2010年中国耕地变化对粮食生产潜力的影响

  本文关键词：1990-2010年中国耕地变化对粮食生产潜力的影响，由笔耕文化传播整理发布。

1768地理学报69卷

过去20年，由于开垦耕地、城市化侵占耕地以及退耕还林还草等的影响，中国的耕地资源在面积、空间分布和质量上都发生了巨大变化[2-5]。为了揭示区域耕地资源变化及其对粮食生产和粮食安全的影响，国内外学者开展了大量研究。例如，刘纪远等分析了20世纪90年代中国LUCC过程对农田光温生产潜力总量和区域分异的影响[5]；闫慧敏等分析了中国城市化进程和退耕还林草生态工程对耕地的分布与生产力的影响[6]；石淑芹等分析了东北地区耕地数量、质量和作物种植制度等对粮食生产能力的影响[7]；徐新良等则揭示了气候波动与LUCC过程对东北农田生产潜力的影响[8]。从上述研究可以看出，目前研究主要针对区域耕地变化以及粮食生产和安全问题。在全球粮食安全危机的背景下，从国家尺度的宏观层面，系统地揭示耕地资源变化格局和态势，及其导致的粮食生产潜力的变化及其区域差异，还有待继续深入。为提高中国粮食产量，增强农业生产抵御风险的综合能力，2009年中国政府开始核定全国耕地增产潜力及其区域分布，并对过去土地生产力的变化进行了科学的分析与评估[9]。因此，总结归纳中国耕地资源时空过程，准确掌握耕地开垦和损失导致的粮食生产力变化及其区域分布，对进一步把握耕地供需规律及耕地变化与粮食安全的关系，巩固粮食生产基础和保障粮食安全具有重要的战略意义。

本研究针对20世纪90年代以来中国耕地发生的巨大变化，结合1990年、2000年、2010年三期耕地数据、30年来的气象数据、土壤数据和高程DEM数据，采用GAEZ(GlobalAgro-EcologicalZones)模型综合考虑光、温、水、CO2浓度、病虫害、农业气候限制、土壤、地形等多方面因素，估算了中国粮食生产潜力，进而分析了耕地变化导致的粮食生产潜力的变化、空间分布以及变化原因，以揭示1990-2010年来中国耕地变化对粮食生产力影响的空间格局及区域差异规律。

2数据与方法

2.1数据来源

本研究的输入数据主要包括耕地数据、地形高程数据、气象数据和土壤数据。

耕地数据包含1990年、2000年和2010年三期，来源于中国科学院资源环境数据中心的全国土地利用数据库。该数据库是在国家科技支撑计划、中国科学院知识创新工程重要方向项目等多项重大科技项目的支持下经过多年的积累而建立的覆盖全国陆地区域的多时相1:10万比例尺土地利用现状数据集[10-13]。该数据集是以LandsatTM/ETM遥感影像为主要数据源，通过人工目视解译生成。土地利用类型包括耕地、林地、草地、水域、居民地和未利用土地6个一级类型以及25个二级类型。通过野外调查实地验证，土地利用一级类型综合评价精度达到94.3%以上，满足1:10万比例尺用户制图精度[14-15]。本研究利用GIS技术，，从三期土地利用现状数据集中提取耕地空间分布数据用于开展1990-2010年中国耕地变化对粮食生产潜力的影响研究。

地形高程数据来源于美国奋进号航天飞机的雷达地形测绘(ShuttleRadarTopographyMission，SRTM)数据。SRTM数据有现实性强、免费获取等优点，全球许多应用研究都采用SRTM数据开展环境分析[16]。

气象数据是基于中国气象局的760多个气象观测站点的1980-2010年的月平均数据，包括最高气温、最低气温、降水量、相对湿度、10m高度处的风速和日照时数，在考虑地形高程差异的条件下使用ANUSPLIN软件进行空间插值，获得全国1km×1km的月气象要素空间格网数据[17-19]，以此作为粮食生产潜力计算的气候条件基础。

土壤数据来源于中国科学院资源与环境科学数据中心1:100万全国土壤数据集，包括土壤类型、土壤成分、土壤深度和土壤持水力等属性。

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