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龙图腾网获悉中国科学院东北地理与农业生态研究所申请的专利一种量化黑土地耕地生态屏障功能对粮食产量影响的方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120317713B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-30发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510476761.2，技术领域涉及：G06Q10/0637；该发明授权一种量化黑土地耕地生态屏障功能对粮食产量影响的方法是由王雷;任晋圆;王文娟;倪炳波;邢善峰;丛毓设计研发完成，并于2025-04-16向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种量化黑土地耕地生态屏障功能对粮食产量影响的方法在说明书摘要公布了：本发明提供了一种量化黑土地耕地生态屏障功能对粮食产量影响的方法，涉及粮食产量影响评估技术领域，包括：获取目标生态区域的气候、土壤、水文及土地利用地理空间数据；确定黑土地耕地生态屏障范围，计算其生境质量、水源涵养、土壤保持、水质净化及固碳存储五类生态系统服务功能值；通过归一化与等权叠加生成生态屏障功能综合值ESI；结合遥感数据和收获指数法计算黑土地耕地粮食产量并归一化；基于多尺度窗口随机采样，拟合ESI与粮食产量的非线性关系，通过导数分析确定生态屏障栅格占比最佳比例、生态功能最小阈值及耕地生态功能饱和阈值。本发明突破景观或区域尺度量化难题，为黑土地生态修复与粮食安全决策提供精准依据。

本发明授权一种量化黑土地耕地生态屏障功能对粮食产量影响的方法在权利要求书中公布了：1.一种量化黑土地耕地生态屏障功能对粮食产量影响的方法，其特征在于，包括： 获取目标生态区域的各类地理空间数据； 确定所述目标生态区域的黑土地耕地生态屏障的范围，并根据耕地生态屏障的各类所述地理空间数据得到生态系统服务功能值；所述生态系统服务功能值包括生境质量、水源涵养、土壤保持、水质净化和固碳存储； 对五类所述生态系统服务功能值分别进行归一化处理，并通过等权叠加得到黑土地耕地的生态屏障功能综合值； 确定所述目标生态区域的黑土地耕地的范围，并根据黑土地耕地的各类所述地理空间数据得到所述目标生态区域的黑土地耕地的粮食产量，并对粮食产量进行归一化处理； 通过多尺度窗口随机采样，拟合所述生态屏障功能综合值与归一化后的所述粮食产量的定量关系，并基于导数分析确定生态屏障功能对粮食产量影响的阈值，以完成对粮食产量影响的量化； 确定所述目标生态区域的黑土地耕地生态屏障的范围，并根据耕地生态屏障的各类所述地理空间数据得到生态系统服务功能值，包括： 去除目标生态区域中的耕地及建筑用地，得到所述黑土地耕地生态屏障的范围，根据范围内的各类所述地理空间数据计算生态服务功能；所述生态服务功能的计算步骤如下： 结合生境的适宜度、外界威胁源的强度以及敏感度计算所述生境质量，所述生境质量的计算公式为：式中，Qxj代表j型土地覆盖上x像元的生境质量；Hj为j型土地覆被的生境适宜性；为各土地利用类型所受的胁迫水平；k为半饱和常数；Z为归一化常数，取值为2.5； 根据产水量减去年径流总量得到所述水源涵养；所述产水量的计算公式为：其中，Yxj为土地利用类型j上的栅格单元x的年产水量；AETxj为土地利用类型j上栅格单元x年平均蒸散发量；Px为栅格单元x的年降水量；AETxjPx为Zhang系数；所述年径流总量是通过对各土地利用类型进行平均径流系数值赋值，乘以各个像元当年的年降水量，从而进行估算得到的；所述年径流总量的计算公式为Runoffij＝Pij×Cj；所述水源涵养的计算公式为：WRij＝Yxj-Runoffij；式中，WRij是LUCCj上各个像元当年的水源涵养的数值，Runoffij是年径流总量，Pij表示LUCCj上各个像元当年的年降水量，Cj表示第j类土地使用方式；LUCCj表示第j类土地利用与土地覆盖类型； 估算侵蚀减少量和泥沙截留量，并通过土壤流失量减去泥沙截留量求得所述土壤保持；所述土壤保持的计算公式为：SEDRET＝PKLSx-USLEx；式中，SEDRETx表示某类土地利用类型上栅格x的土壤保持的数值；PKLSx表示某类土地利用类型上栅格x潜在土壤流失量，USLEx分别表示某类土地利用类型上栅格x的实际侵蚀量，即有植被覆盖和水土保持措施下的土壤侵蚀量； 估算各土地利用类型的氮、磷输出量，以得到所述水质净化；其中，ALVx＝HSSx×POLx；λx＝log∑UYU；式中，ALVx为栅格单元x处调节的载荷值；POLx为栅格单元x的输出系数；HSSx为栅格单元x处的水文敏感性值，为集水区平均径流指数；λx为栅格单元x处的径流指数，用于表达集水区所有栅格的产水量之和； 基于栅格单元上的不同土地利用类型，将栅格单元上的不同生态系统或植被类型中的地上碳、地下碳、枯落物碳和土壤碳四种碳库的平均碳密度乘以各自对应的面积来计算栅格单元上的碳储存总量，得到固碳存储；其中，B＝∑BEF·Xi·Ai；C-tot＝C-above+C-below+C-soil+C-dead；式中：B为总生物量；BEF为生物量换算因子，Xi和Ai分别是某i类型土地利用类型的单位蓄积量和分布面积；C_tot表示总碳储量，即固碳存储，C_above表示地上部分的碳储量，C_below表示地下部分的碳储量，C_soil表示土壤碳储量，C_dead表示枯落物碳储量； 通过多尺度窗口随机采样，拟合所述生态屏障功能综合值与归一化后的所述粮食产量的定量关系，并基于导数分析确定生态屏障功能对粮食产量影响的阈值，以完成对粮食产量影响的量化，包括： 设置多个空间尺度窗口，并对所述目标生态区域内的黑土地耕地的生态屏障功能综合值和归一化后的粮食产量进行随机采样，以获取各尺度窗口下的采样数据集；所述采样数据集包括：生态屏障栅格占比、平均生态屏障功能值、平均耕地栅格生态屏障功能值及对应的平均粮食产量值； 基于所述采样数据集，分别拟合各个关系模型；所述关系模型包括：生态屏障栅格占比与平均粮食产量的多项式关系方程、平均生态屏障功能值与平均粮食产量的多项式关系方程和平均耕地栅格生态屏障功能值与平均粮食产量的对数关系方程； 对每一关系模型进行导数分析，确定影响粮食产量的阈值； 统计不同尺度窗口下各阈值的平均值，生成黑土地耕地生态屏障功能对粮食产量的量化影响结果； 所述生态屏障栅格占比与平均粮食产量的多项式关系方程为：y＝anxn+an-1xn-1+…+a1x+a0；其中，y是所述平均粮食产量；x是所述生态屏障栅格占比；an,an-1,…,a1,a0是多项式系数；所述平均生态屏障功能值与平均粮食产量的多项式关系方程为：y＝anx'n+an-1x'n-1+…+a1x'+a0；其中，x'为平均生态屏障功能值；所述平均耕地栅格生态屏障功能值与平均粮食产量的对数关系方程为：y＝alnx”+b；其中，x”是平均耕地栅格生态屏障功能值，a和b是拟合得到的系数； 对每一关系模型进行导数分析，确定影响粮食产量的阈值，包括： 通过求解所述生态屏障栅格占比与平均粮食产量的多项式关系方程的一阶导数获得生态屏障栅格占比的最佳比例的阈值； 通过验证二阶导数确定平均生态屏障功能值的最小促进的阈值； 通过设定相对变化率条件确定平均耕地栅格生态屏障功能的饱和的阈值。

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