中小尺度耕地生产力稳定性评价体系研究 ——以河北省雄县为例

论文摘要

粮食安全对于人类——无论古今中外始终都是不可或缺的最基本的生存条件,也是社会稳定和国家发展的基础。从粮食安全层级关系和支撑关系来看,中小尺度耕地生产力稳定地发展是粮食安全最基础的支柱,没有中小尺度耕地生产力的稳定发展,粮食安全就失去了基础,人民生存就缺少了基础保障,社会稳定和经济发展也就成了无本之木。随着中国加入WTO以及国内工业化、城镇化的快速发展和人口的刚性增加,“粮食安全”问题的尖锐性和紧迫性日益凸显。在新的历史条件和发展环境下,我们过去一直讨论的耕地粮食生产问题的内涵已经不能简单地用增长或波动二个字眼来概括。在此形势下,掌握耕地生产力的发展规律和主导因素,预知耕地生产力发展的趋势,就成为农业研究中的一个热点和重要课题。基于此,作者选择粮食安全问题众多研究之一隅,从耕地生产力的新特征——“稳定性”研究入手,以黑龙港流域粮食主产区雄县为例,在粮食安全问题的最根本层次——中小尺度上对耕地生产力稳定性的评价理论和方法进行了实证探索和研究。主要发现和研究结论如下:（1）根据耕地生态系统功能特性,耕地生产力形成机理和发展特征,提出了中小尺度耕地生产力稳定性包括趋势性和波动性两个组分,具有县域尺度和田块尺度（包括农用地块和实验地块两种类型）两个层次的稳定性内涵。通过改进前人区域耕地生产力稳定性表达模型,建立了中小尺度耕地生产力稳定性表达模型,并以EMD、剩余法、TFP和RS等方法为依托,构建了中小尺度耕地生产力稳定性评价方法体系。（2）明确了19492008年间雄县粮食总产由1个R趋势分量和4个IMF波动分量组成。其中,趋势分量R以1978、1998为界呈缓慢发展→快速增长→徘徊不前三个阶段特征发展,且其方差贡献率高达89.61%是该县粮食总产的最大贡献组成。粮食产量波动分量IMF具有明显的多时间尺度特征,分为3、7、11和30年四个尺度的周期,其对粮食总产量的方差贡献率次序为IMF2>IMF4>IMF1>IMF3,其中IMF2最大为4.43%,是这一时期粮食产量波动的重要特征。（3）揭示出建国以来,雄县耕地生产力稳定性的发展变化以1965、1986、1991和2001年为界线经历了低位徘徊→持续发展→逐渐衰退→快速提升→缓慢恢复五个阶段的发展规律。探明了粮食单产60年间对雄县粮食总产稳定性影响度为72.71%,粮食播种面积影响度为26.10%,但后者各阶段多为负值,是降低稳定性的因素;阐明了雄县耕地生产力的稳定性呈现强弱镶嵌分布的整体空间格局,其中朱各庄镇最强,雄州镇最弱。在作物种类结构方面,各作物的稳定性程度次序为,玉米>小麦>杂粮。（4）探明了有效灌溉面积、化肥施用量和科技进步贡献率是19782008年间雄县耕地生产力稳定性发展变化的主导因素。其中,趋势性主导因素分别为,化肥施用量、有效灌溉面积、科技进步贡献率、乡村劳动力、农作物受灾面积和农药使用量,其影响度依次为,57.18%、31.52%、16.43%、4.10%、-5.13%和-4.10%;波动性主导因素分别为,农业机械总动力、农药施用量、年积温、化肥施用量和年降水量,其影响度依次为,30.77%、23.08%、23.08%、15.38%和7.69%。（5）探明了长期不同施肥下,田块尺度耕地（实验地块）生产力稳定性差异较大的发展特征。其中,NPK三元素全施处理的稳定性较高, NPK偏施处理的稳定性较差,尤其以No和Po处理最差。在过去13年当中,气象因子的综合作用致使实验各处理小麦产量稳定性下降了4%22%,致使实验各处理（除CK和No）玉米产量稳定性下降了2%20%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 研究的国际背景
• 1.1.2 研究的国内背景
• 1.1.3 研究目的意义
• 1.2 国内外研究进展及简评
• 1.2.1 区域耕地生产力稳定性相关研究
• 1.2.2 田块尺度耕地生产力稳定性相关研究
• 1.2.3 对研究进展的简评
• 1.3 研究内容、方法及思路
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方法
• 1.3.3 研究思路
• 2 中小尺度耕地生产力稳定性评价的理论体系
• 2.1 评价的理论基础
• 2.1.1 耕地生态系统稳定性理论
• 2.1.2 统计学时间数列分析理论
• 2.1.3 土地可持续利用理论
• 2.2 评价的理论体系
• 2.2.1 耕地生产力的概念
• 2.2.2 耕地生产力形成机理
• 2.2.3 耕地生产力发展变化的特征
• 2.2.4 耕地生产力稳定性内涵及工作定义
• 3 中小尺度耕地生产力稳定性评价的方法体系
• 3.1 耕地生产力稳定性评价方法
• 3.1.1 耕地生产力趋势性表达方法
• 3.1.2 耕地生产力波动性表达方法
• 3.1.3 耕地生产力波动性结构特征分析方法
• 3.1.4 耕地生产力稳定性评价的改进模型
• 3.1.5 耕地生产力趋势性因素影响度定量分析方法
• 3.1.6 耕地生产力波动性因素影响度定量分析方法
• 3.2 数据来源
• 3.2.1 雄县统计数据
• 3.2.2 实验观测数据
• 4 研究区概况与粮食生产特征
• 4.1 自然地理概况
• 4.1.1 地理位置
• 4.1.2 气候特征
• 4.1.3 土壤条件
• 4.2 研究区粮食生产特征
• 4.2.1 粮食生产增长与波动并存
• 4.2.2 粮食播种面积不断减少
• 4.2.3 粮食单产进步巨大
• 4.2.4 粮食产量乡镇差异较大
• 4.2.5 粮食产量作物种类差异明显
• 5 县域尺度耕地生产力稳定性的因素分解与分析
• 5.1 雄县县域耕地生产力的因素分解
• 5.2 县域尺度耕地生产力趋势性分析
• 5.2.1 雄县粮食总产趋势性变化特征
• 5.2.2 播种面积及单产对总产趋势性的影响
• 5.2.3 作物种类对总产趋势性的影响
• 5.2.4 各乡镇耕地生产力趋势性分析
• 5.2.5 雄县耕地生产力趋势性空间特征分析
• 5.3 县域尺度耕地生产力波动性分析
• 5.3.1 单产及播种面积对粮食总产波动性的影响
• 5.3.2 不同作物对粮食总产波动性的影响
• 5.3.3 雄县各乡镇耕地生产力波动分析
• 5.3.4 雄县耕地生产力波动性空间分布特征
• 5.4 县域尺度耕地生产力稳定性分析
• 5.4.1 雄县耕地生产力稳定性总体特征分析
• 5.4.2 雄县耕地生产力稳定性结构特征
• 5.5 本章小结
• 6 县域尺度耕地生产力稳定性影响因素分析
• 6.1 雄县耕地生产力趋势性影响因素分析
• 6.1.1 因素影响度定量分析
• 6.1.2 主导因素趋势特征分析
• 6.2 雄县耕地生产力波动性影响因素分析
• 6.2.1 因素影响度定量分析
• 6.2.2 主导因素波动特征分析
• 6.3 本章小结
• 7 田块尺度耕地（实验地块）生产力稳定性分析
• 7.1 材料与方法
• 7.1.1 试验区概况
• 7.1.2 试验材料
• 7.1.3 试验设计
• 7.1.4 测定项目和方法
• 7.2 结果与分析
• 7.2.1 不同施肥处理作物产量特征分析
• 7.2.2 不同施肥处理作物产量变化趋势及成因分析
• 7.2.3 不同施肥处理作物产量稳定性特征分析
• 7.2.4 不同施肥处理作物产量稳定性影响因素分析
• 7.3 本章小结
• 8 结论与创新点
• 8.1 结论
• 8.2 创新点
• 8.3 讨论与展望
• 参考文献
• 在读博士研究生期间发表的学术论文
• 作者简历
• 致谢