农业资源与环境学报杂志

农业资源与环境学报杂志2021年第6期

• 耕地资源系统认知的演进与展望

  胡月明,杨颢,邹润彦,史舟,吴文斌,邬伦,王璐,任向宁,谢英凯,任少宝,朱治强,熊昌盛,谢夏

  耕地是人类改造和利用地表而形成的最古老和最广泛的人地系统，耕地质量是耕地系统诸要素耦合状态的表达，耕地资源是在一定时间、技术和经济条件下耕地开发利用价值的体现。本文厘清了耕地系统、耕地质量、耕地资源认知内涵与演进过程，解析了耕地资源的“自然-人文”构成要素与耦合关系、“水平-垂直”结构特征与形成机理、“生产-生态-生活”功能协同与转换关系、“物质-能量-信息”交换过程与响应机制，以及“经济-生态-社会”服务价值与演变规律，构建了“二维要素-三重功能-多元价值”的耕地资源认知系统，提出了系统认知耕地资源的新思路，解构了耕地资源内部机制与外部价值，以期为耕地保护与质量提升及自然资源资产“两统一”管理提供理论依据，推动高质量跨越式发展的耕地保护与资源利用新格局构建。

• 基于数量、质量、生态三位一体的永久基本农田快速优化布局研究

  梁晓玲,王璐,黎诚,蔡宜泳,任少宝,柯春鹏

  永久基本农田布局优化的研究对保护耕地和保障粮食安全都具有重要的意义。为了实现立足于耕地数量、质量、生态三位一体理念的永久基本农田空间布局快速优化，本研究选取广东省罗定市作为研究区，从耕地数量、耕地质量、空间形态、空间规划和生态环境等5个层面构建永久基本农田布局优化指标体系。同时，以GIS技术作为分析工具，采用综合指标评价法对罗定市的永久基本农田空间布局进行现状分析及布局优化研究。结果表明，从空间分布来看，调整前后的永久基本农田分布格局基本一致，主要呈中间密四周疏、东西密南北疏的布局特征。布局优化后罗定市的永久基本农田总面积增加了5.2 hm2，相较于调整前的永久基本农田空间布局合理性也有了大幅提高。总体而言，优化调整后的罗定市永久基本农田不仅确保了耕地数量，提升了耕地质量，优化了空间形态，而且改善了罗定市的生态环境，其空间规划也得到了一定程度的优化提升。研究表明：耕地地块布局合理性的评判对永久基本农田划定工作具有重要作用，未来可根据现状耕地和永久基本农田的布局合理性进行永久基本农田的调入、调出，有效推进罗定市永久基本农田划定工作进程；而立足于耕地数量、质量、生态三位一体理念的罗定市永久基本农田布局快速优化方法，也为全国其他粮食主产区的永久基本农田划定工作提供了借鉴及参考。

• 改革开放以来珠三角地区农业功能转变与景观形态演变

  何可,叶昌东,陈当然,黄安达

  为探索农业功能与景观形态的演变历程及其关系，推动生产、生活、生态“三生”功能融合，理清改革开放以来珠三角农业功能及景观形态的演变历程，本研究引入生态系统单位面积生态服务价值表和景观格局指数进行测算。结果表明，1980—2018年，农业食品与原材料生产功能价值从20.81亿元下降到17.45亿元，休闲与文化功能价值从11.83亿元增长至13.92亿元，生态调节与保护功能价值从215.88亿元增长至217.96亿元。农业景观面积从2 094 233.94 hm2缩减到1 753 198.20 hm2，总斑块数从5 536增长至8 282，聚合度从96.732 6减小至95.878 2，景观形状指数由158.578 8增长至182.868 4。研究表明，农业功能转变及景观形态演变历程可以归纳为三个阶段：改革开放至20世纪90年代以生产功能为主导，农业景观表现为以耕地为主、桑基鱼塘为典型的传统农业景观；20世纪90年代至2010年前后以生活功能为主导，农业景观呈现以观光体验为特征的观光农业景观；2010年前后至今转变为“三生”功能融合主导，农业景观呈现以生态休闲为目的的休闲农业景观。

• 基于分层多元复合模型的广东省农田土壤有机碳高精度制图

  任向宁,王璐,林赋英,陈淑莹,胡月明

  农田有机碳库是唯一可在较短时间尺度上通过合理利用而进行适度调节的碳库，农田土壤有机碳高精度制图对进一步明析地理环境背景，提升区域土壤固碳潜力，促进碳交易、碳中和等具有重要的意义。本研究以广东省为研究区，在中大空间尺度区域综合特征分区的基础上，基于地理探测器确定农田土壤有机碳空间分异的变量结构，分区构建分层多元复合模型，根据208 503个土壤采样点数据编制研究区高精度农田土壤有机碳密度空间分布图。结果表明：耦合自然地理特征和社会经济特征，引入多距离空间聚类进行中大空间尺度综合特征分区，能够显著收敛样本离散程度，土壤有机碳样本标准偏差均值、方差均值较未分区前分别下降0.55、3.53，Moran's I指数上升0.08。受自然环境与人为扰动双重影响，农田土壤有机碳空间变异的变量众多，且不同综合特征分区内变量结构差异较大，年均降水量、海拔高度、地形坡度等变量在不同特征分区的影响力存在显著差异，土地利用方式及土壤理化性质等变量对不同特征分区均存在较大的影响力。基于地理探测器构建的分层多元复合模型，较好地解决了中大尺度和复杂情景下土壤有机碳空间分异规律与空间突变的同步表达矛盾，抑制了多变量插值噪声增加，其综合精度较地理加权回归模型（GWRK）、径向基函数神经网络（RBFNN）和普通克里格（OK）分别提升6.45%、10.45%和7.50%。在大密度样本集支持下，综合区域综合特征分区、地理探测器、分层多元复合模型等技术手段编制的广东省高精度农田土壤有机碳空间分布图，预测结果准确，空间细节表达清晰，为编制大空间尺度的土壤有机碳分布图探索了有效路径。

• 广东省增城区不同耕地利用类型下赤红壤酸度变化

  蔡泽江,余强毅,吴文斌,文石林

  为研究典型区域不同耕地利用类型下土壤酸度变化特征及主要影响因素，通过调查采样分析增城区三种耕地利用类型（水田、水浇地和旱地）下土壤的pH、交换性酸、有机质、阳离子交换量、全量养分、速效养分含量及其相互关系。结果表明：83.7%的土壤样品pH低于6.5，其中pH区间为（5.5，6.5]和（4.5，5.5]的样品均占37.8%，低于4.5和高于6.5的样品比例分别为8.1%和16.3%；水田土壤pH最高，其次为水浇地，再次为旱地，平均pH分别为6.02、5.51和4.87。水浇地和旱地土壤交换性氢含量显著高于水田；旱地土壤交换性铝含量最高，其次为水浇地，再次为水田，分别为1.38、0.72、0.31 cmol·kg-1。土壤pH与土壤碳酸钙和全钾含量均呈显著正相关，而与土壤交换性酸、Olsen-P含量呈显著负相关。土壤交换性氢与Olsen-P和有效钾呈显著正相关，而与土壤碳酸钙含量呈显著负相关；土壤交换性铝与土壤阳离子交换量、Olsen-P含量呈显著正相关，与土壤碳酸钙和全钾含量呈显著负相关。研究表明，增城区耕地土壤以弱酸性和酸性为主，且耕地利用类型是影响土壤酸度的主要因素之一，旱地土壤酸度最强，其次为水浇地，再次为水田，但其作用机理还有待进一步研究。

• 从化区农田耕层土壤有效硅空间分布及影响因素

  渠悦,马涛,胡月明,刘洛,孙孝林

  为探究广州市从化区农田土壤有效硅空间分布及影响因素，以期为促进我国粮食主产区水稻产量增长提供科学依据和参考，采用描述性统计、地统计学、相关性分析与GIS （地理信息系统）技术结合的方法对从化区土壤有效硅开展研究。结果表明，研究区土壤有效硅平均含量为60.31 mg·kg-1，总体偏低，并呈现中度变异；在中心区域、粮食主产区和丘陵地带，土壤有效硅含量较高；有效硅含量与土壤pH、有机质含量、黏粒含量呈正相关，土地利用方式、成土母质对其也有显著影响。研究表明，在所考虑的影响因素中，成土母质对从化区农田土壤有效硅的影响程度居于首位。

• 丹江口市土壤侵蚀敏感性时空变化特征

  马方正,于兴修,胡砚霞,李明蔚,程思,王星峰,肖娟花

  土壤侵蚀是丹江口库区主要的生态问题之一，明确丹江口市土壤侵蚀敏感性的时空变化特征有助于深入认识丹江口库区的土壤侵蚀机理，也可为保护库区水环境提供依据。基于修正的通用土壤流失方程（RUSLE），结合丹江口市多山、地形破碎的地形特征，选择降雨侵蚀力、土壤可蚀性、地形起伏度、植被覆盖度、沟壑密度5个因子构建土壤侵蚀敏感性评价体系，借助ArcGIS 10.2平台，综合评价2012—2017年丹江口市土壤侵蚀敏感性，并分析研究区在不同下垫面要素下土壤侵蚀敏感性的空间分布特征。结果表明：丹江口市土壤侵蚀敏感性整体呈现南北高、中间低的态势，主要表现为轻度敏感和中度敏感，高度及以上敏感区仅占研究区总面积的13.53%；5年间丹江口市中度敏感、轻度敏感、不敏感区面积呈增加趋势，高度敏感和极敏感区面积呈下降趋势；疏林地和未利用地是研究区高敏感性土地利用类型；研究区土壤侵蚀敏感性随坡度增大呈先升高后降低趋势。研究成果可为丹江口市土壤侵蚀机理研究和水土保持及生态环境建设提供参考。

• 基于MCE-CA-Markov和InVEST模型的伊犁谷地碳储量时空演变及预测

  史名杰,武红旗,贾宏涛,朱磊,董通,何盘星,杨强军

  陆地生态系统碳源与碳汇的变化与土地利用/覆被变化（LUCC）的演变密切相关，为探讨土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响机制，基于1980—2020年LUCC数据集，通过多评价准则（Multi-criteria evaluation，MCE）的元胞自动机（Cell automata，CA）和马尔科夫链（Markov chain）模型，模拟伊犁谷地2030年的LUCC时空动态，耦合InVEST模型探讨土地利用变化下伊犁谷地1980—2030年陆地生态系统碳储量的时空演变格局。结果表明，MCE-CA-Markov模型预测LUCC数据集与2000、2010年和2020年实际LUCC精度检验的Kappa系数分别为0.929 1、0.875 5和0.929 7，模型模拟普适性较高，可对后续碳储量时空演变格局进行精准评估。利用InVEST模型估算的伊犁谷地1980年总碳储量约为1 114.95 Tg，预计至2030年总碳储量呈逐期下降趋势，累计净减少65.94 Tg，其中林草地面积的退缩是致使碳储量下降的主导因素。伊犁谷地碳储量空间分布总体上表现为高值区域环绕低值区域，呈嵌套分布。碳密度的高值区域分布在南部和北部山区林草地，而低值区域仅集中在中部河谷平原附近。研究土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响可为研究区碳库管理提供数据支持，为制定碳固存和环境保护政策提供理论参考。

• 基于协同克里格的县域耕地质量监测点优化布设

  邝珊,胡月明,刘振华,杨颢,刘洛,谢英凯

  根据耕地质量的空间分布特征优化监测样点布局，可提高耕地质量的监测效率和准确性。本研究筛选与耕地质量协同变化的环境因子作为辅助变量，利用地统计学方法分析耕地质量的空间变异特征，采用协同克里格法优化耕地质量监测样点的布设。结果表明：利用与耕地质量相关性较好的地下水位为辅助变量，在不同规格网格的样点布设下，协同克里格在最适（5 km×5 km）网格尺度下得到66个监测点的插值精度，优于普通克里格在小（2 km×2 km）网格尺度下得到390个监测点的插值精度；而在相同规格网格的样点布设下，协同克里格方法得到监测点的插值精度均优于普通克里格。研究表明，结合易于获取的辅助变量信息的协同克里格方法可优化耕地质量监测点布设，得到更少的监测点的样点方案，在耕地质量监测中可实现减少成本的同时提高监测精度。

• 天空地一体耕地质量监测移动实验室集成设计

  张飞扬,胡月明,谢英凯,谢健文,萧嘉明,封宁,周炼清,史舟

  中国粮食需求压力巨大，耕地质量下降会影响粮食质量和安全。现行的耕地质量监测方法因检测时间长、时空信息不足等缺陷难以满足越来越繁重的耕地质量调查监测需求。本研究探讨了适用于耕地质量监测的方法及移动实验室案例，构建了天空地一体耕地质量监测指标体系，搭建了集成卫星遥感、无人机遥感、无线传感器网络和原位速测等技术的移动实验室架构，研发了基于中间件技术的天空地多种监测方法的集成技术；创制了一套天空地一体的耕地质量监测移动实验室，并在耕地提质改造项目区域进行了实地测试，在2 h内完成5个采样点的土壤养分、重金属等13个项目所需指标的现场速测，验证了本研究成果与常规耕地质量监测方法相比监测效率和现场出具结果的能力更强。本研究能够弥补现行耕地质量监测方法的不足之处，并且在监测指标全面性和监测数据时空尺度上都更有优势，能大大提升各级业务部门耕地质量监测的效果，加强耕地管理和保护的能力。

• 耕地质量和产能评价指标体系研究——以广西宾阳县为例

  张英,冯雪珂,任少宝,游小敏,余晨

  为科学评价耕地资源，实现耕地的有效管理，提高土地利用效率，通过文献法对耕地质量和产能的评价指标进行梳理，利用地理探测器进行指标筛选，采用特尔斐法确定指标权重，应用加权求和法对指标系数进行修正，利用连乘积法计算耕地质量与产能指数，系统科学地构建耕地质量和产能评价体系。结果表明，宾阳县耕地质量整体情况良好，等别为优等和良等的耕地面积占99.95%，东北部耕地等别略低于西南部，其等别差异主要原因为土地利用方式不同和土壤健康状况的差异。耕地产能等别中旱地等别主要集中在11等，水田等别主要集中在7等，呈现中部高四周低的分布规律，中心城镇地势平坦、管理水平高是造成耕地产能等别差异的主要原因。研究表明，应用本研究构建的指标体系得到的宾阳县耕地质量评价结果能够很好地反映耕地实际质量状况，说明评价指标体系合理，适用性较强。

• 从作物轮作角度评价华南典型赤红壤农区耕地质量空间差异

  刘园,蔡泽江,余强毅,吴文斌,周清波

  为从作物轮作角度分析华南典型赤红壤农区耕地质量空间差异，针对华南典型赤红壤农区构建作物轮作系统遥感分类体系，基于空间分析、文献支持、野外实地调查、农户访谈与专家知识，建立不同作物轮作系统与耕地质量等级之间的关联关系；基于Sentinel-1与Sentinel-2时间序列遥感数据、利用决策树制图方法，开展作物轮作系统遥感制图，并在不同空间尺度分析耕地质量空间差异与规律。结果表明，作物轮作系统与耕地质量之间存在关联关系，总体而言，水田轮作系统由于化肥投入较低、对土壤干扰较小、长时间被水面覆盖，不易引起土壤酸化等耕地质量问题，耕地质量等级较高；蔬菜、果园系统由于化肥投入较高，耕地质量一般较低，具体表现为土壤酸化、土壤重金属污染等问题。研究区蔬菜轮作系统比例最高，其次为果园系统。研究区耕地质量总体一般，主要为三等地，呈现出明显的空间分异。本研究初步探明作物轮作与耕地质量的关联关系，并将作物轮作遥感制图结果应用于耕地质量空间差异研究，由于耕地质量特征较难直接通过遥感反演获取，通过监测地表作物种植情况进而反演耕地质量具有理论可行性，未来有必要深入解析作物轮作、地形地貌、气象水文等要素与耕地质量的关联关系，构建大数据驱动的耕地质量时空差异评估技术体系，支撑跨尺度耕地质量监测与评价研究。

• 基于时空角度的广东省耕地占补平衡绩效评价

  李敬,张燊,胡月明,吴克宁

  随着社会经济的迅猛发展，我国的城市化水平不断加快，城市面积不断扩张，耕地资源面临着被过度占用的风险，耕地的锐减对国家的粮食安全及生态环境产生了负面影响。在耕地面积逐渐减少的背景下，国家制定了耕地占补平衡相关政策，以期保护耕地、促进土地资源的高效利用以及维护国家粮食安全和社会稳定。本研究从时间角度对广东省2000—2016年耕地占补平衡政策绩效进行评价，从空间的角度通过构建PSR模型对广东省21个市2011—2015年耕地占补平衡政策绩效进行评价。结果显示，在时间维度上2000—2016年政策绩效呈阶段性上升的特点，2016年上升至最大值。在空间维度上，广东省耕地占补平衡政策绩效存在明显的区域差异，粤东、粤西地区在落实耕地占补平衡政策方面取得较好的绩效成果，其中粤西沿海和粤西北山区实施绩效最好，而珠三角平原地区实施绩效较差。最后，在广东省耕地占补平衡政策绩效评价的基础上，从缓解耕地占补平衡压力、加大惠农力度、耕地提质、引入社会资金等四个方面提出合理有效的建议。

• 黑土小流域沟道分布遥感监测及主控因素研究

  温艳茹,余强毅,杨扬,张斌,吴文斌

  为了对典型黑土区小流域沟道分布进行遥感监测，并解析影响其发育的主控因素，选择黑龙江省海伦市光荣村为研究区，通过对遥感影像和地形图的目视解译判读和空间分析，量化汇水区面积、坡长等12个变量，结合对264条切沟与等高线分布关系的地貌学分析、统计分析和野外详查，解译地表径流和机耕道作用等6种情形，对典型黑土区小流域切沟发育主控因素进行探讨。结果表明，研究区林地面积大小不能直接控制切沟发育，林地内活跃沟长占活跃切沟总长的46.2%。小流域汇聚坡是切沟发育的典型地形，沟长占总长的68.1%，汇聚坡导致地表集中径流，沟长占总长的63.0%。汇水区面积和坡长是影响沟长的最主要因素，而小流域坡度是影响沟密度的显著因素。同时，切沟侵蚀多伴生于农田机耕道路一侧，机耕道旁沟长约占其总长的23.3%。研究表明，黑土区切沟侵蚀主要与机耕道促进地表径流的作用密切相关，侵蚀沟综合治理必须考虑小流域景观布局和山水林田湖草综合治理，应将农田机耕道路周边大型活跃切沟防控作为黑土区保护的重中之重。

• 基于MaxEnt模型提取撂荒耕地——以四川省武胜县为例

  罗雅红,龚建周,李天翔,胡月明

  在乡镇尺度厘清商品粮生产基地的撂荒耕地问题，对耕地保护和粮食安全具有重要意义。基于国产GF-1号遥感影像，耦合撂荒耕地的影响因子及影像波谱信息，以撂荒耕地问题较为突出的四川省武胜县为案例区域，探索应用MaxEnt模型提取常年性、季节性撂荒耕地信息的潜力，揭示撂荒耕地时空分异规律及其影响因素。结果表明，MaxEnt模型识别撂荒耕地的受试者工作特征曲线下面积（AUC）值均大于0.9，混淆矩阵总精度大于80%，季节性撂荒耕地面积与统计年鉴的相对误差不超过10%。受高程影响，常年性撂荒耕地主要集中分布于海拔超过300 m的丘陵山区，少数零星分散于嘉陵江两岸地势低缓的地区；季节性撂荒耕地各镇均普遍分布，局部呈片状分布特征。在2015—2018年研究时段内，常年性、季节性撂荒耕地面积和撂荒耕地总面积均保持平稳态势。研究认为，MaxEnt模型在提取撂荒耕地信息方面具有较大的应用潜力和优势；常年性与季节性撂荒耕地具有不同的空间分异特征，前者归因于海拔、交通及灌溉条件，后者归因于海拔、耕作半径和灌溉条件。研究丰富了基于遥感影像提取撂荒耕地信息的方法，增强了撂荒耕地时空分异特征与归因的认知，为乡村耕地合理利用与管理的实践提供理论支撑。

• 基于改进遥感生态指数的海南岛生态环境质量动态变化

  付杰,王萍,张清,李兴荣,田燕芹

  为定量分析海南岛生态环境质量，基于耦合绿度、湿度、干度、热度4项指标的遥感生态指数（Remote sensing ecologicalindex，RSEI），考虑土地利用强度、人口聚集度与坡度对海岛生态系统的影响，增加土地利用、人口分布、地形3项指标，利用主成分分析法构建了改进遥感生态指数（Improved remote sensing ecological index，IRSEI）模型。利用RSEI与IRSEI分别对海南岛2000—2020年的生态环境质量进行动态监测，分析IRSEI的合理性以及两者与生态环境状况指数（Ecological index，EI）的相似性。结果表明：与RSEI相比，IRSEI与EI指数更接近，且具有很好的合理性，IRSEI突出土地利用、人口分布与地形地貌对生态环境质量的影响，可以对海南岛生态环境质量进行准确、客观的评价。2000—2020年间海南岛生态环境质量呈现“下降-上升-下降”的变化趋势，但整体来说，IRSEI均值从0.721上升至0.766，其生态环境质量得到提升。生态环境质量等级为优、良的土地各年份占比均超过89%，等级为差、较差的土地占比极少，二者之和在各年份所占比例均低于1.48%；海南岛中南部地区的生态环境质量高于东部、北部以及环岛地区，生态环境质量总体处于优良水平。生态环境质量提升的区域覆盖面积为12 278.00 km2，占比47.5%，生态环境质量有所下降的区域覆盖面积为3 124.07 km2，占比12.1%；改善地区主要分布在北部和东部，退化地区主要分布在人口密集的环岛沿海城市带。研究构建了适用于海南岛的生态质量评估体系，为海南省生态环境的治理保护和相关政策法规的制定提供科学依据。

• Google Earth Engine平台支持下的南流江流域生态环境质量动态监测

  杨坤士,卢远,翁月梅,韦丽珍

  为探究南流江流域2000—2019年生态环境质量的时空变化，利用Google Earth Engine（GEE）平台对2000—2019年南流江流域Landsat影像进行优化重构，并耦合植被绿度、湿度、地表温度、土壤干度等生态环境指标，构建遥感生态指数（RSEI）模型对南流江流域生态环境质量进行监测和评价。结果表明：2000—2019年南流江流域生态环境质量呈现逐年好转的态势，RSEI均值从2000年的0.543 4增长至2019年的0.636 4；南流江流域生态环境质量面积变化主要以中等生态风险等级向良生态等级转移为主，其中流域上游的中生态等级面积占比减少29.90个百分点，下游的良生态等级面积占比增加28.11个百分点。研究表明，使用GEE平台重构年度无云影像，可以对常年多云覆盖区的生态环境质量进行长时序的监测和评价。

• 武清区典型蔬菜种植区土壤重金属的风险评估和空间分布特征

  苏辉跃,王璐,钱欢,韩玥江,刘江川

  重金属污染已严重危害人类健康与粮食安全，为探明不同时期土壤重金属动态变化规律，采集了天津市武清区的95个农田表层土，并对样品中Pb、Cu、Cr、Ni、Zn、Cd和As的含量进行测定。基于地统计法分析农田土壤重金属空间分布规律，探讨2005年和2019年土壤重金属的累积、潜在生态风险以及土壤中重金属的空间分布特征。结果表明，除Ni以外，重金属Pb、Cu、Cr、Zn、Cd和As随着时间的推移累积污染不断增加。地累积指数和潜在生态风险指数结果表明，Cd和As是研究区生态风险的主要贡献者。2005年和2019年重金属空间特征表明，Cu、Cr、Ni、Zn和As具有相似的空间分布，高值区集中在研究区的西南部，Pb的高值区呈现面源污染，而Cd呈现明显的点源污染。研究区Cu主要受农业施肥的影响，Zn主要受农业施肥和污水灌溉的双重影响，As、Ni和Cr的污染主要来自成土母质，Cd可能来源于工业活动，Pb归因于交通尾气的排放。研究表明，武清区典型蔬菜种植土壤重金属累积的主要原因是工业排放以及污水灌溉。本研究明确了天津市武清区的土壤重金属空间分布特征及污染源，可为研究区污染控制和生态保护提供理论依据。

• 耕地质量评价缺失数据填充方法研究

  陈宇,周悟,胡月明,谢健文

  在耕地质量数据调查与采集过程中会由于人为、环境等因素造成数据缺失，而目前数据缺失填充方法都存在适用性不足的问题，为完善耕地质量数据库从而提高耕地质量评价精度，对耕地质量评价缺失数据填充方法的研究是十分重要的。本研究以广州市从化区耕地质量数据库为样本集，根据空间相关性和空间分布将数据集划分为空间关联性数据集和非空间关联性数据集，利用多种填充方法对其进行缺失填充模拟，采用十字交叉法进行精度验证。结果表明：选取数据整体异常值比例不足1.2%，且高程、气温、有效锌等25组因素具有空间相关性。对空间关联性数据填充精度最高的是四象最近邻算法，在缺失率20%以下时精度仍高达80%，精度随缺失率增大而降低，其次为K最邻近（KNN）算法、期望最大化法、多重填充法、回归模型算法，四象最近邻算法相较于KNN算法在数据密集时精度更好。对非空间关联性数据填充精度最高的是相似聚集填充算法，在缺失率25%以下时精度超过80%，其次为期望最大化法、多重填充法、回归模型算法。综上，本研究提出的四象最近邻算法和相似聚集填充算法相比其他算法在耕地质量评价缺失数据填充中精度更高，效果更稳定，且实用性更广。

• 基于多源数据的村庄发展潜力评价及村庄分类

  朱泽,杨颢,胡月明,陈飞香,柯春鹏

  村庄是促进城乡发展的重要单元，厘清村庄发展潜力、合理划分村庄类型是推动乡村振兴战略的基础。本研究以广州市从化区为例，基于多源数据构建评价指标体系，进行村庄发展潜力评价，并结合潜力评价结果、POI（兴趣点）数据核密度分析、引力模型划分村庄类型。结果表明：从化区村庄发展潜力整体上较好，但发展潜力分布不均衡，呈现西南强、东北弱的空间格局，形成以城区为中心向外扩散的圈层结构；从化区村庄可划分为经济核心类村庄、集聚提升类村庄、相对稳定类村庄、规模控制类村庄、搬迁撤并类村庄5类，数量占比分别为14.23%、12.69%、23.08%、25.38%、24.62%。研究表明，基于多源数据进行村庄发展潜力评价具有时效性和普适性，结合发展潜力、POI数据、村庄竞争力划分村庄类型，可为村庄发展规划精细化实施提供参考。

• 基于Hive的高寒草地海量数据高效分析系统设计研究

  李亮丹,晔沙,谢夏,胡月明,谢健文,周悟,游小敏

  解决高寒草地的退化问题需要对高寒草地退化现状进行综合评价，而这需要相关数据作为支撑，本研究设计并实现了一个基于Hive的高寒草地海量数据高效分析系统，能对高寒草地的海量数据进行可靠、高效地存储分析。首先，平台设计基于Hadoop、Hive、Sqoop环境，通过节点和集群配置等步骤搭建完成；然后，通过期望最大化（EM）算法进行数据填充、数据导入、数据分区存储等步骤，完成数据抽取、转换、加载（ETL）及数据存储；最后，系统通过混合函数编码实现模糊查询功能，实验测试表明系统达到了预定的效果。随着文件大小的增加和总体数据规模的增大，系统整体存储和读取时间一直处于增长的状态，但平均运行时间（平均处理1 MB数据所使用的时间）处于降低的趋势，说明随着数据量的增加，系统并行处理海量数据的能力得到体现。使用2014年青海省称多县高寒草地样方监测数据和部分虚拟数据（总数据量约为3 958万条，7.56 GB），对Hive集群以及关系型数据库SQL Server的数据查询效率进行对比。结果显示，当查询数据量为3 958万条时，Hive集群数据查询的时间为SQL Server查询时间的67.8%。说明在数据量较大时，系统数据查询的效率比SQL Server更高。通过HiveQL对高寒草地生态数据进行分析处理，并开展相应的对照实验，对比发现，Hive数据分析技术与对照实验的处理结果相同。综上，将分布式数据仓库技术应用于高寒草地海量数据的存储与分析，较传统的数据存储与分析技术相比有明显的进步。本系统对海量数据处理效率高、可开发性强，可以很好地满足海量高寒草地数据的存储和分析要求。