近百年农田利用及碳储量时空演变研究：以沱江流域为例

本书面向农业资源与环境领域需求，基于地理大数据、土地资源学、土壤计量学和空间智能理论与方法，集成机器学习方法和陆地生态系统过程模型，创新性地提出历史农田空间分布重建和农田土壤碳储量时空演变规律模拟方法，全面分析西南传统农业区沱江流域近百年农田利用变化以及碳储量演变规律及关键驱动机制。

目录
第1章 历史土地面积和分布重建概述 1
1.1 历史土地利用面积重建 2
1.2 历史土地空间分布重建 2
1.2.1 历史土地空间分布重建方法 2
1.2.2 历史农田分布重建数据集 4
1.3 历史农田利用时空变化研究前沿 5
第2章 农田土壤有机碳时空变化研究概述 7
2.1 土壤碳库与全球气候变化 7
2.2 农田土壤有机碳影响因素 8
2.2.1 气候 9
2.2.2 地形 9
2.2.3 土壤 10
2.2.4 土地利用 10
2.2.5 农田管理 11
2.3 土壤有机碳时空演变研究方法 13
2.3.1 以点代面法 14
2.3.2 计数统计法 14
2.3.3 数字土壤制图法 14
2.3.4 过程模型法 15
2.3.5 结合土壤学科知识的机器学习法 17
2.4 土壤有机碳过程模型研究前沿 17
2.4.1 过程模型在土壤有机碳时空模拟中的挑战 17
2.4.2 过程模型参数优化的改进潜力 18
第3章 研究区概况 20
3.1 沱江流域概况 20
3.1.1 地理位置与区位条件 20
3.1.2 自然环境概况 21
3.1.3 社会经济概况 23
3.1.4 行政区划沿革 23
3.2 区域农业发展特征 26
3.2.1 农田垦殖历程 26
3.2.2 农业生产状况 26
3.2.3 种植制度分析 27
3.2.4 农业要素投入 28
第4章 近百年沱江流域农田空间格局重建 29
4.1 数据来源与预处理 30
4.1.1 基础数据 30
4.1.2 数据预处理 31
4.2 历史农田面积重建 32
4.2.1 农田重建数据源的甄别 32
4.2.2 1911—2010年研究单元农田面积重建 34
4.2.3 典型时间断面的选择 36
4.3 历史农田空间分布重建 37
4.3.1 农田空间分布影响因素的选取 37
4.3.2 农田空间分布影响因素的重要性排序 44
4.3.3 农田空间分布重建模型的构建 47
4.3.4 农田面积与遥感数据的调和 49
4.4 结果与分析 50
4.4.1 1911—2010年农田面积时序演变特征 50
4.4.2 1911—2010年农田分布时空变化特征 54
4.4.3 1911—2010年县域垦殖率特征 60
4.4.4 历史农田重建结果精度检验 62
4.4.5 农田时空演变驱动机制分析 65
4.5 本章小结 66
第5章 融合管理因子的沱江流域农田土壤有机碳分布现状预测 68
5.1 数据来源及预处理 69
5.1.1 土壤数据 69
5.1.2 环境协变量数据 69
5.1.3 农田管理数据 70
5.2 模型指标筛选 74
5.3 融合管理因子的机器学习模型 75
5.4 SOC预测模型精度评价 76
5.5 结果与分析 77
5.5.1 土壤有机碳含量及环境变量的描述性统计特征 77
5.5.2 融合管理因子后的模型模拟精度分析 79
5.5.3 农田土壤有机碳含量分布现状特征 80
5.5.4 农田土壤有机碳空间分布驱动因子分析 81
5.6 本章小结 83
第6章 长时序农田土壤有机碳储量演变模拟方法构建 85
6.1 农田AMG模型简介 86
6.2 农田AMG模型的改进 87
6.2.1 基于Rock-Eval?热解分析法的CS/C0校正 87
6.2.2 潜在矿化速率k0的优化 88
6.3 农田碳输入量计算 88
6.4 模型精度评价 90
6.5 敏感性分析 91
6.6 结果与分析 91
6.6.1 农田AMG模型的模拟效果 91
6.6.2 改进的AMG模型与原模型精度比较 93
6.6.3 模型参数敏感性分析结果 96
6.6.4 模型残差分析 97
6.7 本章小结 100
第7章 近百年沱江流域农田土壤有机碳演变模拟 101
7.1 数据来源及预处理 102
7.1.1 农田空间分布数据 102
7.1.2 气候数据 102
7.1.3 土壤数据 103
7.1.4 农田管理数据 103
7.2 区域农田土壤有机碳演变模拟方法 103
7.3 模拟结果精度验证流程 104
7.4 趋势检验方法及精度评价指标 106
7.5 影响因素定量分析情景实验 106
7.6 结果与分析 107
7.6.1 不同尺度下农田土壤有机碳演变模拟结果验证 107
7.6.2 沱江流域1911—2017年农田土壤有机碳储量时间变化分析 111
7.6.3 沱江流域1911—2017年农田土壤有机碳储量空间变化分析 112
7.6.4 近百年农田土壤有机碳储量变化驱动因子定量分析 114
7.7 本章小结 116
第8章 沱江流域未来农田土壤固碳减排优化管理策略探讨 117
8.1 数据来源及预处理 119
8.2 农田生态系统碳氮养分流动量化方法简介 119
8.3 流域未来农业发展情景设定 124
8.4 未来农田土壤有机碳储量预测 125
8.5 结果与分析 125
8.5.1 2010—2020年沱江流域农田生产-环境效益年际变化特征 125
8.5.2 未来不同情景下的农田环境效益对比 128
8.5.3 典型情景下的农田环境效益空间分布特征 131
8.5.4 流域未来农田固碳减排优化措施探讨 133
8.6 本章小结 135
参考文献 136