论文部分内容阅读
耕地实际生产能力是一系列耕地评价的基础,是粮食安全问题的重要保障,但当前的耕地实际生产能力估算还不够客观和准确。本研究针对这个问题,以农用地分等定级理论方法体系为理论基础,选取广东省增城市为研究区,将水田和水浇地作为研究对象,晚稻设置为研究对象的标准作物。首先,发展并检验了基于物候特征的晚稻遥感制图方法,获得三个时期(1995年左右、2005年左右、2015年左右)研究区晚稻空间分布,讨论了研究方案将晚稻作为标准作物的可行性与可靠性。紧接着,结合ESTARFM算法与EC-LUE模型估算了晚稻地上生物量,验证ESTARFM算法以及EC-LUE模型的精度,得到了两个时期(2005年左右和2015年左右)的研究区晚稻地上生物量,分析了本研究对象的实际生产能力时空分布情况。最后,整理已有的评价调查中与耕地生产能力紧密相关的自然与人为因素,通过相关性、统计量、主成分等统计学分析方法,讨论了2005和2015时期研究区主要耕地生产能力的主要影响因素,以及单一因素对耕地生产能力的作用机制。本研究得到的结论如下:1.基于关键物候期的晚稻遥感制图方法,通过与实地调查数据以及与更高空间分辨率影像制作的检验样本进行检验,三个时期(1995年左右、2005年左右、2015年左右)的研究区晚稻制图总体精度分别为91.0%、78.0%、90.0%,1995年和2015年制图结果的用户精度与制图精度均达到了88.0%及以上,而2005年制图结果的用户精度与制图精度都没有超过80.0%,数据质量以及空间分辨率被认为是影响制图精度的主要原因。上个世纪90年代以来,研究区晚稻种植面积从1995年的263.43平方千米,下降到2005年的133.69平方千米,再到2015年的不足30平方千米。随着晚稻种植面积的锐减,越来越多大型和中型稻田转变为了小型稻田,单块晚稻田的平均面积从1995年的8740.7平方米,下降到2015年的2292.3平方米。结合晚稻制图结果与现有耕地分等定级成果、研究区历史资料,本研究认为将晚稻设置为标准作物,对于研究区主要耕地类型长期以来形成的生产能力是有充分代表性的。2.基于ESTARFM的晚稻关键生长期数据融合的交叉检验结果为Pearson相关系数0.651(2004292)、0.646(2006265)、0.428(2016263)与0.362(2013284)(均具有统计学意义),且晚稻面积差异对ESTARFM算法的影响不明显。结合ESTARFM算法的EC-LUE模型估算晚稻地上生物量的检验结果显示:2016年晚稻地上生物量预测值与实测值平均绝对误差为240.35 g/m2,标准误差为0.108,Pearson相关系数为0.630(具有统计学意义)。通过两对相邻年份的预测结果交叉检查来看,2016年与2013年晚稻地上生物量预测值的相关性系数为0.541(显著性小于0.001),2006年与2004年的这一数据为0.606(显著性小于0.001)。研究区晚稻地上生物量预测结果为1219 g/m2至2840 g/m2(2016年)、1435 g/m2至3079 g/m2(2013年)、1042 g/m2至2596 g/m2(2006年)、1252 g/m2至2997 g/m2(2004年)。相邻年份的晚稻地上生物量估算值在空间分布上具有一致性。3.2005时期水源类型、所属土种、剖面构型、有效磷、速效钾、地貌类型以及灌溉方式7个影响因素与晚稻地上生物量表现出一定的相关性;而2015时期的相关性分析结果为水源类型、所属土种、剖面构型、地貌类型以及灌溉保证率5个影响因素。4.2005时期,水库水源、喷灌条件、冲积砂泥田土种、平原或山丘地形、以及A-B-C的土壤剖面,是耕地拥有更高生产能力的条件。微灌和沟灌条件、菜地和其他类型土种、以及A-C-C的土壤剖面,是限制耕地生产能力的条件。而在2015时期,水库水源、一级和二级灌溉保证率、平原和丘陵地貌、麻红泥田土种、以及壤砂壤和壤粘壤的土壤剖面,能促使耕地拥有更高生产能力。白鳝泥田、宽谷冲积土田和其它类型土种,以及通体粘的土壤剖面会限制稻田的生产能力。2005时期,更适宜的土壤养分、灌溉方式、土壤剖面、土种类型导致了研究区更高的耕地生产能力表现;而不适宜的土壤养分条件是该时期最大的稻田生产能力阻碍。2015时期,更适宜的灌溉保证率、土种类型与地貌类型是耕地更高生产能力的保障,而不适宜的灌溉保证率、土种类型、地貌类型与土壤剖面构型会阻碍稻田生产能力。