地理信息系统技术在水稻产量时空变化研究中的应用_黄敬峰

中国水稻科学(Chinese J Rice Sci),2000,14(4):213～218213地理信息系统技术在水稻产量时空变化研究中的应用黄敬峰　王秀珍　王人潮　(浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所,浙江杭州310029)GIS Application in Analyzing the Time and Spatial Variation of Rice ProductionH UANG Jing-feng,W ANG Xiu-zhen,W AN G Ren-chao(Institute of A g ricultur a l Remote Sensing and I n f or ma tion App lica tion,Zhej iang University,H ang zh ou310029,China)Abstract:Using GIS as an analyzing tool,the characteristics,results,and tr ends o f spatial variatio n of total r ice pr oduc-tion in Zhejiang Province ar e analyzed based on the rice pr oduction database(on county basis)within three per iods(in1977, 1987and1997)by statistical analyses.T he total rice pro duction of87%counties in Zhejiang Prov ince has incr eased absolutely from1977to1987,but76%counties has abso lutely decreased from1987to1997.Generally the variation in total r ice pr oduc-tion is determined by tw o main factors,i.e.rice planting area and yield.T he key dr iving force of rice total pr oduction variation was yield from1977to1987and rice planting ar ea from1987to1997.T he rice production in the future will be decreased in Zhejiang Province.T he curv es of r ice planting areas are polynomial which the peak point is in the middle of1970’s.T he r ice yield and trend yield increase from1949to1998.T he effect of meteor ological elements on year-by-year variation of rice unit yield accounts for mor e than70%of y ear-by-year var iation of r ice y ield,the technological and social elements accounts for less than30%year-by-year var iation of rice yield.Key words:rice;yield;time and spatial var iation;g eog raphical information system摘　要:将地理信息系统引入浙江省的水稻产量的时空分布特征研究,它能定量、直观地表达水稻产量空间变化。

1987年与1977年相比,浙江省有87%的县市增产;而1997年与1987年相比,有76%的县市减产,而且减产幅度大。

1977～1987年水稻总产增加以单产为主要驱动力,而1987～1997水稻总产减少以面积为主要驱动力。

近十年来水稻总产呈下降趋势,未来浙江省水稻面积将进一步减少,总产也随之减少。

浙江省水稻单产和趋势产量呈上升趋势,气象产量的年际变化呈剧烈波动特征,水稻播种面积变化呈抛物线型。

在单产的年际变化中,技术水平和社会因素对水稻、早稻及早中稻、晚稻及迟中稻的影响不足30%,气象条件的影响70%以上,即在水稻单产的年际变化中,气象因素的影响比技术水平和社会因素都要大。

关键词:水稻;产量;时空变化;地理信息系统中图分类号:S433.111.4+2文献标识码:A文章编号:1001-7216(2000)04-0213-06 无论从播种面积还是从总产的角度看,浙江省的水稻生产在粮食生产中都占有最重要的地位,根据1949年到1997年的统计资料,浙江省水稻播种面积占粮食播种面积的百分比平均为70.31%,而同期水稻总产量占粮食总产量的百分比平均为82.07%。

浙江省历年粮食播种面积与水稻播种面积的相关系数为0.6050,而历年粮食总产与水稻总产的相关系数达0.9978,均达0.01极显著水平,表明浙江省的粮食生产与水稻生产的关系极为密切,尤其是水稻总产对粮食总产的影响很大。

时空变化是水稻生产系统发生、发展的必然结果。

开展水稻产量的时空变化特征研究,旨在认识和掌握水稻生产系统的区域差异及其变化规律,了解水稻产量随时间变化的特征,以便指导水稻生产的进一步发展。

地理信息系统是一种空间信息系统,具有独特的区域综合、空间分析、动态预测和提供决策支持的功能,目前已广泛应用于环境、资源、灾害等许多领域[1～10],但在水稻生产研究中还没有开展应用。

本文拟在地理信息系统支持下,以县为单位研究浙江省水稻产量时空变化特征,为政府和有关部门收稿日期:1999-08-25;修改稿收到日期:1999-12-08。

基金项目:国防科工委资助项目(Y97#14-6-2)。

第一作者简介:黄敬峰(1963-),男,副研究员。

制定水稻生产计划,指导农业生产提供依据。

1　浙江省水稻产量空间变化特征分析由于组成水稻生产系统的自然条件和社会条件的区域差异性,水稻生产系统也具有明显的地域分异;而且随着时间的推移,这种地域分异也在不断地发生变化,特别是随着改革开放政策的实施,水稻生产的区域格局发生了巨大的变化。

以前的研究结果都是一系列的统计表格,空间变化特征不能很好地体现出来,需要以历年各县水稻单产、面积、总产数据库为依据,运用GIS分析手段,研究和表达水稻生产的空间变化。

1.1　水稻产量空间变化研究方法针对以往统计表格所存在的不足和浙江水稻产量变化趋势,本文采用以下流程(图1),以连续3年的各县水稻总产平均值代表某一时期的浙江水稻生产水平;选择1977年(1976～1978年平均)、1987年图1　浙江省水稻生产系统空间变化研究方法流程Fig.1.Th e flow chart for studying rice production spatial variation in Zh ejiang Province.(1986～1988年平均)、1997年(1996～1998年平均)分别代表改革开放初期、十年后和近年来的水稻生产水平。

以县级行政区划图作为表达空间变化分析成果的基础载体,对这三个时段浙江省水稻总产量的空间变化特征、变化成因及变化趋势进行分析;并分别以空间变化图、变化表及变化分区论述表达研究。

1.2　水稻产量空间变化特征分析在分县水稻空间与属性一体化数据的基础上,借助地理信息系统,对三个时期的水稻总产量按行政编码做减法运算,生成总产量差值;然后对三个时期总产量差值进行分级制图和统计分析,编制了“浙江省水稻总产量变化图”(图2)。

从图中可直观地看出,不同时期全省各县、市水稻总产有增有减, 1987年与1977年相比以增产县市占优势,且增产幅度大,仅在双季稻区的建德、平阳、衢州、云和、遂昌、嵊州6个县市减产;但1997年与1987年相比,全省水稻总产减少的县市多于增加的县市,不仅双季稻区水稻总产减少,单季稻区水稻总产也在减少; 1997年与1977年相比,水稻总产以增加为主,平阳、衢州、云和、遂昌仍为减产县市,此外,宁海、新昌、舟山市所属县、桐乡、德清、余杭、临安、温州、永嘉等水稻总产都有不同程度的减少。

1997～1987年与1987～1977年比较,可看出水稻总产增加幅度在下降,增产县在减少,特别是近年来减产比较普遍,只有个别县,如常山、龙游、浦江、诸暨、上虞、余姚、温岭、瑞安、平阳、苍南等增产。

表1是水稻总产不同时期不同增减等级的县市数,1987年与1977年相比,54个县市增产幅度达到20000t,占浙江省总县市的76%;而1997年与1987年相比,减产县市占总县市的76%,而且减产幅度大,增产县市占总县市的24%。

1.3　水稻产量空间变化成因分析为了认识水稻总产空间变化的驱动力,在GIS 支持下,按水稻生产分区分别统计1977～1987年、1987～1997年两个时段的面积、单产和总产变化(表2)。

由表2可见,1977～1987年,全省各区水稻总产和单产都是增加的,水稻面积除浙南山地单季稻区、金衢盆地双季稻区、浙西北山地丘陵双季稻区略有增加外,其他地区水稻面积都是减少的,因此, 1977～1987年水稻总产增加主要是由于单产增加的结果。

1987～1997年,全省各区水稻总产和面积214中国水稻科学　第14卷第4期(2000年10月)图2　浙江省水稻产量空间变化图Fig.2.Sp atial var iation of rice production during different periods in Zhejiang Pr ovin ce.都是减少的,水稻单产除浙南山地单季稻区略有减少外,其他地区都是增加的,因此,1987～1997年水稻总产减少主要是由于面积减少的结果。

不同地区比较,面积减少超过1万hm2的有嘉兴市辖区、湖州市辖区、宁波市辖区和临安、余杭、长兴、嘉善、海宁、桐乡、宁海等县、市,其原因除了经济发展,城镇扩大,导致水稻面积减少,种粮的比较效益低等外;从自然条件看,这些地区热量条件不是十分充足,种植双季稻时间短,抢收抢种期间劳动强度大,而早稻的品质又差。

进一步分析1996～1998年早、晚稻面积、单产和总产变化情况,晚稻面积保持稳定,而早稻面积逐年减少。

根据当前我国注重粮食品质的粮食政策,早稻面积将会进一步减少。