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认识人类活动对全球环境变化及粮食安全影响的现状、成因和未来趋势，需要综合分析人类与自然耦合系统的复杂性的形成机制和时空格局。农业土地利用活动是人类作用于地球系统最为直接的扰动因素，其变化因改变生态系统过程与格局以及生态系统资源有效性而对环境在局地到全球尺度都产生严重的影响。近年来，在关注耕地扩张对粮食安全和环境影响的同时，人们开始关注高强度的农业土地利用对未来生态系统功能和环境的影响。多熟种植是高强度土地利用的重要特征之一，它不仅直接影响着农田生态系统的水、碳、氮等物质循环以及粮食安全，同时也影响着与农田生态系统相关联的动物、禽类的生态学特征。农业种植制度随气候、人口、社会经济发展的快速变化和政策的调整而发生变化，农田生态系统的物候学特征时空格局也因此比自然生态系统更为复杂。在空间和时问上清晰地描述农业种植制度的特征(熟制、作物种植历)对认识并预测国家粮食安全态势，模拟与分析农业生态系统水、碳、氮循环，掌握家禽、家畜等与其生活习性相关的动物的生态学特征有重要的现实意义。
卫星遥感为地表覆被的时空动态变化监测提供了重要的也是在全球尺度上唯一的技术手段，1980年以来陆续投入使用的NOAA/AVHRR、SPOT/VGT、MODIS等多时相卫星传感器已经在植被动态监测、土地利用变化等方面发挥了重要作用。
本研究结合农业气象站点地面作物物候观测数据和空间分辨率500m、8天合成的MODIS数据为主要数据，探索检测作物多熟种植格局与动态、识别作物关键物候期(种植历)的方法，实现在区域或全国尺度实时或近实时监测农业熟制和作物种植历信息。研究获取了空间表述清晰的农业耕作制度(目前包括熟制和作物种植历)的时间序列数据，并分别对中国二熟制和三熟制的重点农作区(黄淮海农业区和鄱阳湖周边农业区)种植制度的时空格局与自然和社会经济的关系进行了初步分析。该数据能够应用于区域到国家尺度农田生产力估算、生物地球化学循环模拟和农业生态系统监测，从而为认识人类-环境耦合系统的复杂性特征、制定相关政策提供科学依据。