基于GIS的四川盆周北部山区夏玉米农业气象灾害风险评估——以旺苍县为例

气象灾害是制约我国农业发展的主要因素之一,明确夏玉米农业气象灾害风险对于防灾减灾具有重要意义。本研究基于自然灾害风险理论,以四川盆地北部山区的典型区域(旺苍县)1981—2018年气象数据和玉米产量数据为基础,确定影响夏玉米生产的主要致灾因子,并结合孕灾环境敏感性及承灾体脆弱性构建夏玉米综合农业气象灾害风险评估模型,对四川盆地北部山区夏玉米生产过程中的农业气象灾害风险进行评估。结果表明: 研究期间,成熟期高温、花期暴雨、成熟期暴雨、灌浆期连阴雨和孕穗期干旱是影响研究区夏玉米生长发育的主要农业气象灾害。旺苍县夏玉米农业气象灾害综合风险分布大致呈西南-东北走向,高风险和较高风险区分布区域约占旺苍县总面积的二分之一;灾害风险高值区主要位于研究区西南部,基本与致灾因子危险性高值区一致;灾害风险低值区多集中在西部边缘,此区域亦为成熟期高温、成熟期暴雨、花期暴雨气象灾害的低风险区。     

黄土高原植被日光诱导叶绿素荧光对气象干旱的响应

随着气候变化的加剧,干旱的频率、持续时间以及发生范围都越来越严重,探索植被光合对干旱的响应以及气象因子对植被光合的影响对于人们如何应对干旱具有重要意义。基于遥感的日光诱导叶绿素荧光(SIF)具有对干旱条件下区域植被光合作用进行早期监测和准确评估的潜力。本研究基于星载SIF和标准化降水蒸散发指数(SPEI)研究了黄土高原地区2001—2017年生长季内(4—10月)植被光合作用对干旱的响应关系及其受气象因子的影响程度。结果表明: 黄土高原地区植被生长季内SIF与SPEI呈显著正相关关系的区域占比为87.8%,其中,半干旱地区植被光合对干旱的响应较敏感,半湿润地区敏感性较低。不同类型植被光合对干旱的响应存在差异,草地对干旱响应的敏感性最高,响应最强的SPEI时间尺度为3～4个月;林地的敏感性最低,SPEI时间尺度为3～10个月。气象因子与SIF存在显著的相关关系,其中,温度和降雨是影响黄土高原植被光合的重要影响因子,光合有效辐射的影响模式与温度相似。黄土高原地区生长季内不同的气候和植被类型条件下,植被光合所受干旱及各气象因素的影响存在较大差异。     

农业气象灾害灾情等级划分与年景评估

利用福建省1980—2004年农业成灾面积资料,计算主要气象灾害(干旱、洪涝、风雹和低温冻害)的成灾率及其变异值,在此基础上将4类气象灾害分为5个等级,并给予相应的分值,采用灰色关联分析方法,计算4类气象灾害与总灾害的关联度,得到其对农业生产的影响权重为旱灾>冻害>风、雹灾>水灾,建立农业气象灾情的综合评价模型并对25a的农业年景进行分级和综合评价。结果表明:福建农业气象灾害中灾及以下灾情的出现频率占到了总数的88%,灾情最重的年份为1999年,灾情最轻的年份为1984年;农业气象灾害对农业生产的危害随年代增大,而且波动加剧。     

棉田非靶标害虫发生丰度与气象因子的关联性分析

【背景】近年来,全球气候条件不断变化,其对农田生态系统和病虫草害发生的影响较大。【方法】于2009~2013年在河南安阳田间小区系统调查了转基因棉田和非转基因棉田主要害虫种群丰度,结合5年间本地气象因素,分段分析了影响棉田主要害虫发生的关键气象因子及其关键影响时期。【结果】不同害虫发生危害的关键气象因子及其关键影响时期不同,且不同害虫种群丰度与气象因子及其影响时期有不同的相关性。影响棉蚜的关键性气象因子是1~8月的平均气温,与相对湿度和降雨量相关性较低;影响棉叶蝉的关键气象因子是1~4月的降雨量,其次是1~8月的相对湿度,而平均气温与其相关性很低;5~8月降雨量对烟粉虱有一定的抑制作用,平均气温和相对湿度对其无显著影响;影响棉蓟马的关键气象因子是平均气温,其次是5~8月相对湿度,降雨量与棉蓟马丰度相关性较低;平均气温、相对湿度和降雨量与盲蝽种群丰度的相关性很低,其发生危害可能是多种气象因子协同作用的结果。【结论与意义】本研究结果可为气候变化条件下棉田主要害虫的预测预报和防御提供理论依据。     

基于气象因子的白桦天然林单木直径生长模型

基于大、小兴安岭地区212块白桦天然林固定样地复测数据和区域内及周边共30个气象站点数据,构建了基于气象因子的单木生长模型.在此基础上,通过分析大、小兴安岭地区林分因子及气象因子的差异,采用哑变量方法构建了含区域效应的单木直径生长模型.结果表明: 生长季最低温度(T_{g min})和生长季降雨量(P_{g m})是影响两地区白桦胸径生长量的主要气象因素.T_{g min}和P_{g m}与胸径生长量均呈正相关关系,但T_{g min}对胸径生长量的影响程度存在明显的区域差异.引入T_{g min}和P_{g m}的单木生长模型比仅含林分因子的单木生长模型的调整后确定系数(R_a²)提高了11%(R_a²=0.56),说明气象因子可以很好地解释该地区白桦生长情况;采用哑变量法构建的含区域效应的胸径生长模型将R_a²提高了18%(R_a²=0.59),且有效解决了模型参数区域不相容的问题.模型检验结果表明,含区域效应的哑变量单木胸径生长模型对大、小兴安岭地区白桦胸径生长量的预估效果最好,平均偏差、平均绝对偏差、平均相对偏差和平均相对偏差绝对值分别为0.0086、0.4476、5.8%和20.0%.基于气象因子的哑变量单木胸径生长模型可以很好地描述大、小兴安岭地区白桦的胸径生长过程.     

浙江省茶叶农业气象灾害风险评价

开展茶叶农业气象灾害风险评价可增强茶叶生产防御自然灾害能力。本文根据浙江省64个气象站1971—2010年茶叶气象灾害和农业统计资料,应用模糊数学和加权指数求和方法构建了茶叶气象灾害综合风险指数模型,将浙江省茶叶农业气象灾害风险划分为低风险、中风险和高风险3个等级;并在浙江省茶树栽培精细化气候区划结果基础上,生成了浙江省茶树种植农业气象灾害综合风险精细化空间分布图。结果表明:浙江省茶叶农业气象灾害综合高风险区主要位于浙西北和浙中北,中风险区主要位于浙中和浙东北,低风险区主要位于浙南;浙江省茶树种植农业气象灾害低风险适宜区主要位于浙东南和浙西南。     

辽宁省玉米复合农业气象灾害判识及特征

玉米生产过程中常常遭受复合农业气象灾害,为了解辽宁省玉米复合农业气象灾害发生规律和特征,本研究对复合农业气象灾害进行定义和分类,对1961—2017年辽宁省50个气象站玉米生长季的复合农业气象灾害发生情况进行判识,探讨典型年复合农业气象灾害对玉米产量的影响。结果表明: 1961—2017年,大部分年份辽宁省玉米复合农业气象灾害的发生范围大于单一农业气象灾害,大部分地区复合农业气象灾害发生频率高于单一农业气象灾害。最主要的复合农业气象灾害是多个发育期遭遇干旱,其次是干旱与延迟型冷害并发。研究期间,多发育期干旱复合型灾害的发生范围呈现扩大趋势,其他复合类型灾害发生范围均呈缩小趋势。通过分析玉米典型减产年复合农业气象灾害发生情况,发现多发育期干旱复合型和干旱+低温冷害复合型两种灾害出现频率较高。     

气象因子对落叶松毛虫种群数量的影响

为探究落叶松毛虫种群数量与气象因子的关系,利用大兴安岭地区落叶松毛虫发生年度监测数据与气象数据构建线性回归模型,以赤池信息量准则为评价依据,通过逐步回归的方式从拟合优度和复杂度两方面权衡选取最优模型.采用相对权重法确定影响落叶松毛虫种群数量的关键气象因子,并量化了关键气象因子对松毛虫种群数量的影响.结果表明: 低龄幼虫期和繁殖期是影响落叶松毛虫种群数量的关键时期,而中龄幼虫期和高龄幼虫期的影响较弱; 低龄幼虫期日相对湿度均值、低龄幼虫越冬期日均温小于-22 ℃积温和繁殖期降水总量是影响落叶松毛虫种群数量的关键气象因子; 低龄幼虫期日相对湿度均值和繁殖期降水总量的标准差每增加1倍,落叶松毛虫种群数量的标准差分别减少62%和35%;低龄幼虫越冬期日均温小于-22 ℃积温的标准差每增加1倍,落叶松毛虫种群数量的标准差增加40%.表明全球气候变暖趋势下落叶松毛虫的爆发特点等可能呈现出新的形式,建立长期的种群数量监测体系尤为重要.     

灌浆期气象因子对杂交中籼稻米碾米品质和外观品质的影响

 以`II优7号'和`4228A/江恢15'两个杂交中稻组合为材料,通过分期播种处理,研究了灌浆期气象因子与杂交中稻稻米碾米品质和外观品质的关系。结果表明：在稻谷碾米品质和外观品质的5项指标中,显著受灌浆期气象因子影响的有整精米率、垩白粒率和垩白度3项指标,显著影响这3项指标的是齐穗后0～20 d 6个气象因子中的相对湿度、日均气温、日最低气温3个,齐穗后21～30 d的气象因子对米质的影响不显著。从总体上看, 齐穗后0～20 d的日均气温和日最低气温低, 相对湿度大,有利于提高整精米率,降低垩白粒率和垩白     

蚤数量与宿生数量和气象因子的关系

根据内蒙古自治区鄂托克旗和鄂托克前旗１９７５—１９８９年长爪沙鼠密度、蚤指数监测数据和本地区气象站的７项气象因子资料,分别求出了蚤指数与鼠密度的直线和曲线的回归模型,与气象因子的最优回归子集模型和标准回归模型,给出了鼠蚤因子和气象因子间的典型相关分析。结论：宿主数量变化导致蚤指数变化;气象因子综合影响蚤指数湘对湿度和地表温度是影响蚤数量变动的重要因子;气象因子对蚤指数的影响大于对鼠密度的影响。     

中国农业生态效率评价方法与实证——基于非期望产出的SBM模型分析

生态效率是衡量经济与资源环境协调发展的重要指标.基于将农业面源污染作为非期望产出的考量,在对传统DEA模型进行修正的基础上,采用非径向、非角度的SBM模型对中国30个省份的农业生态效率进行了测算,并给出了农业生态效率的改善途径.研究结果表明:1998-2009年中国农业生态效率虽然呈现缓慢上升态势,但整体仍处于较低水平,除北京、上海、海南、重庆外,其余省市都需要改变投入和产出来优化农业生态效率;资源的过度消耗和环境污染物的过量排放是农业生态效率损失的主要原因.提高资源利用效率、降低资源消耗量和环境污染物的排放量是农业生态效率改善的重要途径.     

赣南地区农业生态经济系统耦合态势的时空演变

赣南地区地处南方丘陵山地区域,是重要的生态功能区,其农业经济发展与生态功能保护的关系备受关注。促进农业生态经济系统的耦合协调发展,是赣南地区可持续发展的重要内容。利用2000-2015年赣州市各县（市）统计年鉴数据及遥感数据,构建了基于耦合协调度模型的区域农业生态经济系统的评价指标体系,开展时间和空间尺度上的农业生态经济系统的耦合协调发展研究。结果表明：（1）在时间尺度上,农业生态系统变化不大,在空间尺度上县（市）之间因自然条件的不同略有差异;农业经济综合评价值在2000-2015年之间有较大的增长,且不同县（市）间存在差异,农业经济系统的相对滞后是限制农业生态经济系统不能协同发展的原因。（2）耦合度和耦合协调度随时间而增长,大部分县（市）的耦合度经历了从中度耦合、高度耦合、再到极度耦合的过程,其中极度耦合的占比从2000年的0%提升到2015年的94%;耦合协调度从基本、中度协调耦合到中度、高度协调耦合,且都呈现以赣县、于都县、兴国县为主的中部较低,而南北部较高的态势。（3）2010年前,大部分县（市）的农业生态经济系统发展类型长期处于农业经济极度滞后状态,随后逐步向农业经济严重滞后过渡。农业生态经济系统耦合态势的分析有助于明晰当地的农业生态经济系统的发展、演变规律,促进农业系统的协调发展。     

基于多模型结合的土地利用结构多情景优化模拟

土地生态服务功能的重要性越来越受到人们的重视,以河北省卢龙县为案例区,以土地生态服务功能和经济功能提升为目标,基于100 m×100 m尺度的遥感解译图像,分别利用CLUE-S及基于MOP和CLUE-S整合模型对研究区土地利用结构进行数量及空间优化模拟。结果表明:到2020年,单模型模拟的土地经济功能有所提升,但生态服务功能却减退;基于MOP和CLUE-S优化整合模型模拟的生态服务功能和经济功能分别比2013年提升8.40%及8.20%。耕地、建设用地、林地面积都有所增加,其它用地减少较多。研究表明,MOP和CLUE-S整合模型与单模型相比,到2020年土地两项功能值之和有所增加,特别是生态功能增加幅度较大,MOP和CLUE-S模型结合的优化方案优于CLUE-S单模型优化方案。     

东北地区春玉米气候适宜度模型

农作物生长是一个连续的动态过程,因而作物生长的最适宜气象指标也是连续变化的.据此,本文提出作物生长日可利用降水量的推算方法和气象指标时间插值算法,构建了日尺度气候适宜度模型,利用东北地区农业气象站的多年玉米观测资料进行检验.结果表明： 模型计算的气候适宜度与株高、百粒重存在显著正相关;在春玉米营养生长期间,气候适宜度与株高的相关系数(R²)在0.58以上;春玉米生殖生长期间,气候适宜度与春玉米百粒重的R²在0.45以上.本文建立的日尺度气候适宜度模型能客观地反映营养生长阶段及生殖生长阶段作物与气候条件的相互作用关系.
     

区域生态经济系统的物质输入与输出分析——以常州市武进区为例

运用物质流分析（MFA）方法,对江苏省常州市武进区生态经济系统中物质输入与输出进行了系统的分析,结果表明：（1）随着社会经济发展和人口增长,武进区物质输入总量及人均物质输入量也在增加,但递增速率均远小于GDP增长速率,而物质输出总量及人均物质输出量则呈现递减趋势;（2）在不考虑水的因素情况下,武进区物质输入量保持较快的上升速度,其中固体物质的增长速率远远大于气体物质的增长速率;物质输出量则呈总体下降趋势,其中以气体物质输出量的贡献最大,对环境造成污染的物质以气体特别是以化石燃料燃烧排放的废气和工业废气为主;（3）排除占大部分比例农业用水的上升,工业用水、城镇生活用水和地下水总量及人均利用强度都在减少;同时,总的废水排放量及人均排放量在减少,其中又以生活废水排放量的减少最快,其次是工业废水;（4）单位GDP物质输入量的变化处于波动状态,同期的单位GDP物质输出量则呈递减趋势,单位GDP用水量和单位GDP废水排放量则有相同的递减趋势,表征了武进区资源利用效率的稳步提高,区域经济增长和环境压力也在逐步脱钩。上述结果体现了武进区近年来循环经济发展模式的优势,但还存在较多问题,说明武进区在调整物质利用强度和提高资源利用效率方面还需下更大的功夫,并采取相关措施,以期提高实施循环经济战略与建设节约型社会的地位和意义。文章最后结合研究区实际情况就区域环境一经济的协调发展进行了展望,指出了物质流分析方法在应用中的一些缺陷,为今后该领域的进一步研究提供了借鉴。     

基于AHP与Rough Set的农业节水技术综合评价

由于不同区域自然条件的差异,农业节水技术自身特点及对应用环境条件的要求,导致不同农业节水技术的应用效果存在很大差异,有较大的不确定性,因此,如何筛选合理的评价指标,构建科学、全面的农业节水技术综合评价方法具有十分重要的意义。根据对农业节水技术应用效果的实地调研,应用Delphi法从调查获得的20项评价指标中筛选出了9项农业节水技术综合评价指标。其中节水率、积温和土壤肥力属于生态因子,产投比、劳动力投入和经济投入属于经济因子,可靠性、推广程度和农民认可度为社会因子。基于以上9项指标,构建了农业节水技术综合评价指标体系.综合评价方法(ARM)通过引入经验因子α对应用层次分析法(AHP)和粗糙集(Rough Set)所获得指标权重进行修订,使指标权重更加合理化。同时,分别应用AHP、Rough Set和ARM对甘肃省武威市的地膜覆盖、秸秆覆盖和常规畦田灌溉在大田中的应用效果进行了综合评价。评价结果显示,在对地膜覆盖技术评价中,AHP法过分强调了经济效益的作用(0.44),Rough Set法则强调的是生态效益(0.33)和社会效益(0.32),弱化了经济效益(0.05),ARM修正了以上2种方法的评价结果,获得地膜覆盖的经济效益、生态效益和社会效益,分别为0.36、0.20和0.13。在对秸秆覆盖评价中,与其它两种方法相比,Rough Set法的评价结果存在显著性差异,ARM修正获得的经济效益、生态效益和社会效益,分别为0.09、0.18和0.06。在对常规畦田灌溉评价中,Rough Set法强调了生态效益(0.28),经过修正获得的经济效益、生态效益和社会效益,分别为0.24、0.01和0.13。ARM的评价结果表明,采用地膜覆盖的经济效益最佳;同常规畦田灌溉相比较,地膜覆盖、秸秆覆盖的生态性指数分别比之高0.19和0.17,主要是由于秸秆覆盖具有保墒、增加土壤有机质以及在作物生长后期调节地温的作用,地膜覆盖具有节水、提高苗期土壤温度和促进提前出苗的作用;同秸秆覆盖相比,地膜覆盖和常规畦田灌溉的社会性指数分别高112.12%、18.18%,说明这两种技术在河西半干旱地区具有良好的社会基础。可见,在西北半干旱地区地膜覆盖用于种植玉米的效果最佳,而秸秆覆盖尽管其生态效益较高,但经济效益较低,推广应用存在一定的难度。     

基于结构方程模型的吴起县农业生态经济系统耦合关系

基于2008年吴起县农户调查资料,利用结构方程模型对吴起县农业生态经济系统耦合关系进行了分析.结果表明：具有相关关系的农业资源和产业态势对系统耦合有一定影响,其影响系数分别为0.14和1.00;农业资源与产业态势之间的相关系数为-0.11,说明吴起县的产业发展并非建立在对农业资源有效利用基础之上,农业资源对经济效益的变化没有直接作用;产业的发展主要建立在对农业资源之外的能量和物质的开发利用上,导致产业态势对经济效益的直接路径系数为-2.95,总的路径系数仅为0.23.从农业生态系统与经济系统的关系及其耦合的角度看,目前研究区农业系统建立在不稳定的、较少依赖于本系统资源的耦合态势下,即在农业生态经济系统良性耦合机制的建立与形成过程中潜伏了较大危机.为此,需要提高牧草等农业资源的利用率,发展林草及其相关产业.     

关中-天水经济区生态系统服务权衡与协同关系

陆地表层植被作为生态系统主体,具有调节气候、水文调节、净化水质、保持水土等生态系统服务。理解生态系统服务权衡与协同的表现类型、形成机理、尺度依存和区域差异,对于制定区域发展与生态保护"双赢"的政策措施具有重要意义。以关天经济区为主要研究对象,利用相关模型,计算关天经济区生态系统NPP,固碳释氧,水文调节,水土保持,粮食生产等生态系统服务价值,利用ESCI和ESSI两个指数研究其生态系统服务价值时空变化,利用相关系数和空间制图的方法研究它们之间的相互权衡协同关系。结果表明:从时间角度分析,各项生态服务价值都呈现逐渐增加的趋势;从空间角度分析,2000年和2010年存在相似的空间分布格局,从北向南,NPP和固碳释氧的价值逐渐增大,水土保持价值变化量的大小也呈现不断增加的趋势,北部变化量小,南部变化量大,水文调节价值从西向东增大,从北向南增大,粮食生产价值量最小的是西安市市区,粮食生产价值量最大的是西安市的郊区和郊县及咸阳市。2000年到2010年间,调节型生态系统服务与供给型生态系统服务之间存在着此消彼长的权衡关系;各个区县的总生态服务价值指数从北向南、从西向东是不断增大的。     

生态系统服务对人类福祉的影响——以浙江省桐庐县为例

近年来,生态系统变化与人类福祉间的关系成为生态学领域的研究热点。基于桐庐县农业生产及土地利用情况,采用谢高地提出的生态系统服务价值当量表,对其进行了较有针对性地修正,据此计算桐庐县生态系统服务价值,以HDI(人类发展指数,Human Development Index)作为衡量人类福祉的指标,最后分析两者之间的相关关系,以探究生态系统服务对人类福祉的影响。研究结果显示:2005—2008年,生态系统服务价值平均每年减少0.157%,2009—2014年生态系统服务价值平均每年减少0.0948%,且两个时期的生态系统服务价值减少速率均都呈现逐年减少的趋势。人类发展指数一直在升高,其中2006年增长最多,达3.15%,2013年最少仅为0.64%,其中教育、预期寿命和经济这3个维度中经济指数增长最快,发展势头最为明显。但总体看来,2005—2014年期间桐庐县HDI的增长速度在不断减缓。表明桐庐县经济发展势头迅猛,经济社会快速发展。因此构成HDI的经济指标增长比较显著,从而促使HDI逐年增长。但随着桐庐县各行业用地需求不断增大,可耕作和建设的土地资源更加紧缺,保护与建设耕地难度越来越大,以致生态系统服务价值进一步缩减。生态系统服务价值与HDI及构成HDI的经济指数都呈现负相关关系,其中2005—2008年在控制经济指数的情况下,各项生态系统服务价值与教育指数均呈现显著正相关关系,随着生态系统服务价值的减少,HDI的增长速率不断降低。表明经济因素的高度发达,在一定程度上减缓了生态系统服务价值减少对人类福祉的负面影响,且生态系统服务对人类福祉的影响具有一定的滞后性。在特定的社会经济条件下,生态系统服务价值与教育会产生积极的相互作用。根据变化趋势,随着生态系统服务价值不断减少,人类福祉最终还是会受到负面影响。     

乡村生态系统文化服务供需关系研究——以浙江省湖州市为例

充分利用乡村文化资源,发挥生态系统的文化服务价值,是满足新需求发展新经济、推动乡村文化振兴的重要路径。以浙江省湖州市的乡村区域为研究对象,结合地理信息数据、社会调查数据和兴趣点数据(POI),优化Maxent模型的要素评价体系,对生态系统文化服务量化制图,同时对文化服务供需水平进行空间自相关分析,确定湖州市文化服务价值的分布特征。研究结果表明：(1)湖州市乡村地区3种文化服务类型中科教人文价值最高,自然风光价值和休闲娱乐价值次之;休闲娱乐价值所占面积最大,自然风光价值和科教人文价值次之。在空间分布上,德清县北部、安吉县南部和长兴县的西北部为文化价值突出区域。(2)POI、土地利用/覆被和距道路距离是贡献度最高的3个要素,POI的应用对提高结果可靠性、提升文化服务价值制图精度有较明显的积极作用;(3)结合常住人口和旅游人口,吴兴区的大部分区域具有最高的文化服务需求,其余依次为安吉县的北部和中部、长兴县、德清县的东部、南浔区;(4)根据文化服务供需匹配关系,将湖州市乡村地区划分为发达区、需求区、潜力区、发展区,四种类别面积相对平均但分布具有较强异质性。基于供需关系视角,探索了乡村地区生态系统文化服务发展路径的研究方法,为乡村文化服务综合开发奠定理论基础。