耕地景观生态安全评价方法及其应用

耕地作为重要战略资源,其生态安全关系到区域稳定及社会可持续发展。该研究以秦皇岛东北部低山丘陵及东部沿海耕地景观为研究对象,以景观生态学及生态安全理论为依据,构建耕地景观生态安全评价模型,利用1990年、2000年和2010年3期TM(ETM+)遥感影像,对研究区耕地景观生态安全进行综合评价,并对生态安全格局、重心演变及其驱动力进行分析。结果表明:研究区耕地景观生态安全不断降低,耕地景观生态安全指数从1993年的0.63下降为2000年的0.50,低山丘陵区的耕地破碎化更为严重,其生态安全低于沿海区域;研究区域耕地景观生态安全格局变化明显,1993-2000年,Ⅰ级区基本无变化,ⅡⅢ级区相互转化,2000-2010年,Ⅰ级区和Ⅱ级区均出现了扩展,大部分由Ⅲ级区转化而来;近20 a来,耕地景观生态安全重心逐渐向秦皇岛市相邻区域靠近,沿海地区耕地景观生态安全明显增强。降雨量及径流量的减少、人口及经济增长以及土地利用政策是耕地景观生态安全格局变化主要驱动因素。     

中国土地整理工程发展回顾与展望-基于《农业工程学报》"土地整理工程"专栏2002-2020年刊载文献的计量学分析

土地整理工程是保障国家粮食安全与生态安全的重要手段。为了促进土地整理工程学术交流与科技创新,《农业工程学报》自2002年开始开设"土地整理工程"专栏,随着土地整理工程研究领域和内涵的不断拓展,2020年5月第9期开始,"土地整理工程"专栏更名为"土地保障与生态安全"。该文基于文献计量方法对《农业工程学报》"土地整理工程"专栏2002—2020年期间刊发的论文进行统计分析,并对不同研究方向的研究进展进行总结,提出未来土地资源保障与国土生态安全领域的研究重点,以期为中国的粮食安全与生态安全战略提供支撑。研究发现:土地整理工程主要研究方向包括土地利用、土地评价、农地整理、耕地质量与安全、3S和土地信息技术、工矿废弃地复垦、农村居民点整理、土地生态、土地修复、基本农田建设与保护、节约用地、乡村空间格局与发展、耕地开发、市地整理等方向;土地评价、农地整理和耕地质量与安全是学者们比较关注的热点,发文量分别占比10.52%、10.16%和8.51%;围绕土地评价、农地整理、耕地质量与安全、3S和土地信息技术和工矿废弃地复垦等方向,"土地整理工程专栏"形成了10个在全国处于领先研究地位的作者合作网络组团,以及5个关键词聚类;"土地整理工程专栏"刊发论文覆盖了土地整理工程的各个方向,近年来学者们更加关注生态化土地整治,基于景观生态学等理论来构建土地利用安全格局、分析土地整治的生态效应,同时关注土地整治单项工程的生态化设计与修复技术、农村居民点的格局演变与布局优化等内容。未来土地资源保障与国土生态安全研究将更注重"系统化、生态化、信息化和智能化",研究区域生态系统保护修复的理论、方法和机理,实现"山-水-林-田-湖-草"的"整体保护、统一修复、综合治理";借助基础信息大数据,开展自然资源一张图智能化管理研究,构建国土生态安全格局。     

基于景观格局的土地整理风险与固碳功能评价

通过生态风险指数构建和碳储量服务模拟,评价土地整理对生态风险和固碳功能的影响,由于生态系统服务在生态风险研究中的缺乏,利用土地整理前后生态风险变化和碳储量服务变化之间的相关关系分析,探讨利用生态系统服务变化评价生态风险的可能。以吉林省西部重大土地整理区为研究对象,基于景观格局变化构建生态风险指数,利用InVEST模型分析碳储量服务变化,结果表明:土地整理使整理区的景观结构发生较大变化,优势景观类型由盐碱地和草地转变为耕地,耕地破碎度和分离度降低,盐碱地和草地的分离度和破碎度增加。土地整理后,耕地、建设用地和其他用地的景观损失度指数降低,其他景观类型的景观损失度指数增加。土地整理前后整理区生态风险等级以较低风险区和中等风险区为主,整理后低和较低风险区面积变化明显,其他等级风险区的面积变化不大。InVEST模拟结果表明,土地整理前后整理区总碳储量分别为990.82、1 145.22万t,总碳储量增加154.40万t,土地整理导致固碳功能的增加。相关分析结果表明整理区碳储量服务变化与生态风险变化呈显著负相关关系,表明生态系统服务变化在生态风险评价中应用的可能。     

土地整理的生态环境效应分析

土地整理活动是一个重建生态环境系统的过程，在此过程中将会对区域环境要素及其生态过程产生影响。该文将土地整理的生态环境影响因子归纳为土地整理项目工程的特性、土地整理后土地利用类型结构的变化以及土地整理后土地景观格局的变化。其中土地整理项目工程会对土壤质量、水文环境、生物多样性、农田小气候等产生影响；未利用土地的开发、交通用地的增加以及土地利用类型的单一化会对生态环境产生影响；而土地景观格局的变化可能会影响动物生态行为，同时会提高区域整体的环境美学价值。     

基于景观农业理论的综合土地整理项目规划实证

从景观农业基本理论出发,运用农业景观生态规划与设计方法,探讨由单一农田土地整理规划扩展到涵盖农田、ⅱ水系、林地和村庄的区域性综合土地整理规划与设计的新模式.实证表明,综合了农田系统、水网系统和人居系统的土地整理项目规划融合了区域内的景观基质、斑块和廊道等要素,保证农业景观单元的整体性和统一性,为土地整理项目构建一个空间结构和谐、生态稳定、社会经济效益理想的区域农业景观系统奠定规划基础.     

基于景观格局原理的土地规模化整理潜力评价方法

土地整理目的主要包括增加土地数量、提高土地质量和生产效率等,土地规模经营是提高土地生产效率的主要方法之一,也是现代规模农业发展的要求。该文探讨利用地形指标,景观丰度指数、斑块方度指数、景观集中度指数等景观格局指标定量评价土地规模化整理潜力的方法,为区域土地整理规划提供科学依据。并以喀斯特山区耕地整理为例,应用GIS（geographic information system）技术定量分析了广西喀斯特山区耕地规模化整理潜力的差异。结果表明,广西都安县大部分位于石山区乡镇的耕地规模化整理潜力指数均很低,而南部河谷区乡镇的耕地规模化整理潜力指数较高,河谷平坦区的耕地规模化整理潜力指数为0.85,喀斯特峰丛峰林山区为0.17,前者为后者的5倍。表明土地规模化整理潜力受到土地资源空间格局和地形格局的共同制约,不同地形和土地资源格局条件下,区域土地规模化整理潜力之间差异显著。     

土地整理过程中农田景观生态工程建设

农田景观生态工程是土地整理的重要内容之一,同时也具有很高的生态价值。将农田景观生态工程归纳为5种类型,即农田防护生态工程、生物栖息地保护工程、自然景观生态工程、污染隔离带工程和景观美化生态工程,并提出了其具体的建设内容和布局,在此基础上进一步探讨了各种农田景观生态工程的关键指标控制标准,有利于有效维护农田生态安全。     

淳安县土地利用景观格局特征及其生态效应研究

以淳安县2004年土地利用现状图为基本数据,采用景观生态学的空间格局指数法分析研究区土地利用景观格局特征,从生态系统服务功能角度衡量土地利用景观的生态服务价值,评价研究区土地的生态效应。尝试将二者有机结合起来研究,为淳安县土地资源的合理利用、生态环境保护及景观生态规划等工作提供科学依据。研究结果表明：淳安县土地利用方式以林地和水体为主;景观多样性较低,景观分布均匀而异质性较弱;景观破碎化程度和分离程度均较低,说明本区景观比较完整但复杂程度不高;土地利用结构不尽合理。在现有土地利用景观格局下,淳安县土地利用景观的生态效应较低,生态价值较高的区域主要分布在林地、园地和水体用地区,不同地理区域间生态服务价值存在较大差异。     

桐乡市乡镇耕地整理对耕地景观格局的影响及其分析

以桐乡市4个乡镇为研究对象，结合航空遥感和地理信息技术，在ArcGIS 8.3和ERDAS 8.6软件的支持下，通过数字矢量化、外业实地调查、地物调绘和核查以及室内补测的程序建立耕地景观图层数据库。在此基础上，运用景观格局指数：景观破碎度、分离度、形状指数和斑块分形维数对耕地整理前后的景观格局特征及其动态变化进行研究和分析。根据计算结果：整理后4个乡镇耕地景观的形状指数和分形维数都呈下降趋势，并且后者趋近于1，表明耕地景观的斑块形状越趋简单并越有规律；景观分离度减小，景观破碎度升高，斑块密度增大，而平均斑块面积却减小，这说明在目前耕地整理的初级阶段，不适当的耕地整理方式和方法使得耕地景观的分割、破碎程度加剧，孤立的嵌块体数量增加，将会影响农田生态系统的稳定性。因此，在开展耕地整理时，必须遵循可持续发展的基本原理，必须注重景观生态环境的保护，使之趋向生态环境保育型土地整理方向发展。     

黄土区大型露天矿农业用地格局演变的分析

在矿区废弃地的恢复中，格局变化的研究将对矿区生态系统的变化起着至关重要的作用。其中，农业用地格局演变的过程及覆被类型的变化，对矿区的生态安全、耕地保护及土地资源可持续利用具有重要的现实意义。该文以山西平朔矿区为例，基于GIS平台，在分析矿区土地动态变化的基础上，运用景观生态学理论与方法，对平朔矿区景观动态变化过程、特征及覆被类型的变化进行了研究，特别对矿区农用地的变化做了重要分析，结果表明：大型露天矿区生态系统景观动态变化过程包括生态破坏过程的景观变化(土地挖损、土地压占、土地占用)和生态重建过程的景观变化(地貌重塑、土壤重构、植被重建)；经过20年的人工控制的生态重建后，矿区土地利用空间格局由以旱地—疏林地格局演变为以林地—建设用地为主的重建生态格局；矿区生态重建已经改变了原脆弱生态系统的生态环境，其中农业用地增加了50%，但由于管理制度等原因，复垦的农用地目前大部分尚不能转换为耕地使用。     

土地整理的效益分析

土地整理效益研究是土地整理理论及实践研究的一个重要组成部分，分析土地整理活动对经济发展、生态环境、社会发展等引起的效应，不仅可以丰富土地整理的理论，而且对规范与指导土地整理的实践活动也具有重要现实意义。土地整理具有效益的统一性，土地整理的经济效益表现为土地整理活动对国民经济与整理区农户的影响；土地整理的生态环境效益表现为土地整理活动对自然生态系统结构、功能与环境的影响；土地整理的社会效益表现为土地整理活动对农村社会环境、社会经济与自然资源合理利用的贡献与影响；土地整理的景观效益表现为土地整理活动对农村景观的影响；而土地整理的综合效益为土地整理经济效益、生态环境效益、社会效益与景观效益的综合。     

农村居民点用地整理时序研究——以河北省卢龙县为例

农村居民点用地整理是新农村建设的重要内容,深入开展区域范围内待整理农村居民点时序研究,对于指导农村居民点用地的有序整理具有重要现实意义。以河北省卢龙县为例,选取农村居民点用地整理自然条件、整理经济可行程度、整理迫切度、整理接受程度等13个指标,构建了农村居民点用地整理时序研究的指标评价体系,利用熵权法确定权重,采用综合评价法计算农村居民点整理的综合评价值。基于综合评价分值,运用平均分类法和聚类分析法相结合将农村居民点整理在时间上分为三期,结果表明,近期整理区分布在卢龙镇、石门镇、木井乡、蛤泊乡4个乡镇,居民点待整理面积为3 936.86 hm²、中期整理区分布在刘田各庄镇、双望镇、印庄乡、陈官屯乡4个乡镇,居民点待整理面积为2 999.24 hm²,远期整理区分布刘家营乡、下寨乡、燕河营镇、潘庄镇4个乡镇,居民点待整理面积为2 112.72 hm²。农村居民点整理时序研究,可为制定农村土地整理规划以及确定、实施土地整理项目提供决策依据。     

土地整理项目实施后影响评价

土地整理项目后评价是土地整理事业可持续发展的重要条件,在经济、社会、生态等效益分析的基础上,土地整理项目的社会影响日益受到关注。选取重庆市19个已实施的土地整理项目组成评判对象集合,在跟踪调查和资料梳理的基础上,将AHP、熵权法与模糊综合评判方法相结合对项目实施后的社会影响进行了分析。结果表明,重庆市土地整理项目的实施取得了一定社会效果,但并不显著。分析认为,调整完善目前土地整理的政策安排必要而迫切。     

中国土地整治新增耕地面积的区域差异

科学评价中国土地整治的实施效果及其影响因素,对丰富土地整治的相关评价技术体系,提高土地整治的综合效益,促进土地整治科学决策有重要理论和实践价值。该文从土地整治对实现耕地总量动态平衡重要性的研究视角出发,将土地整治新增耕地率作为重要考核指标,对全国、省(自治区、直辖市)、市(区)不同尺度土地整治项目新增耕地面积的区域差异进行分析。结果表明:中国土地整治在国家层面上以土地整理项目为主,而省级以下层面则以土地开发项目为主;中国土地开发新增耕地率在全国范围均呈现较高水平,且开发补充耕地数量在国家、省、市不同尺度差异不大;中国土地整理、土地复垦新增耕地率在国家、省、市不同尺度上体现出较大差异,市域尺度更能体现土地整理与复垦新增耕地面积的区域差异。该研究可为不同尺度土地整治实施效果评价标准序列建立及宏观政策决策制定提供重要科学依据。     

基于地理空间适宜性指数自相关的农村居民点整理分区

农村居民点整理是提高建设用地节约集约利用水平的重要手段,为研究基于地理空间属性的区域农村居民点差异化整理方向和模式,提高整理效率,该文以甘肃省临夏县北塬地区为例,从农村居民点地理环境、空间区位、空间分布和空间形态4个方面构建居民点整理地理空间适宜性评价指标体系,通过对各指标标准化值加权求和并进行空间自相关分析,获取适宜性程度的空间聚集特征并结合各行政村超标可整理面积进行农村居民点整理分区,针对不同分区特征提出差异化的整理方向和模式。结果表明：1）地理空间适宜性值为32.093～85.226,空间分异明显,指标体系可较好地反映区域农村居民点地理空间属性差异;2）全局Moran指数为0.66,在0.01显著水平上极显著,呈显著正空间自相关性,LISA 图显示只存在显著高高、低低聚集,与全局分析一致;3）分区划为优先整理区、次级整理区、并点整理区和选择性整理区,包含空间聚集特征,可较好地识别居民点整理适宜性和整理效益差异。研究可为农村居民点整理实践作参考,为农村居民点整理分区研究提供新的思路和方法。     

基于InVEST模型评估土地整治对生境质量的影响

土地整治通过对土地资源及其利用方式再组织和再优化影响生境斑块之间物质流、能量流的循环过程,从而改变区域生境质量和分布格局。该文以大安市土地整治重大项目为例,采用InVEST模型分析了土地整治对生境质量的影响。研究表明:1)土地整治前(2008年)、整治中(2011年)、整治后(2014年),耕地、草地和盐碱地均为项目区的主要土地利用类型;2)土地整治后,大量的盐碱地和草地转变为耕地,耕地面积由整治前的14.43%上升到71.19%;3)土地整治中,项目区的生境质量得分由整治前的0.194下降到0.189,整治后又上升到0.214;4)土地整治工程改善了项目区的生境质量,但整治完成后生境质量改善效果经历了先下降后上升的过程,在整治完成3~4 a时,生境质量仅比整治前提高了0.06左右,整治完成4 a之后,生境质量开始逐渐好转。研究结果可为土地整治工作中的生境及生物多样性保护工作提供科学依据。     

考虑农村建筑安全性的居民点整理潜力界定及估算方法研究

目前推广运用的农村居民点整理潜力定义和测算方法不能测算危房改造潜力,无法满足当前农村居民点整理的要求。针对上述问题,该文首先从农村居民点和农村居民点整理的定义出发,运用推理分析法重新界定了农村居民点整理潜力;然后根据研究区居民点空心化成因,提出了基于居民点用地分类的整理潜力测算方法,居民点用地分为3级,一级依据用途分为5类,二级依据建筑设施安全性分为安全、不安全、无使用功能3类,三级依据利用状况分为使用、闲置、废弃3类;将不安全、无使用功能的二级用地和其他建设用地中的未利用地和边角地定义为整理潜力,并将用于居民点用地的潜力定义为改善生存条件潜力,其余潜力定义为土地利用扩展潜力,再根据整理的难度,将不安全使用类用地的潜力定义为难实现潜力,其余潜力定义为易实现潜力;最后运用该方法测算了下吐京村的居民点整理潜力。结果表明:该村有居民点整理潜力10.66 hm~2,改善生存条件潜力0.76 hm~2,土地利用扩展潜力9.90 hm~2,易实现潜力8.19 hm~2,难实现潜力2.47 hm~2。该文提出的农村居民点整理潜力定义和测算方法可以测算危房改造潜力,依据测算结果进行农村居民点整理,可实现农村危房改造和空心村整理。     

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。     

基于生态重建的石漠化山区土地整理项目规划

实现石漠化山区土地持续利用最有效的方式即是通过生态重建,而土地整理正是改造土地利用的有效选择,通过把生态恢复措施融入土地整理规划设计中,能有效地实现土地整理和石漠化治理的双重目的.该文通过土地整理项目规划实例,规划方案以生态重建为核心内容,具体分析了不同地表形态与土地平整工程、岩溶环境与农田水利设计、植被恢复与农田林网建设以及生态系统保护与道路建设的规划设计方法;并对项目工程设计结果从农田建设和生态恢复两方面进行了跟踪监测,结果表明,基于生态重建前提下的石漠化山区土地整理项目规划,是改善石漠化山区生态环境和实现土地持续利用的有益探索.