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基于地形改进NPP指数的县域耕地产能测算(9)

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摘要：

3 NPP耕地产能对比耕地利用等指数优势分析

3.1 基于地理加权回归的NPP耕地产能与耕地利用等指数相关性分析

耕地利用等数据来自2018年宾阳县耕地等别更新数据库（见图2a），可以发现整体呈现丘陵区向平原过渡区利用等指数较高，旱地镇域均值最低的为思陇镇，最高的为黎塘镇，较低的镇宾州、新圩、大桥，水田镇域均值最低的为甘棠，最高的为新桥，较低的镇甘棠、露圩、陈平，均位于南部边缘丘陵区。水田与旱地差异较大的为新桥、新圩、宾州、大桥、中华以及思陇。黎塘旱地利用等指数高于1 000，主要由于该镇经济发达，旱地经济作物种植广泛，产能较高。

对基于NPP指数计算的耕地产能指数与耕地利用指数的进行地理加权回归分析（表1，由于思陇镇旱地指数唯一因此无法进行GWR（Geographically Weighted Regression）分析，比较两者间的相关性，并验证NPP耕地产能与现有的耕地利用指数的衔接性。两者相关系数为旱地0.87，水田0.80，相关系数均较高，带宽在地形修正前后，旱地为1 831.54，水田为1 573.16，带宽适中，大于平均耕地图斑长度，但均在2 km以内，具有局部回归分析的意义，也能够体现小区域间的区域差异。因此，使用NPP指数计算耕地产能与现状耕地利用等指数具有较好的相关性，NPP指数计算耕地产能具有一定的可信度。

整体上同一行政区内旱地的相关系数要高于水田的相关系数，主要由于旱地地表覆盖较为单一，遥感反演较为准确，而水田由于种植作物的特殊性导致耕地表面种植水稻等的同时水面分布影响辐射，因此旱地运用NPP指数进行耕地产能计算更加精准。

3.2 基于局部相关系数的NPP耕地产能与耕地利用指数的优劣分析

对地形修正的NPP指数与耕地利用等指数的地理加权回归分析发现其相关性较好，但存在局部相关系数较低的区域，通过区域分布特征，结合耕地产能影响因素分布特征，可分析局部相关系数较低处差异较大的原因，以耕地产能影响因素进行原因解释，从而体现不同测算方式下，测算结果对影响因素反映灵敏性的差异，分析不同测算方法的优劣。经过结果比较可以发现，局部相关系数较低的区域主要为铁路公路沿线地区、西南丘陵区、南端郁江支流沿岸，东北部溶蚀平原区4部分（图2b）。结合影响耕地产能的常规因素比较4个部分的耕地特征，从而获得两者差异产生的原因，从而选择更具有现实可靠性的计算方法计算耕地产能。

图2 宾阳县耕地利用等指数分布及其与NPP间的局部相关系数分布Fig.2 Cultivated land utilization index and local correlation coefficient between NPP index after topographically correction and cultivated land utilization in Binyang County

1）地形地貌特征差异下NPP优于耕地利用指数

耕地地形和NPP指数间相关性为0.146 903，高于耕地地形与经济等指数间的相关性0.026 767，以及与利用等0.026 054，即NPP指数对于耕地地形变化的反应灵敏于经济等指数，经济等指数基本不受地形因素的影响。整体西南丘陵区局部相关系数低，耕地利用指数计算获得的耕地产能明显较高。此区域内有63.52%的耕地利用等为8等，仅2.55%的3、4等耕地分布，该县内耕地质量整体较好，而全宾阳县地形修正后NPP指数小于0.7的耕地有17.84%分布在此处，整体NPP指数较低。此处为典型山地丘陵区，地形起伏较大，山沟狭窄，耕地均分布在河流侵蚀而成的山沟谷地上，侵蚀地形导致土层浅薄，夏季易遭水涝，丘陵遮挡导致地表对于太阳辐射的吸收系数较低，不利于植物光合作用；耕地地块破碎沿等高线呈细长条带状，不利于机械化种植，耕地利用难度较大。本文基于NDVI数据的初始NPP值在一定程度上反映了植物覆盖程度，通过地形修正纠正了地形对于植物吸收太阳辐射的影响，因此基于NPP指数计算获得的耕地产能有效地修正了该问题。

南端郁江支流沿岸局部相关系数同样较低，但耕地利用指数小于基于NPP指数获取的耕地产能。在耕地利用指数计算中此处分值不高，主要是受整体丘陵地形区的影响，然而这样的计算结果忽略了小区域地形特征，郁江支流-斑江沿岸地形相对平坦，是郁江下游沉积地貌，水土以及地形条件具有一定优势，单纯的耕地利用指数计算在一定程度上低估了沿河的小区域耕作自然优势。

2）土壤条件差异下NPP指数优于耕地利用等

建立土壤性状和NPP间的相关性为0.461 153，高于土壤性状与经济等指数间的相关性0.324 617，以及与利用等的0.411 198，即NPP指数对于土壤性状变化的反应灵敏于经济等指数。东北部溶蚀平原局部相关系数较低，利用等指数计算的产能相对NPP指数要高，NPP指数计算的中部与北部耕地产能的差异要远大于耕地利用指数。宾阳县东北部是典型喀斯特平原，主要土壤为石灰土和红壤，但土层浅薄，有机质含量低，砾石含量高、岩石裸露较为严重，土壤容重较小，土壤不易存水，地表裂隙较多，地表水下渗严重，且不利于作物扎根。

文章来源：《遥感学报》网址: http://www.ygxbzz.cn/qikandaodu/2021/0115/478.html