长江经济带水田空间格局动态变化

来源:华文易迅 时间:2023-01-05 09:00:00

稻田面积约占全球耕地总面积的11%，是农业用地系统的一个重要组成部分。稻米是稻田的主要农作物输出，而稻米是世界上最重要的粮食作物之一，养活了全世界50%以上的人口[2]，同时水田也具有许多重要的生态功能。认为稻田可以被看作是一种人工湿地，可以发挥自然湿地的部分生态功能。但是，稻田中也需要大量的灌溉用水，这是甲烷(CH4)的一个重要排放源，对全球气候变化和水文循环有着深远的影响。所以，稻田的面积和空间分布不仅关系到人类的粮食安全，而且会影响区域乃至全球生态环境的变化。对稻田的动态变化过程的描述在当前全球变化背景下尤其重要。随着遥感技术的成熟，为水田动态监测奠定了基础[5]，学者们主要关注水田时空变化的驱动因子分析[2,6]，但对水田生态环境影响的研究还很少。

虽然农地系统推动地区乃至全球生态环境的变化，但在近几年之前，人们一直把粮食生产作为粮食生产来看待，而在其他生态系统服务(EcosystemServices,ES)中所起的作用。EcosystemServicesValue(ESV)能够直观地反映ES的内在价值，并且有许多潜在的用途。由于前期一些研究成果激发了人们对ESV的兴趣和关注，它的理论和方法迅速发展完善，成为土地变化与生态环境科学领域的热点。当前人们非常关注土地利用/覆被变化对ESV的影响，但大多数研究把水田和旱地统一视为农田生态系统，而不考虑水田在ESV变化中的重要性。在水稻栽培过程中，灌溉、排水、倒灌等人为活动[3]，使稻田具有季节性的浅表面积，使水田在大气调节、水源涵养等方面与旱地、水资源等生态系统有明显区别。前人曾以试验田或特定地区为基础，对水田生态系统ESV进行了测定，提高了人们对水田ES的认识，但没有对ES的动态演化规律进行描述，而且在区域和时间上具有很大的局限性。2017年，长江经济带水田面积约307786km2，占中国水田面积的66.29%，是中国水稻的主要产地，是保证国家粮食安全的关键。但是，长江经济带却呈现出缩小趋势，对水稻生产构成了威胁，且随着气候变暖，高热热害的发生频率和强度明显增加，为了更好地评价长江经济带水田空间格局的动态变化，将不可避免地影响到水稻产量和稻田分布。此外，水田的变化对区域生态环境保护也具有重要意义。有鉴于此，本文根据1990-2015年间每五年六期土地利用空间数据，选取长江经济带作为研究区域，利用GIS空间叠加分析方法，分析水田时空格局的动态变化及与其它生态系统的转换特点，评价其对ESV的影响；旨在为区域粮食安全和生态安全提供依据，为大规模智慧农业遥感数据应用提供参考。在此基础上，提出了在智慧农业系统中衡量生态环境质量变化的研究思路。