基于GIS的三江平原耕地适宜性评价研究

以ArcGIS地理信息系统软件为数据处理平台,通过确定评价单元,建立具有区域特色的评价指标体系,采用经验指数和法作为适宜性评价模型,并结合遥感解译得到的2005年三江平原土地利用现状数据,进行三江平原耕地适宜性评价.结果表明,平原区比山地丘陵区更适合旱田作物和水田作物的种植,适宜旱田的面积占三江平原总面积的73.44%,其中高度适宜旱田占三江平原总面积的23.48%,边际农地和不适宜旱田面积占总土地面积的36.39%;适宜水田的面积占三江平原总面积的70.04%,其中高度适宜水田的面积占总面积的26.75%,边际农地和不适宜水田的面积占总土地面积的36.07%.将耕地适宜性评价结果与三江平原2005年土地利用空间数据进行叠加分析,结果显示,2005年三江平原现有旱田中的39.10%属于高度适宜,边际农地和不适宜旱田占现有旱田面积的25.87%;现有水田中的53.41%为高度适宜,不适宜的面积仅占1.73%.以上结果说明目前三江平原旱田利用上存在一定的不合理性,但水田有很大的开发潜力,特别是在平原区.图2,表8,参18.     

三江平原旱田CO2通量日变化特征研究

利用静态暗箱/气相色谱法对三江平原由小叶章草句垦殖后的旱田(大豆地)进行CO2排放通量的日变化观测实验.结果表明旱田土壤-植物系统和旱田土壤的CO2通量均具有明显的日变化规律,旱田土壤-植物系统CO2通量最大值出现在10:00,最小值出现在6:00,其变化趋势与气温和0cm地温呈显著正相关;旱田土壤CO2通量最大值出现在16:00,最小值出现在6:00,且其变化趋势与气温、5cm、10cm、15cm和20cm地温均呈显著或极显著正相关.旱田土壤-植物系统CO2通量的主要贡献者是植物的暗呼吸作用,且土壤-植物系统CO2通量的日变化幅度大于土壤.图5,表3,参16.     

微咸水淋洗改良对盐碱化旱田豇豆产量及性状影响

松嫩平原西部有苏打盐碱化土地面积373万hm2,其中除了盐碱化草地与碱斑地、盐碱湿地、低洼易涝盐碱地外,约有25%的盐碱低产旱田[1]由于尚无更有效的盐碱化旱田改良利用方法,目前只能种植耐盐碱性较强、耗地力、低效益的向日葵,轻度盐碱地虽能种植甜菜、高梁、糜子及玉米等,但是产量和效益均较低。为此,试验采用本地区20m~30m深具有较好渗透性的微咸水(矿化度1g/L~3g/L)进行豇豆田淋洗灌溉[2-5],进一步探讨微咸水淋洗灌溉对豇豆产量和相关性状的影响,以提供盐碱化旱田改良及高效利用的方法和依据。图1,表2,参5。     

农田-湿地区域景观动态及其对生态系统服务功能的影响

利用覆盖穆棱-兴凯流域范围的50年代1：10万地形图以及1980年Landsat MSS影像和2000年Landsat TM影像，分别通过数字化和人工交互遥感解译获得研究区1954年、1980年和2000年的景观格局分布图。参照国家通用的土地利用分类系统，根据研究区具体情况，将研究区域景观分为8种主要类型，分别为旱田、水田、湿地、森林、草地、水域、城乡居民地和未利用地。考虑农田-湿地区域的具体情况，利用中国陆地生态系统服务单位面积价值作为基础来计算生成生态系统服务价值表，利用Constanza的生态系统服务价值评价方法，得到不同时间点的区域生态系统服务价值及其构成。结果表明：作为三江平原的重要组成部分。穆棱-兴凯流域在过去50年亦经历了剧烈的湿地农田化过程。其中1954～1980年这一时段是区域景观格局变化最为剧烈时期。在50年间，自然景观面积迅速缩减，大面积的农田取而代之。生态系统服务总价值在近50年间减少超过25％，约254．92亿元／a。由于湿地等自然景观的大量减少，气候调节功能、水源涵养功能和废物处理功能明显下降，减少的价值量分别为75．71亿元／a、71．74亿元／a和65．44亿元／a。农田的面积持续增加加强了区域的食物生产功能，近50年增加的价值量为4．02亿元／a。表4，参11。     

松嫩平原作物生产力地统计空间格局分析

应用地统计学方法和GIS分析方法研究松嫩平原作物现实生产力的空间分布格局及其影响因素。结果表明：玉米和大豆现实生产力空间变异的理论模型均为球状模型；对于玉米现实生产力而言，由随机性因素引起的空间异质性占总空间异质性的38．9％，且主要体现在5km以内的小尺度上；由空间自相关引起的空间异质性占总空间异质性的61．1％，主要体现在中尺度上。大豆现实生产力的块金值较大，占基台值的41．3％，表明对于大豆而言，人为控制因素的作用更显著；而且随机性因素引起的空间变异主要表现在10km以内；在10km以外。结构性因素是引起大豆现实生产力空间分布异质性的主导因素。玉米和大豆现实生产力的分维分析结果表明，结构性因素对玉米现实生产力的影响大于大豆，人为影响在其现实生产力的区域分异上起到了主要作用。图5，表3。参6。     

湿地农田化过程对别拉洪河流域生态系统服务价值的影响

过去50年间,别拉洪河流域湿地农田化过程导致土地利用剧烈变化。研究其生态系统服务价值的变化情况,可以为区域生态环境保护和恢复提供科学依据。参照中国陆地生态系统单位面积服务价值表,利用别拉洪河流域5期土地利用数据,估算了湿地农田化过程引起的生态系统服务价值的变化。结果表明,经过近50年农业耕作,整个别拉洪河流域地区已成为一个以农田景观为主要类型的景观生态系统,湿地面积由8 421.58 km2减少到2 394.68 km2,耕地面积由330.47km2增加到7 864.23 km2。近50年来别拉洪河流域生态系统服务价值损失了324.24亿元,损失幅度约为61.05%,平均每年损失了6.36亿元。大面积湿地转化为农田是生态系统服务价值大幅度下降的主要原因。图2,表3,参12。     

关中平原近50年来气候生产力的变化及对植物影响研究

根据13个观测站近50a气温和降水的连续数据,运用TharnthwaiteMemo-riai模型,对关中平原地区气候生产力的时空序列进行了分析和预测。结果表明,关中平原气候生产力50a来呈增加趋势,平均每年增长3.7kg·hm-2,而21世纪以来,气候整体呈现暖湿化特征,但暖春化、暖冬化,春旱、秋旱愈来愈严重;降水是气候生产力最主要的限制因子;＂暖湿型＂气候对植被的生长最为有利,未来若气温升高1℃～2℃,降水量增加10%～20%,则关中植被气候生产力将可能增加7%～14%,而＂暖干型＂和＂冷干型＂气候则会导致植被气候生产力下降。     

川中紫色土区农作型小流域水土保持措施设计策略及减蚀效益

水土保持措施设计策略影响到水土流失调控的效益。以“长治”工程农作型小流域为研究对象,采用偏最小二乘等建模方法,分析小流域不同水土保持措施的设计策略和不同措施单位面积的减蚀量和减蚀比,进而对小流域治理措施面积设计策略提出建议。研究表明：①小流域治理面积主要取决于小流域水土流失面积,占后者的90．4％,其他治理措施面积主要取决于治理面积,占水土流失治理面积的8％-31．9％,但是封禁治理面积除外,其面积主要受灌幼林地和荒草地面积影响;②坡改梯、水土保持林、经果林、封禁治理、保土耕作措施的单位面积减蚀量分别为：2430t／km^2·a、4275t／km^2·a、3994t／km^2·a、3614t／km^2·a、2191t／km^2·a,减蚀比分别为8．4％、30．3％、24．8％、22．7％、13．8％,水土保持林的减蚀效益最大;③根据对治理后侵蚀模数大于1000t／km^2·a的小流域治理措施分析,提出1种改进策略,即确保该类小流域的水土保持林造林面积比例高于治理措施总面积的24％,相应地减小坡改梯面积,根据模型计算结果,减蚀效益有明显改善。表1,参18。     

松嫩平原西部草地退化研究

基于RS与GIS技术,利用1986、1995、2000年3期遥感影像.解译提取松嫩平原西部草地空间信息,分析其时空动态变化及草地退化的自然及人文因素.结果表明,14a来,草地面积减少24.70%,草地退化严重;高覆盖度草地减少迅速,对该区草地资源减少率的贡献较大,低覆盖度草地发展速度最快;草地主要转化为林地、耕地、未利用地和盐碱地:研究区草地退化是自然因素与人为因素共同作用的结果,气温升高、降水减少等自然因素是草地退化形成的基本条件,而人口增加、过度放牧等人类活动干扰则是决定因素.图4,表2,参17.     

松嫩平原参考作物蒸散量变化及其影响因素分析

利用松嫩平原19个站点的常规气象数据,采用FAO最新推荐的P—M公式计算了松嫩平原2000—2007年的参考作物日蒸散量、月蒸散量及年蒸散量,在此基础上分析了参考作物蒸散量的年际、年内时空变化特征,并探讨了参考作物蒸散量对主要影响因素的敏感性。结果表明：①松嫩平原的多年平均参考作物蒸散量从东北向西南逐渐增加,通榆、白城为全区的高蒸散中心,北安为低蒸散中心;②松嫩平原多年平均参考作物月蒸散量最高值出现在5月,而不是出现在气温最高的7月,最低气温出现在1月;③在参考作物蒸散量的诸多影响因素中,日最高气温、日平均相对湿度的影响最为明显,其次是日平均风速与日照时数,日最低气温与高程对参考作物蒸散量的影响很小,几乎可以忽略。图8,表2,参15。关键词：松嫩平原;参考作物蒸散;Penman—Monteith公式;敏感性分析     

退耕还林工程对区域生态系统服务价值的影响

长期毁林开荒及过度采伐导致牡丹江地区水土流失加剧,林缘锐减,生态脆弱性突显。为改善日益退化的生态环境问题,牡丹江地区自1999年开始实行退耕还林试点工程。基于遥感和G IS技术,在获取退耕还林前后2000年及2008年的土地利用动态数据的基础上,参照中国陆地生态系统单位面积服务价值表,探讨了该地区土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响。并进行敏感度分析。结果表明,2000年—2008年研究区旱田面积大量减少,共减少812.27km^2,其他土地利用类型面积均有所增加,其中以林地增加最为显著,共增加701.36 km^2。退耕以还林为主。生态系统服务价值由退耕前的40 092.70万元增加到40 760.33万元,共增加667.63万元。退耕还林成效显著。此外,土地利用转移矩阵表明,旱田与林地之间的相互转化剧烈,说明在推行生态退耕工程的同时,毁林开荒的现象时有发生,相关部门应采取相关措施,巩固退耕还林成果,促进区域可持续发展。图2,表4,参22。     

耕地压力评价模型的建立及应用

提出标准人均耕地面积的概念。利用标准人均耕地面积这一指标对华北平原的安阳市1995~2005年耕地压力进行分析、评价。结果表明,该市耕地压力总的趋势逐渐减轻。分析了这一指标在耕地压力评价运用中的优点和存在的不足。图3,表1,参19。     

稻田玉米生长发育的计算机仿真模型

基于对玉米生长发育过程中发育模式、光合作用、呼吸作用、作物生长速率与干物质分配和叶面积发育的研究分析,建立了稻田玉米生长的计算机仿真模型。通过田间实验结果的验证表明,模型对稻田玉米的生育期,地上部茎叶干物质的动态及叶面积的变化的模拟与实测值较为一致,可以用于预测生长期及获得相关的群体变化指标。     

典型黑土区地形因子对土地利用变化的影响

以海伦市为例,以1986、2000年两时段土地利用数据为基础,运用马尔可夫模型分析土地利用变化,并在ARC／INFO支持下,从坡度、坡向两个方面分析土地利用变化规律。分析表明：耕地、林地、牧草地及沼泽地之间的转化明显,耕地的增加主要来自于林地、牧草地及沼泽地的减少,其中丘陵旱田增幅最大为218％;坡度和坡向在很大程度上影响着土地利用变化的方向,耕地分布的坡度增大,灌木林地、疏林地在水土流失发生地带（1°-8°）明显减少。林地、牧草地等土地利用类型破坏严重,向着农田化方向发展趋势明显,应加强地区的生态环境建设。图2,表3,参11。     

松嫩、辽河平原地貌特征及其生态土地类别的划分与管理对策

为了深化理解松嫩平原和辽河平原土地利用存在的生态问题,研究了松嫩平原、辽河平原的地貌特征和土地利用信息,并根据存在的土壤限制因子和指示植物划分了生态土地类别。松嫩平原、辽河平原的地貌类型可划分为低台地、极高平原、高平原等6类,土地利用类型分为林地、草地、农田等9类,生态土地类别划分为甜土地类、盐碱地类、水湿地类和沙土地类,论述了各生态土地类别的生态问题及管理对策,讨论并间接证明了盐碱地形成的离子积累理论。图3,表7,参27。     

区域全要素生产率变化分析

将环境引入生产要素,采用非参数Malmquist指数法,从变化趋势、动力、成因,以及不同生产要素的作用差异等方面,对2000-2007年吉林省全要素生产率及其增长方式进行分析。研究发现：①环境效率的提高快于资源效率具有一定的必然性,末端治理模式在我国当前发展阶段有其合理性;②吉林省全要素生产率呈现快速增长态势,而各市州间表现出较大差异;③长春、吉林等区域中部核心城市的经济运行绩效对于吉林省全要素生产率提高起着主导作用;④吉林省区域内部和年度之间全要素生产率增长方式差异较大,在投资拉动战略下经济发展方式发生了较大改变;⑤在推动区域发展过程中,应积极提高劳动力素质、组织管理效率等软技术对全要生产率的贡献,同时重视环境成本的高位运行问题。