在气候变暖背景下,三江平原耕地面积显著增加,尤其水田比例快速提升,成为重要的商品粮基地。植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)作为重要的生态环境评价因子,主要受气候、土壤以及人类活动的影响。耕地作为重要的土地利用覆被类型,对其生产力变化产生举足轻重的作用,尤其以耕地为主要土地利用类型的三江平原。因此分析三江平原耕地利用变化及其对农田生产力的影响,为保障粮食安全、调节生态服务功能以及农业政策制定提供基础。本文利用2000年、2005年、2010年和2015年耕地空间数据,分析研究区耕地数量与规模变化、内部结构变化、变化程度与速率以及区域差异;利用2000-2015年植被净初级生产力空间数据,在分析研究区近15a净初级生产力年际变化、空间分布特征变化趋势基础上,预测未来变化趋势;将耕地利用空间数据与NPP数据相叠加,分析不同耕地利用类型农田生产力特征与变化趋势,进而分析耕地面积变化与内部结构转换对农田生产力的影响。本文的主要内容及结论如下:(1)基于三江平原2000-2015年耕地空间数据,用GIS空间模型和数理统计方法,分析耕地分布格局的时空变化发现,2000-2015年三江平原耕地主要分布于研究区中北部地区,面积略有增加,内部结构快速调整,同时水田的变化较旱地和耕地总量变化更为显著,主要表现为水田面积比例急速上升。近15a三江平原耕地、水田、旱地年均变化率分别为0.14%、8.27%和-2.00%,旱地转水田面积达到14.46万hm~2,占耕地变化总面积的84.22%。说明气候变暖以及经济发展需求使三江平原2000年以来加大实施旱改水导致其耕地结构发生变化,即水田面积急速扩大,而旱地面积减少,尤其在三江平原东北部地区。(2)通过对三江平原植被NPP模型模拟,对NPP平均值、最大值、标准差与变异系数进行统计分析得出,近15a三江平原NPP最大值、平均值、标准差与变异系数均呈现波动性的增长态势,其平均值具有明显的区域差异性,呈现中北部偏高,东北、西北以及西南部偏低的状态。中部地区偏高主要是因为地势平坦,降水充足,植被类型复杂多样,水热条件利于植被生长。西北部以及西南部土地利用类型多为林地,植被类型单一导致其NPP均值偏低。采用一元线性回归方程研究不同时间段的NPP变化趋势发现,不同时间段NPP变化趋势主要以轻度增加为主,但因为变化波动较大,大多区域NPP变化年间相关性较弱,未来NPP发展趋势难以用往年的NPP进行预测。(3)将耕地空间数据与NPP数据相叠加,分析不同耕地利用类型的生产力并采用距平百分率对农田生产力水平进行分级,进而分析耕地面积变化对农田生产力水平的影响发现,近15a三江平原农田与水田NPP总量增加,而旱地NPP总量则减少,农田NPP平均值呈现增加态势,且水田生产能力高于旱地生产能力。耕地面积变化导致不同等级农田生产力具有不一样的变化趋势。随着耕地面积变化,低产田面积减少,中产田面积先增加后减少,高产田面积增加;随着水田面积的增加,低、中、高产水田面积均增加,但低产水田面积比例增加,中产水田面积比例先增加后减少,高产水田面积比例则减少;随着旱地面积的减少,低、中产旱地面积减少,高产旱地面积则波动性增长,对于所占比例来说,高产旱地面积比例一直高于中低产旱地面积比例,且呈现递增趋势,而低产旱地所占面积比例一直最低,且呈现递减趋势。说明三江平原耕地和旱地生产能力总体上是提升的,但因为在旱改水过程中水田来源主要为低产旱地,导致研究区低产水田面积比例增加,且随着基础设施完善,旱地生产能力也在不断地提升。(4)采用基于像元的空间分析方法分析耕地利用变化及其生产力变化相关性发现,三江平原耕地利用变化与NPP变化具有一定相关性,其中新增耕地面积与NPP主要存在正相关性,缩减耕地面积则存在负相关性。分析两种内部结构转换区域生产力变化趋势发现,旱改水与水改旱两种不同转换区域生产力变化均呈现增加趋势,且旱改水区域生产力变化较水改旱区域生产力变化缓慢。其中2008-2011年间农田生产力变化波动较大,而之后则明显增加,说明该区域实施土地整治工程期间,农田生产力极不稳定,实施之后生产力则明显上升。对耕地内部结构变化对NPP的影响发现,随着水田面积的增加,其生产力增加,随着旱地面积的减少,其生产力也增加。