黄河流域与长江经济带农业水资源利用效率与影响因素的差异性研究

[目的] 探查黄河流域与长江经济带农业水资源利用效率与影响因素间的差异性特征,为有效提升两地农业用水效率与农业可持续发展决策提供科学依据。[方法] 基于2009—2019年黄河流域与长江经济带19省市的面板数据,利用超效率SBM模型,并结合Malmquist指数、核密度估计、标准差椭圆、Tobit回归等方法对其差异性进行分析。[结果] ①农业水资源利用效率均呈整体上升趋势,黄河流域各年效率值波动幅度较大,内部差异明显,其效率重心于山西省与陕西省边界摆动;而长江经济带各年起伏较缓,其效率重心呈现向西南部迁移趋势,年均效率值略高于黄河流域。②技术进步均是引起农业水资源利用效率变动的主要原因,2009—2019年黄河流域技术进步指数略高于长江经济带。③影响两地农业用水效率增长的因素差异较大,其原因与其所处的自然地理环境与经济发展水平有较大联系。[结论] 黄河流域与长江经济带农业水资源利用效率整体良好,但区域差异性较大。因此,要因地制宜采取针对性措施,并从科技投入、政府引导与农民参与等多个维度推动两地农业用水效率的提升与持续优化,实现流域农业的可持续发展。     

成渝城市群城市土地-耕地利用效率时空耦合研究

[目的]评价成渝城市群城市土地利用效率及耕地利用效率,促进成渝城市群新型城镇化与农业现代化的共同发展。[方法]基于2005—2014年统计数据,建立城市土地利用效率与耕地利用效率的指标体系,综合运用Super SBM模型、重心转移模型及耦合协调度模型,分析成渝城市群城市土地利用效率、耕地利用效率的时空格局及二者的耦合协调水平。[结果](1)2005—2014年,成渝城市群城市土地利用效率呈波动向上发展,效率重心垂直向南移动幅度较大;(2)耕地利用效率整体上呈现V形波动,效率重心在水平方向上向东转移趋势明显;(3)研究区域内城市—耕地利用效率耦合协调类型数量呈"纺锤状"结构分布,高耦合中协调度型城市数量众多,南—泸一线城市耦合协调类型变化强烈。[结论]成渝城市群城市土地—耕地利用效率耦合协调度较高,呈良性发展态势。     

基于模糊综合评价模型的天山北坡经济带水资源承载力评价

[目的]综合评价天山北坡经济带水资源承载力,为今后水资源开发利用提供依据。[方法]根据天山北坡经济带水资源现状,构建由3层12项指标组成的综合评价指标体系;基于状态变权向量进行指标权重分配,确定评价标准和两级模糊综合评判模型(FCE),对该经济带水资源承载力进行综合评价。[结果]评价结果显示该经济带乌鲁木齐、石河子、吐鲁番、哈密、塔城、伊犁、克拉玛依、昌吉、博州市的水资源承载力综合评分值分别为0.41,0.49,0.43,0.45,0.76,0.56,0.45,0.51,0.48。[结论]天山北坡经济带水资源承载力已经达到了一定规模,应通过采取节水技术和产业结构调整等综合措施,提高水资源承载力水平,合理规划并有效利用水资源,为"十三五"天山北坡经济带社会经济发展提供保障。     

基于PSR的天山北坡经济带土地集约利用水平的空间差异研究

[目的]对天山北坡经济带12个主要城市的土地集约利用水平进行评价。[方法]从土地利用的经济性、社会性及生态性3个内涵出发,构建基于过程的"压力—状态—响应"(PSR)评价指标体系,采用主成分分析法对评价指标进行赋权,按百分制分别测算土地集约利用水平和PSR系统协调度。[结果]天山北坡经济带城市土地集约利用水平差异的主要影响因素一方面在于各城市的经济发展水平,另一方面在于人口密度、土地利用结构、经济增长等对土地集约利用产生压力的因素。将PSR协调度与土地集约利用水平进行相关分析,其Pearson相关系数达到0.886,二者显著相关,说明在总体上PSR系统协调度越高,城市土地集约利用的水平也越高。[结论]为提高城市土地集约利用水平,在规划开发中一方面要结合城市土地集约利用的内涵,另一方面也要从各城市所处的发展阶段及发展目标出发,通过合理的产业转型,优化土地利用结构等方式,制定有效的引导措施来提高土地利用的综合效率。     

基于DEA和Malmquist指数的汉江干流水资源利用效率变动研究

水资源利用效率的提升对于缓解水资源供需矛盾具有极为重要的意义。选取汉江干流10个地市,运用数据包络法(DEA)计算了2008—2015年水资源利用效率,并利用Malmquist全要素生产率指数模型分析了水资源绿色效率全要素生产率和分解指数的动态变化。结果表明：汉江干流不同地市的水资源利用效率具有较大的时空分异特征,中下游地市的水资源经济效率普遍高于中上游地市;水资源绿色效率较高的城市经济发展较为缓慢且集中分布在下游地区。2008—2015年水资源经济效率逐渐下降,而水资源绿色效率先增加后减小;除武汉市和安康市的全要素生产率一直保持积极有利发展趋势外,其他城市的全要素生产率主要受技术约束和规模效应的影响而未能达到期望值。研究成果可为水资源优化配置提供参考。     

浙江省城乡土地利用效率及耦合关系演变

[目的]对浙江省城乡土地利用效率及耦合关系演变进行研究,为实现区域可持续、内生性高质量发展提供决策支持。[方法]通过构建3阶段DEA模型对2006—2018年浙江省69个县(市、区)的城乡土地利用效率进行测度和评价,在此基础上利用耦合协调模型探讨城乡土地利用效率的协调水平及其时空演变特征。[结果](1)浙江省的城乡土地利用效率差距明显,规模水平是土地利用效率的主要影响因素;(2)各县(市、区)的城市用地效率水平差距小,而农用地效率的空间极化特征显著;(3)2006—2018年浙江省城乡土地利用的效率耦合度与协调度波动上升,城乡耦合度与协调度受取决于农业用地效率水平;(4)城乡土地利用效率协调度区域差异明显。[结论]浙江省城乡土地利用效率受外部环境影响大,加强乡村建设,提高农用地效率是实现城乡协调,达到高质量发展的关键。     

基于主成分分析的长江经济带水资源承载力评价

[目的]综合评价长江经济带水资源承载力的时空变化特征,为长江经济带水资源的合理利用和区域的可持续发展提供决策参考。[方法]从社会经济、水资源量、用水量和废水排放量4个方面选取18项指标,建立长江经济带水资源承载力评价指标体系,运用主成分分析法对长江经济带9省2市水资源承载力的时空变化特征进行了综合评价。[结果]2004—2013年长江经济带水资源承载力呈现逐年上升的趋势,水资源赋存条件、人口的增加、经济的发展以及水污染治理水平的提高是水资源承载力上升的主要驱动因素;长江经济带水资源承载力的空间差异显著,东部和中部地区总体较好,西部地区除四川省外水资源承载力相对较差。[结论]长江经济带水资源承载力的时空变化主要受所在地区的水资源赋存条件和社会经济条件的影响。     

天山北坡城市群土地利用及生态服务价值时空演变

[目的] 研究天山北坡城市群土地利用及生态服务价值（ESV）的时空演变特征，为该区生态服务功能改善和生态景观建设提供理论指导。[方法] 基于2000，2010，2018年天山北坡城市群的土地利用数据，利用遥感、空间统计分析方法，分析天山北坡城市群土地利用动态变化和生态服务价值的时空演变特征，并采用景观指数模型研究了天山北坡城市群ESV的景观格局变化。[结果] ①天山北坡城市群主要用地类型为未利用地和草地，建设用地的单一动态度变化最大，动态变化幅度达2.7%；土地利用转移变化主要发生在耕地、草地、建设用地、未利用地之间，以草地向耕地和建设用地转入最为突出。②近20 a研究区ESV总量从1 410.76亿元减少到1 400.17亿元，共计损失10.59亿元，整体呈下降趋势；其中支持服务的ESV减少最多。③研究区ESV呈现出西北部和中部高，北部和东南部低的空间格局；2000-2018年研究区ESV景观格局发生显著的变化，低、中、高ESV区的景观格局表现为研究前期破碎异质化，后期集聚同质化。[结论] 针对不同等级的ESV区，天山北坡城市群的生态环境恶化，需要采取不同的措施改善其生态服务价值，降低城市群发展对生态环境造成的破坏，推动区域生态景观的建设。     

我国粮食主产区农业水资源利用效率评价

[目的]研究我国粮食主产区13个省份2001—2011年农业水资源利用效率,旨在明确各省份农业水资源利用效率提升的潜力。[方法]采用DEA(数据包络分析)交叉评价模型。[结果](1)2001—2011年我国粮食主产区农业水资源利用效率普遍偏低,且各省份之间的差异较为显著;(2)吉林、内蒙古、湖北、湖南、山东、辽宁和黑龙江省(区)属于"低投入低产出"类型,四川、河南、安徽、江西、河北和江苏省属于"高投入高产出"类型;(3)我国粮食主产区农业水资源利用效率整体处于"低投入低产出"阶段,农业水资源利用效率具有很大的提升空间。[结论]DEA交叉效率评价模型实现了对所有决策单元效率的完全排序和效率评价;虚拟决策单元的引入明确了研究区域内各单元农业水资源利用的提升潜力和改进方向。     

浙江省水资源生态足迹时空格局

[目的]研究浙江省水资源生态足迹时空格局,并对浙江省及各市水资源可持续利用水平进行评价,为区域发展和相关政策的制定提供必要的理论指导和依据。[方法]以生态足迹理论为基础,运用水资源生态足迹和生态承载力模型,核算浙江省及其各市水资源生态足迹和生态承载力。[结果]从时间序列看,2003—2013年浙江省整体水资源生态足迹呈较小波动的上升趋势;水资源生态承载力波动较大;人均水资源生态量均为盈余,且整体为上升趋势;水资源利用处于安全状态;水资源利用效率逐步提高。从空间差异看:浙江省各市水资源生态足迹可分为高值、中值和低值3个级别;水资源生态承载力和人均水资源量均呈自西南向东北递减格局;南部地区水资源生态安全程度高于北部地区;东部地区水资源利用效率高于西部和北部地区。[结论]浙江省整体水资源可持续利用水平逐步提高,但内部差异显著。为提高水资源利用科学化水平,浙江省及其各市应从发展阶段和发展目标出发,合理调整产业结构,建设相关水利工程设施,加强水资源循环利用,增强水资源保障。     

中国粮食生产效率空间分异特征及驱动机理

[目的]在耕地面积有限、城镇化高速发展的背景下,合理评价粮食生产效率,认清粮食生产现状,探索提高粮食生产效率的有效途径。[方法]基于数据包络法（DEA）分别测算了2006—2015年中国31个省（市、自治区）的粮食生产效率,同时借助探索性空间数据分析（ESDA）对其时空格局演变特征进行解析,并通过空间计量模型揭示其驱动机理。[结果]中国粮食生产效率整体偏低,东部沿海地区和西部地区粮食生产效率出现大面积、大幅度下降趋势;粮食生产效率空间集聚效应显著且具有跃迁性,但主要以类型Ⅵ为主,其空间结构具有一定的路径依赖特征;经济增长与粮食生产效率存在正N形的Kuznets曲线,目前大部分地区经济增长的产粮效率呈现边际收益递减特征,未来的粮食生产势必强调其他政策手段的重要性。[结论]中国粮食生产效率空间异质特征显著,应充分发挥有利的“被扩散”的区位优势,制定具有区域联动特点的粮食生产策略。     

中国省域生态效率时空格局变化及优化策略研究

为了深入研究不同区域生态效率的优化路径,采用Malmquist-超效率SBM模型测度了2005—2016年中国省域生态效率和Malmquist指数及其构成,并结合要素投入产出松弛率分析探讨了效率低效成因,再运用空间自相关方法揭示了区域生态效率空间关联格局的时空动态特征,最后提出了相应的区域生态效率改进策略。结果表明:(1)区域生态效率整体呈现“东部>中部>西部”的梯度分布格局; 随时间推移,除北京、上海、湖南和重庆外,绝大多数省(市)生态效率整体呈下降趋势。(2)从Malmquist指数分解情况看,技术效率变化和技术进步变化对区域生态效率整体提升作用不明显。但四川、云南、青海、新疆4个西部区域省市的技术效率变化对生态效率具有明显的正向效应; 且北京、贵州的技术效率进步和技术进步均对生态效率有正向效应。(3)从投入产出要素冗余度看,生态效率低下是由于劳动力、能源、土地和水资源投入冗余以及非期望产出过量,其情况在西部最为严重,中部次之,东部最小。(4)区域生态效率呈现明显的空间正相关性,其空间关联格局随时间推移整体较为稳定,但存在局部变化。各省市投入产出要素存在不同方面和程度的改进空间,可以从加强管理与科技创新、优化投入产出结构、分区协同治理等方面出发,优化区域生态效率。     

EFFECTS OF SPATIAL COUPLING OF WATER AND FERTILIZER APPLICATIONS ON ROOT GROWTH CHARACTERISTICS AND WATER USE OF WINTER WHEAT

□ Root systems play vital roles, inter alia in the acquisition of water and nutrients in all plants, and hence in their growth, physiology and metabolism. However, much remains to be learned about the mechanisms affecting root distributions and uptake efficiencies. These are important aspects to understand in order to optimize water and fertilizer applications, especially in arid areas such as the Loess Plateau of China, where a key crop is winter wheat. Therefore, we have studied the effects of spatial coupling of water, nitrogen and phosphorus applications on winter wheat root growth patterns at different growth stages and in different soil layers in soil columns. Observations by minirhizotrons showed root length, surface area, volume and number to be respectively 18.9, 25.3, 29.8 and 8.0% higher under dry treatments than under wet treatments. Simultaneous application of nitrogen and phosphorus in the 0–90 or 0–30 cm layers promoted extensive spatial distributions of roots, especially in the 0–30 cm layer. In addition, water use efficiency (WUE) was found to be strongly correlated with root length, surface area, volume and number (r ² = 0.72–0.80, n = 26), but weakly correlated with root biomass (r ² = 0.3).     

村域尺度耕地利用效益时空格局演化分析

[目的]通过分析甘肃省广河县村域耕地利用效益的时空格局演化特征,为合理利用耕地资源,提高效益水平提供更切合农民生产生活需要的依据。[方法]应用改进熵值法、GIS技术、ESDA空间分析技术。[结果]广河县10a来村域耕地利用经济效益整体呈上升趋势,社会、生态及综合效益均呈先上升后下降的趋势。耕地利用经济效益的高效区围绕在川区村域,社会效益高效区多分布在红庄村等山区村域或川区边缘村域。各村耕地利用效益具有显著的空间正自相关性,总体上村际间的相互作用呈下降趋势,局部上高—高效益区在减少且以头家村等川区村域为中心的高—高类型区逐步向广河县西南方的村域转移。[结论]村域尺度效益评价更能具体反映农民对耕地的利用情况,并根据效益的高低集聚特征做出科学有效的调整措施。广河县应加快构建新型农业经营体系,形成村域间社会事业发展合力。     

Effects of land consolidation in plains and hills on plots use

土地整治中各类工程措施的实施,会对土地整治区域中田块的利用产生影响,量化评估土地整治对田块利用产生的影响,不仅可以完善土地整治的理论,而且能为土地整治项目规划设计方案的优化提供依据。该文将土地整治对田块利用的影响归纳为对田块规模、田块形状、田块空间特征和田块耕作效率影响4个方面,选择湖北省监利县毛市镇联盟土地整治项目与湖北省老河口市洪山咀办事处兰家岗村低丘岗地土地整治项目作为平原区项目和丘陵区项目的典型代表,量化评估了2个项目区土地整治对田块利用产生的影响,并对其进行了比较分析。研究结果表明在平原区项目和丘陵区项目中,土地整治对田块利用的影响表现出极强的相似性,综合表现为：1）田块的规模被扩大,小规模的田块并合并,田块的规模变得相对均匀;2）田块的外形被分割的更加规整,田块几何形状的相似性增强,人类对土地的干扰程度增加;3）整治区域中的田块由整治前的许多离散小田块的组合方式转变成整治后由少数大田块高度连接的组合方式,田块在分布上趋于集中;4）田块耕作的效率提高,二者平均耕作时间分别由整治前的57、62 min/hm2减少到整治后的45和48 min/hm2。同时,在平原区项目和丘陵区项目中,土地整治对田块规模、田块外形、田块空间分布特征和田块耕作效率影响的幅度上存差异,丘陵区项目在田块规模、田块破碎度、田块密度以及耕作时间的变化幅度上要大于平原区项目,这主要是由于地貌类型和区域本底条件的不同引起的。     

土地整治对平原区及丘陵区田块利用的影响

土地整治中各类工程措施的实施,会对土地整治区域中田块的利用产生影响,量化评估土地整治对田块利用产生的影响,不仅可以完善土地整治的理论,而且能为土地整治项目规划设计方案的优化提供依据。该文将土地整治对田块利用的影响归纳为对田块规模、田块形状、田块空间特征和田块耕作效率影响4个方面,选择湖北省监利县毛市镇联盟土地整治项目与湖北省老河口市洪山咀办事处兰家岗村低丘岗地土地整治项目作为平原区项目和丘陵区项目的典型代表,量化评估了2个项目区土地整治对田块利用产生的影响,并对其进行了比较分析。研究结果表明在平原区项目和丘陵区项目中,土地整治对田块利用的影响表现出极强的相似性,综合表现为:1)田块的规模被扩大,小规模的田块并合并,田块的规模变得相对均匀;2)田块的外形被分割的更加规整,田块几何形状的相似性增强,人类对土地的干扰程度增加;3)整治区域中的田块由整治前的许多离散小田块的组合方式转变成整治后由少数大田块高度连接的组合方式,田块在分布上趋于集中;4)田块耕作的效率提高,二者平均耕作时间分别由整治前的57、62min/hm2减少到整治后的45和48min/hm2。同时,在平原区项目和丘陵区项目中,土地整治对田块规模、田块外形、田块空间分布特征和田块耕作效率影响的幅度上存差异,丘陵区项目在田块规模、田块破碎度、田块密度以及耕作时间的变化幅度上要大于平原区项目,这主要是由于地貌类型和区域本底条件的不同引起的。     

河北省耕地利用效率空间差异及影响因素

运用数据包络分析法,对2001—2012年河北省全省及其所属11个地市耕地利用效率进行测算和分析,将11个地市的耕地利用效率划分为3个层次:高效区、较高效区和低效区,在此基础上,运用FGLS方法研究影响3个层次耕地利用效率的主要因素。结果表明:(1)近几年河北省耕地利用效率发展较快,2010年以前耕地技术效率较低主要是由规模效率低造成的;(2)河北省各地市的耕地利用效率存在着一定的差距:石家庄市、承德市、张家口市和唐山市4市的耕地利用效率常年保持在良好状态;秦皇岛市、廊坊市和保定市3市耕地利用效率较好;而沧州市、衡水市、邢台市和邯郸市4市耕地利用效率相对较低;(3)高效区耕地利用效率的主要影响因素为:单位播种面积化肥使用量、人均播种面积、耕地复种指数、农业劳动力比率、农民人均纯收入;较高效区耕地利用效率的主要影响因素为:单位播种面积化肥使用量、人均播种面积、耕地复种指数、受灾率、农民人均纯收入;低效区耕地利用效率主要影响因素为:有效灌溉率、人均播种面积、耕地复种指数、受灾率、农民人均纯收入、二三产业比重。各地市在充分考虑各自耕地利用效率影响因素的基础上,从自身实际情况出发,有针对性地制定区域差别化的农业发展政策,有方向地引导耕地效率的提高。     

基于非期望产出的河北省耕地生态效率时空演变及收敛性分析

为探究河北省耕地生态效率内在提升机制以及实现耕地经济、社会、生态综合效益最大化,以河北省137个县域为单元,利用非期望SBM模型测度2000—2017年河北省县域耕地生态效率,并从省、市、县层次分析耕地生态效率的时空特征,运用空间自相关探寻空间作用关系,采用收敛模型进行了收敛分析。结果表明:(1)从省、市角度来看,河北省耕地生态效率在研究期内大致呈现先下降后上升的趋势,即由0.773下降到0.563,再上升到0.796,效率水平还有待提高。(2)从县域来看,整体上各县耕地生态效率水平有所提升,但处于无效状态的县域单元较多,占总单元的89.1%,并且在空间上存在一定的聚集效应。(3)从收敛性情况来看,河北省全省和北部、中部的耕地生态效率整体上均存在不稳定的σ收敛,而南部不存在σ收敛。同时河北省耕地生态效率存在绝对β收敛,主要体现在北部、中部、南部之间,其内部不存在绝对β收敛。河北省耕地生态效率尚存较大提升空间,北部、中部、南部区域内部各县耕地生态效率差异正逐步扩大,区域内各县未来应加强合作,促进区域各县农业协调发展。     

地理因素辅助的黄土高塬典型流域面雨量制图效果比较与评价

为了获取适宜的黄土高塬流域面雨量计算方法,选择算术平均(Am)、泰森多边形(Tsn)、普通克里金(OK)、泛克里金(UK)、反距离权重(IDW)、简单克里金(SK)、考虑海拔的简单克里金(SK_EL)以及将海拔和空间坐标信息作为辅助因子的简单克里金(SK_EXY)和地形插补法(Tr)等9种方法计算了环江下游流域2006—2011年面雨量。结果表明:(1)各年面雨量Am法全流域只有1个数值,无空间分布,Tsn法呈斑块状分布,IDW法在站点周围空间趋势表达不连续,其余6种基于克里金方法的面雨量空间变化趋势基本一致,均是从东南向西北连续递减的等值带,其中OK的插值曲面最平滑,Tr与SK法的结果更加符合降雨随地形的变化趋势;(2)24站测值为基础的单年和多年交叉验证结果均表明各种方法插值所得面雨量的精度以考虑高程和站点空间信息的Tr法最高,SK_EXY其次,并没有一种插值方法在所有的精度检验指标中都最差;(3)当只考虑面雨量值不考虑其空间分布时,可以选择Am与Tsn法相结合,其值接近各种方法的均值,而当综合考虑面雨量值及其空间分布时,则宜选择Tr和SK_EXY法。