基于空间信息重构技术的东北三省大豆时空演变研究(1980—2010年)

唐鹏钦，陈仲新※，刘珍环，杨 鹏，姚艳敏

(1.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部农业遥感重点实验室，北京 100081； 2.中山大学地理科学与规划学院国土资源与环境系，广东广州 510275)

0 引言

作物种植结构是农业生产结构的重要组成部分，是农业绿色发展和可持续发展的重要内容，调整优化种植结构对促进农业高质量发展、保障国家粮食安全等方面具有重要意义[1]。早期受空间信息技术的限制，作物种植结构研究主要是利用行政单元的统计数据，但统计数据汇集的时间较长，且不能反映行政单元内部的空间异质性[2-7]。遥感技术具有范围大、周期短、客观性强等优点，广泛应用于作物种植结构变化等对地观测中，但高分遥感技术发展的时间较短，且受光谱分辨率、云雨天气等因素影响，利用遥感技术研究作物种植结构特别是早期的作物种植结构具有一定的局限性[8-12]。众多研究结合遥感技术与空间信息重构模型，充分发挥遥感技术的空间优势和信息技术的重构优势，有效解决了作物种植结构重构的时间跨度难题，并在全球尺度和非洲、中国等区域尺度上开展了成功探索[13-20]，成为该领域研究的重要方向。

近年来，东北三省土地利用格局发生显著变化，据卫星遥感监测， 1993—2003的10年间，东北三省新增耕地面积1 888万hm2，占总耕地面积的7.69%[21]； 作物与耕地的唯一对应性，决定了东北地区作物种植结构及面积空间分布在很大程度上受到耕地面积动态变化的显著影响[22]。大豆是我国对外依存度较高的作物， 2017年大豆进口量近1亿万t，约为国内生产总量的5倍。东北三省是我国大豆的主要产区，产量超过全国总产量的50%，文章基于1980—2010年县级大豆面积统计数据，利用作物空间信息重构模型对1980—2010年东北三省大豆种植面积栅格进行了重构，分析了30年间大豆空间分布、时空演变、重心迁移等特征，为合理制定种植结构调整政策、推进农业供给侧结构性改革提供科学的空间信息参考。

1 研究区域与数据方法

1.1 研究区概述

东北三省(辽宁、吉林、黑龙江)地处中高纬度及欧亚大陆东端，地貌上以东北大平原北半部的松嫩平原为核心，西、北、东三面环山，形成一个显著的广阔平原与周围山地的分岭，为农业发展提供了良好的基础条件。东北三省土地资源富足，是世界三大黑土带之一，农业生产能力较高，区域耕地面积2 640万hm2，约占全国耕地总面积的16.55%，人均耕地面积约为全国平均水平的2.1倍。作物熟制以一年一熟为主，主要作物包括水稻、春玉米、春小麦和大豆。2016年，东北三省粮食作物种植面积和产量分别为2 005.78万hm2、1.187 63亿t，占当年全国粮食播种总面积的12.0%、总产的19.3%，是我国重要的商品粮基地和粮食生产战略基地。

1.2 基础数据

模型的基础数据主要包括：土地利用/覆被数据集，采用了遥感影像分类的全球土地利用/覆被图GLC-2000(Global land Cover 2000)，主要用于在耕地上重构作物种植面积，同时，以中国科学院地理科学与资源研究所利用遥感影像解译生成的全国1： 10万的土地利用/覆被数据作为控制数据，使重构数据分配更趋于合理； 作物适宜性数据，采用了全球农业生态分区模型GAEZ(Global Agro-ecological Zones，GAEZ)生成的全球农业生态分区数据，并采用中国气象局数据作为控制数据，作为土地生产潜力的约束条件； 作物市场可达性数据，考虑到作物市场可达性与道路密度和人口密度密切相关，采用了美国航空航天局社会经济数据与应用中心发布的世界人口栅格分布图(Global Rural-Urban Mapping Version 2)，该数据表示全球尺度上每平方公里内的人口数。

模型输入数据为大豆种植面积统计数据，来源于农业农村部种植业管理司的全国农经信息数据库，经过对1980—2010年县级和省级农业统计数据进行整理，获得一套东北三省县级行政单元的大豆统计数据。因少数地区行政区划调整，数据整理过程中采用了“就合不就拆”的原则，生成了一个包含182个县级行政区和32年时序长度的作物数据，研究4个时点1980年、1990年、2000年、2010年的大豆统计数据，采用了前后3年大豆统计数据的算数平均。

重构结果对比数据，主要采用了MIRCA 2000(Global Monthly Irrigated and Rainfed Crop Areas around the Year 2000)全球作物空间分布数据集。该数据集是德国法兰克福大学研究制作的全球26种主要灌溉和雨养作物空间分布图，利用了作物生长日历、收获面积、耕地复种指数、机械化水平、气候和地形辅助数据等7类数据，对全球不同区域月度作物空间分布进行了提取，空间分辨率为5分度，与SPAM-China重构结果的空间分辨率一致。该研究对MIRCA 2000数据中东北三省作物空间分布信息进行了提取。

1.3 模型构建方法

该文基于交叉信息熵理论，构建了作物空间信息重构模型SPAM-China。信息熵是信息论中用于度量信息量的一个概念，可定义为离散随机事件的出现概率。如果一个系统运行的越有序，那么系统内部离散随机事件发生的概率越确定，这个系统的信息熵就越低。模型基于交叉信息熵理论，对作物空间信息重构的概率进行了最优优化。其基本原理是[14]：

对于给定的分布概率(p1，p2，…,pk)，信息熵为：

H(p1，p2，…，pk)=-Elnp

(1)

式(1)中，当ln0=0约定为0概率，即无信息。

对于两个概率分布集合：

p=p1，p2，...，pn，q=q1，q2，...，qn

交叉信息熵定义为：

(2)

该研究中，实际上是计算在多源数据和多影响因子共同制约下的两种作物分布概率πijl与sijl之间的差异，使两种作物分布概率之间差值最小，从而更为真实地接近作物实际分布。其中，πijl是根据土地利用/覆被数据、耕地灌溉数据、人口密度数据等生物物理和社会经济因子等因素计算出的作物分布概率，sijl是在农业统计数据的控制下，利用上述生物物理和社会经济因子计算出的作物分布概率：

(3)

CAj表示j作物的种植面积，Aijl表示X县第i个栅格第l生产系统里可分配的j类作物种植面积； 模型初始时，假设j类作物种植面积在X县内所有栅格上平均分配。

(4)

式(4)中，πijl表示第i栅格第l生产系统j类作物种植面积的潜在分布概率，Suijl为适宜作物种植面积，来自于全球农业生态分区数据集；PDi表示人口密度，来自于世界人口栅格分布数据集。

1.4 模型基本框架

SPAM-China模型由国际食物政策研究所(International Food Policy Research Institute，IFPRI)和中国农业科学院农业资源与农业区划研究所联合开发。模型包括3个数据层。

输入层，主要包括大豆分县统计数据、耕地空间分布、作物适宜性等数据，通过模型参数校正与输入模块，进行多源数据一致性检验和分析。

运行层，主要进行概率运算与分布优化，期间需要对运算区域和重构作物进行选择，并设置置信区间，模型运行环境为数据库管理系统Visual Foxpro 9.0和一般性代数仿真系统GAMS 2.7(General Algebraic Modeling System)软件平台。

图1 模型框架

输出层，输出结果为栅格内的作物种植面积，进行逐栅格地区域合并并提取，数据为dbf格式，后期需要结合地理信息处理软件ArcGIS进行空间化制图。

该文基于作物空间信息重构模型SPAM-China，对1980—2010年东北三省栅格尺度上的大豆种植面积进行了空间重构，其空间分辨率为5分度，约为10km×10km。

2 结果与分析

2.1 大豆种植面积空间分布特征

图2是运用SPAM-China模型重构的1980—2010年东北三省栅格尺度上的大豆种植面积空间分布信息。重构结果表明， 1980—2010年东北三省大豆种植面积空间分布特征明显，黑龙江省种植面积最大，吉林省次之，辽宁省最小，与该区域的实际空间分布具有较好的吻合。

1980年，黑龙江省大豆种植面积达到108万hm2，吉林省约54万hm2，辽宁省约42万hm2。其中，在大豆种植面积排名前10的县(市、区)中，黑龙江省占了6席，分别为海伦市、富锦市、宾县、讷河市、巴彦县和桦南县，海伦市种植面积达到5.2万hm2，在东北三省182个县(市、区)排名第一； 吉林省占了3席，分别为德惠市、榆树市、九台市； 辽宁省只有昌图县大豆种植面积较多，约为3.8万hm2。

1990年，黑龙江省大豆种植面积达到148万hm2，吉林省约48万hm2，辽宁省约37万hm2。其中，在大豆种植面积排名前10的县(市、区)中，除吉林省榆树市外，其他9个县(市、区)全部位于黑龙江省，最高种植面积为讷河市，大豆种植面积达到6.6万hm2。在大豆种植面积排名前30的县(市、区)中，吉林省仅占了3席，辽宁省仅占了1席，大豆种植面积集中趋势明显。

2000年，黑龙江省大豆种植面积达到190万hm2，吉林省约39万hm2，辽宁省约26万hm2。黑龙江省几乎包括了所有大豆种植面积较大的县(市、区)，在大豆种植面积排名前30的县(市、区)中，黑龙江省占据了28席，吉林省榆树市、敦化市大豆种植面积分别以3.9万hm2和2.3万hm2排名第15位和第29位，讷河市大豆种植面积达到11万hm2，为182个县(市、区)最高。

2010年，黑龙江省大豆种植面积达到373万hm2，约为1980年的3.5倍，比2000年翻了约一番，吉林省约36万hm2，辽宁省约16万hm2。除吉林省敦化市以9.3万hm2位居第13位外，大豆种植面积排名前30位的县(市、区)全部被黑龙江省占据，讷河市大豆种植面积达到24.7万hm2，稳居各县(市、区)种植面积之首，嫩江县以16.4万hm2位居第2。

图2 1980—2010年东北三省大豆种植面积的空间分布

表1提取了东北三省4个时点大豆种植面积栅格分布和比例构成。1980年，东北三省大豆种植面积栅格共6 703个。其中，种植面积小于200hm2的栅格2 930个，占栅格总数的43.71%，主要分布在辽宁彰武县、庄河市、绥中县等，吉林省长岭县、通榆县、洮南市等，以及黑龙江省三江平原和西南地区； 介于200～500hm2的栅格2 715个，占栅格总数的40.50%，主要分布在辽宁新民市、瓦房店市、黑山县等，吉林长岭县、榆树市、永吉县等，以及黑龙江依安县、逊克县、五常市等； 介于500～1 000hm2的栅格950个，占栅格总数的14.2%，主要分布在辽宁庄河市、铁岭县，吉林九台市、柳河县、德惠市，以及黑龙江五常市、望奎县、庆安县等； 大于1 000hm2的栅格108个，仅占栅格总数的1.6%，主要分布在黑龙江松嫩平原和吉林中部。

表1 1980—2010年东北三省大豆种植面积栅格统计和比例构成

1990年，东北三省大豆种植面积栅格共6 665个，较1980年减少38个，但1990年大豆种植面积较1980年增加约38%，栅格内种植面积明显增加。其中，种植面积小于200hm2的栅格2 576个，占栅格总数的38.65%，主要分布在辽宁岫岩满族自治县、阜新蒙古族自治县，北票市等，吉林公主岭市、长岭县、前郭尔罗斯蒙古族自治县等，以及黑龙江萝北县、依兰县、肇东市等； 介于200～500hm2的栅格2 674个，占栅格总数的40.2%，与小于200hm2的栅格数量相当，主要分布在辽宁昌图县、昌图县、绥中县等，吉林扶余县、农安县、磐石市等，以及黑龙江双城市、龙江县、富锦市等； 介于500～1 000hm2的栅格1 206个，占栅格总数的18.09%，主要集中在吉林榆树市、九台市等中部地区，以及黑龙江松嫩平原呼兰区、望奎县和三江平原桦南县、集贤县等； 大于1 000hm2的栅格209个，仅占栅格总数的3.14%，主要分布在黑龙江明水县、克山县、宾县等地，吉林和辽宁较少。

2000年，东北三省大豆种植面积栅格共6 464个，较1990年减少201个，但大豆种植面积较1990年明显增加，栅格内大豆种植面积更趋于集中，黑龙江省集中现象明显。其中，种植面积小于200hm2的栅格2 748个，占栅格总数的42.51%，主要分布在辽宁彰武县、新民市和昌图县等，吉林公主岭市、前郭尔罗斯蒙古族自治县、扶余县等，以及黑龙江虎林市、萝北县、肇东市等； 介于200～500hm2的栅格2 224个，占栅格总数的34.41%，主要分布在辽宁黑山县、兴城市、绥中县等，吉林九台市、德惠市、农安县等，以及黑龙江肇州县、富裕县、富锦市等； 介于500～1 000hm2的栅格数1 015个，占栅格总数的15.70%，辽宁仅20个栅格，分布分散，吉林主要分布在榆树市，占据全省总栅格数的近30%，敦化市、安图县也有小片集中区，黑龙江主要分布在呼兰区、望奎县、拜泉县等。大于1000hm2的栅格477个，占栅格总数的7.38%，黑龙江占据了463个，吉林省占据了14个，辽宁省没有大于1 000hm2的栅格，主要分布在黑龙江省克山县、克东县、海伦市和绥化市。

2010年，东北三省大豆种植面积栅格共7 214个，面积较2010年增加近1倍，栅格种植集中现象更加显著。其中，种植面积小于200hm2的栅格2 984个，占栅格总数的41.36%，主要分布在辽宁阜新蒙古族自治县、新民市、法库县等，吉林梨树县、德惠市、公主岭市等，以及黑龙江肇东市、双城市、依兰县等； 介于200～500hm2的栅格1 576个，占栅格总数的21.85%，主要分布在辽宁瓦房店市、普兰店市等，吉林榆树市、桦甸市等，以及黑龙江绥滨县、海伦市、虎林市等； 介于500～1 000hm2的栅格1 341个，占栅格总数的18.59%，黑龙江占据了1 234个，辽宁和吉林共占据了107个，主要分布在黑龙江巴彦县、甘南县、集贤县等； 大于1 000hm2的栅格1 313个，占栅格总数的18.20%，较前3个时点增加显著，黑龙江占据了1 238个，占该类栅格总数的94.30%，主要分布在讷河市、克山县、拜泉县等。

从重构的1980—2010年东北三省大豆种植面积分布看，黑龙江省松嫩平原、三江平原以及吉林省中部地区是整个区域的大豆主产区，辽宁省大豆种植空间分布较为分散，且减少趋势明显。

2.2 大豆种植面积时空变化特征

运用空间分析方法，将重构的1980—2010年东北三省4个时点的大豆种植面积信息进行空间叠加分析，获取1980—1990年、1990—2000年、2000—2010年、以及1980—2010年4个时期的大豆种植面积空间分布变化图(图3)，并按经纬度分布统计了大豆种植面积变化。从变化趋势看，在不同时期，大豆种植面积总体呈现增加态势，黑龙江大豆种植面积增加显著，吉林、辽宁大豆种植面积增加趋于缓慢。从面积变化量看，大豆种植面积在10年间隔期内，栅格内大豆种植面积增加一般在700hm2以内，面积减少一般在300hm2以内； 在1980—2010年的30年间隔期内，大豆种植面积增加1 000hm2以上的栅格大量增多，且面积增加的栅格数量明显多于面积减少的栅格数量。

1980—1990年，大豆种植面积变化的栅格总数7 159个，其中，种植面积增加的栅格数4 237个，占总数的59.18%； 种植面积减少的栅格数2 307个，占总数的32.23%； 种植面积基本不变的栅格数615个，占总数的8.59%。从面积变化量看，面积增加大多集中在300hm2以内，占面积增加栅格总数的89.69%，面积增加300～700hm2的栅格数量占面积增加栅格总数的9.25%，面积增加700hm2以上的栅格数较少，仅占面积增加栅格总数的1.06%； 面积减少也主要在300hm2以内，占面积减少栅格总数的90.98%，面积减少300～700hm2和700hm2以上的栅格数分别占面积减少栅格总数的7.71%和1.30%。从种植面积变化的空间特征看，大豆种植面积增加区域主要集中在黑龙江三江平原和松嫩平原，吉林中部榆树市、西部乾安县和通榆县，以及辽宁西部兴城市、黑山县、彰武县等； 面积减少区域主要集中在黑龙江中部庆安县、东部萝北县，吉林中部德惠市、西部梨树县、伊通满族自治县等成片地区，辽宁中部新民市、法库县、昌图县等。总的来看， 1980—1990年，大豆种植面积变化特征较为明显，主要向黑龙江增加，辽宁中部、吉林西部面积减少现象明显。

图3 1980—2010年东北三省大豆种植面积变化的空间分布

1990—2000年，大豆种植面积变化栅格总数6 896个，其中，种植面积增加的栅格数3 134个，占总数的45.45%； 种植面积减少的栅格数3 253个，占总数的47.17%； 种植面积基本不变的栅格数509个，占总数的7.38%。从面积变化量看，面积增加在300hm2以内的栅格数占面积增加栅格总数的86.57%，面积增加300～700hm2的栅格数占面积增加栅格总数的8.84%，面积增加700hm2以上的栅格数较1980—1990年明显增加，占面积增加栅格总数的4.59%； 面积减少在300hm2以内的栅格数占面积减少栅格总数的94.47%，面积减少300～700hm2和700hm2以上的栅格数分别占面积减少栅格总数的3.81%和1.72%。从种植面积变化的空间特征看，相比1980—1990年， 1990—2000年大豆种植面积空间变化趋势更为明显，大豆种植面积增加区域除黑龙江三江平原和松嫩平原外，更加集中在吉林中部农安县、公主岭市、敦化市，辽宁阜新蒙古族自治县、黑山县，其中，增加面积变化大于700hm2以上的栅格主要集中在黑龙江绥化市、克东县； 面积减少区域主要集中在吉林西部扶余县和前郭尔罗斯蒙古族自治县、中部九台市和德惠市，辽宁北部昌图县、新民市、彰武县，黑龙江大豆种植面积减少主要集中在哈尔滨市、东部虎林市和西部林甸县、齐齐哈尔市等。总的来看， 1990—2000年，大豆种植面积变化特征较为明显，面积变化区域较为集中。

2000—2010年，大豆种植面积变化栅格总数8 308个，其中，种植面积增加的栅格数4 862个，占总数的58.52%； 种植面积减少的栅格数3 266个，占总数的39.31%； 种植面积基本不变的栅格数180个，占总数的2.17%，面积增加栅格数明显多于减少栅格数。从面积变化量看，面积增加在300hm2以内的栅格数占面积增加栅格总数的53.48%，较前两个时期明显减少，面积增加300～700hm2和700hm2以上的栅格数分别占面积增加栅格总数的23.18%和23.34%，面积显著增加的栅格数占面积增加栅格总数的比例明显增加； 面积减少在300hm2以内的栅格数占面积减少栅格总数的86.41%，面积减少300～700hm2和700hm2以上的栅格数分别占面积减少栅格总数的9.40%和4.19%。从种植面积变化的空间特征看，大豆种植面积增加300～700hm2和700hm2以上的栅格主要位于黑龙江，三江平原富锦市、同江市、桦南县以及西北部讷河市、克山县、拜泉县等区域增加趋势明显，吉林敦化市、蛟河市有少量增加，辽宁大面积增加的栅格几乎没有，面积减少区域主要集中在吉林中部连片地区。总的来看， 2000—2010年，大豆种植面积变化特征较前两个时期更为显著，大豆种植面积大量增加，黑龙江省显著增加，吉林省和辽宁省明显减少。

综合3个时期数据，对1980—2010年30年间的大豆种植面积栅格变化进行分析，大豆种植面积栅格变化总数8 702个，其中，种植面积增加的栅格数4 956个，占总数的56.95%； 种植面积减少的栅格数3 536个，占总数40.63%； 种植面积基本不变的栅格数210个，占总数2.41%。从面积变化量看，大豆种植面积增加的栅格占比分布较为均衡，面积增加在100hm2以内、100～300hm2、300～500hm2、500～700hm2、700～1 000hm2、1 000hm2以上的栅格分别占增加栅格总数的17.55%、28.51%、14.57%、10.61%、11.26%、17.49%，其中，面积增加700hm2以上的栅格黑龙江省有1 359个，占东北三省增加700hm2以上的栅格总数1 425个的95.37%； 面积减少和3个时期变化趋势基本一致，主要集中在300hm2以内，占面积减少栅格总数的81.00%，面积减少300～700hm2和700hm2以上的的栅格数分别占面积减少栅格总数的16.18%和2.83%。从种植面积变化的空间特征看， 30年间大豆种植面积空间分布变化明显，黑龙江三江平原、松嫩平原是大豆种植面积增加的主要区域，吉林和辽宁大豆种植面积都呈现出不同程度减少。

为进一步分析大豆种植面积变化空间集中区域，对1980—2010年30年间隔期和3个10年间隔期的大豆种植面积在经向和纬向的变化进行了统计(图4)。从经向面积变化看，东经119°～123°之间在4个时期面积变化都不明显，这主要是辽宁大豆种植面积变化不大导致形成的，面积变化较大主要集中在东经125.5°～131°之间，呈现出大豆种植面积明显增加，但在不同经度上面积增加无明显规律性，主要原因是在不同经度上，大豆种植面积增减不一，既有面积增加栅格，也有面积减少栅格，但增加面积数明显大于减少面积数。从纬向面积变化看，变化趋势较为明显，大豆种植面积主要向北纬47°～50°集中，这也是黑龙江三江平原和松嫩平原所处的纬度区，面积减少区域主要在北纬41°～43°区域，即辽宁所处区域。

通过分析， 1980—2010年间，东北三省大豆种植面积变化趋势明显，呈现出“两减一增”现象，即辽宁、吉林大豆种植面积减小，黑龙江大豆种植面积增加，增加区域主要位于黑龙江三江平原和松嫩平原，位于东经125.5°～131°和北纬47°～50°之间。

图5 1980—2010年大豆种植面积空间重心分布

表2 1980—2010年大豆种植重心分布

图6 MIRCA 2000与SPAM-China 2000大豆空间对比

2.3 大豆种植面积重心迁移

通过提取每个大豆种植面积栅格的经纬度坐标，运用重心计算方法，得到东北三省4个时期的大豆种植面积重心分布(图5)。从总体变化趋势看， 1980—2010年，大豆种植面积重心大幅北移和小幅东移，重心从位于吉林中部榆树市移至黑龙江庆安县。其中， 1980—1990年和1990—2000年2个时期的面积重心变化主要是向北移动，分别从吉林榆树市移至黑龙江双城市、从黑龙江双城市移至呼兰区，表明黑龙江大豆种植面积大幅增加，同时重心东移也表明黑龙江三江平原大豆种植面积快速增加； 2000—2010年，黑龙江大豆种植面积急剧增加，同时吉林和辽宁大豆种植面积减少，导致这一时期重心迁移距离明显大于前2个时期，且三江平原大豆种植面积增加幅度明显大于松嫩平原，重心东移明显。

表2计算了东北三省和整个区域的大豆种植面积重心。从经纬度变化看， 1980—2010年，面积重心从126.47°E和44.88N°移至127.81°E和46.75°N，向东迁移约106.20km，向北迁移约208.57km，其中， 1980—1990年，面积重心向东迁移13.13km、向北58.64km； 1990—2000年，面积重心向东迁移19.58km、向北迁移72.80km； 2000—2010年，面积重心向东迁移71.79km、向北迁移77.13km。

分省来看，辽宁省大豆种植面积重心呈现西移和南移现象，且4个时期都呈现出一致趋势。1980—2010年吉林省大豆种植面积重心面积向东迁移1.18°、向南迁移0.16°，东移现象明显，其中， 1990年、2000年两个时期的面积重心相比1980年变化不大， 2010年，面积重心相比1980年东移明显，移动1.18°。黑龙江省虽然大豆种植面积增幅较大，但因省内各区域大豆种植面积呈现均衡增加，面积重心变化不显著， 2010年在1980年的基础上东移0.03°和北移0.55°。

东北三省大豆种植面积重心迁移表明，黑龙江省成为东北三省乃至全国大豆生产的重点区域，特别是三江平原和松嫩平原，为大豆种植面积重心北移和东移做出了重要贡献。辽宁省和吉林省虽然是大豆种植优势区，但大豆种植面积呈下降趋势，特别是辽宁省面积重心南移和西移的趋势表明，大豆种植面积趋于减少，由历史上的少量连片种植变为零星种植，大豆生产优势减弱。

2.4 重构结果对比

图6是MIRCA 2000和SPAM-China 2000大豆空间分布对比图。总体来看，两类数据的空间分布特征基本一致，大豆种植面积呈现为南少北多，但区域分布呈现差异。对于种植面积小于200hm2的栅格，MIRCA 2000种植面积栅格在黑龙江北部、吉林西部和辽宁的分布明显多于SPAM-China 2000数据，这也表明，MIRCA 2000数据小面积栅格较多。对于面积在200-500ha之间的栅格，MIRCA 2000种植面积栅格在黑龙江三江平原和松嫩平原分布多于SPAM-China 2000数据，但在吉林中部和辽宁南部，栅格数量明显少于SPAM-China 2000数据。对于面积在500～1000ha之间的种植面积栅格，两类数据大多都分布在黑龙江，但MIRCA 2000数据更集中于松嫩平原，形成了连片状态，SPAM-China 2000数据分布较为零散，没有形成明显区域。对于面积在1000hm2以上的栅格，SPAM-China 2000数据明显多于MIRCA 2000数据，且分布更为集中，主要位于松嫩平原。

表3 MIRCA 2000与SPAM-China 2000数据对比 %

表3提取了两类数据不同面积栅格占总栅格的比例和占总面积的比例。通过比较表明，MIRCA 2000数据在200hm2以内的栅格数占总栅格数的62.1%和总面积的30.2%，大于1 000hm2以上的栅格仅占总栅格数的0.7%和占总面积的3.6%，而SPAM-China 2000数据面积类型分布较为均匀，在200hm2以内的栅格数占总栅格数的42.5%和总面积的13.4%，大于1 000hm2以上的栅格比例占总栅格数的7.4%和总面积的30.1%，面积分布主要集中在大面积栅格内。两类数据虽然在空间分布有相当的一致性，但在栅格面积空间分布还存在一定差异性，特别是大面积栅格分布差异明显，两类数据来源不同，重构方法不一样，导致了大豆种植面积空间差异较为显著。

3 结论

研究基于SPAM-China模型，利用1980—2010年期间的东北三省大豆统计数据、土地利用/覆盖数据、农业灌溉以及作物适宜性等多源数据，重构了30年东北三省大豆种植面积在栅格尺度上的时空分布，主要结论如下。

(1)大豆种植面积空间分布小幅增加。1980—2010年，东北三省大豆种植区域小幅增加，种植大豆面积栅格数量从1980年6 703个增加到2010年7 214个，黑龙江省种植面积最大，黑龙江松嫩平原、三江平原以及吉林中部地区是整个区域的大豆主产区。

(2)大豆种植面积时空变化特征显著。2010年大豆种植面积约为1980年的3.5倍，种植面积增加显著，大豆种植面积增加1 000hm2以上的栅格数量显著增多。从种植面积经纬度变化看，面积增加区域主要位于东经125.5°～131°和北纬47°～50°之间。

(3)大豆种植面积重心向北向东迁移。1980—2010年，东北三省大豆种植面积重心从126.47°E和44.88N°移至127.81°E和46.75°N，向东迁移106.20km，向北迁移208.57km。分省来看，辽宁省、吉林省大豆种植面积重心南移，黑龙江省内各区域大豆种植面积呈现均衡增加，种植面积重心基本保持不变。