东北地区农作物时空格局变化过程模拟及特征分析研究

This study focuses on the spatial and temporal changes of crops in northeast China in respect of paddy rice, wheat, maize and soybean. Datasets from field investigation, socioeconomic statistics and spatial data are integrated through GIS technique and spatial statistical analysis method. The result of data integration is implemented into CLUE-S model to derive the spatial and temporal changes of crops during the period 1981 to 2010 in northeast China. Thereby the change trends can be analyzed comprehensively. This study contributes to the policy making in terms of the distribution of resources, the optimization of industrial structure, and the sustainable development of agriculture as a whole. Also this study provides the technology and methods needed in coping with global climate change and ensuring food security of China.

本项目以我国重要农产品生产基地- - 东北地区为研究区域，选取主要农作物（水稻、小麦、玉米和大豆）为研究对象，综合运用GIS、空间统计和模型模拟等技术，采用将野外调查、统计资料与空间数据相结合的方法，实现不同数据源的空间化属性数据融合，通过分析自然、社会经济等各种驱动力因素对农作物时空格局演变过程影响，并利用CLUE-S模型从耕地空间格局和耕地内部作物空间格局两个层面构建东北地区主要农作物时空格局变化模拟模型，再现过去30年(1981-2010年)东北地区主要农作物空间格局演变过程。在此基础上，全面分析该地区农作物空间格局演变过程及特征。该研究不仅有利于合理的配置东北地区农业资源，优化农业产业结构与布局，保持农业持续发展，还为应对未来气候、社会经济变化等各种复杂情况，保障我国的粮食安全提供技术和方法，同时将探索土地变化科学在农业领域的关键科学问题，提供相关理论基础和技术方法。

【项目背景】近年来，气候变化和经济全球化给我国的农业带来非常大的影响和冲击，而东北地区是我国重要的商品粮基地和农业基地，在自然环境、社会经济等各方面因素影响下，该地区的农作物格局发生了很大变化。为了更好的解析农作物空间格局变化的成因，有利于合理配置农业资源，提高该地区应对未来气候变化和社会经济等各种复杂情况，保证我国的粮食安全，本项目开展东北地区农作物时空格局变化过程及特征分析研究。【主要研究内容】项目以我国东北地区(黑龙江、吉林和辽宁)为研究区域，选取主要农作物（水稻、小麦、玉米和大豆）为研究对象，综合运用GIS、空间统计和模型模拟等技术，分析气候变化、社会经济等各方面驱动力因素对农作物空间格局演变过程的影响，利用CLUE–S模型构建东北地区主要农作物时空格局变化模型，再现过去30年(1981–2010年)该地区主要农作物空间格局演变过程，并分析其变化特征。【重要结果】（1）基于CLUE–S模型构建适应东北地区的农作物时空格局模拟模型（CROPS模型），该模型能够较精确的模拟该地区过去30年农作物时空格局变化过程。（2）通过分析模型模拟的1980–2010年东北地区农作物空间格局动态变化模拟结果，该地区除小麦、玉米、水稻和大豆之外的其他作物种植区域减少，种植结构区域简单化。（3）小麦种植区域缩小十分明显，种植区域向南部集中；水稻种植界限向北、向高海拔地区推移，种植区域和面积进一步扩大，北扩东移趋势；玉米种植区域有扩展，从集中在中部的松嫩平原向西扩展。（4）过去30年间，水稻种植范围不断北移东扩。到2010年，水稻种植的北界已经到达了54°N纬度地区。水稻种植的区域主要分布在2–9°C等温带和500–700mm的降水带之间。同时研究发现，水稻种植北移的变化一直随着1℃等温带不断移动，但这种变化具有一定的时间滞后。【关键数据】利用构建的农作物时空格局模拟模型，获取了过去30年（1980–2010）该地区逐年农作物时空格局数据。【科学意义】该研究不仅有利于合理的配置东北地区农业资源，优化农业产业结构与布局，保持农业持续发展，还为应对未来气候、社会经济变化等各种复杂情况，保障我国的粮食安全提供技术和方法，同时将探索土地变化科学在农业领域的关键科学问题，提供相关理论基础和技术方法。