耕地复种差研究进展-九游会个人中心登录

1、复种差概念的提出

作物需要在特定的水热条件下，经过一定时间生长才能达到成熟，农学上称之为熟天数（days to maturity，dtm）。这一过程需要从两方面理解：一方面，dtm 很大程度上与作物类型、品种、种植期等因素有关，体现作物本身特征与栽培管理水平；另一方面，作物种植也需要考虑环境因素，例如适宜的温度与降水。因此，农业气象、农业地理等学科从资源利用的角度提出了生育期长度的概念（length of growing period，lgp），即特定区域内降水与温度共同使作物得以生长的持续时间，用“天”来表示。复种差研究是复种研究在实际维度与潜力维度的整合与深化。与复种相关的学术概念很多，包括种植频率、收获频率、种植指数、（统计）复种指数、（遥感）复种指数、潜力复种指数等。首先值得说明的是，种植频率与收获频率（类比于种植面积与收获面积），二者虽有差别，但该研究不重点关注年初与年末种收之间的差异，因此，二者等同对待。表1 简单梳理了复种差研究的主要概念，并将相近或相似的概念进行了合并处理。虽然作物dtm 与区域lgp 是复种差研究的理论基础，但当前研究很少考虑作物生长期特征，而是直接考虑复种情况，且大多在区域尺度或者像元尺度开展（表1）。

表1　复种差研究的主要概念

table 1　concepts for multi-cropping studies

注：“=”指概念等同；“基于”指概念类比

由于数据获取方面的优势，基于统计数据的复种指数研究率先在区域尺度开展（表1）。但复种指数与复种的原始定义（即种收次数）稍有差别：首先，复种指数作为区域内种植面积与耕地面积的比值，是二者的因变量，而对于特定地块，种收次数是种植面积的自变量，二者在内涵上已经有本质差别；其次，由于种植面积与耕地面积等统计指标相对独立，且统计数据一般统计各类作物的种植面积，并不直接统计“作物种植面积”这一综合指标，因此在计算统计复种指数的时候，一般需要先将各类作物的种植面积进行汇总，然而这一过程标准较难统一，由此统计复种指数计算结果可能出现违背常理的情况（如远大于三）。
随着遥感技术的发展，利用遥感植被指数，可以在空间像元尺度观测作物生长状况（表1）。通过平滑作物生长曲线，提取波峰频数，进而可了解像元的复种情况。遥感提取种的植频率已经十分接近复种的原始定义，但遥感影像（尤其是中低分辨率遥感影像）容易产生混合像元问题，导致网格提取的波峰频数一般为多个地块多种作物的平均值，这导致与地块种收次数这一原始内涵又稍存差别。
区域尺度、像元尺度的研究大多不考虑不同作物dtm 的差异情况，因此，复种潜力一般由区域lgp 与标准作物dtm 之间的比值决定。例如，杨晓光等人将中国南方统称为“潜在一年三熟区”。在此基础上，当前的复种差研究也大多基于区域平均情况开展，而地块尺度复种差研究暂未见报道（表1，图2）。由于区域内部各个地块的作物类型、品种、种植方式等各不相同，如何理解区域尺度复种差的现实意义成为巨大挑战。例如图2 所示，假设一个种植指数为1.89 且标准复种潜力为3 的地区，从复种指数的角度还有1.11 的复种提升空间，但在哪提高、如何提高等问题需要转换到地块尺度视角才能有效解决。综上所述，复种潜力是一个综合的概念，与区域lgp、作物dtm 以及种植方式等因素有关，但传统区域尺度、基于复种指数的复种差研究无法考虑上述因素的协同影响。下面将分别从实际复种、潜力复种两方面详细梳理当前研究的进展，进而论述为何当前的实际复种与潜力复种研究无法科学支持复种差研究。