新郑市耕地生态安全动态预警研究

耕地生态安全预警对改善耕地生态安全水平,保障粮食安全具有重要的意义。以河南省粮食主产区新郑市为研究对象,基于压力、状态、响应(P-S-R)和生态、环境、经济、社会(E-E-E-S)框架模型,构建了耕地生态安全预警指标体系。引入变权理论确定指标权重,运用改进物元可拓模型确定新郑市2001—2010年耕地生态安全预警等级,并采用障碍度模型分析耕地生态安全障碍因子。结果表明:2001—2010年新郑市耕地生态安全水平总体呈现上升趋势,预警等级由Ⅲ级(预警)上升为Ⅳ级(较安全);2009—2010年预警等级虽处于较安全(Ⅳ级),但有下降趋势。制约新郑市耕地生态安全水平的主要障碍因子是地均化肥使用强度、耕地复种指数、人均粮食产量、城市化水平、耕地垦殖率、人口自然增长率、人均水资源量、地均地膜使用强度、第三产业占GDP比重、农业经济比重、未利用土地比重等,这些因子应是今后改善新郑市耕地生态安全的重点。     

基于RBF模型的广东省土地生态安全时空演变预警研究

基于压力—状态—响应(P-S-R)模型构建土地生态安全预警评价指标体系,运用熵权法和RBF模型对2000—2016年广东省土地生态安全进行评价与预警研究,同时分析2012年广东省21地级市土地生态安全空间格局。结果表明:(1)广东省土地生态安全水平总体呈波动上升趋势,其中2000—2006年处于重警状态,2007—2009年处于高警状态,2010—2012年处于中警状态。2013—2016年,若不出现较大变故,全省土地生态安全将仍保持这一发展趋势,平稳中略有上升,仍处于中警状态;(2)2012年广东省土地生态安全基本上呈粤北、粤西警情高,珠三角和粤东警情低的格局;(3)影响广东省土地生态安全的主要因素包括自然灾害受灾面积比重、公路密度、建成区面积比重、人均GDP、经济密度、农民人均纯收入、自然保护区面积比重等,这些是今后调控的重点。     

近14年安徽省耕地资源安全的时空特征

[目的]探究近14a安徽省耕地资源安全时空特征,为安徽省社会经济发展和耕地保护提供依据。[方法]从耕地资源数量、质量和生态安全3个方面选取27个评价指标,构建耕地资源综合安全评价体系。[结果](1)安徽省耕地数量和质量安全程度分别呈下降和上升趋势,生态安全等级较为稳定,综合安全呈缓慢上升趋势;(2)耕地资源数量安全总体呈皖东、皖北高于皖南的空间格局;质量安全呈现皖中、皖南高于皖北的特征;生态安全表现为皖中部和皖南较低,其余较高的空间格局;综合安全与数量安全空间分布具有相似性,且在时间上,低安全等级地市呈现"集中—分散"的空间特征,高安全程度地市反之。(3)近14a安徽省耕地资源数量、质量和生态安全的主要障碍因子具有明显的时间变化特征。[结论]安徽省耕地资源安全情况不容乐观,各地区需因地制宜,提高安全保障程度。     

粮食主产区耕地生态安全障碍诊断及调控策略

生态安全作为耕地“三位一体化”的核心保护任务,越来越得到政府、公众及学术界广泛关注,耕地生态安全评价视为关键技术及重要依据。基于PSR模型构建耕地生态安全评价指标体系,以国家粮食主产区安徽省为例,综合运用改进熵权法、TOPSIS模型、ESDA模型及障碍诊断模型,评价安徽省2000年以来,以及分市级2000年、2010年、2018年3个年份的耕地生态安全度,剖析耕地生态安全时空分异特征,进一步诊断耕地生态障碍因子及对应调控策略。结果表明：(1)安徽省耕地生态安全度具有一定波动性,总体呈现上升趋势,由2000年的0.234 1增至2018年的0.724 7,大致分为低位震荡阶段、快速增长阶段及高位爬坡阶段;(2)近20年来耕地生态安全状态进一步呈现不平衡、不均衡演变趋势,导致全省耕地生态安全空间格局差异显著,尤其是以高风险、安全两类区域分布空间集中区域发生很大改变,基本呈现皖南地区安全程度高并由皖中地区过渡至皖北地区风险程度高的空间梯度格局,耕地生态安全空间集聚情况并未显著;(3)从全省维度分析,障碍因子以建成区绿化覆盖率、污水处理率等响应准则层为主,逐渐转变至复种指数、单位耕地粮食产量、...     

基于熵权TOPSIS法与ARIMA模型的四川省耕地生态安全动态预测预警

耕地生态安全预警研究能够有效引导耕地资源可持续利用。以四川省21个地市州为研究对象,构建了基于DPSIR模型的耕地生态安全预警评价指标体系,采用改进的熵权TOPSIS法进行警情分析,并运用ARIMA模型模拟未来5年警情变化趋势。结果表明:(1)ARIMA模型拟合度高,能够较好地拟合2015—2019年四川省耕地生态安全发展趋势;(2)总体而言,2005—2019年四川省耕地生态安全警情由"重警"变为"中警",预警指数由0.397(2005年)上升至0.501(2019年),最高值为0.524(2014年),总体呈波动上升的态势,表明出现严重生态安全问题的可能性小。(3)就各子系统而言,2005—2019年耕地生态安全压力系统是影响警情的变化的主要系统,该系统中预警值呈波动下降趋势,警度将升至"巨警"状态;驱动力、状态、影响与响应系统,预警值则逐年增大,警度等级逐年降低。(4)未来5年,四川省各地市州耕地生态安全压力区域差异明显,不同的区域应对措施不同,一二级区域将是以后调控的重点区。     

广东省旅游生态安全时空测度及障碍因子诊断

以广东省为研究对象,基于压力—状态—响应(PSR)模型构建旅游生态安全评价指标体系,运用熵值法和综合评价模型分析广东省旅游生态安全的时空变化特征,并采取障碍度模型诊断旅游生态安全的主要限制因子。结果表明:(1)2005—2014年,广东省旅游生态安全指数总体呈上升的趋势,安全等级从风险等级提升至比较安全等级;(2)2005—2014年,除揭阳外,广东省其他20市的旅游生态安全水平均有所提升;(3)从指标层来看,2005—2008年广东省旅游生态安全的最大障碍因子是城镇生活污水处理率,2009—2010年其最大的障碍因子是固体废弃物排放量,而2011—2014年其最大障碍因子则是城镇化率,主要影响因子由环境经济方面过渡到了社会经济方面。从目标层来看,目前压力系统成为阻碍广东省旅游生态安全水平提升的主要因素。     

西安市土地承载力定量评价与动态分析

以2009年为例,修正了Wackernagel提出的耕地产量因子,并利用生态足迹的理论和方法,对西安市1997—2009年的生态足迹、生态承载力、生态赤字/盈余进行了测算,建立了生态压力指数模型以及生态足迹、生态承载力、生态盈余和生态压力指数预测模型。结果表明:(1)1997—2009年西安市生态足迹呈增加趋势,人均增加幅度为0.509 7 hm2;(2)生态承载力呈降低趋势,人均降低幅度为0.152 0 hm2;(3)生态压力指数上升幅度很大,由1.45上升到3.88,上升幅度为2.43;(4)西安市出现严重的生态赤字现象,还有继续增加的趋势。西安市生态环境处于不安全状态,可持续发展受到严重的影响。     

新疆干旱区于田绿洲生态安全评价及影响因子研究

以新疆克里雅河流域于田绿洲为研究靶区,运用压力—状态—响应(PSR)模型,从时间尺度上对1999—2010年绿洲生态安全状况进行评价并进行影响因子分析。结果表明:于田绿洲生态安全综合指数大致上呈现递增趋势,1999—2005年处于不安全状态、2006—2010年由临界安全状态向较安全状态转变。限制性因子分析表明:影响于田绿洲生态安全的主要限制因子是第三产业占GDP比重、单位耕地农业总产值、人均粮食产量、境内公路里程、农牧民人均纯收入、城镇化程度、耕地面积比重。研究表明于田绿洲生态安全现状良好,评价结果将为维持及进一步改善生态状况提供科学依据。     

基于PSR模型的耕地生态安全时空分异特征研究——以河北省沧州市为例

耕地生态安全评价是促进耕地可持续利用的基础。以河北省沧州市为例,基于PSR模型构建区域耕地生态安全评价模型,对沧州市2002—2011年的耕地生态安全状况进行评价,并对其时空分异特征进行了分析。结果表明:(1)从耕地生态安全分区结果来看,沧州市北部地区和南部吴桥的耕地生态安全处于较安全状态,其余地区生态状况不容乐观;(2)2002—2011年,沧州市耕地生态安全水平总体上呈现出先上升后下降趋势,同时具有明显的地域分异性,耕地生态较安全地区大多集中在沧州北部地区;(3)2002—2011年,沧州市中部、西部、东部地区的耕地生态安全水平一直处于较低水平。研究结果可为区域耕地生态安全时空分异研究提供参考借鉴。     

基于熵值法和灰色预测模型的耕地生态安全诊断

[目的]弥补已有耕地生态安全诊断中指标体系及评价方法的不足,分析耕地生态安全水平。[方法]在界定耕地生态安全内涵的基础上,构建了基于PSR模型的评价指标体系,采用熵值法和灰色预测模型,对四川省耕地生态安全水平进行了诊断。[结果]1999—2013年四川省耕地生态安全水平总体不断提高,耕地生态安全等级经历了"临界安全—较安全"的演变历程,但2013年"较安全"水平不高;压力指数总体上呈现下降趋势,状态指数呈现波动下降趋势,响应指数呈现上升趋势;单位耕地化肥负荷、人均耕地面积、单位耕地农药负荷、土地垦殖率、水土流失程度等是耕地生态安全等级提升的关键制约因素;2014—2018年四川省耕地生态安全水平呈现稳步上升趋势。[结论]基于PSR模型的评价指标体系能更准确地反映耕地生态安全各要素之间的关系;熵值法和灰色预测模型能有效挖掘耕地生态安全存在的问题,适合用于耕地生态安全评价。     

“二调”以来湖北省耕地变化的时空特征及其驱动因子识别

为了识别耕地动态变化特征与驱动机制,基于湖北省第二次土地调查以来的土地利用数据,从省域、县域与地块3个尺度,系统分析了2009—2016年湖北省耕地变化的数量和景观格局特征,运用回归分析定量识别了驱动耕地变化的主要因子。结果表明:(1)湖北省耕地面积呈现出不断下降的趋势,耕地与其他地类之间的转换关系复杂而频繁,城乡建设用地整治已成为耕地补充的重要来源;(2)湖北省大部分地区的耕地斑块密度都呈现出小幅增长的态势,耕地斑块平均规模有下降趋势,耕地斑块形状趋于复杂化,耕地破碎化程度趋于严重。(3) 2009—2016年,经济驱动因素对湖北省耕地变化的作用明显,尤以人均GDP的影响最为显著,而自然因素对耕地变化的影响作用相对较小。研究将为统筹耕地资源保护与社会经济发展动态关系,制定区域差异化的耕地资源保护策略提供决策思考。     

耕地生态安全动态评价及障碍因子诊断——以黄河下游沿黄县区为例

[目的] 对黄河流域下游耕地生态安全进行动态评价,并诊断其人为障碍因子,旨在发现人类不合理行为对下游耕地生态安全造成的危害,为黄河下游生态保护和高质量发展提供现实科学依据。[方法] 以黄河下游沿黄49县区为研究对象,基于PSR模型构建耕地生态安全评价指标体系,运用物元可拓、马尔科夫链模型等方法开展研究。[结果] ①2000—2018年黄河下游沿黄县区耕地生态安全等级整体呈上升趋势,由Ⅳ级提升到Ⅰ级,其中2010年后变化尤为明显; ②2000—2018年各县区耕地生态安全等级由不稳定向稳定过渡,在空间上呈现由东北部高,中西部低向东北—西南部高,中部低转变的特征,且空间差异持续缩小; ③人均耕地面积、人口密度、单位耕地面积化肥使用量是影响黄河下游沿黄县区耕地生态安全等级的主要人为障碍因子。[结论] 研究期内黄河下游沿黄县区耕地生态安全等级总体呈上升趋势,各县区耕地生态安全等级空间差异持续缩小,受人类活动因素影响较大。未来应从壮大新型农业经营主体、实施归雁工程、构建智慧耕地平台三方面促进黄河流域耕地生态安全等级的提高。     

河北省耕地资源安全评价及预测

通过对河北省2005~2015年的耕地资源安全状况进行了评价,并且对未来11年的耕地资源的安全情况进行了预测分析,以此作为区域耕地资源可持续利用的依据。本文基从数量、质量、生态安全三个方面构建了耕地资源安全评价指标体系,通过熵权法计算出评价因子的权重以及运用TOPSIS模型计算耕地资源安全值,采用无偏灰色预测模型对耕地资源的安全情况进行了预测,并利用障碍度模型计算了各指标的障碍度,从而确定出主要障碍因子。结果表明:(1)2005~2015年河北省耕地资源综合安全值呈缓慢上升趋势,并且从不安全等级上升到临界安全等级;(2)预测结果表明,2016~2026年河北省耕地资源安全值虽然缓慢上升,但一直处在临界安全等级;(3)通过运用障碍度模型计算出未来11年各项指标的障碍度,得出影响河北省耕地资源安全的主要因素主要集中在农业生产以及生态环境等方面。总体来看,2005~2015年河北省的耕地资源安全状况较差,未来的耕地资源安全状况的改善还需要政府通过制定有利于农业发展的政策措施,完善农业设施的建设和土地的利用管理等。     

2007-2017年洞庭湖平原耕地生态安全评价及障碍因子诊断

[目的] 研究洞庭湖平原耕地生态安全状况,并诊断其障碍因子,为区域耕地合理利用和耕地污染治理提供参考依据。[方法] 基于DPSIR模型构建洞庭湖平原耕地生态安全评价指标体系,从县域尺度,采用基于熵权的改进TOPSIS模型测度洞庭湖平原2007—2017年耕地生态安全指数,并采用障碍度模型诊断耕地生态安全状态的主要障碍因子。[结果] 2007—2017年洞庭湖平原整体耕地生态安全程度处于临界状态,整体安全指数在研究期内波动上升但增速缓慢;不同县（区、市）耕地生态系统安全变化特征不一;中低产田改良比例、秸秆还田比例、测土配方施肥比例、农药使用强度、地膜使用强度、化肥施用强度、农业自然灾害成灾比例等是制约耕地生态安全的主要障碍因子。[结论] 为改善洞庭湖平原耕地生态安全状况,应大力实施全域土地综合整治,加强农业面源污染治理。     

基于PSR模型的生态文明示范区生态安全评价及其障碍诊断

为了探究生态文明示范区生态安全的变化趋势与影响因素,基于PSR构建区域生态安全评价指标体系,运用熵权法对江西省生态文明先行示范区2009-2018年生态安全状况进行评价,结合障碍模型分析了其生态安全障碍因素。结果表明:(1)在2009-2018年江西省各地市生态安全水平总体有所提升,但生态安全等级各地差距较大;(2)江西省生态安全障碍度排序结果为响应因素>压力因素>状态因素,且受到城镇建设用地面积比重、生态环境耗水量、城镇化水平、第一产业占GDP比重以及单位土地面积农药使用量的综合影响;(3)江西省生态安全划分为生态经济发展协调区、生态经济改善区和生态安全脆弱区;(4)应从存量用地再开发、推动区域产业高质量发展和强化生态环境政策响应方面构建生态安全治理体系。可见,生态文明示范区生态安全等级介于临界安全等级(Ⅱ)较多,距离基本安全等级(Ⅲ)状态仍有较大差距,而通过分析生态安全空间与诊断影响因素可为提升生态安全水平提供理论支持。     

基于改进生态足迹模型的保定市耕地生态安全时空变异分析

以保定市为研究对象,运用改进的生态足迹模型对保定市耕地生态安全进行了时空分异研究。研究结果表明:(1)2000~2012年保定市耕地生态压力指数呈逐渐上升趋势,相应的耕地安全水平呈稳定下降趋势;(2)从空间分布来看,位于保定市西部山区的涞源县及东南部地区的安新县、高阳县和蠡县的耕地生态安全水平较高;位于保定市北部及东北部地区的涞水县、易县、涿州市、雄县和高碑店市耕地生态安全水平呈明显的下降趋势;位于保定市中部地区及南部地区的县市耕地生态安全水平较低;位于保定市西南部地区的唐县、曲阳县耕地生态安全有趋于恶化的趋势,阜平县耕地生态安全水平波动较大。     

陕西省旬邑县耕地面积变化及驱动力分析

根据旬邑县1989-2009年统计资料,分析该县近二十年来耕地面积动态变化过程,并选取GDP、人口、城镇化水平等10个社会经济因子,采用单因子关联分析和多因子主成分分析法,研究社会经济发展对耕地面积变化的影响,并揭示了引起耕地数量变化的驱动机制,为生态脆弱区合理保护耕地资源提供参考.结果表明:1989-2009年旬邑县耕地面积总体上呈现下降趋势,经历了稳步减少(1989-2000年)、缓慢减少(2000-2003年)到平稳(2003-2009年)的发展阶段.主成分分析结果表明导致该县耕地面积变化的驱动因素为经济发展、人口增长和农业科技进步.     

黑土区拜泉县耕地破碎化时空变化分析

为识别黑土区拜泉县耕地破碎化类型和评估耕地破碎化程度,基于2000年、2005年、2010年和2015年4期耕地利用数据,利用移动窗口技术,在像元水平上定量反映耕地破碎化过程,揭示了耕地破碎化的基本特征和时空格局,并在县级尺度和村级尺度上分析了耕地破碎化的变化规律和特征。结果表明:(1)2000—2015年拜泉县耕地破碎化程度整体呈现“缓慢—急剧—缓慢”的趋势,2005—2010年是耕地破碎化变化的快速时期;(2)拜泉县耕地破碎化空间上呈现“孔洞耕地为主导,核心耕地分布集中”的特点,2010年后斑块耕地一直处于增加的趋势,耕地破碎化问题日益突出;(3)乡镇级尺度上,2000—2005年西部和东部地区耕地破碎化程度较大,2010—2015年除中部地区外,其余地区斑块耕地比例均稳定增加,核心耕地比例减少,耕地破碎化程度呈上升趋势;(4)村级尺度上,拜泉县各个村的耕地破碎化程度有较大差异;(5)拜泉县耕地破碎化原因主要受自然、利用、设施和管理切割力的影响。综上,自然—人文双重因子作用导致研究区耕地破碎化的时空差异。     

贵州土地石漠化变化及社会经济活动的影响分析

分析石漠化与社会经济活动的关系及其动态变化,有利于石漠化状况的改善和治理。以往的驱动因子分析对社会经济因素的研究较少,本文以贵州省为研究区,以县域为研究单元,基于2000年和2011年两期石漠化影像,通过空间分析研究了贵州省2000—2011年的石漠化动态变化,并从人口因素、社会发展状况和经济水平、农业生产活动、地形坡度和生态工程建设等5个方面选取23个影响因子,对石漠化的驱动力进行分析。结果表明:1)2000—2011年贵州省石漠化的治理工作取得了一定的成效,石漠化面积总体减少,但中度和重度石漠化面积呈增加趋势,轻度以上石漠化的治理任务还很艰巨;2)23个影响因子与石漠化呈现不同程度的正负相关关系; 3)农业人口比重、农业总产值、人均粮食、人均耕地、耕地比重、15°～25°耕地(岩溶)比重和25°以上耕地(岩溶)比重均与石漠化呈显著正相关,其他因子均与石漠化呈显著负相关,其中农业活动对石漠化的影响最为显著,农业人口比重、农业总产值、人均耕地、15°～25°耕地比重、25°以上耕地比重、15°～25°岩溶比重和25°以上岩溶比重与石漠化的相关系数分别为0.473、0.425、0.291、0.288、0.430、0.338和0.334。研究社会经济活动对石漠化的影响可为石漠化治理提供借鉴和参考。     

西北地区植被净初级生产力估算模型对比与其生态价值评价

净初级生产力(NPP)是绿色植物在单位时间和单位面积上所能产生的有机干物质总量,是地球碳氧循环研究的关键问题之一。通过使用不同模型进行NPP物质量测算并换算为价值量,分析2000—2009年西北地区NPP价值的时空分异特征,了解西北地区近年植被生态效应的变化格局与趋势。结果表明:(1)CASA模型估算出耕地、草地、常绿针叶林的平均NPP分别为4.15 t.hm 2、4.87 t.hm 2和7.35 t.hm 2,统计模型中综合模型与北京模型和CASA模型估算结果最为相近;(2)研究区NPP价值随时间序列递增,耕地与建设用地的增幅集中在2000—2003年,而草地与未利用地增幅集中于2006—2009年,草地增长最快,2009年达7.91 107万元;(3)以县域为单元分析NPP价值空间差异,空间分布的不对称性、趋向均值的偏离程度有所增加,但高值集聚特征也有所加强;(4)NPP价值的空间集聚变化有低值快速升高、高值继续升高、较高值出现下降3种趋势,青藏高原与黄土高原NPP价值增速最快。NPP价值升高趋势比下降趋势更明显,反映了西北地区生态环境呈现整体好转、局部恶化的态势。