生态位适宜度方法在基于GIS的耕地多宜性评价中的应用

以江汉平原后湖地区耕地为研究对象，将生态位适宜度方法引入到多宜性评价研究中，采用加权平均和限制因子模型对各评价单元水稻、小麦、棉花和油菜4种作物的生态位适宜度值及限制因子进行了定量分析。结果表明：研究区生态位适宜度值整体较高，最大值达0．958，生境条件基本能满足作物的需求；评价结果以1、2级为主，所占面积达75％；水稻的适宜性面积在该区最大，达65．54％，小麦次之；限制该地区耕地生产潜力的生态因子主要为：速效磷、CEC和道路通达度。该研究结果能直接指导农业生产实践，促进耕地的合理利用与管理。     

基于GIS和NFM的耕地多宜性评价方法与应用研究

生态位适宜度是对经典生态位理论和方法的深化与发展，在合理优化利用环境资源，发挥作物、环境最大共生效应，及工农业布局和指导农业生产中具有重要的实际意义。在可持续发展理论的指导下，以江汉平原后湖地区耕地为研究对象，将生态位适宜度模型引入到多宜性评价研究中，采用加权平均和限制因子模型对各评价单元水稻、油菜、小麦和棉花4种作物的生态位适宜度进行了定量分析。结果表明：研究区生态位适宜度值整体较高，生境条件基本能满足作物的需求；部分地块的生境条件需要改善；限制该地区土地生产潜力的生态因子主要为：CEC，速效磷和全氮。研究结果能直接指导农业生产实践，促进耕地的合理利用与管理。     

基于生态位理论的东北黑土区耕地整治适宜性评价——以公主岭市为例

耕地整治是保护耕地的重要举措,耕地整治适宜性评价则是开展耕地整治的重要前提和基础。本研究以生态位理论为基础,以吉林省公主岭市为例,从自然条件、基础设施条件、生态可持续性和空间稳定性4个维度选取14个指标,采用Delphi与AHP相结合的方法确定指标权重,在评判影响耕地整治的各项指标实际值(现实生态位)与耕地整治在理想条件下各项指标能够达到的最佳状态(最适生态位)的贴近程度的基础上,确定了3种类型指标的评价模型,并通过加权求和模型计算各评价单元耕地整治生态位适宜度,最终通过Ward聚类法将公主岭市耕地整治适宜性划分为4个等级,同时引入障碍性因素模型,定量确定不同等级区域耕地整治的障碍性因素,并提出整治的方向和对策。研究结果表明,研究区可分为4个整治区,Ⅰ级高度适宜区生态位适宜度大于0.75,耕地面积13 799.89 hm2,占总耕地面积的4.16%,主要障碍性因素为农田防护林覆盖率、道路通达度和田块规整度;Ⅱ级中度适宜区生态位适宜度在0.70到0.75之间,耕地面积77 754.36 hm2,占总耕地面积的23.41%,主要障碍性因素为灌溉条件、道路通达度和农田防护林覆盖率;Ⅲ级轻度适宜区生态位适宜度在0.61到0.70之间,耕地面积177 192.38 hm2,占总耕地面积的53.36%,主要障碍性因素为土壤有机质含量、距主交通干线距离和土壤pH;Ⅳ级不适宜区生态位适宜度小于0.61,耕地面积63 325.61 hm2,占总耕地面积的19.07%,主要障碍性因素为土壤质地、灌溉条件和耕层厚度。研究基于生态位适宜度模型对耕地整治适宜性进行评价,丰富了耕地整治适宜性评价方法,同时评价结果为耕地整治分区建设以及整治方向提供了科学依据。     

基于生态位模型的高标准基本农田建设适宜性评价

该研究以生态位理论为基础,以河南省新郑市为研究区域,结合高标准基本农田的建设目标,提出了高标准基本农田生态位的概念,构建了高标准基本农田生态位适宜度评价模型,并在基本农田现实生态位空间与最适宜生态位空间匹配度评判的基础上,将新郑市高标准基本农田划分为4个建设适宜性等级,明确了不同区域高标准基本农田建设的适宜度。同时以区域高标准基本农田生态位最适值作为评判标准,构建了障碍因子诊断模型,分析了各障碍因子的限制程度。研究结果表明:1)新郑市基本具备高标准基本农田建设条件的面积为14 017.72 hm2,占全市耕地面积的25.88%。需稍加整治即可达到基本农田建设条件的区域面积为21 121.15 hm2,占全市耕地面积的38.99%;需全面整治才可达到基本农田建设条件的区域面积为4 559.37 hm2,占全市耕地面积的8.42%;暂不适宜建设的区域面积为14 469.70 hm2,占全市耕地面积的26.71%。2)新郑市耕地整体自然禀赋较好,制约新郑市高标准基本农田建设的主要障碍因子是灌溉保障率和土壤污染指数。3)利用生态位模型进行高标准基本农田建设适宜性评价,丰富了生态位理论在不同领域中的应用,同时也为高标准基本农田建设项目选址及规划方案设计提供了依据。     

基于生态位理论的黄土丘陵区耕地整治优先度及模式研究

[目的]从生态适宜性角度构建耕地整治适宜性评价体系,确定耕地整治优先度及其模式,为制定差别化耕地整治政策提供科学依据。[方法]以生态位理论为基础,以山西省太谷县为例,从生产潜力、空间形态、区位条件3个维度构建了黄土丘陵区耕地整治生态位适宜度评价体系,通过评判耕地现实生态位与最适生态位的贴近程度确定各研究单元耕地整治生态位适宜度,并采用GIS标准分类法对此进行耕地整治优先度划分,最后结合关键指标组合法确定不同区域的耕地整治模式。[结果]研究区耕地整治生态位适宜度范围介于26.02～93.57之间,且整体分布非均衡性突出。根据耕地整治生态位适宜度评价结果,可将研究区划为优先、一般和限制整治区域,分别占研究区耕地面积的49.50%,30.28%和20.22%。划分结果与研究区耕地利用现状基本吻合。通过对关键指标的组合分析确定了耕地整治的3种模式:坡改梯模式、农田水利建设及完善模式和道路通达度提升模式。[结论]运用生态位适宜度模型研究耕地整治优先度科学合理,是一种可行的方法。     

生态位适宜度评价模型在退耕还林决策中的应用

退耕还林是山地丘陵区治理生态环境恶化的一项重要措施。该文以济南市域内的现状耕地为研究对象，在耕地适宜性评价中引入生态位理论，根据土地利用的现实生态位与需求生态位的匹配关系，从地形因素、土壤条件、生态因素、水利条件四方面选取了7个评价指标，建立耕地生态位适宜度评价模型，并借助GIS技术将属性数据计算与图形数据有机地结合起来，计算各评价单元的生态位适宜度指数，界定区域内需退耕还林的地块。结果显示，济南市80%以上的现状耕地总体质量较好，不适宜作耕地的面积占耕地总面积的6.88％，根据济南市的实际情况，应对这部分地块逐步实行退耕还林。     

基于限制程度排序的卢龙县耕地质量提升重点区域划定研究

耕地是保证国家粮食安全的先决条件,也是保障社会安全及社会可持续发展的物质基础。中国耕地总体数量基数大,但整体的质量水平却很低。为明确耕地整治方向,针对不同地区进行不同重点的耕地整治,本文基于秦皇岛卢龙县农用地分等定级,构建耕地质量评价指标体系,运用得分因子标识法,确定限制因子组合类型,引入障碍度模型对限制因子组合进行修正,对卢龙县进行限制因子重点区域划定。结果显示,卢龙县15 981个耕地地块都存在高限制因子,汇总95种限制因子组合类型,共计43 909.71 hm~2。引入障碍度模型修正后卢龙县耕地可划分为5个主导限制因子重点区域:道路通达度限制因子主导区、地形坡度限制因子主导区、灌溉保证率限制因子主导区、农田防护林比率限制因子主导区和有效土层厚度限制因子主导区;其中农田防护林比率限制因子主导区整治面积最大,为37 680.91 hm~2,占耕地总面积的85.81%,主要分布在卢龙镇、燕河营镇和双望镇;其次为有效土层厚度限制因子主导区,面积为3 861.32 hm~2,主要分布在印庄乡;道路通达度限制因子主导区整治面积为1 876.16 hm~2,主要分布在双望镇;灌溉保证率限制因子主导区整治面积为319.44 hm~2,主要分布在燕河营镇;地形坡度限制因子主导区整治面积最小,为171.87 hm~2,占耕地总面积的0.39%,主要分布在刘田各庄镇。结合重点区域内限制因子可知,卢龙县主要限制因子以农田防护林比率和有效土层厚度为主,灌溉保证率和道路通达度为辅;在进行耕地整治时,可重点加强防护林建设,增加有效土层厚度,改良土壤,提高土壤肥力,加强农田设施及田间道路建设,确保粮食稳中增产,保障区域内粮食安全。研究结果可为丘陵山区整治规划、划定耕地质量提升重点区域提供技术支持,为今后耕地整治提供科学依据。     

基于多维超体积生态位的高标准生态农田建设分区方法

明晰高标准生态农田建设选址及提升方向是发挥高标准农田投资效益，提升高标准农田抗灾减灾能力的技术关键。该研究基于多维超体积生态位的理论方法，从土壤条件、立地条件、空间稳定性、景观格局、生态约束等5个维度构建了高标准生态农田建设适宜性评价体系，通过比较各因素的现实生态位与理想生态位，建立障碍度与生态位耦合的障碍因子诊断模型，结合适宜性-障碍度-改造难度的组合结果，按照"由优到劣，先易后难"的顺序进行高标准生态农田建设优先度分区，并对河北省保定市32.65万个耕地斑块进行了定量化评估。结果表明：1）保定市高标准生态农田建设适宜性整体中等偏低，中等适宜的耕地面积最多，勉强适宜的耕地面积最少。2）保定市耕地的土壤条件与生态约束对其建设发展的障碍度较高。土壤条件维度下的主要障碍因子为有机质含量、土壤pH值及土层厚度；地下水埋深与地下水补给量是生态约束维度的主要障碍因子。3）将保定市高标准生态农田建设划分为生产优先建设区、生产次优先建设区、"生产-生态"协同建设区、后备建设区及生态保育区。其中生产优先建设区所占比例最大，面积约为20.99万hm2，建设适宜性高，主要障碍因子改造难度小，提升潜力大，稍加改造即可达到区域最优水平。上述方法能够有效用于区域高标准生态农田建设适宜性评价，研究结果可为国家实施的高标准生态农田建设选址工作提供科学的决策依据。     

广东边际性土地能源植物种植潜力适宜性评价

利用边际性土地种植能源植物是发展液体生物能源产业,解决产业原料供应瓶颈问题和缓解碳减排压力,保护环境的重要途径。准确评价边际土地能源植物的种植潜力是合理利用边际性土地的重要环节。针对目前边际性土地能源植物适宜性评价模型多以线性为主,容易造成单生态因子的评价结果的高估或低估问题。该文建立了边际土地开发非线性生态位适宜度评价模型,该模型引入了专家知识,利用高斯曲线去拟合边际土地利用的现实生态位与能源植物种植需求生态位的匹配关系,利用最佳生态位值及限制性生态因子,以贴近度作为适宜性划分的标准测度各评价单元的生态位适宜度指数,来界定能源作物的边际土地的种植潜力。将模型应用于广东省,选取木薯、麻疯树、油桐和黄连木4种广东省最具潜力的液体生物能源植物进行边际土地适宜性分析,结果表明:广东省边际性土地资源丰富,良好的水热,土壤等生境条件使得其具有较高开发适宜性。适合4种能源植物的边际土地为62.15×104 hm2,占总边际土地面积的58.44%。麻疯树和黄连木2种植物生态适宜度最高,并且具有相似的生态位,在空间上存在竞争关系;其次是油桐树;木薯在4种能源植物中高适宜度范围最小,主要适合种植在粤西台地平原和粤东滨海丘陵台地地区。     

地理信息系统与数学模型集成技术在福建甘蔗气候适生地评价中的应用

利用福建省气象要素观测数据与土地利用现状资料,探讨GIS与数学模型集成技术在福建甘蔗气候适生地评价中的应用。结果表明,2次方趋势面分析结合1、2、5、7、6次方反距离权重插值模型可分别适用于研究区年降雨量、≥20℃年活动积温、年日照时数、无霜期、年极端低温多年均值的气象因子空间数据库的准确推算,其验证气象站点观测值与上述模型推算值之间的差异均未达到显著水平,t值仅分别为0.780,0.006,0.308,0.120,0.878。借助地理信息系统与数学模型可实现福建省甘蔗气候适生地定位与定量的评价,研究区甘蔗气候适宜用地面积为119.09万hm2,占全省耕地总面积的86.85%,其中最适宜用地面积、适宜面积、次适宜面积分别占甘蔗气候适宜用地面积的23.54%、39.73%、36.73%。     

A Comprehensive Evaluation of Soil Fertility of Cultivated Land: A GIS-Based Soil Basic Niche-Fitness Model

This paper aimed at using the niche-fitness analysis method to assess soil fertility of cultivated land in Jianghan Plain in China. By introducing the niche-fitness theory into comprehensive analysis of soil fertility, an evaluation method was developed using geographic information systems (GIS) and the soil basic niche-fitness model (SBNFM). To begin with, 10 indicators were selected and used to assess the spatial differences of soil fertility for cultivated land, and its weight was decided using analytic hierarchy process (AHP). Soil samples were collected from topsoil (0–25 cm) in 58 units and examined for pH, organic matter (OM), total nitrogen (TN), etc. After standardizing soil attribute data of each unit, the optimum niche of every indicator was obtained and the soil basic niche-fitness value of each plot was calculated by using SBNFM. Finally, the soil fertility of the cultivated land was divided into four grades based on the shortest distance cluster analysis method in this area. Results indicate that the soil fertility of the cultivated land in this area was on the medium and high side, the percentages of area in grades 1, 2, 3 and 4 accounted for 33.43%, 35.99%, 22.70% and 7.88%, respectively; thus, approximately 70% of the cultivated land was classified in the top two grades. The linear-correlated relationship between niche-fitness value and rice yield has shown that SBNFM is an important and effective tool to analyze soil fertility and evaluate the quality of cultivated land. The above results might be helpful and support fertilizer management or agricultural activity in the study area.     

基于多层级指标的省域耕地质量评价体系构建

为了更好表征耕地质量的空间差异,服务耕地的保护与管理,合理的耕地质量评价体系更为重要。省域尺度耕地质量评价现有思路与方法的改进,能够科学量化省域内耕地质量的分布,实现耕地质量省级统筹可比。该研究试图建立以表征气候影响的熟制为控制轴,以土地条件和工程条件为评价轴的评价体系,并且构建级别评价三维魔方,创新评价结果查询模式。选择河北省内丘县为研究区进行试点评价,评价结果显示,1级地9 681.30 hm~2,占全县耕地总面积的31.88%;2级地11 708.28 hm~2,占38.56%;3级地6 739.46 hm~2,占22.19%;4级地2 112.59 hm~2,占6.96%;5级地123.55 hm~2,占0.41%,多层级指标方法评价结果对内丘县域内耕地质量的分布规律有较好的表达,与县域自然地貌条件分布趋势基本一致。评价结果与农用地分等定级成果对比分析表明,多层级指标方法技术操作简捷,显化了整治工程因素,实现了省域耕地质量可比,可为土地整治、耕地占补平衡、基本农田保护及其他有关土地管理工作提供依据。     

基于农用地分等修正的土地整治项目对耕地质量的影响评价

土地整治可提升耕地自然质量,改善耕地生产条件,研究土地整治项目对耕地质量的影响具有一定意义。该文以上高县2012年土地整治项目为例,在耕地质量等别年度更新的基础上,分析土地整治项目工程对耕地自然质量和生产条件的影响,通过判别耕地自然质量稳定因素和变化因素,增加土地利用修正因素构成评价体系,按农用地分等思路,从整治前后耕地质量等别的变化来研究土地整治项目对耕地质量的影响,并通过多元回归分析方法分析对耕地质量影响较显著的因素。研究结果为：整治后研究区自然质量等从9.06等提升至8.81等,利用等从6.03等提升至4.68等;土地整治项目对耕地质量变化影响较显著的因素主要有：有机质含量、土壤pH值、排水条件、灌溉保证率、田块规整度、路网密度。研究结果表明：耕地自然质量变化因素和土地利用修正因素的选取可准确反映土地整治项目工程特征,评价结果也符合耕地质量真实情况。该文的农用地分等修正方法对于整治后耕地质量评价是可行的,同时评价结果可作为土地整治绩效提供依据。     

BIO-NORM与NORM耕地质量评价方法对比研究

耕地质量评价对指导农业生产具有极为重要的意义,耕地质量评价方法的优劣直接影响到耕地质量评价结果的可靠性。本研究以江西省余江县为研究区域,通过实际调查和样品采集与分析,获取了249个水田表层土壤属性数据和95个田块的水稻产量数据。利用Norm值法和新建立的Bio-Norm法,分别确定耕地质量评价指标、指标权重和隶属度函数,并对研究区水田耕地质量进行评价。两种评价方法的对比分析表明,Bio-Norm法选取的指标比Norm值法更具有代表性,得出的指标权重更能准确反映指标的重要性,确定的隶属度函数临界值更能反映水稻生长的实际要求。评价结果显示,利用Bio-Norm法得出的耕地质量综合指数(IFI值)与水稻产量回归方程的决定系数(R2)远高于Norm值法,且IFI值与水稻产量各等级的区域分布特征更为吻合。Bio-Norm法评价耕地质量更为科学合理。     

东北粮食主产区耕地资源时空变化及其对粮食生产能力的影响

为了揭示耕地资源时空变化对粮食生产能力的影响,该文以东北粮食主产区巴彦县为研究区,以1991年土地详查数据库、2006年土地利用变更数据库和2009年SPOT5影像为基本信息源,以粮食单产等统计数据为基本数据源,运用遥感及地理信息手段,采用土地综合指数评价法分析研究区耕地资源数量、质量时空变化及其对粮食生产能力的影响,结果表明:1991-2009年研究区耕地资源数量呈持续增加的趋势,耕地向非耕地的转换主要发生在林地和其他用地之间;1991-2006年研究区增加耕地资源中三等地耕地面积增加最多,一等地增加最少。减少的耕地资源中二等地和三等地耕地减少最多,而一等地减少最少;2006-2009年增加耕地中二等地耕地增加最多,一等地耕地增加最少;减少的耕地资源中,三等地耕地减少最多,一等地耕地减少最少;位于北部岗平原农牧区的二等地耕地是影响粮食生产能力最大的区域,三等地和四等地耕地面积虽占到总耕地面积的50%左右,但受到自然因素和土壤因素的制约,粮食生产能力也受到影响。     

基于GIS的西藏无资料地区耕地历史经济价值评价方法

无资料地区缺少有关耕地经济价值评价的历史数据,该文以西藏省拉萨市为无资料研究区,选择夜间灯光数据,辅以数字高程模型和道路数据,基于农业区位论和GIS空间分析方法,对2010年拉萨市的耕地经济价值进行分级评价,旨在探讨一种适用于无资料地区某个历史时期的耕地经济价值评价方法,以填补该地区耕地经济价值的数据空白。首先选择城关区为试验区,基于2010年地面真实数据验证了研究方法的可行性(总精度达84%),然后以灯光亮度等级划分拉萨8县(区)的经济差异,进而将方法应用于拉萨全市,得到2010年拉萨市耕地历史经济价值评价结果,评价的总精度达82.6%,Kappa系数0.722,表明该文研究方法具有鲁棒性,可以为西藏无资料地区的耕地历史经济价值评价研究提供参考。