全球典型黑土区耕地产能时空演变及其主要影响因素辨析
文献类型：学位论文
| 作者 | 李佳慧 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 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 | 耕地产能 气候变化 耕地变化 未来情景 典型黑土区 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 黑土区作为全球最肥沃的土壤资源之一，承载着维系粮食安全的核心功能。然而，在气候变化与人类活动双重胁迫下，其耕地产能呈现敏感性增强、波动性加剧的特征。当前研究对跨黑土区耕地产能时空分异规律及其主要影响因素认识不够深入，系统性解析全球典型黑土区耕地产能动态及其关键因素，对保障粮食稳定供给与农业可持续发展具有重要意义。基于此，本文立足全球比较研究视角，选取中国东北、乌克兰与俄罗斯、北美及南美四大典型黑土区，融合多源遥感、气象和模型模拟数据，构建基于作物物候窗口的像元尺度产能反演模型，系统揭示2001–2020年耕地资源与产能演变的时空异质性规律。在此基础上，集成随机森林回归-残差分析联用模型与偏相关分析等方法，定量解耦气候变化与人类活动对耕地产能变化的贡献率，辨析不同黑土区耕地产能主要影响因素的时空作用。进一步构建多情景潜力-风险分级评估体系，分析2050s不同情景下黑土区耕地产能时空演变格局及其主导气候因子的影响，识别耕地产能与减产风险空间格局（即综合风险）。研究成果为黑土区耕地资源可持续管理提供科学依据，助力保障全球粮食安全以应对气候变化挑战。本文主要研究结论如下： （1）耕地产能时空演变特征 2001–2020年，全球典型黑土区耕地面积净增长1.53%，各黑土区耕地面积均有所增长，中国东北黑土区增幅最大（3.55%），南美黑土区最小（0.53%）。林、草地是耕地转入与转出的主要地类，北美黑土区与南美黑土区耕地转入主要来源分别为草地与林地，乌克兰黑土区与中国东北黑土区建设用地占用耕地比例较大；俄乌黑土区废弃耕地面积较大。2001–2020年，各黑土区耕地产能均呈增长趋势，中国东北与北美黑土区增长斜率最大，俄乌黑土区最小。中国东北与北美黑土区超过90%耕地的产能呈增长趋势，增长显著的区域分别集中在松嫩平原西部与南达科他州。南美黑土区耕地产能稳定性最低，而中国东北黑土区稳定性最高。 （2）耕地产能变化的主要因素对其时空作用 2001–2020年，全球典型黑土区人类活动对耕地产能影响整体上大于气候变化，两者平均贡献率分别为66.46%和28.92%；俄乌黑土区气候变化贡献率相对其他黑土区较大（34%）。全球典型黑土区气候变化与人类活动共同主导耕地产能增加的区域最大，尤其是中国东北与北美黑土区占比均超过75%。中国东北黑土区气候“暖湿化”特征总体有利于产能提升，俄乌黑土区气候“暖干化”明显，东欧平原南部与伏尔加河流域耕地产能受年最高温升高与辐射增加抑制作用较显著。北美黑土区年均降水总体增长，年辐射下降对耕地产能促进作用明显。南美黑土区气候“暖干化”趋势，总体不利于耕地产能提升。近20年全球典型黑土区耕地扩张增加了60.65 Tg C的总产量。俄乌黑土区与南美黑土区新增耕地的平均产能较低，北美黑土区则最高。全球耕地转出减产量相当于产量多年平均值的6.15%；转出为建设用地与其他用地的耕地平均产能较高。 （3）多情景耕地产能与减产风险时空格局 2020s到2050s，未来情景各典型黑土区主导气候因子在低排放情景下波动性更小，中国东北与俄乌黑土区气候“暖湿化”为主，南美黑土区保持“暖干化”趋势。高排放情景全球典型黑土区产能较高与高的耕地占总面积比例最低（12.20%）。各情景下中国东北黑土区产能较高的耕地面积占比最大，其次是北美黑土区，俄乌黑土区最小。低排放情景下全球典型黑土区耕地减产风险总体较低，而高排放情景为最高；中国东北黑土区三情景下减产风险均最低。与其他黑土区不同，南美黑土区低排放情景相对其他情景的耕地减产风险更高，可能与该情景年均降水减少较快有关。2020s到2050s，除南美黑土区以外的其他黑土区在低排放情景下耕地产能增长最显著，南美黑土区在中等排放情景下产能增长明显。俄乌黑土区南部耕地综合风险较高（生产潜力低且减产风险高）；北美黑土区南达科他州及其周边“玉米带”综合风险较高。 |
| 学科主题 | 地图学与地理信息系统 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 144 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217337]  |
| 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 | 李佳慧. 全球典型黑土区耕地产能时空演变及其主要影响因素辨析[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。