基于MODIS NDVI年序列的区域化肥投入空间化方法.pdf

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1、第26卷2010年第6期6月农业工程学报Tl_ansactionsoft}leCSAEVbl．26No．6Jun．2010】75基于MODISNDVl年序列的区域化肥投入空间化方法孙丹峰1，王雅1，李红2，张微微1，周连第2(1．中国农业大学资环学院土地资源与管理系，北京100193；2．北京市农林科学院农业综合发展研究所，北京100097)摘要：随着农业水土资源高效利用和大量化肥投入，区域农业生态系统面临很大的生态环境压力。为准确评估区域施肥导致的环境风险，需要化肥投入的窄间分布数据。在区域土地的初级生产力构成凶素理论分析基础上，通

2、过丰成分分析建立不同作物种植模式下MODIS的NDVl年序列与区域土地自然质龟和化肥投入的空间关系，建寺了化肥统计数据的空间化分配方法。研究区结果表明NDVl年序列第一主成分与第二土成分，分别与土地自然质量和化肥投入呈显著相关，利用该关系完成了乡镇化肥汇总数据的窄间分配，表明该方法对区域化肥进行加权分配的合理性和町行性。关键词：化肥，生产力，主成分分析，MODISNDVI序列，空间化doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2010．06．031中图分类号：$127文献标识码：A文章编号：1002—6819(2010)

3、一06—0175—06孙丹峰，王雅，李红，等．基于MODISNDVl年序列的区域化肥投入空间化方法[J]．农业工程学报，2010，26(8)：175—180．SunDanfeng，WangYa，LiHong,eta1．SpatializingregionalfertilizerinputbasedonMODISNDVItimeseries[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(6)：175—180．(inChinesewithEnglishabstract)0引言化肥对农业产出增长的贡献率为32．2％【lj

4、，是农业生产中的重要因素之一。随着化肥投入的大幅度增加，在不断提高作物产鼍的同时，还带来了水体富营养化、土壤物理和化学属性恶化、地下水污染、生物多样性丧失等一系列严重的生态环境问题，并开始对作物生产形成负反馈作用。因此，研究区域化肥投入存在的空间差异性，对农田化肥投入进行优化配置，是实现区域农田集约化、科学化管理的基础。化肥数据通常是以行政区(省、市、县、乡)为单元，逐级统计得到的汇总数据而丢失了空间差异性，其次不同地块上的化肥效应取决其与地块上各自然要素单元(如气候、土壤等要素)的相互作用。因此，构建化肥统计数据空间化差异模型是一项

5、非常重要的基础工作。统计数据空间化方法的一个重要特征是单元内的容量不变性，即空间分配过程不影响原有属性值对整个单元总量或平均值的表达【2】。社会数据空间化的研究目前主要集中在人口数据的空间化、国内生产总值(GDP)空间化以及空间化方法的改进上。处理这一类问题的方法主要是使用面域加权【34】。但是，将化肥投入空间化到一定尺度的网格区域上，目前研究几乎还处于空白。农田系统是～个非常复杂的系统，农业化肥投入受到诸多因素的影响，它有别于人口数据，简单地应用辅助数据进收稿日期：2009-07-06修订日期：2010-06．17基金项目：“十一五

6、”国家科技支撑项目(2006BABl5805，2006BADl0A06-03)；“十五”国家科技攻关计划(2004BA617804)作者简介：孙丹峰(1971～)，男。山东海阳人，教授，博士，主要从事农业遥感应用和资源环境信息技术研究。北京中国农业大学资环学院土地资源与管理系，100193。Email：sundf@eau．edu．cII行面域加权的数学方法还不能够从本质上全面地反映影响化肥投入的各要素，因此如何利用基于遥感数据的高时间分辨率的归一化植被指数(NDvI)年序列与土地初级生产力构成关系，以化肥为例，研究农业投入的空间化方法

7、是本文的研究重点。1理论假设与研究区1．1理论假设土地生产力是反映土地本身的自然生产潜力和人类劳动经营的综合指标，是土地在特定的管理措施条件下生产出某种植物或植物产品的能力【8l。土地生产力取决于以下3方面因素：作物种植模式、土地自然质量和农田管理措施。种植模式是指土地的用途及作物品种，不同的种植模式所带来的生产力不同，即一块土地用于种植经济林与用于种植粮食作物，生产力是不一样的。土地自然质量是在5大成土冈素(母质、生物、气候、地形、时间)综合作用下形成的，造成自然肥力高低的不同，进而影响自然质鼍决定的那部分生产力。农田管理措施包括施

8、肥、灌排措施等人工措施满足作物生长过程的需求，是人工投入所造成的生产力。可见作物种植模式、土地自然质量和农田管理措施这三者相互耦合，构成了土地生产力。植被遥感信息中包含了叶子及其生长状况等综合信息，这些信息直接指示作物干