東北地理所在農藝景觀理論與應用方面取得進展
作為全球最為重要的生態系統類型，農田生態系統具有豐富的靜態與動態景觀，該景觀高度破碎化和異質化，這些多維景觀特征與人類活動密切相關，其主要歸因于不同作物用地的時空分布格局。眾所周知，由作物種植管理導致的景觀格局時空異質性對耕地生產力、糧食安全及其應對氣候變化具有顯著的影響作用，但目前國內外相關研究主要集中于探討表象景觀格局與糧食生產和氣候適應性的關系，忽視了景觀格局形成的內部驅動機理及其對耕地產能和對應氣候變化的作用原理，在學科理論體系構建和生產實踐應用方面支撐不足。基于以上問題，亟需提出相應的理論框架并進行實施應用，旨在為耕地產能效益提升和應對氣候變化提供科學參考，更為農學、地理學與景觀生態學之間的學科交叉融合提供范式。
根據多年的理論探索和實地調研，東北地理所鄭海峰研究員團隊提出了“農藝景觀”概念，構建了基于農戶行為和農藝景觀要素組合而成的農藝景觀理論框架（圖1），并將該理論框架應用到了東北黑土區典型小流域，揭示農藝景觀格局的特征及其時空變化，分析其對耕地產能和適應氣候變化的影響。本項研究首先總結了流域尺度上農藝景觀要素的基本特征，發現流域農藝景觀破碎化明顯，主要表現在小面積地塊以及多類型的景觀位置、多種壟向和多樣化作物的交互組合鑲嵌上，形成了年內、年際復雜多樣化的景觀格局。進一步分析結果表明，作物輪作模式主導著流域農藝景觀的時空變化格局，輪作作物的年種植面積及其在景觀位置和壟向上的分布呈現周期性更替（圖 2）。
圖1. 流域尺度的農藝景觀框架
圖2. 2017-2022年流域不同景觀位置上不同作物的格局分布和比例（S：大豆，R：水稻，M：玉米；SU：坡頂，SH：坡肩，BS：坡腰，FS：坡腳，TS：坡趾）
研究團隊在農藝景觀理論的基礎上建立了一個流域尺度上農藝景觀對耕地產能及氣候適應性的評價體系，分析了不同農藝景觀下農田生產力的分布特征及其在不同氣候年份下的差異，系統總結了有利于（或不利于）適應不同氣候條件的農藝景觀格局。研究發現，低景觀位置橫壟主導下的農藝景觀生產力最低，不同作物鑲嵌下的農藝景觀格局類型具有不同的分布規律，玉米鑲嵌的農藝景觀生產力從低景觀位置到高景觀位置呈直線增長規律，而大豆鑲嵌的農藝景觀生產力從低景觀位置到高景觀位置呈現峰型分布規律。針對農藝景觀的氣候適應性而言，總體來講，玉米鑲嵌于坡腳豎壟下的農藝景觀對干旱和濕潤均具有較高的適應性，大豆鑲嵌于坡趾豎壟下的農藝景觀對兩種氣候條件具有較高的適應性（圖3）。
圖3. 農藝景觀氣候適應性分布圖
該項研究基于地理參數提取-景觀參數模擬-景觀耕地產能驅動-景觀氣候適應性機理分析的系統化研究范式，首次提出了農藝景觀理論框架，強調了優化農藝景觀對提高農田生產力和氣候適應能力的重要性，可為政府部門設計與優化農藝景觀提供理論基礎和實驗案例。
相關成果發表在國際期刊Agricultural Systems（中國科學院1區Top）和Applied Geography（中國科學院2區）上。黑土地保護與利用國家重點實驗室（籌）博士研究生邱仁建，碩士研究生孔鳴鳳（已畢業）、雷振鋒和鄭海峰研究員（通訊作者）等人共同完成。研究工作得到中國科學院戰略性先導科技專項A類（XDA28070505）和國家自然科學基金項目（42371124）的共同資助。
論文信息及鏈接如下：
Qiu Renjian,Zheng Haifeng*,2025. Assessing the adaptability of agronomic landscape to climate change at watershed scale. Agricultural Systems,224,104225. https://doi.org/10.1016/j.agsy.2024.104225
Qiu Renjian,Kong Mingfeng,Lei Zhenfeng,Shi Jinhao,Li Zhaoyi,Zheng Haifeng*,2025. Characteristics and spatial-temporal dynamics in agronomic landscape: Case study of Guangrong watershed,Northeast China. Applied Geography,174,103484. http://doi.org/10.1016/j.apgeog.2024.103484
相關研究成果：
孔鳴鳳,鄭海峰.基于遙感影像的農田邊界提取方法研究進展[J].中國農機化學報,2024,45(12):168-174+199. DOI:10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2024.12.025.
邱仁建，鄭海峰，孔鳴鳳. 一種基于地塊邊界和 DEM 的坡耕地地塊壟向提取方法（農田地塊壟向提取專利），CN117197218A，2023年12月08日
鄭海峰，孔鳴鳳，黃海波，邱仁建，等. FieldLine軟件V1.0（農田地塊邊界提取軟著），2024SR0586897，2024年4月29日
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吉公網安備22017302000214號
