全球变化背景下农作物空间格局动态变化与响应机理研究

本项目以我国农作物空间格局动态变化显著的东北地区为研究区域，选择主要农作物(玉米、大豆、水稻和小麦)为研究对象，综合运用遥感、地理信息系统、空间统计和计算机模拟等技术，采用多时期遥感信息与空间化属性数据融合的方法获取全球变化背景下区域农作物空间格局动态变化特征；应用多因子多尺度空间统计分析方法，探讨农作物空间格局近30年动态演变过程，分析其对气候变化(温度和水分)、社会经济因子(农业政策、农产品贸易和人口变化等)的响应机理机制，确定主要自然-社会经济驱动力，并获取其空间表现形式；构建集成自然和社会经济等多因素，以Agent模型为主体的农作物空间格局复合模拟模型，再现过去农作物空间格局动态演变过程，并模拟预测未来20年的可能变化趋势。在全面分析全球变化与东北地区农业生产之间影响过程和响应机理的基础上，提炼土地变化科学在农业领域的关键科学问题，并促进相关交叉学科理论、技术和方法的发展和完善。

本项目以我国农作物空间格局动态变化显著的东北地区为研究区域，选择主要农作物为研究对象，综合运用遥感、地理信息系统、空间统计和计算机模拟等技术，采用多时期遥感信息与空间化属性数据融合的方法获取了区域农作物空间格局动态变化特征；应用多因子多尺度空间统计分析方法，探讨了农作物空间格局近 30 年动态演变过程，分析了其对气候变化、社会经济因子的响应机理机制；以Agent 模型为主体的农作物空间格局复合模拟模型，再现了过去农作物空间格局动态演变过程，并模拟预测了未来 20 年的变化趋势。. 取得主要科研进展包括：（1）利用长时间序列农业统计数据、时序遥感数据以及空间化属性数据与遥感数据融合模式，建立了区域农作物空间格局及其动态变化探测的关键技术方法；（2）分析了东北地区农作物空间格局、农作物物候期的动态变化的主要自然-社会经济驱动因子，阐明了区域农物空间格局动态变化对全球变化的响应机理；（3）基于 CLUE-S和Agent模型，从耕地空间格局和耕地内部农作物空间格局两个层面构建了全新的区域农作物空间格局动态变化模拟模型。.取得的主要成果包括：（1）论著发表：围绕农作物空间格局动态变化、机理机制和模型模拟等方面的研究内容，共发表项目标注的科技论文94篇，其中SCI收录18篇，EI收录26篇，在《Regional Environmental Change》和《中国农业科学》等国内外刊物刊发了专栏系列论文。完成“全球变化背景农作物空间格局动态变化”专著 1 部，计划2014年3月科学出版社出版。（2）学术交流：积极与荷兰、比利时和美国的杰出科研机构开展合作交流。2010年7月，引进了国际粮食政策研究所（IFPRI）开发的SPAM模型，合作开发了我国农作物空间分配模型；2010年8月，引进了荷兰阿姆斯特丹自由大学的CLUE-S模型，实现了东北地区过去30年和未来20年不同情景下的农作物空间格局动态变化模拟；2010年12月，项目促成了IARRP/CAAS和IFPRI在气候变化和粮食安全领域的合作协议；2012年12月，项目派出研究人员前往荷兰阿姆斯特丹自由大学，开展了基于Agent模型的农作物空间格局动态变化模拟研究。（3）国际会议：2011年11月，召开了由本项目资助的 “气候变化与粮食安全国际学术研讨会”。（4）人才培养：培养博士后3名，博士研究生5名，硕士研究生6名。