碱沼泽和重度盐碱土地在研究区所占面积比例分别增加了2.97%和1.31%,这表明焉耆县土地盐碱化程度发展较快,今后需改善灌溉及排水方式,合理利用地下水。

快速城市化地区海岸线分维动态演变研究——以深圳市为例

以快速城市化地区深圳市为研究区域,以1978、1986、1995和2005年4期Landsat MSS/TM影像为数据源,利用阈值结合NDVI指数法提取海岸线,计算海岸线分维数,系统分析了深圳市多期海岸线分维变化特征,并初步揭示快速城市化地区海岸线分维变化机制,为进一步掌握快速城市化地区人类活动对海岸带变化影响进行了探索与总结。研究结果表明:(1)不同类型海岸的海岸线分维不同,由基岩海岸、人工海岸到淤泥质海岸递减;(2)研究时段内,深圳市东海岸海岸线分维总体降低,西海岸总体上升;(3)人类活动对海岸线分维变化影响显著。人类活动强度与海岸线分维变化程度呈正相关,人类活动方式包括滩涂围垦和填海造地对海岸线的分维变化幅度影响不同,其中滩涂围垦使海岸线分维变化幅度较小,填海造地使海岸线分维变化幅度显著。