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和生态位适宜度模型的耕地多适宜性评价

以江西省鄱阳湖及周边经济区耕地为研究对象,将生态位适宜度方法以及克里格插值法引入到多宜性评价研究中,采用加权平均模型和限制因子模型对各评价单元水稻、油菜、棉花和甘薯4种作物的生态适宜度值及限制性生态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,最大值达到0.9824,生境条件基本能满足作物的需求;评价结果水稻、油菜和棉花以1、2级为主,所占面积均达到67%以上,甘薯1、2级地占56.9%;综合评价中水稻的适宜性面积最大,达56.1%,棉花次之;限制该地区耕地生产潜力的生态因子主要为:土壤全磷含量、有机质含量、耕作层厚度。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。     

生态位理论及在土地利用研究中的应用——以固原上黄试区为例

生态适宜性是生态规划的核心,生态位适宜度表示资源现状条件对发展需求的适宜性程度。在分析生态位适宜度的基础上,尝试分析了土地利用生态位适宜度,提出了土地利用生态位适宜度指数模型,并与地理信息系统技术相结合,对上黄试区主要农业土地利用生态位适宜度指数进行了分析。结果表明,该试区果园及耕地的土地利用生态位适宜度指数分别达到4.00和3.09,说明这两种土地利用较为合理,目前土地资源供给能满足果业的现时发展要求,但不能完全满足农业发展对耕地资源的需求。     

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。     

利用生态位适宜度模型评价土地利用环境脆弱性效应

土地利用对环境脆弱性具有重要影响,土地利用与生境条件匹配越好,土地利用的环境脆弱性效应值会越低。该文通过生态位适宜度模型将土地利用对环境脆弱性的影响定量化。选择典型生态环境脆弱区黄河三角洲垦利县的农用地,通过野外调查选择样地,构建各土地利用方式的生态位适宜度模型,在此基础上,对各土地利用生态单元的生态环境现实条件与现状土地利用方式所要求的最佳生态环境进行比较计算生态位适宜度,获得土地利用环境脆弱性效应分布图。研究结果表明,垦利县土地利用的环境脆弱性效应整体良好,棉田是决定整个垦利县环境脆弱性发展的土地利用方式;土地利用强度与土地利用环境脆弱性效应之间呈现为正相关趋势;灌溉条件和土壤盐分是决定土地利用环境脆弱效应值高低的主导环境因子。该研究结果对指导土地的合理利用与管理,防止土地退化和促进生态环境改善具有一定意义。     

基于生态位和"反规划"思想的城市土地开发适宜性评价

为深入了解城市土地开发适宜性情况并为城市土地合理利用提供依据,该研究以生态位理论为基础,根据城市土地现实生态位与最适宜生态位的贴近程度,构建出城市土地生态位适宜度模型,借鉴反规划思想构建出该模型的评价因子体系。以北京市房山区为研究区,根据城市土地生态适宜度对房山区土地综合开发适宜性进行分区,从平原区、浅山区和深山区3方面进行评价分析。结果表明:研究区城市土地生态适宜度整体呈阶梯状,土地开发适宜性由西到东逐渐升高;平原区城市土地开发最适区最多,深山区和浅山区多为不适宜区和特别不适宜区;深山区和浅山区受生态管控、采空塌陷等限制因素影响较大。利用生态位适宜度模型和反规划思想进行城市土地综合开发适宜性评价,丰富了反规划和生态位理论的应用领域。     

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。     

基于生态位适宜度模型的土地利用功能分区

土地利用功能分区是土地利用总体规划中的重要内容。该研究以生态位理论为基础,从生态角度进行土地利用功能分区定量研究。该研究提出了土地利用生态位的概念,并从土地利用需求生态位和现实生态位的耦合关系,构建土地利用生态位适宜度模型,建立土地利用生态位适宜度评价因子体系,并以土地利用生态位适宜度评价结果为表征量,借助GIS技术对土地利用功能进行分区。通过对山东省济南市的案例研究,运用该技术方法进行的土地利用功能分区,结果更加优化和合理,验证了该模型的实用性。该研究从生态适宜角度为土地利用分区的定量化研究提供了新的技术方法。     

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。     

耕地生态位及其数学测度模型构建研究

生态位理论是生态学重要的基础理论之一。以生态位理论为基础,提出了耕地生态元和耕地生态位的概念,并对耕地生态位的主体、本质、类型、特征及其演替规律作了系统阐述;构建了耕地生态位数学测度模型,包括耕地生态位宽度模型、耕地生态位扩充压缩度模型、耕地生态位商模型和耕地数量生态位重心模型,从而为区域耕地数量和质量变化研究提供了新的理论与方法。     

农用地整理对碳储量和粮食产能的影响

农用地整理对区域生态系统的空间格局和功能产生的影响需要持续不断的予以关注和调节。该文以福建省建溪流域为例,采用碳储量多源模型和耕地生产潜力模型估算了建溪流域的碳储量和粮食产能,分析了区域尺度农用地整理对碳储量和粮食产能的影响。研究表明:与2010年相比,2016年碳存储总量降低了38.28×10~6 t,为369.29×10~6 t;整理区以1.41%的土地贡献了整个建溪流域1.70%的碳储量减少量,农用地整理对建溪流域生态系统的固碳服务有负作用;2016年建溪流域的粮食产能提高了10.83×10~4t,为124.46×10~4t;农用地整理项目区占建溪流域耕地面积的14.61%,贡献了20.87%的粮食产能提高值,有效提高了建溪流域耕地的粮食产能。农用地整理所产生的碳效应不容忽视,在农用地整理中需要注重生态措施的运用。     

河北省农作物生产投入品碳排放变化特征

基于2010-2018年河北省农资投入、农作物产量、耕地面积和农作物播种面积等统计数据,计算河北省农作物生产投入品碳排放,分析河北省农作物生产投入品碳排放的动态变化和不同投入品碳排放所占比例,为农业生产节能减排,实现低碳农业提供理论依据。结果表明,2010-2018年河北省农作物生产投入品碳排放以2015年为转折点,呈现先上升后下降的趋势。研究期内河北省农作物生产碳排放总量、单位产量碳排放量和单位耕地面积碳排放量分别为2219万～2674万tCO₂eq、0.21～0.30tCO₂eq·t^-1和3.40～4.10tCO₂eq·hm^-2。2018年河北省农作物生产碳排放总量、单位产量碳排放量和单位耕地面积碳排放量最低,分别比最高值降低17.0%、30.0%和17.0%。化肥、农药、农膜、柴油和灌溉用电9a平均碳排放量占比分别为38.6%、2.1%、11.5%、34.7%和13.1%。化肥和柴油是最主要的农业碳排放源,占比均在30%以上。农作物生产投入品碳排放的动态变化受国家政策影响...     

耕地质量多维评价与利用分区——以黄骅市为例

耕地利用分区对于未来区域空间的有序开发利用具有指导意义,对耕地质量进行多维度解析评价是拓展传统耕地质量评价理论的重要途径,是保证分区工作“落地”的关键。以“三位一体”统一质量观为理论依据,以河北省黄骅市为研究区,在构建集成“空间—功能—环境”的耕地质量三维解析评价框架的基础上,运用Spearman秩相关系数和G^*热点分析工具表征三维质量的空间相关性,最后基于以上成果进行耕地利用分区,提出差别化管理建议。结果表明:(1)黄骅市各维度耕地质量分值存在空间分异。高值区主要分布于黄骅市西部和北部,低值区则主要分布于黄骅市西南部。(2)黄骅市各维度耕地质量之间存在强烈的空间关联效应。自然环境与社会环境呈现强权衡关系,空间特征与规模、物质生产功能呈现强协同关系; 不同维度质量的冷热点分布格局可能相似,同一维度质量的却可能存在空间冲突。(3)将黄骅市划分为生产优势保护区、休闲农业发展区、规模效益提升区、休耕整治区和潜在功能挖掘区5个区域,各耕地利用区特点各异,应因地制宜进行耕地差别化利用与管护。研究结果对于增强耕地利用分区的可操作性具有实践意义,为优化耕地利用保护路径提供参考。     

基于GIS的滨海集约农区耕地生态环境评价研究

该文以山东广饶县为例，进行了滨海集约农区耕地生态环境的评价研究。采用土壤图和土地利用现状图的叠置方法划分评价单元，系统聚类与Delphi法结合筛选参评因素，层次分析法(AHP)确定其权重，模糊评判法确定耕地生态环境等级。结果显示，广饶县耕地生态环境总体良好，一、二等地占总面积的39.92％；三、四等地占总面积45.75％；五、六等级仅占14.33％。耕地生态环境等级由东北沿海向西南部的过渡，与耕地的集约利用程度呈现明显的反向关系，同时受不同的耕地利用方式影响明显。该研究探索了滨海集约农区耕地生态环境的评价技术方法，分析了耕地集约利用对其生态环境的影响，对集约农区耕地资源的持续利用和环境保护有积极意义。     

"藏粮于地"视角下西北地区耕地适宜性及开发潜力评价

中国耕地资源匮乏,人均耕地不足世界平均水平的40%。西北"水三线"地区是中国耕地后备资源的关键区域,识别潜在耕地资源中适宜开发的土地数量及空间分布,对确保极端情况下国家耕地红线和粮食安全、推动西部大开发进入新格局具有重大现实意义。基于多源栅格数据,采用综合指数法与极限条件法评价潜在耕地资源的自然适宜性潜力;同时考虑土地利用结构风险、土壤侵蚀风险、土地荒漠化风险限制,构建潜在耕地开发的生态风险模型;将自然适宜性潜力和生态风险评价结果进行叠置分级,评估潜在耕地资源的综合开发潜力。结果表明:旱地农业情景下,西北"水三线"地区具备耕地开发潜力的土地面积约0.2万km~2,主要分布在内蒙古半干旱草原区;灌溉农业情景下,西北"水三线"地区具备耕地开发潜力的土地面积约9.5×10~4 km~2,这些土地需要通过引水灌溉和土壤改良等措施才能实现粮食生产,主要集中在天山北麓、塔里木河流域、疏勒河流域和内蒙古东部等内陆干旱区,未来如果具备灌溉水源条件,实施适宜的土壤改良措施,有较大可开发潜力。     

快速城镇化地区土地利用变化的地形梯度特征分析——以榆次区为例

为探讨快速城镇化地区——山西省晋中市榆次区不同地形梯度上的土地利用变化特征,本研究以2000年、2008年和2016年3期影像和ASTERGDEM为数据源,分析2000—2016年间土地利用变化的时空特征,选用坡向、坡度变率、地形起伏度、地形位指数和土地利用类型分布指数对土地利用的地形梯度分布特征和变化过程进行分析。结果表明:1)2000—2016年,榆次区建设用地主要向西北方向扩张,主要分布在地形起伏度30m、坡度变率2°、阳坡和半阳坡及地形位为1～3级的地区。土地利用以建设用地、耕地和未利用地为主,其中耕地所占面积最大,2000年、2008年和2016年的平均比例为46.91%。2000—2008年建设用地面积增加43.07 km2,未利用地面积减少37.33 km2; 2008—2016年未利用地面积减少221.00 km2,而耕地面积和建设用地面积分别增加170.61 km2和37.36 km2。2)在坡度变率、地形起伏度和地形位梯度上,建设用地、耕地和水域主要分布于低梯度带,而林地和未利用地分布于中高梯度带;建设用地和耕地在平地、阳坡和半阳坡呈分布优势,林地在阴坡和半阴坡具有分布优势,而未利用地的优势分布区为阳坡和半阳坡;2000—2016年耕地的主要分布区向地形起伏度30 m、坡度变率为2°～15°、地形位为4～11级的区域扩张。榆次区土地利用变化地形梯度差异明显,地形因素、人类活动、政策因素、交通和区位为其主导因素。该研究结果为区域城镇化过程中的土地合理规划利用提供科学依据,为生态环境治理提供决策支持。