东北地区景观格局变化对耕地生产力稳定性的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 邓晓娟 |
| 答辩日期 | 2024-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 徐新良 |
| 关键词 | 东北地区 耕地生产力 稳定性 景观变化 景观格局 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 耕地面积及其耕地提供的生产力是确保粮食生产和粮食安全的重要基础。 尤其是东北地区，作为我国重要的商品粮基地，一直被誉为中国粮食安全的 “压舱石”。然而，随着长期高强度的开发利用，导致耕地质量退化问题日益严 重。因此，如何保障未来东北地区继续在国家粮食安全中发挥重要作用，已成 为国家发展战略中的重大问题。目前，关于景观变化对耕地面积及其耕地生产 力影响的研究比较充分。然而，针对景观结构对耕地生产力影响的研究仍然比 较缺乏。同时，农田生态系统与周边生态系统之间存在着紧密的互动关系，良 好的交互作用能够有效缓冲外部环境对耕地生产力的冲击。 因此，本文旨在全面且系统地探讨两大关键问题：首先，深入剖析发生变 化的耕地对耕地生产力的直接影响；其次，挖掘未发生变化的耕地其景观结构 与耕地生产力之间的相互关系。通过这两方面的深入研究，以期能够更全面地 理解景观结构对耕地生产力的影响，从而为优化农田布局、提升耕地生产力提 供科学依据。 本研究基于 2000-2020 年的土地利用数据、气象数据以及地理数据，运用 土地利用动态度和土地利用变化轨迹等方法全面揭示了 2000-2020 年东北地区 各类景观的时空演变特征。并基于 MODIS NPP 数据，利用耕地数据提取了长 时间序列的耕地 NPP 数据，采用突变性检验分析、时间序列稳定性分析、变化 趋势分析以及 Hurst 指数分析，开展了 2000-2020 年东北地区耕地生产力的时空 演变特征。在此基础上，通过耕地面积总量平衡指数（QBI）和耕地生产力总 量平衡指数（PBI），构建了综合评估耕地景观变化对耕地面积及其生产力直接 影响的框架。最后，基于“山水林田湖草沙”的综合性框架，提出了耕地景观 空间配置体系，系统的探究了景观组成和景观配置与耕地生产力及其稳定性之 间的相关性。本文的主要成果和结论如下： （1）2000-2020 年，东北地区共有 7.65×10 4 km2 的景观面积发生了变化， 但各类景观变化存在明显的差异。具体来讲，聚落景观面积持续增长，变化较 剧烈的区域集中在中部地区，尤其是以哈尔滨市、长春市和沈阳市为中心的沿 线区域。草地、水体/湿地和荒漠景观的面积整体呈下降趋势。耕地和林地的景 观面积呈波动性上升趋势。不同行政区和地理区域表现出较大的差异性，并且 景观在低海拔、低坡度、气候适宜且距离道路和河流较近的地方变化更剧烈。 （2）在东北地区，西部地区的耕地生产力属于低产量、低稳定性，东部地 区属于高产量、高稳定性。其中，2020 年耕地生产力均值和总量分别为 369.81 gC·m-2和 135.33 Tg C，呈现出从东部到西部阶梯式下降的分布格局。尤其是黑 东北地区景观格局变化对耕地生产力稳定性的影响 II 龙江省的耕地生产力在单产和总产上均超过其他省份。且灌溉农田的生产力要 略高于旱作农田的生产力。研究区东部地区的耕地生产力稳定性要高于西部地 区，尤其是内蒙古、黑龙江省和吉林省的交界地带，表现出较差的耕地生产力 稳定性。 （3）监测期间，西部地区的耕地生产力呈现出较为显著的上升趋势，其增 长幅度高于东部地区。然而，这种增长趋势在许多区域显示出不可持续的特征。 具体来讲，东北地区有 52.83%的区域其耕地生产力呈显著增长趋势，有 15.54% 的区域呈不显著增长趋势。其中，有 50.23%的区域其耕地生产力增长趋势不可 持续，主要分布在内蒙古、黑龙江和吉林三省交界地带。有 43.06%的区域其增 长趋势呈可持续，主要分布在中部地区。尤其要注意辽宁省部分区域其耕地生 产力持续下降。 （4）东北地区耕地生产力总量能达到平衡，这主要得归因于耕地面积的补 充量要高于耕地面积的损失量。其中，耕地损失和补充的生产力分别为 9.82 Tg C 和 10.78 Tg C。最显著的耕地生产力损失主要是由于退耕还林（5.00 Tg C） 和聚落扩张（2.77 Tg C）。空间上，退耕还林导致的耕地生产力损失主要发生在 西部和东部地区，而聚落扩张导致的耕地生产力损失主要分布在中部地区。同 时，耕地生产力补充主要来源于林地转入（5.79 Tg C），空间上主要集聚在东部 地区。同时，辽宁省和辽河平原的耕地生产力损失量要高于补充量，这主要是 由于耕地面积的损失量要远远高于耕地面积的补充量。 （5）景观组成对耕地生产力有显著的影响，尤其是耕地-林地景观中的耕 地生产力表现更高产、稳产。具体来讲，耕地-林地景观和单一耕地景观下的耕 地生产力均值和稳定性程度较高，而耕地-荒漠景观中的耕地生产力和稳定性表 现较差。河流的存在对耕地生产力和稳定性具有积极的影响。然而，城市在空 间上的集聚对耕地生产力在一定程度上表现出负面影响，尤其是在一些特大城 市和大城市的周边，对耕地生产力的扰动范围和程度较大。不同景观组合下的 景观配置与耕地生产力的相关性不同。并且，耕地生产力沿景观配置的梯度变 化一般是非线性的。 |
| 学科主题 | 地图学与地理信息系统 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 142 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/209362]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 邓晓娟. 东北地区景观格局变化对耕地生产力稳定性的影响[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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