地理學(xué)

吉林省西部玉米生產(chǎn)水足跡研究

秦麗杰，靳英華，段佩利

摘要：目的：玉米是吉林省西部的主要農(nóng)作物，通過(guò)在2005—2007年吉林省西部開(kāi)展玉米大田試驗(yàn)，探討在相同的土壤及農(nóng)田管理?xiàng)l件下，不同試驗(yàn)?zāi)攴萦衩咨a(chǎn)需水及水分來(lái)源的變化規(guī)律，通過(guò)比較分析玉米生產(chǎn)水足跡的動(dòng)態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)水資源的合理利用，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。方法：通過(guò)2005—2007年大田試驗(yàn)，利用不同公式計(jì)算了單位質(zhì)量玉米生長(zhǎng)所需水量，藍(lán)水量、綠水量及灰水量及玉米生產(chǎn)水足跡，探討在相同的土壤及農(nóng)田管理?xiàng)l件下，不同試驗(yàn)?zāi)攴萦衩咨a(chǎn)需水及水分來(lái)源的變化規(guī)律。結(jié)果：玉米生產(chǎn)水足跡以綠水足跡為主，占80%以上，藍(lán)水足跡不足1%，灰水足跡介于10%～20%之間。而在綠水足跡中，降水較充足的年份，有效降水足跡占70%以上，一般干旱年份有效降水足跡占一半，極端干旱年份有效降水足跡則只占30%，這將對(duì)土壤水分平衡帶來(lái)不利影響。3 a中，單位質(zhì)量玉米藍(lán)水量約0.005～0.006 m3/kg，占單位質(zhì)量玉米需水量的比例低于1%；單位質(zhì)量玉米綠水量為0.559～0.839 m3/kg，占單位質(zhì)量玉米需水量的99%以上；單位質(zhì)量玉米灰水量為0.099～0.122 m3/kg。結(jié)論：研究區(qū)玉米生產(chǎn)水足跡以綠水足跡為主，研究區(qū)若長(zhǎng)期采用無(wú)灌溉的生產(chǎn)方式，在遭遇連續(xù)干旱年時(shí)，將使耕層土壤含水量逐漸降低，破壞土壤的水分平衡，進(jìn)而影響農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。研究區(qū)灰水足跡隨著施肥量的增加而變大，其值與施肥量呈正相關(guān)。通過(guò)對(duì)玉米生產(chǎn)水足跡的探討，既可掌握不同年份玉米生產(chǎn)水足跡的變化，又可分析玉米生產(chǎn)過(guò)程中的水分來(lái)源，進(jìn)而可了解水資源對(duì)作物生產(chǎn)的滿足程度，為解決生產(chǎn)中存在的矛盾提供一定的依據(jù)。

來(lái)源出版物：地理科學(xué), 2012, 32(8): 1020-1025

入選年份：2016

環(huán)渤海地區(qū)耕地復(fù)種指數(shù)時(shí)空變化遙感反演及影響因素探測(cè)

楊忍，劉彥隨，陳玉福，等

摘要：目的：著眼于區(qū)域快速城鎮(zhèn)化和工業(yè)化過(guò)程，城鄉(xiāng)地域的就業(yè)、消費(fèi)、工農(nóng)關(guān)系、城鄉(xiāng)關(guān)系等面臨轉(zhuǎn)型，鄉(xiāng)村地域的青壯年勞動(dòng)力持續(xù)外流，農(nóng)村的發(fā)展主體進(jìn)一步弱化，農(nóng)村的耕地利用集約化減弱，耕地資源出現(xiàn)了棄耕和撂荒的情況，影響到區(qū)域及國(guó)家的糧食安全，出現(xiàn)了一定程度的土地資源閑置和農(nóng)地低效利用。選擇中國(guó)正歷經(jīng)快速城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的環(huán)渤海地區(qū)作為典型案例區(qū)，利用遙感反演的技術(shù)手段和地理探測(cè)器的方法，通過(guò)分析耕地復(fù)種指數(shù)的時(shí)空變化及定量識(shí)別其影響因素，試圖揭示城鄉(xiāng)發(fā)展轉(zhuǎn)型過(guò)程中耕地資源利用轉(zhuǎn)型的響應(yīng)機(jī)制，以期為城鄉(xiāng)轉(zhuǎn)型中的土地資源優(yōu)化配置的原理和政策保障提供科學(xué)基礎(chǔ)研究支持。方法：以1年36個(gè)時(shí)相的NDVI據(jù)以時(shí)間為橫坐標(biāo)排列形成的時(shí)間序列數(shù)據(jù)能形象描述出作物從播種、出苗、抽穗到成熟、收割的周期性態(tài)勢(shì)，即從播種到收割作物NDVI經(jīng)歷一個(gè)升高—峰值點(diǎn)—降低的動(dòng)態(tài)過(guò)程，根據(jù)耕地NDVI時(shí)間序列變化曲線與復(fù)種指數(shù)的關(guān)系，采用二次差分算法提取波峰頻數(shù)，每一個(gè)像元的NDVI時(shí)間序列可視為若干個(gè)元素的離散點(diǎn)序列，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)不同尺度單元的耕地復(fù)種指數(shù)。以2000和2008年環(huán)渤海地區(qū)327縣（區(qū)）的耕地復(fù)種指數(shù)反演結(jié)果，計(jì)算出2000—2008年耕地復(fù)種指數(shù)變化的動(dòng)態(tài)度。選取糧食單產(chǎn)（X1）、地均農(nóng)機(jī)總動(dòng)力（X2）、勞均糧食產(chǎn)量（X3）、灌溉率（X4）、人均耕地面積（X5）、地均勞動(dòng)力（X6）、交通條件（X7）、農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移變化率（X8）、離中心城市距離（X9）、地形條件（X10）、人均GDP（X11）、第一產(chǎn)業(yè)占GDP的比例（X12）、農(nóng)民人均純收入（X13）等作為其影響機(jī)理的探測(cè)要素。在ArcGIS中對(duì)每一個(gè)指標(biāo)利用自然聚類分級(jí)方法，分為一、二、三等級(jí)區(qū)，利用地理探測(cè)器測(cè)算方法，分別計(jì)算出各因素對(duì)復(fù)種指數(shù)變化的決定力，進(jìn)而揭示復(fù)種指數(shù)變化的影響因素。結(jié)果：從南至北，復(fù)種指數(shù)從平原地區(qū)最高280%降至北部山區(qū)最低70%，呈現(xiàn)出一定南北遞減的緯度地帶性。丘陵、高原、山區(qū)的復(fù)種指數(shù)比同一緯度地區(qū)偏低40%～60%，表現(xiàn)出一定垂直地帶性；2000—2004年，平原傳統(tǒng)農(nóng)區(qū)的復(fù)種指數(shù)上升，高原、山區(qū)、丘陵地區(qū)局部出現(xiàn)下降；2004—2008年，下降區(qū)域的復(fù)種指數(shù)反彈上升，平原農(nóng)區(qū)保持平穩(wěn)。結(jié)論：城鄉(xiāng)發(fā)展轉(zhuǎn)型中，多個(gè)要素的變化和狀態(tài)影響復(fù)種指數(shù)變化，其中糧食單產(chǎn)水平是影響復(fù)種指數(shù)動(dòng)態(tài)變化的重要因素，人均耕地面積、農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移程度、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平、區(qū)位條件是影響復(fù)種指數(shù)變化的主要因素。理論上，城鄉(xiāng)發(fā)展轉(zhuǎn)型，農(nóng)村人口非農(nóng)化的轉(zhuǎn)移不斷加大，農(nóng)村地域的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主體弱化對(duì)耕地利用集約度產(chǎn)生不良影響。這種負(fù)面影響的作用在人地關(guān)系緊張，不利于發(fā)展機(jī)械化的區(qū)域更為明顯。在平原農(nóng)區(qū)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化可破解勞動(dòng)力不足的問(wèn)題。

來(lái)源出版物：地理科學(xué), 2013, 33(5): 588-593

入選年份：2016

氣候變化對(duì)水循環(huán)與水資源的影響研究綜述

李峰平，章光新，董李勤

摘要：目的：以全球變暖為主的氣候變化已成為當(dāng)前世界最重要的環(huán)境問(wèn)題之一。氣候變化對(duì)水循環(huán)與水資源影響的研究越來(lái)越引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注和重視。近幾十年來(lái)國(guó)內(nèi)外專家開(kāi)展了大量的全球氣候變化對(duì)水文與水資源的影響研究工作，取得了豐碩成果。本文綜合概述氣候變化對(duì)水文水資源的影響研究進(jìn)展，同時(shí)指出當(dāng)前研究存在的問(wèn)題以及未來(lái)亟需加強(qiáng)研究的重點(diǎn)方向。方法：首先，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外氣候變化對(duì)水文水資源影響研究的重要會(huì)議和重大科學(xué)研究計(jì)劃的分析，回顧氣候變化對(duì)水文水資源影響研究的發(fā)展歷程。其次，結(jié)合國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的研究實(shí)例著重論述目前氣候變化對(duì)水文水資源影響的重點(diǎn)研究領(lǐng)域和方向，并總結(jié)氣候變化對(duì)水文水資源影響研究中涉及的幾個(gè)重要技術(shù)手段。最后，針對(duì)目前研究中存在的問(wèn)題及薄弱環(huán)節(jié)，指出亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題和未來(lái)研究的發(fā)展趨勢(shì)。結(jié)果：綜合回顧氣候變化對(duì)水文水資源影響研究的發(fā)展歷程和重點(diǎn)研究領(lǐng)域，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）相對(duì)國(guó)外而言，我國(guó)研究起步較晚，尤其是氣候模型及水文模型的開(kāi)發(fā)研制工作開(kāi)展較少。（2）在氣候變化對(duì)水文水資源影響研究的重點(diǎn)領(lǐng)域中，對(duì)徑流等水文要素的演變規(guī)律分析是國(guó)內(nèi)外開(kāi)展的較早也是相對(duì)較多的一個(gè)內(nèi)容；而對(duì)于氣候變化對(duì)極端水文事件的影響以及水資源適應(yīng)性對(duì)策研究開(kāi)展的相對(duì)較少；目前，國(guó)內(nèi)外專家已經(jīng)在多個(gè)流域開(kāi)展未來(lái)氣候變化背景下水文水資源的響應(yīng)研究，但對(duì)于陸-氣模型的耦合研究仍需加強(qiáng)，且模擬精度有待提高；多數(shù)研究只考慮氣候變化，而忽略了人類活動(dòng)的影響，不能準(zhǔn)確預(yù)估未來(lái)水資源的演變，且多數(shù)研究重點(diǎn)分析的是徑流的變化，對(duì)地下水及水環(huán)境和水生態(tài)的影響研究甚少。綜合已有研究成果，針對(duì)目前研究中存在的上述問(wèn)題，提出以下幾點(diǎn)建議與展望：（1）深入研究氣候模型與水文模型的雙向耦合技術(shù)，提高兩者之間尺度轉(zhuǎn)化和模擬的精度；進(jìn)一步提高氣候情景的預(yù)測(cè)精度和分辨率、結(jié)合流域特點(diǎn)改進(jìn)傳統(tǒng)水文模型，解決未來(lái)水資源研究中的不確定性問(wèn)題。（2）研究氣候變化對(duì)水資源的影響應(yīng)結(jié)合未來(lái)土地利用變化趨勢(shì)。（3）進(jìn)一步將氣候變化的影響研究從地表水?dāng)U展至地下水，更加完整的刻畫(huà)水循環(huán)和水資源演變的軌跡。（4）關(guān)于氣候變化對(duì)水文極端事件的影響和水文水資源變化驅(qū)動(dòng)因素貢獻(xiàn)率量化等方面研究在方法上有待進(jìn)一步發(fā)展完善。此外，應(yīng)加強(qiáng)氣候變化對(duì)水環(huán)境、水生態(tài)以及重大水利工程等方面的影響研究，結(jié)合未來(lái)氣候變化情景下我國(guó)水資源的整體變化趨勢(shì)，提出水資源適應(yīng)性管理策略，指導(dǎo)水資源的合理開(kāi)發(fā)利用和戰(zhàn)略規(guī)劃管理。結(jié)論：氣候變化對(duì)水循環(huán)與水資源影響研究是全球變化研究的重點(diǎn)內(nèi)容，國(guó)內(nèi)外政府、學(xué)者給予了高度的重視。過(guò)去幾十年在水循環(huán)要素變化的檢測(cè)與歸因分析、氣候變化與人類活動(dòng)對(duì)水循環(huán)與水資源影響的定量評(píng)估、未來(lái)氣候變化情景下水循環(huán)與水資源的演變趨勢(shì)預(yù)估、氣候變化對(duì)極端水文事件的影響研究和應(yīng)對(duì)氣候變化的水資源適應(yīng)性管理策略等重要領(lǐng)域取得了豐碩成果。但由于數(shù)據(jù)資料和研究手段等因素的限制，目前研究也存在一些問(wèn)題和薄弱環(huán)節(jié)。因此，從研究手段、研究背景、研究對(duì)象和研究?jī)?nèi)容等幾個(gè)方面指出氣候變化對(duì)水文水資源研究中亟需解決的問(wèn)題和未來(lái)發(fā)展方向。

來(lái)源出版物：地理科學(xué), 2013, 33(4): 457-464

入選年份：2016

1976年以來(lái)北洛河流域土地利用變化對(duì)人類活動(dòng)程度的響應(yīng)

吳琳娜，趙海根，楊勝天，等

摘要：目的：土地利用變化是反映人類活動(dòng)程度的重要因子，分析土地利用時(shí)空變化規(guī)律，是揭示人類活動(dòng)程度的有效方式。人類活動(dòng)對(duì)黃河流域水沙情勢(shì)變化的影響研究已成為目前國(guó)內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。北洛河流域是近年來(lái)黃河水沙情勢(shì)變化突出的流域之一，選取北洛河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，分析北洛河流域1976年以來(lái)土地利用變化速度、變化方向和土地利用程度，探索人類活動(dòng)影響背景下的北洛河流域土地利用空間格局變化規(guī)律，可以反映北洛河流域人類活動(dòng)強(qiáng)度年HJ-1星數(shù)據(jù)。方法：采用綜合土地利用動(dòng)態(tài)度、單一土地利用動(dòng)態(tài)度、土地利用轉(zhuǎn)移矩陣和土地利用程度模型，分析計(jì)算北洛河流域土地利用變化速度、土地利用變化方向和土地利用程度，系統(tǒng)研究北洛河流域1976年以來(lái)在人類活動(dòng)作用下土地利用空間格局變化規(guī)律。分別對(duì)覆蓋全流域的1976年MSS數(shù)據(jù)、1998年TM數(shù)據(jù)和2010年HJ-1可見(jiàn)光通道數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成、校正、空間參照定義和重采樣等數(shù)據(jù)預(yù)處理，運(yùn)用人機(jī)交互圖像處理方法獲取北洛河流域1976年、1998年、2010年土地利用數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。結(jié)果：對(duì)北洛河流域綜合土地利用動(dòng)態(tài)度、單一土地利用動(dòng)態(tài)度、土地利用轉(zhuǎn)移矩陣和土地利用程度計(jì)算結(jié)果分析表明：（1）1976—1998年和1998—2010年間北洛河流域綜合土地利用動(dòng)態(tài)度從0.61增加到6.66；耕地和草地面積減少，減小速度分別從2.00%和2.69%增加到26.20%和23.33%，林地和城鄉(xiāng)工礦居民用地面積增加，前者增加速度從5.93%增加到59.68%，后者增加速度從6.59%減小到3.52%。（2）兩個(gè)時(shí)段土地利用類型轉(zhuǎn)移方向都呈現(xiàn)出耕地和草地主要轉(zhuǎn)化為林地，少部分耕地轉(zhuǎn)化為城鄉(xiāng)工礦居民用地的特點(diǎn)；（3）流域各縣土地利用程度綜合變化指數(shù)從-2～1之間，擴(kuò)大為-27～4之間。證明流域人類活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響逐漸增大；主要表現(xiàn)為耕地、草地、林地和城鄉(xiāng)工礦居民用地的相互轉(zhuǎn)化；影響區(qū)域主要分布在流域上游吳旗縣、富縣、甘泉、黃陵縣和洛川縣；而人類活動(dòng)作用導(dǎo)致的林地面積增大程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于耕地和草地面積減小和城鄉(xiāng)工礦居民用地面積增加程度。結(jié)論：借助遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)所提供的空間信息，采用綜合土地利用動(dòng)態(tài)度指標(biāo)反映流域土地利用變化速度；單一土地利用動(dòng)態(tài)度指標(biāo)反映具體土地利用類型變化速度；土地利用轉(zhuǎn)移矩陣反映流域土地利用類型變化方向，土地利用程度變化指標(biāo)反映人類活動(dòng)對(duì)土地的綜合開(kāi)發(fā)利用水平，表明土地直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值的提升程度?？梢韵到y(tǒng)辨識(shí)北洛河流域土地利用時(shí)空變化規(guī)律，揭示流域人類活動(dòng)變化的空間差異性。

來(lái)源出版物：地理學(xué)報(bào), 2014, 69(1): 54-63

入選年份：2016

糧食安全視角下中國(guó)歷史氣候變化影響與響應(yīng)的過(guò)程與機(jī)理

方修琦，鄭景云，葛全勝

摘要：目的：迄今關(guān)于歷史氣候變化影響的認(rèn)識(shí)主要為基于歷史氣候變化事件與社會(huì)現(xiàn)象發(fā)生的同期性所做的推斷，有關(guān)影響和適應(yīng)機(jī)制的許多中間環(huán)節(jié)尚有待論證，存在諸多不確定性、甚至嚴(yán)重分歧。方法：基于現(xiàn)代全球變化研究中關(guān)于脆弱性和糧食安全的概念，氣候變化的影響可以理解為在一定的物理暴露條件下，作為外部強(qiáng)迫因子的氣候變化與人類社會(huì)系統(tǒng)本身的脆弱性相互作用的產(chǎn)物；中國(guó)歷史時(shí)期氣候變化的影響問(wèn)題可歸結(jié)為糧食安全/風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。把歷史時(shí)期的糧食安全分解為糧食生產(chǎn)安全、糧食供給安全、糧食消費(fèi)安全3個(gè)層次。結(jié)果：（1）糧食生產(chǎn)安全是區(qū)域糧食安全的基礎(chǔ)，它可以通過(guò)實(shí)際人均糧食產(chǎn)量相對(duì)于維持生存所必需的臨界糧食占有水平的高低來(lái)刻畫(huà)，能夠反映社會(huì)系統(tǒng)對(duì)氣候變化的敏感性，如果區(qū)域人均糧食生產(chǎn)量接近甚至低于臨界水平，社會(huì)系統(tǒng)對(duì)包括氣候變化在內(nèi)的各種外強(qiáng)迫的敏感性就會(huì)加大。（2）個(gè)體生計(jì)糧食安全主要針對(duì)人口子系統(tǒng)，在糧食安全中通常需要優(yōu)先予以保障。包括個(gè)體糧食配給安全和糧食消費(fèi)安全兩個(gè)方面，指每人所占有和消費(fèi)的糧食數(shù)量足以保證其維持溫飽水平。氣候變化對(duì)糧食生產(chǎn)的積極或消極影響通過(guò)改變區(qū)域糧食生產(chǎn)和供應(yīng)能力，進(jìn)一步影響糧食配給安全，如果個(gè)人占有糧食數(shù)量因消極影響過(guò)大且得不到有效控制而不足以維持溫飽時(shí)，將會(huì)危及生計(jì)糧食消費(fèi)安全。（3）社會(huì)糧食安全包括社會(huì)糧食配給安全和糧食消費(fèi)安全兩個(gè)方面，由可供社會(huì)支配和消費(fèi)的糧食數(shù)量來(lái)決定。在中國(guó)古代農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)條件下，社會(huì)支配和消費(fèi)的糧食數(shù)量的多少是國(guó)家經(jīng)濟(jì)和整體實(shí)力強(qiáng)弱的具體表現(xiàn)，也是經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對(duì)人類系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的基本途徑。除用于維系人類系統(tǒng)正常運(yùn)行外，社會(huì)糧食調(diào)劑和消費(fèi)主要用于對(duì)各子系統(tǒng)中可能威脅人類系統(tǒng)安全的過(guò)程進(jìn)行調(diào)控，投入到基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以抵御重大自然災(zāi)害，減少饑民的產(chǎn)生以維系人口子系統(tǒng)的穩(wěn)定，抑制流民及社會(huì)動(dòng)亂以避免發(fā)生內(nèi)亂，抗御外敵入侵以消除外患。社會(huì)經(jīng)濟(jì)繁榮、國(guó)力強(qiáng)盛依賴于良好的社會(huì)糧食安全保障；如果社會(huì)糧食安全達(dá)不到保障有可能導(dǎo)致國(guó)家積貧積弱，乃至社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)難以維系。（4）氣候變化的影響以直接影響糧食生產(chǎn)水平為起點(diǎn)，并通過(guò)改變區(qū)域糧食供應(yīng)能力影響糧食配給安全，而糧食配給安全又直接或間接地影響到個(gè)體和社會(huì)的糧食消費(fèi)安全。氣候變化的影響從根本上講是由資源和災(zāi)害的變化引起的，氣候均值與變率的變化均能導(dǎo)致氣候資源及氣候?yàn)?zāi)害（極端氣候事件）分布概率的改變，并對(duì)糧食生產(chǎn)造成顯著影響。歷史上氣候變化對(duì)糧食生產(chǎn)安全的影響與糧食生產(chǎn)系統(tǒng)的脆弱性有關(guān)，并通過(guò)改變區(qū)域糧食生產(chǎn)和供應(yīng)能力影響糧食配給安全，而糧食配給安全又直接或間接地影響到個(gè)體和社會(huì)的糧食消費(fèi)安全。（5）氣候變化—農(nóng)（牧）業(yè)收成—食物的人均供給量—饑民—社會(huì)穩(wěn)定性的影響與響應(yīng)鏈構(gòu)成了氣候變化影響發(fā)展的最主要途徑，并通過(guò)多種途徑產(chǎn)生區(qū)域關(guān)聯(lián)。氣候變化的影響在過(guò)程鏈中的傳遞需要特定的人口數(shù)量和社會(huì)條件等與之相匹配。作為一種非線性過(guò)程，諸如耕地、人口、政策、外來(lái)勢(shì)力等都會(huì)對(duì)基于糧食安全的氣候變化影響起著放大或抑制的作用。民眾的自發(fā)行為和政府層面的體制運(yùn)轉(zhuǎn)與政策調(diào)控在歷史氣候變化影響與適應(yīng)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)中均發(fā)揮重要的作用，但調(diào)節(jié)能力均存在極限。結(jié)論：氣候變化的影響是制約人類社會(huì)發(fā)展的一種客觀因素，對(duì)氣候變化的影響不能歸結(jié)為簡(jiǎn)單的因果關(guān)系，需要客觀、辯證地看待，無(wú)視其影響的地理環(huán)境虛無(wú)主義和夸大其影響的地理環(huán)境決定論都是錯(cuò)誤的。

來(lái)源出版物：地理科學(xué), 2014, 34(11): 1291-1298

入選年份：2016

快速城市化進(jìn)程中農(nóng)村居民點(diǎn)用地變化及驅(qū)動(dòng)力研究——以長(zhǎng)株潭城市群為例

譚雪蘭，鐘艷英，段建南，等

摘要：目的：中國(guó)正處于城市化的快速發(fā)展階段，城市化對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)用地演變產(chǎn)生了劇烈的影響和沖擊，對(duì)新時(shí)期農(nóng)村居民點(diǎn)用地變化與驅(qū)動(dòng)力研究已成為地理學(xué)的重要理論研究問(wèn)題?；诔鞘谢焖偻七M(jìn)的新背景形勢(shì)下，探索在新型人地關(guān)系因子驅(qū)動(dòng)下長(zhǎng)株潭城市群農(nóng)村居民點(diǎn)內(nèi)在動(dòng)態(tài)演變規(guī)律、影響因素及作用機(jī)理，為合理調(diào)控用地提供科學(xué)依據(jù)。方法：以長(zhǎng)株潭23個(gè)縣市區(qū)為研究地域單元，利用土地利用詳查數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和實(shí)地調(diào)查資料等多種數(shù)據(jù)源，首先運(yùn)用相對(duì)變化率對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)變化的空間地域差異進(jìn)行分析，并輔之以農(nóng)村居民點(diǎn)絕對(duì)變化量指標(biāo)分析農(nóng)村居民點(diǎn)的時(shí)間變化規(guī)律；其次利用標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化法對(duì)1996—2008年長(zhǎng)株潭城市群12個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后利用軟件SPSS17.0進(jìn)行主成分分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行KMO和Bartlett球形檢驗(yàn)，并根據(jù)特征值大于1且累計(jì)貢獻(xiàn)率≥85%的標(biāo)準(zhǔn)提取主因子，將影響農(nóng)村居民點(diǎn)用地變化的多個(gè)變量縮減為幾個(gè)相互獨(dú)立的公共因子，這種方法在地理學(xué)研究中應(yīng)用較為廣泛；最后構(gòu)建農(nóng)村居民點(diǎn)與主要影響因子之間的多元回歸模型，確定主導(dǎo)影響因子，并分析各因素的作用機(jī)理。結(jié)果：（1）1996—2008年長(zhǎng)株潭城市群農(nóng)村居民點(diǎn)用地總量及人均量總體上均呈減少趨勢(shì)，總量從1996年的178847.24 hm2減少到2008年的175326.79 hm2，農(nóng)村居民點(diǎn)人均利用面積由1996年的202.58 m2下降到2008年的194.34 m2，但仍大大高于國(guó)家規(guī)定的150 m2/人的標(biāo)準(zhǔn)，表明研究區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)用地集約水平隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展在逐步提高，但水平較低，農(nóng)村居民點(diǎn)整理潛力很大。（2）長(zhǎng)株潭城市群農(nóng)村居民點(diǎn)用地變化的空間地域分異明顯，大部分區(qū)縣的農(nóng)村居民點(diǎn)數(shù)量變化相對(duì)強(qiáng)度較大，特別是交通區(qū)位優(yōu)越、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的區(qū)域相對(duì)變化率較大，農(nóng)村居民點(diǎn)變化率保持高位態(tài)勢(shì)。（3）應(yīng)用主成分分析法可將影響長(zhǎng)株潭城市群農(nóng)村居民點(diǎn)用地變化的因子歸納為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步及政策制度3類，其中區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展是影響農(nóng)村居民點(diǎn)用地變化的主要驅(qū)動(dòng)因子，對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)用地變化的規(guī)模、速度、強(qiáng)度、方向、形態(tài)及結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生了較大的影響；農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步是農(nóng)村居民點(diǎn)用地變化的持續(xù)外部因素，隨著長(zhǎng)株潭城市群農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化及機(jī)械化程度的提高，農(nóng)民的耕作半徑也隨之得到擴(kuò)大，這對(duì)于農(nóng)村居民點(diǎn)的規(guī)模、布局形式與形態(tài)都會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，使農(nóng)村居住空間與生產(chǎn)空間關(guān)系得以重構(gòu)；制度政策對(duì)農(nóng)戶建房的規(guī)范及農(nóng)村居民點(diǎn)用地的擴(kuò)張方式與速度、形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能都有著非常關(guān)鍵的影響。（4）通過(guò)構(gòu)建長(zhǎng)株潭城市群農(nóng)村居民點(diǎn)與各主要影響因子的多元回歸模型，發(fā)現(xiàn)各影響因子對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)用地變化的作用力大小、作用強(qiáng)度與作用方向不同，其中農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值、糧食總產(chǎn)量和全社會(huì)固定資產(chǎn)投資是區(qū)域農(nóng)村居民點(diǎn)用地變化的主導(dǎo)影響因子。結(jié)論：以長(zhǎng)江中游丘陵山區(qū)、兩型社會(huì)構(gòu)建與快速城市推進(jìn)的典型城市群——長(zhǎng)株潭為例，對(duì)新時(shí)期區(qū)域農(nóng)村居民點(diǎn)動(dòng)態(tài)演變的一般規(guī)律、影響因素及作用機(jī)制進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在新型城鎮(zhèn)化背景下，城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、制度政策調(diào)整等新型人地關(guān)系因子對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)動(dòng)態(tài)演變的過(guò)程、格局、地域分異等的影響深刻，并且各因子對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)用地變化的作用方式和效應(yīng)存在較大差異。

來(lái)源出版物：地理科學(xué), 2014, 34(3): 309-315

入選年份：2016

全國(guó)資源環(huán)境承載能力監(jiān)測(cè)預(yù)警（2014版）學(xué)術(shù)思路與總體技術(shù)流程

樊杰，王亞飛，湯青，等

摘要：目的：按照《中央有關(guān)部門(mén)貫徹落實(shí)黨的十八屆三中全會(huì)＜決定＞重要舉措分工方案》（中辦發(fā)［2014］8號(hào)）要求，國(guó)家發(fā)改委會(huì)同有關(guān)部委承擔(dān)“建立資源環(huán)境承載能力監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制，對(duì)水土資源、環(huán)境容量和海洋資源超載區(qū)域?qū)嵭邢拗菩源胧钡母母锶蝿?wù)。由中國(guó)科學(xué)院牽頭，會(huì)同有關(guān)部委開(kāi)展“資源環(huán)境承載能力監(jiān)測(cè)預(yù)警科學(xué)評(píng)估報(bào)告”研制工作，為建立資源環(huán)境承載能力監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制提供依據(jù)。重點(diǎn)介紹資源環(huán)境承載能力監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)方法的研制。方法：從資源環(huán)境承載能力的科學(xué)內(nèi)涵出發(fā)，以區(qū)域可持續(xù)發(fā)展為指向，探究了資源、環(huán)境等構(gòu)成的承載體——自然基礎(chǔ)同承載對(duì)象——人類生產(chǎn)生活活動(dòng)之間形成的“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”過(guò)程，提出資源環(huán)境承載能力預(yù)警是從資源環(huán)境約束上限或人口經(jīng)濟(jì)合理規(guī)模等關(guān)鍵閾值開(kāi)展的超載預(yù)警，以及從自然基礎(chǔ)條件變化或資源利用和環(huán)境影響變化態(tài)勢(shì)開(kāi)展的過(guò)程預(yù)警的學(xué)術(shù)思路。在探討承載能力預(yù)警指標(biāo)體系選取原則的基礎(chǔ)上，構(gòu)建陸域和海域差異化的預(yù)警指標(biāo)體系和總體技術(shù)流程。采用水資源利用強(qiáng)度、土地資源壓力、環(huán)境脅迫壓力、植被蓋度變化作為基礎(chǔ)指標(biāo)進(jìn)行地域全覆蓋評(píng)價(jià)；針對(duì)城市化地區(qū)、農(nóng)業(yè)地區(qū)、牧業(yè)地區(qū)、生態(tài)地區(qū)，分別選擇灰霾污染程度、耕地面積增減狀況、草蓄平衡指數(shù)、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化狀態(tài)作為專項(xiàng)指標(biāo)，確定各類專項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)鍵閾值并進(jìn)行分類評(píng)價(jià)；最后進(jìn)行復(fù)合，形成在鮮明主體功能定位指向下的差別化評(píng)價(jià)方法、而具有一致性表達(dá)的評(píng)價(jià)結(jié)果，并開(kāi)展資源利用效率和環(huán)境污染壓力兩方面的過(guò)程評(píng)價(jià)，以輔助反映中國(guó)資源環(huán)境承載能力和可持續(xù)發(fā)展能力預(yù)警狀態(tài)。結(jié)果：給出了面向區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的資源環(huán)境承載能力預(yù)警的理論內(nèi)涵，論證了資源環(huán)境基礎(chǔ)要素承載狀態(tài)的一般規(guī)律及超載狀態(tài)的關(guān)鍵閾值，在此基礎(chǔ)上完成了全國(guó)資源環(huán)境承載能力預(yù)警指標(biāo)體系的構(gòu)建，并給出了基于各指標(biāo)評(píng)估結(jié)果的集成分析方法以及超載類型的劃分方法，對(duì)超載區(qū)域進(jìn)行成因分析及并提出針對(duì)性的政策建議。結(jié)論：本文的資源環(huán)境承載能力監(jiān)測(cè)預(yù)警工作著重在預(yù)警方面，在指標(biāo)體系選擇、技術(shù)流程設(shè)計(jì)、計(jì)算方法開(kāi)發(fā)等方面，均以數(shù)據(jù)可獲得性為出發(fā)點(diǎn)，在保證科學(xué)性的前提下，為制定超載地區(qū)限制性政策、建立資源環(huán)境承載能力監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制提供依據(jù)。然而，承載能力監(jiān)測(cè)預(yù)警的基礎(chǔ)理論與基礎(chǔ)科學(xué)性工作還有待完善，如環(huán)境容量如何界定、不同區(qū)域合理的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度如何測(cè)算、不同空間尺度流動(dòng)資源和環(huán)境要素如何合理分配到特定的地域單元、海域污染物如何進(jìn)行陸域溯源等等。評(píng)價(jià)過(guò)程中關(guān)鍵步驟和集成方法的選擇，都需要有清晰化、差異化的政策內(nèi)涵，能夠作為評(píng)價(jià)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)、制定區(qū)域可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃、調(diào)控區(qū)域可持續(xù)發(fā)展過(guò)程的重要依據(jù)和政策手段。

來(lái)源出版物：地理科學(xué), 2015, 35(1): 1-10

入選年份：2016

1961—2011年中國(guó)南方地區(qū)極端降水事件變化

任正果，張明軍，王圣杰，等

摘要：目的：在全球變暖的背景下，降水事件普遍呈現(xiàn)出極端化趨勢(shì)，因極端降水引發(fā)的洪水、雪災(zāi)等自然災(zāi)害頻發(fā)，對(duì)社會(huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。中國(guó)氣候類型多樣，降水格局復(fù)雜，在青藏高原以東，秦嶺-淮河一線以南的南方地區(qū)降水相對(duì)充沛，極端降水對(duì)該區(qū)域會(huì)產(chǎn)生更為深遠(yuǎn)的影響。本文基于國(guó)家氣象信息中心發(fā)布的空間分辨率為0.5°×0.5°的全國(guó)尺度日降水格點(diǎn)數(shù)據(jù)集和氣象站點(diǎn)日降水量資料，選取世界氣象組織等推薦的5個(gè)極端降水指數(shù)研究了中國(guó)南方地區(qū)的極端降水事件變化。方法：利用反距離加權(quán)法和偏差分析對(duì)該套格點(diǎn)降水資料在中國(guó)南方地區(qū)的可信度進(jìn)行評(píng)估。首先，插值方法采用指數(shù)值為1的反距離加權(quán)法將距離氣象站點(diǎn)最近的4個(gè)格點(diǎn)資料進(jìn)行加權(quán)平均，從而得到該位置的格點(diǎn)時(shí)間序列。其次，采用偏差來(lái)分別計(jì)算實(shí)測(cè)站點(diǎn)和相應(yīng)的加權(quán)內(nèi)插格點(diǎn)的時(shí)間序列的差異。在數(shù)據(jù)處理后，用非參數(shù)方法的森斜率來(lái)分析極端降水指數(shù)的年際變化率，用Mann-Kendall法來(lái)檢驗(yàn)線性趨勢(shì)的顯著性。在ArcGIS9.3環(huán)境下繪制出極端降水事件傾向率變化的空間分布圖，分析極端降水事件的空間分布規(guī)律，最后運(yùn)用SPSS軟件對(duì)極端降水指數(shù)進(jìn)行主成分分析和相關(guān)性分析。結(jié)果：（1）內(nèi)插到氣象站點(diǎn)位置的格點(diǎn)資料和氣象站點(diǎn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)之間的偏差普遍較小，且二者之間的相關(guān)系數(shù)普遍較高，因此該套數(shù)據(jù)集可以用于我國(guó)南方地區(qū)降水格局的研究。從多年平均值來(lái)看，各極端降水指數(shù)普遍表現(xiàn)出明顯的空間分布規(guī)律，越靠近西北方向越干旱，而越靠近東南方向越濕潤(rùn)。（2）就整個(gè)研究區(qū)而言，時(shí)間尺度上，RX5day、R95、R20mm和SDII呈增加趨勢(shì)，CWD呈減小趨勢(shì)，其年際傾向率分別為0.17 mm·a-1、1.14 mm·a-1、0.02 d·a-1、0.01 mm·d-1·a-1和-0.05 d·a-1。各指數(shù)傾向率的空間分布差異顯著，RX5day、SDII和R95呈增加趨勢(shì)的格點(diǎn)分別占到全部格點(diǎn)的60.85%、75.32%和75.74%。（3）年總降水量和極端降水指數(shù)變化趨勢(shì)的一致性，除了CWD，剩余各指數(shù)之間均有很好的相關(guān)性。結(jié)論：在過(guò)去的幾年里，國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用長(zhǎng)期的降水觀測(cè)資料對(duì)不同區(qū)域的極端降水事件變化進(jìn)行了大量研究。然而，利用觀測(cè)資料進(jìn)行極端降水研究存在這樣的缺陷，即氣象臺(tái)站的空間分布未必均勻，從而導(dǎo)致臺(tái)站器測(cè)資料的代表性不足。利用格點(diǎn)化的降水量資料，可以解決觀測(cè)站點(diǎn)空間分布不均勻的問(wèn)題，但是格點(diǎn)資料的空間分辨率有限，其能否運(yùn)用于極端降水研究仍需要進(jìn)一步評(píng)估。目前，國(guó)內(nèi)外已有多套高分辨率（0.5°×0.5°或更高）的全球格點(diǎn)化降水資料發(fā)布，但是其同化的中國(guó)地面站點(diǎn)偏少，在中國(guó)的適用性仍需要系統(tǒng)地評(píng)估。國(guó)家氣象信息中心氣象資料室發(fā)布了空間分辨率為0.5°×0.5°的全國(guó)尺度日降水格點(diǎn)數(shù)據(jù)集，其在同化過(guò)程中引入數(shù)字高程資料，盡可能消除了高程對(duì)降水空間插值精度的影響。從本文計(jì)算的不同站點(diǎn)的降水偏差與標(biāo)準(zhǔn)差等指標(biāo)可以發(fā)現(xiàn)，該套格點(diǎn)資料與站點(diǎn)資料具有很好相關(guān)性，日尺度上的偏差普遍在±10%以內(nèi)。本文基于格點(diǎn)化降水資料的研究表明，該區(qū)域極端降水事件主要仍呈現(xiàn)增多趨勢(shì)，降水表現(xiàn)出極端化傾向。此外，還需要指出的是，同樣在南方地區(qū)，東、西部之間也表現(xiàn)出了不同的干濕趨勢(shì)。

來(lái)源出版物：地理學(xué)報(bào), 2014, 69(5): 640-649

入選年份：2016