基于GIS多源數(shù)據(jù)融合的湖北省中稻增產(chǎn)潛力及影響因子的研究.pdf

1、民以食為天，糧食是民生的第一大需求，是最基本的生產(chǎn)資料和特殊商品，關(guān)系到國家穩(wěn)定、社會發(fā)展、人類生存的重大問題。湖北省水稻生產(chǎn)總量約為全國水稻總量的一成，播種面積約為全國水稻播種面積的百分之八，其中，水稻的產(chǎn)量為全省糧食作物總產(chǎn)量的七成，播種面積占到湖北省糧食作物播種總面積的一半左右。水稻是湖北省重要的農(nóng)作物與糧食作物，在糧食生產(chǎn)中發(fā)揮著極為顯著的作用。世界各國都非常重視糧食作物生產(chǎn)潛力的研究，該研究是衡量已研究區(qū)域內(nèi)的糧食生產(chǎn)能力與發(fā)

2、展前景的一個重要的指標(biāo)，20世紀(jì)60年代主要是以光、溫、水為依據(jù)的糧食氣候生產(chǎn)潛力研究，為農(nóng)作物生產(chǎn)對自然氣候資源利用提供了理論依據(jù)。20世紀(jì)后期地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，提供了更廣闊的各類數(shù)據(jù)處理平臺，GIS技術(shù)也廣泛應(yīng)用于包括水稻等糧食作物生產(chǎn)潛力的研究湖北省主要以種植中稻為主。湖北省中稻生產(chǎn)歷史悠久、自然資源優(yōu)勢明顯，增產(chǎn)潛力大，特別是國家對農(nóng)業(yè)的投入加大、農(nóng)田水利建設(shè)的增強(qiáng)，農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來新的變化與希望。但是，當(dāng)前農(nóng)業(yè)

3、生產(chǎn)也面臨著新情況:自然氣候變化大、區(qū)域之間差異明顯，特別是當(dāng)前隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的發(fā)展，耕地非農(nóng)占用以及水土流失、自然災(zāi)害等原因，導(dǎo)致耕地面積不斷減少，質(zhì)量下降，大批農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移帶來的勞動力素質(zhì)下降，以及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面的壓力，也對湖北的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特別是水稻生產(chǎn)帶來了新困難和挑戰(zhàn)。當(dāng)前社會、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對湖北農(nóng)業(yè)特別是水稻生產(chǎn)帶來了新希望、新壓力、新要求，需要全面系統(tǒng)地對湖北水稻生產(chǎn)進(jìn)行研究:湖北中稻增產(chǎn)是否還有潛力可挖？影響湖北

4、中稻增產(chǎn)因子主要有哪些？湖北中稻種植各區(qū)域資源利用率情況？如何進(jìn)一步提高資源有效利用率？怎樣建立中稻生產(chǎn)的前景預(yù)測體系？開展中稻增產(chǎn)潛力和影響因子的研究，對加深分析湖北中稻生產(chǎn)現(xiàn)狀、有針地對解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的瓶頸問題、提高湖北省糧食產(chǎn)量、完善糧食的安全體系、提高農(nóng)民收入，為保證農(nóng)業(yè)的穩(wěn)定健康發(fā)展打下了基礎(chǔ)。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴本文圍繞湖北省中稻生產(chǎn)潛力、增產(chǎn)潛力與影響因子等問題進(jìn)行研究。采用1993-2012年湖北省77個氣

5、象臺站的觀測數(shù)據(jù);湖北省分縣（市、區(qū)）的中稻生產(chǎn)情況統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如面積、單產(chǎn)等;耕地地力評價的數(shù)據(jù)及評價結(jié)果;分縣（市、區(qū)）經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)狀況等社會因素的相關(guān)數(shù)據(jù)，例如農(nóng)機(jī)總動力、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、農(nóng)村用電量、農(nóng)村人口、灌溉面積、化肥施用量等;以及湖北省地形、地貌等數(shù)據(jù)。使用GIS技術(shù)建立空間-屬性一體化數(shù)據(jù)庫。
　　⑵結(jié)合中稻生長發(fā)育規(guī)律，根據(jù)湖北地域特性及作物需求選用相適宜的生產(chǎn)潛力計算模型，選擇三基點(diǎn)、彭曼(Penman)、邁阿密(Mia

6、mi)、瓦格寧根(Wagenigen)等多種模型與模式。分1993-2012年和2013-2022年前后十年計算中稻光合、光溫、氣候、耕地自然資源及灌溉、施肥、社會資源下的生產(chǎn)潛力及增產(chǎn)潛力、增產(chǎn)空間。并對各生產(chǎn)潛力值的空間變化規(guī)律及各個地區(qū)之間潛力的差異性、生產(chǎn)潛力與實(shí)際產(chǎn)量的差異進(jìn)行分析。經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn)，后十年自然資源中除耕地生產(chǎn)潛力外的其它生產(chǎn)潛力以及社會資源的生產(chǎn)潛力都優(yōu)于前十年，各種生產(chǎn)潛力的分布規(guī)律性較為明顯，總體上，鄂東、鄂

7、南的生產(chǎn)優(yōu)勢要優(yōu)于鄂西、鄂北地區(qū)。
　?、菓?yīng)用ArcGIS的空間分析功能，將多種不同生產(chǎn)潛力進(jìn)行疊加分析，通過數(shù)據(jù)的融合，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)計算了增產(chǎn)潛力，并劃分了5個不同種植區(qū)域，繪制了相應(yīng)的圖表，全面、詳細(xì)地揭示了中稻自然與社會資源增產(chǎn)潛力的空間分布特征。各區(qū)域之間自然與社會資源的差異較大，東南部地區(qū)潛力值最高，其次是湖北省最東南部的地區(qū)和中部地區(qū)，然后是鄂西北地區(qū)，鄂西中間位置的地區(qū)次之，潛力值最小的地區(qū)集中在鄂西南的利川、咸豐、

8、來鳳等地的部分地區(qū)。全省中稻增產(chǎn)潛力理論值達(dá)到752.82萬噸。
　?、冉⑵鹋c湖北省中稻產(chǎn)量有關(guān)的C-D生產(chǎn)函數(shù)模型，對中稻生產(chǎn)能力主要影響因素如中稻總產(chǎn)、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、機(jī)械總動力等，進(jìn)行深入分析與探討，通過建立回歸模型，計算主要影響因素的貢獻(xiàn)率與彈性系數(shù)。中稻播種面積的彈性系數(shù)最大，勞動力投入對中稻產(chǎn)量也有顯著的正影響，化肥投入對中稻產(chǎn)量正影響不十分明顯，農(nóng)業(yè)機(jī)械投入對中稻產(chǎn)量的影響顯著性較低，技術(shù)進(jìn)步對中稻產(chǎn)量有顯著的正影響，

9、并且彈性系數(shù)較大。各影響因素對中稻產(chǎn)量的共同影響是顯著的。
　?、山Y(jié)合中稻的資源利用情況和人口承載力等情況，給出了提高湖北省中稻生產(chǎn)的資源利用的效率評價，Ⅰ～Ⅴ等區(qū)五個等區(qū)平均利用率分別為44.35％、52.11％、55.35％、50.71％、49.44％，進(jìn)一步研究了不同種植區(qū)域?qū)ψ匀毁Y源和社會資源的利用現(xiàn)狀及開發(fā)前景，耕地資源的承載力按照富裕、小康和寬裕進(jìn)行平均值的計算，五個等區(qū)分別為922.56萬人、909.86萬人、764

10、.35萬人、476.6萬人以及328.28萬人。
　?、释ㄟ^模型的建立，為湖北省中稻的預(yù)測奠定了基礎(chǔ)。運(yùn)用GM(1，1)灰色模型對湖北省中稻總產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測，而Logistic模型的建立為湖北省中稻單產(chǎn)的預(yù)測奠定了基礎(chǔ)，將預(yù)測的結(jié)果進(jìn)行比較分析。在2013-2022年的十年里，總產(chǎn)平均值為1354.32萬噸。
　　⑺基于GIS技術(shù)計算，繪制了多種資源潛力測算的空間分布專題圖，包括湖北省前后兩個十年中稻自然資源中的光合、光溫、氣

11、候、耕地生產(chǎn)潛力及增產(chǎn)潛力專題圖，以及社會資源的化肥、灌溉生產(chǎn)潛力及社會生產(chǎn)潛力、增產(chǎn)潛力專題圖。繪制了二十年的自然資源和社會因素的中稻生產(chǎn)潛力及增產(chǎn)潛力的疊加圖，并根據(jù)圖形進(jìn)行空間變化規(guī)律的對比分析與研究。
　?、袒贕IS多源數(shù)據(jù)融合的湖北省中稻增產(chǎn)潛力及影響因子的研究，為進(jìn)一步探討湖北省中稻不同種植區(qū)域?qū)τ谧匀毁Y源、社會資源的利用現(xiàn)狀及開發(fā)前景提供理論依據(jù)。其結(jié)果和建立的數(shù)據(jù)庫能夠更好的為制定湖北省水稻種植，指導(dǎo)產(chǎn)業(yè)調(diào)整，為