中国东北地区水稻时空分布变化及其驱动因素分析

摘要

粮食安全是影响人民生活、社会稳定和国家可持续发展的关键问题。十三五时期，我国粮食安全不仅面临气候变化带来的环境压力，同时也受到国际粮食市场波动等社会经济因素的影响，正确理解自然一社会经济因素对我国粮食安全影响的深度和广度，提出农业适应政策，是我国可持续发展道路中亟待解决的重大问题之一。中国作为世界上最大的水稻生产国和消费国，明晰其水稻种植的时空分布特征，是保障我国粮食安全的重要前提。而东北地区是我国水稻主产区之一，开展该地区水稻时空特征分析及影响机理研究，有利于阐明宏观尺度水稻动态变化的机理机制，调整和优化东北地区农业生产结构，保障我国粮食安全，促进农业可持续发展。
　　本文以我国东北地区水稻为研究对象，通过结合县级水稻统计数据、中国土地利用覆被数据等多源信息构建水稻空间分配模型，模拟获取1980、1990、2000和2010年4期空间分辨率为10km的水稻种植分布数据;并从经纬度、高程、重心迁移等角度定量分析水稻分布的地理空间特征;结合气候因素（积温、降水、冷害），探究水稻分布变化对其空间响应关系;最后结合社会经济因素，构建空间面板模型定量解析各影响因素对水稻面积变化的影响机理。全文主要结论如下:
　　(1)1980-2010年东北地区水稻种植面积增长了近5倍，核心种植区向东北方向迁移。从纬向上来看，水稻种植核心纬度由北纬39°-46°N推移向北至41°-47°N，经度上则由122°-127°E向东推移至131°E，同时还呈现向200 m以上的较高海拔地区扩展的趋势，水稻分布重心由42°58′51″N，124°56′41″E向东北(47.53°)迁移至44°46′8″N，126°34′53″E，迁移距离238.26km，其中1980s水稻迁移速率最快，移动距离最长。
　　(2)过去30年间，东北地区水稻时空分布变化与积温空间变化趋势相一致，且面积扩张与冷害事件减少相关。该地区≥10℃积温呈现出随经度和纬度的升高而减少的趋势，水稻面积变化较大的积温带集中在2800～3400℃·d，东北水稻种植向北扩展与积温带向北推移趋势基本一致。东北地区降水量呈东南多西北少的空间分布形势，并在近30年出现下降趋势。降水量小于350mm的区域内出现扩张，且区域内水稻面积出现了显著增长的态势，考虑到东北地区水稻种植以地下水、地表水灌溉为主，因此东北水稻面积的迁移特征与区域降水变化的时空响应关系并不密切;东北地区轻度、中度、严重水稻冷害发生频次均呈减少趋势，其中严重水稻冷害频次变化最为显著，各年代水稻面积出现增长的区域，其水稻冷害发生频率都出现了下降趋势，由此可见，东北地区水稻面积增长与该地区水稻冷害减少之间具有紧密的联系。
　　(3)水稻种植强度与水稻种植面积增长呈最强正效应，由此可见，农户的种植意愿对水稻的种植面积影响最为关键，气候因素中≥10℃积温是与水稻面积增长正效应程度仅次于水稻种植强度的驱动因素，而城市化水平、地膜使用量以及冷害发生频率则与水稻面积具有负效应。对水稻面积增长贡献率最高的因素是水稻种植强度，其次是化肥施用量。而农业产值比重、城市化水平、生长季内光照等对水稻面积增长具有反向作用。

目录

声明

摘要

英文缩略表

第一章 引言

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究进展概况

1．2．1 作物种植分布信息提取研究进展

1．2．2 作物种植分布对自然因素响应研究进展

1．2．3 作物种植分布对社会经济因素响应研究进展

1．2．4 相关研究存在的主要问题

1．3 研究方案

1．3．1 拟解决关键科学问题

1．3．2 研究目标

1．3．3 研究内容

1．3．4 研究思路与技术路线

第二章 研究数据与方法

2．1 研究区域概况

2．2 研究数据

2．2．1 水稻空间分配模型数据

2．2．2 模型验证数据

2．2．3 水稻分布重心模型数据

2．2．4 空间面板模型数据

2．3 研究方法

2．3．1 水稻空间分配模型

2．3．2 水稻空间分配模型结果对比验证

2．3．3 水稻地理分异特征统计

2．3．4 水稻分布重心迁移模型

2．3．5 农业气候要素保证率的求算方法

2．3．6 气象要素插值方法

2．3．7 积温、降水的带状划分

2．3．8 水稻低温冷害类型及等级划分

2．3．9 水稻低温冷害等级气象指标

2．3．10 空间相关性检验

2．3．11 空间面板模型

第三章 水稻种植分布的地理空间特征

3．1 水稻种植分布数据精度验证

3．2 水稻种檀分布总体趋势

3．3 水稻种植分布的纬向特征

3．4 水稻种植分布的经向特征

3．5 水稻种植分布的高程特征

3．6 水稻种植分布的重心迁移特征

3．7 本章小结

第四章 水稻种植分布的自然因素特征

4．1 水稻种植分布的积温特征

4．2 水稻种植分布的降水特征

4．3 水稻种植分布的冷害特征

4．3．1 冷害发生频次

4．3．2 冷害发生空间分布

4．4 本章小结

第五章 水稻种植分布综合驱动因素分析

5．1 空间相关性检验

5．2 空间面板模型结果

5．2．1 区域人为因素

5．2．2 区域经济因素

5．2．3 区域社会因素

5．2．4 生产投入因素

5．2．5 区域气候因素

5．2．6 农业政策因素

5．3 本章小结

6．1 主要结论

6．2 研究创新点

6．3 讨论与研究展望

参考文献

致谢

作者简历