四川省宜宾市1980-2018年耕地时空格局变化及其驱动因素

[目的] 分析四川省宜宾市耕地时空演化特征及其驱动因素,为区域土地资源管理和农业发展规划提供决策参考。[方法] 基于土地利用数据和社会经济数据,借助土地利用转移矩阵、核密度分析、景观指数和PLUS模型,探究了宜宾市1980—2018年耕地的时空格局变化特征及其驱动机制。[结果] ①1980年以来,耕地面积呈持续减少趋势,共减少了247.92 km²,主要转出至建设用地与林地之中。②耕地的空间分布具有明显的差异性,呈“北密南疏”的空间分布格局,且空间密度逐年下降。③耕地的空间聚集程度不断下降,而分散程度持续增加,造成耕地破碎化程度加剧。④人口、GDP、道路等社会经济因素和高程、水域等自然环境因子是影响耕地变化的主要驱动力。[结论] 在高程、水域等自然因素的限制下,人口、经济和交通条件等社会经济因素共同作用,驱使耕地发生变化,面积持续减少,细碎化程度逐渐增加。     

广东省1992-2015年土地覆被变化的时空差异及其成因

[目的] 从地形和社会经济两个因素出发探讨广东省土地覆被变化的时空差异及成因，为土地资源的可持续利用提供依据。[方法] 基于1992-2015年间广东省土地覆被数据，使用土地利用动态度、土地利用转移矩阵、灰色关联分析等方法量化土地覆被变化的时空特征与差异。[结果] 广东省土地覆被变化以2000年为节点可分为前期（1992-2000年）和后期（2000-2015年）两个阶段。前期耕地面积显著增加，建筑用地面积增速缓慢；后期耕地面积减小，建筑用地面积扩张迅速。地形因素造成土地覆被变化存在空间差异性。在高程低，坡度缓的区域土地覆被变化主要是耕地转化为建筑用地，而在坡度中等区域主要是林地转为耕地。社会经济因素造成土地覆被变化呈现较明显时间差异性，多种因子驱动广东省土地覆被发生变化。但对于不同的土地覆被类型，驱动因子前后期的关联度大小不同，土地覆被发生变化是多种因子驱动叠加的结果。[结论] 地形因素会造成土地覆被变化的空间差异，而社会经济因素导致土地覆被变化的时间差异。     

下辽河平原典型区耕地格局变化及其空间要素驱动

为明确粮食主产区耕地格局动态变化特征及其空间驱动因素。该研究以下辽河平原典型区沈阳市为研究区,运用变化轨迹分析法、重心迁移模型和景观格局指数,揭示1980-2000年和2000-2018年耕地格局变化特征,并从空间要素角度出发,运用随机森林算法识别不同区域尺度耕地格局变化空间驱动因素。结果表明：1）1980-2000年耕地格局相对稳定,耕地重心向西南方向迁移;2000-2018年耕地流失严重,耕地重心向西北方向迁移,迁移速度加快。2）2 个研究时段内耕地变化均具有转入转出双向特征,1980-2000年耕地转入与耕地转出速度缓慢,2000-2018年耕地转出面积远高于耕地转入面积,耕地转出区域以城区周边为主。3）不同区域尺度空间驱动因素重要性大小存在差异,空间距离要素、地理空间要素和政策因素对耕地格局变化起主要驱动作用,高程和坡度对耕地格局变化的影响较小。研究证实了随机森林算法能够有效量化耕地格局变化空间驱动因素,研究结果可为构建耕地保护长效机制提供借鉴与参考。     

贵州中部岩溶山区坡耕地时空演变特征及驱动因素分析

坡耕地是中国西南岩溶山区粮食安全和生态保护的重要保障，深入研究其时空演变特征具有重要意义。该研究选用2004－2020年高精度遥感影像和数字高程模型，从地形位指数、核密度、耕地利用动态指标分析典型岩溶山区普定县坡耕地时空演变在不同地形位等级上的响应，并对坡耕地演变的驱动机制进行探究。结果表明：1）2004－2020年，研究区坡耕地在空间上呈"东南多、东北少、西部较少"的分布特征。坡耕地分3个阶段收缩：急剧收缩阶段（2004－2009年）高地形位坡耕地撂荒收缩速度最快，缓慢收缩阶段（2009－2015年）中地形位坡耕地收缩速度最快，加速收缩阶段（2015－2020年）低地形位坡耕地收缩速度最快；2）第一级、第三级地形位范围内坡耕地变化面积最大，高地形位劣质坡耕地向林草地转型占总体转型面积的69.67%，低地形位坡耕地向园地及建设用地转型占总体转型面积的38.14%；3）坡耕地演变由陡坡向缓坡转移、由高海拔向低海拔转移，聚集度下降，高地形位坡耕地转型提高区域生态效益，中、低地形位坡耕地转型实现区域生态经济双赢效益；4）自然地理环境是坡耕地时空演变的基础支撑，社会经济是主导因素，政策是外在拉力，不同梯度地形位坡耕地影响的主导因素差异明显。研究结果可为西南岩溶山区不同地形土地利用优化及生态保护提供科学参考。     

重庆市粮食生产发展特征及土地资源承载力空间格局研究

首先分析了1985—2010年重庆市粮食生产发展过程的特点,随后以人粮关系为基础,构建了土地资源承载力（LCC）模型和土地资源承载指数（LCCI）模型,从区县尺度对重庆市土地资源承载力空间格局现状进行了分析。结果表明:1985—2010年重庆市粮食生产呈周期性波动特征,具有明显的不稳定性;人均粮食占有量起伏较小,基本维持在356.5 kg/人左右,人口增幅略小于粮食产量增幅。2009年重庆市区县土地资源承载力主要以人口超载、粮食短缺为主要特征。都市发达经济圈的8个区县以及渝东北翼的大部分区县表现为粮食亏缺、人口超载,渝东南翼的大部分区县以及渝西的大部分区县表现为人粮均衡,只有合川区、南川区、黔江区、石柱县和秀山县5个区县处于粮食盈余状态。因此必须加强重庆各区县以及重庆市与其他省市之间的粮食贸易和调配来满足人口超载区的粮食需求。     

陕西省2000-2018年土地利用时空演变及驱动因素

[目的] 分析陕西省土地利用变化及驱动因素,为促进该省土地资源综合优化配置和社会经济可持续发展提供科学依据。[方法] 基于2000,2010和2018年陕西省的土地利用遥感监测数据,通过土地利用动态度、土地利用转移矩阵、空间自相关等方法定量分析陕西省土地利用的时空演变特征,并利用主成分分析法对其土地利用变化的驱动力进行分析。[结果] 各土地利用类型面积均有不同程度的变化。其中,耕地面积下降最多,工矿建设用地面积增速最快,水域面积变化最小。土地利用类型受自然条件的影响,空间差异性显著。农村居民用地、未利用地、耕地、林地、草地的空间聚集性强,水域、城镇居民用地和工矿生产用地的空间集聚性性相对较弱,草地、工矿建设用地形成新的集聚区。陕北高原和关中平原土地利用转移相对频繁,陕南山区土地利用转换相对较小。榆林市和延安市主要表现为耕地向林地和草地转移以及未利用地和草地向工矿建设用地转移,西安市主要表现为耕地和农村居民用地向城镇居民用地转移。土地利用变化的主要因素是城市化发展过程中社会经济的发展以及产业结构的调整。[结论] 陕西省土地利用变化区域差异较大,应因地制宜制定土地利用规划,促进人口—经济—生态之间的协调发展。     

基于CA-Markov模型的黄土丘陵区土地利用变化

为探讨黄土丘陵区的土地利用变化规律以及驱动机制,以罗玉沟流域作为典型流域,基于1986、2001年的TM影像为数据源,对土地利用格局分布进行分析,并运用CA-Markov模型,以2001年的土地利用格局为基础,预测了2016年流域的土地利用的空间格局分布。结果表明,罗玉沟流域土地利用格局在1986年以前,以坡耕地为主,面积占59.67%,其次为梯田、草地和林地。从1986年到2001年林地和梯田的面积均有显著增加,坡耕地面积则显著减少,其余土地利用类型面积变化不大。从单一土地利用类型动态度来看,面积增加大     

1990-2012年淮河流域粮食生产的时空演进及驱动机制

[目的]动态研究粮食连增及农业政策调整背景下淮河流域1990—2012年的粮食产量时空变化进程及影响因素,为淮河流域科学合理粮食安全政策构建提供理论参考。[方法]采用区域重心计算模型和空间自相关技术。[结果]（1）淮河流域粮食总产量及县域均值持续增长。高产县域集中在流域中游皖北地区,中高产县域逐步向中上游推进,低产县域日趋边缘化。（2）淮河流域粮食产量重心呈西进南移态势变动,西进速率减缓,南北波动幅度较小,空间格局趋向稳定。（3）县域粮食产量分布呈显著空间聚集性特征,且有持续增强趋势。高产县域聚集于流域中游豫皖交界及下游苏中沿海地区;低产县市逐步集中连片聚集于流域上游豫西北边缘地区;高—低与低—高聚集县域规模较小,空间分布变化剧烈。[结论]水土资源变化、农业新技术及政策倾斜、种粮比较效益等主导因素共同驱动流域粮食产量空间格局演进。     

多方法支持的重庆市土地利用格局时空演化及驱动力

[目的]研究重庆市土利用格局时空演化规律,为促进该地区土地资源可持续利用及社会经济可持续发展提供科学依据。[方法]以位于山地高密度区的重庆市为例,基于1995—2020年土地利用遥感监测数据,从数量结构和空间布局两个方面定量分析重庆市土地利用时空演化特征,并通过地理探测器分析不同时间尺度下重庆市土地利用变化驱动力。[结果]研究期内重庆市土地利用变化速度加快,城乡居民用地、工矿建设用地持续增加,草地面积大幅缩减并集中向林地转化;25 a以来,重庆市土地利用程度逐年提高,整体处于发展期,热点区主要集中在主城及其周围地区;渝西水田密度降低,渝东南林地高值密度面积增加,但草地高值密度区大幅缩减;城镇及农村居民用地高密度核心位于主城区,工矿建设用地高密度核心为星点状分布,增长幅度大;社会经济因素对重庆市土地利用变化影响显著,其中人口密度为主导性因子。[结论]重庆市土地利用变化区域间差异明显,土地利用变化主要受社会经济因素的影响。     

2000-2018年皖南山区土壤侵蚀时空变化

[目的] 精确评估皖南山区土壤侵蚀量并分析其时空变化特征,为区域水土流失综合治理提供科学依据。[方法] 在GIS技术的支持下,利用研究区日降雨数据,30 m分辨率DEM,土壤数据和土地利用等数据,采用中国土壤流失方程（CSLE）估算皖南山区土壤侵蚀模数,并分析2000,2010和2018年近20 a研究区土壤侵蚀时空变化特征。[结果] 2000—2010年土壤侵蚀模数增加了963.96 t/（km²·a）,土壤侵蚀强度面积向高强度等级转移;2010—2018年土壤侵蚀模数减少了781.22 t/（km²·a）,土壤侵蚀强度面积由高向低转移,总体上土壤侵蚀变化呈先增后减的趋势。皖南山区3期土壤侵蚀空间分布格局基本一致,池州市和铜陵市东南侧以及黄山市周边区域是水土流失重点防治区域。研究区内耕地以微度和轻度侵蚀为主,林地以中度及以下侵蚀为主,2010—2018年耕地和林地中度及以上侵蚀面积减小,水土保持措施成效显著。[结论] 近年来皖南山区土壤侵蚀强度呈先增加后减少的趋势,总体上以轻度侵蚀为主,后续的水土流失治理仍需要加强。     

1990-2018年河湟谷地耕地的时空演变

[目的] 研究河湟谷地的耕地变化,为研究河湟谷地土地利用现状、农业发展规划、耕地可持续利用和生态环境保护等提供依据,也为全球耕地变化研究提供参考。[方法] 采用遥感影像处理、空间统计学并结合ArcGIS空间分析等方法多角度地对河湟谷地的耕地格局进行分析,得到1990—2018年河湟谷地耕地时空演变规律,分析了耕地空间变化与海拔、坡度等特殊因子的关系。[结果] 1990—2018年河湟谷地耕地格局有明显变化,耕地面积有所增加,1990—2000年耕地增长速度比较平稳;2000年以后,耕地开垦速度加快,向着高坡度地区发展,出现了更多的坡耕地;2010年后耕地继续向着高海拔地区发展,坡耕地的增加速度有减缓的趋势。[结论] 1990—2018年河湟谷地的新增耕地向着高海拔、高坡度地区发展,耕地重心向西北偏移。     

多因素影响下的喀斯特山区坡耕地分布特征——以贵阳市花溪区为例

为研究喀斯特山区坡耕地在岩性、土壤类型、坡位和居民点影响下的分布特征,为区域水土流失治理提供参考,以贵州省贵阳市花溪区为研究对象,结合花溪区高清影像图、高程图(DEM)、地质图和土壤类型图为主要数据源,利用ArcGIS 10.2平台,基于其空间叠加分析、数理统计等功能,对多因子影响下的喀斯特山区坡耕地分布特征进行了分析。结果表明:花溪区坡耕地面积占全区总面积的21.07%,占全区耕地面积的63.85%,是花溪区主要耕地类型; 在各岩组上,坡耕地的分布面积从大到小依次为:石灰岩组>白云岩组>普通砂页岩组>紫色砂页岩组,其中在普通砂页岩组和石灰岩组上分布较为集中连片,在白云岩组和紫色砂页岩组上分布较为零散; 坡耕地的各土壤类型面积依次表现为:水稻土>黄壤>石灰土>紫色土>潮土,其中黄壤最为集中连片,水稻土则较为分散; 不同坡位区域中,坡耕地面积依次表现为; 下坡位>中坡位>上坡位,其中在下坡位区域分布最为集中连片,上坡位区域分布最为零散; 同时坡耕地和居民点在空间分布上具有显著相关性,距离居民点越远,坡耕地分布越稀疏。综上所述,在多种因素共同作用下,花溪区坡耕地呈现出“西部多东部少”的空间格局,其中普通砂页岩组和石灰岩组上的坡耕地连片区可优先考虑进行治理。     

重庆市典型县撂荒耕地图斑的提取与验证

耕地撂荒在国际和国内众多区域都有分布,而且近年来有愈演愈烈的趋势。撂荒地块的提取是进一步研究耕地撂荒状况的基础。该文详细阐述了重庆市典型县的撂荒耕地地块的提取过程,利用2期耕地图层叠加,剔除退耕还林和森林工程图斑,得到撂荒耕地分布图,在此基础上得出了重庆市典型县的耕地撂荒状况。将随机抽样提取的撂荒耕地图斑与Google Earth影像验证,撂荒耕地图斑提取的正确率达到85.3%,该方法用于提取山区的撂荒耕地是可行的。研究发现,2011年石柱、巫山和酉阳3县的耕地撂荒率分别为14.0%、19.9%和19.2%,整体上3县的平均撂荒率为18.0%,撂荒耕地总面积为5.6万hm2。撂荒耕地以旱地为主,占总撂荒地面积的82.4%,旱地撂荒率为20.4%,水田撂荒率为11.5%。3县中,巫山县和酉阳县的撂荒率高于石柱县;而且,在水田撂荒方面,巫山县和酉阳县的水田撂荒率也明显高于石柱县,3县的水田撂荒率分别为17.2%、13.9%与6.3%。     

湖北省坡耕地现状分析及宜耕性评价

坡耕地是耕地资源的重要组成部分,也是土壤侵蚀的策源地和水土保持的重点区域。为探究湖北省坡耕地资源现状及其宜耕性,利用GIS技术,构建了湖北省坡耕地的坡度、土壤侵蚀、土壤剖面构型和理化特性等数据库,筛选耕地坡度、土层厚度、土壤质地、土壤pH值和土壤侵蚀程度5个代表性指标,采用“限制因子法”对湖北省全域坡耕地进行了宜耕性评价。结果表明：湖北省坡耕地总面积为9 438.64 km²,占总耕地面积的18.87%,不宜耕坡耕地总面积为2 178.36 km²,占现有坡耕地面积的23.08%;砾石含量和坡度过高是造成坡耕地不宜耕的主要因素,其中砾石含量>15%的坡耕地总面积为1 205.72 km²,坡度≥25°的坡耕地总面积为1 097.32 km²;其次不宜耕主导因素是土壤过酸,pH值≤4.5造成坡耕地不宜耕的面积为669.60 km²,土壤侵蚀严重(极强烈以上侵蚀强度)和土层浅薄(土层厚度<30 cm)造成的不宜耕坡耕地面积分别为336.48 km²...     

黑龙江省耕地系统安全预警及其驱动因素空间分异

为精准把握黑龙江省耕地系统安全预警及其驱动力,该文采用探索性空间数据分析、最小二乘法和地理加权回归,探究并明确县域尺度下黑龙江省耕地系统安全预警及其驱动因素空间分异特征。结果表明:1)黑龙江省各县域(市辖区)耕地系统整体安全警情较高。72个被评定县域中,有69个处于预警状态,处于轻警、中警和重警状态的分别有28、32和9个;2)耕地系统安全预警空间差异性和集聚性特征明显。西部警情最高,东部次之,南北轴带地区最低。正、负相关类型在空间分布上呈现鲜明的对比特征,正相关类型(高-高型和低-低型)县域以"组团"形式凸显,聚集性较强,负相关类型(高-低型和低-高型)县域较少且零星分散;3)地形及气候等自然因素和投入产出、水土资源配置等社会经济因素对研究区耕地系统安全预警有着显著的影响,且回归系数空间差异明显。研究可为合理制定缓解区域耕地系统安全警情方案提供科学依据。     

1999—2018年黄河流域NDVI时空变化及驱动力分析

为了探究黄河流域NDVI时空变化及其驱动力,基于SPOT NDVI遥感数据,采用趋势分析、空间转移矩阵分析了1999—2018年黄河流域NDVI时空变化特征,并采用地理探测器模型对黄河流域NDVI空间分异特征与驱动力进行解释。结果表明:(1)从NDVI像元尺度的时间变化趋势来看,1999—2018年黄河流域NDVI变化趋势以极显著缓慢增长为主,占整个流域面积的53.12%,整体变化趋势向好,但可持续性不强; 极显著较快增长和快速增长的区域占15.47%,主要位于山西西部吕梁山脉和陕西北部黄土高原。(2)从NDVI空间变化特征来看,20 a间,植被覆盖度保持稳定的区域占31.6%,持续增加的占65.99%。(3)黄河流域的NDVI空间差异主要由年平均降水量、湿润指数、干燥度、土壤类型所决定,其因子解释力均超过30%,这表明气候因素仍然是影响黄河流域NDVI的主导因素。绝大多数驱动因子间交互呈现相互增强或非线性增强,交互解释力最强的是年平均降水量和土地利用,q值为0.704。只有年平均降水量与土地利用类型交互及高程与人口密度的交互是相对独立的。     

土壤侵蚀对坡耕地耕层质量退化作用及其评价趋势展望

土壤侵蚀是导致坡耕地耕层质量退化和土壤生产力不稳定的关键驱动因素。该文从水蚀区坡耕地侵蚀控制和生产功能角度,在解析地块尺度土壤侵蚀、水土保持、农业活动对坡耕地耕层生态过程作用特征的基础上,系统分析了土壤侵蚀对坡耕地耕层质量退化作用、影响效应及作用途径。认为:1)坡耕地耕层质量变化由降雨侵蚀、耕作活动交互作用的生态过程决定,2种作用的时间、空间尺度不同;耕层土壤参数在坡耕地农业生产中作用分为保水、保土、保肥和增产潜力,由地块尺度农作物-耕层耦合效应决定土壤生产能力、坡耕地水土流失特征及耕层侵蚀性退化方向及程度。2)土壤侵蚀对坡耕地耕层质量退化作用表现为土壤性质恶化、土壤质量劣化、土地生产力衰退3个方面,耕层土壤物理性质变异程度大于化学性质变异,径流作用导致的土地生产力衰退大于土壤流失作用。3)坡耕地耕层质量评价指标体系应兼顾侵蚀下降、产量提升2个目标,地块尺度诊断指标有效土层厚度、耕层厚度、土壤容重、土壤抗剪强度、土壤有机质、土壤渗透性可作为合理耕层评价最小数据集;坡耕地合理耕层适宜性分为5级,其诊断指标分级标准宜与土壤侵蚀分级和耕地地力分级衔接。4)坡耕地合理耕层评价未来应密切关注耕层质量诊断指标最小数据集、坡耕地合理耕层阈值/适宜值分级标准、坡耕地水土流失阻控标准拟定3个主要方向。研究可为深入认识坡耕地侵蚀性退化机制,辨识坡耕地合理耕层调控途径以及坡耕地合理耕层构建技术参数提供依据。     

黄河西岸陕西各县市耕地质量时空变化特征及其分异规律

为推动黄河流域高质量发展,以黄河流域为地理单元,从县域层面系统分析黄河西岸陕西各县市耕地数量和质量时空变化特征及其分异规律。基于陕西省2005-2018年耕地质量等别评价成果,采用动态度模型法、面积加权平均法、耕地质量区位指数法、重心迁移模型法研究黄河西岸陕西各县市耕地质量变化。结果表明:(1)时间上,2005-2018年黄河西岸陕西各县市耕地资源数量上表现下降趋势,质量上平均利用等别不高且变化不大。数量方面:年平均下降率为5.86%,在2005-2010年、2010-2015年、2015-2018年为先下降、后上升、再下降的变化态势,平均年变化率分别为17.46%,3.58%,1.60%,耕地数量变化更加平稳;质量方面:2005年、2010年、2015年、2018年平均利用等别不高且变化不大,分别为12.46,12.60,12.50,12.50。相比全国平均耕地利用等9.96,黄河西岸陕西各县市耕地利用等处于较低水平,相比陕西省平均利用等11.34,耕地利用等约低于省内一个等。(2)空间上,2005-2018年黄河西岸陕西各县市耕地质量大致呈现自南向北逐渐降低的分异格局。区位指数角度:位于关中平原的潼关县和大荔县耕地利用等较高,为高等地的聚集区,但开展城市建设占用优质耕地,补充一般耕地,造成耕地质量有所下降。陕北地区耕地质量较差,中、低等地的区位指数较高,由于积极开展土地整治工程耕地利用等别均有提升。重心迁移角度:高等地重心在2005-2018年期间处于大荔县,中等地重心由合阳县向黄龙县迁移,低等地重心由佳县迁向米脂县,再迁回佳县。且中等地重心坐标迁移量>低等地重心坐标迁移量>高等地重心坐标迁移量。黄河西岸陕西各县市耕地数量、质量变化均愈加平稳,耕地质量大致呈现自南向北逐渐降低的格局,应保证潼关县和大荔县耕地质量不降低的同时保持黄河西岸陕北县市耕地质量增长趋势。本研究成果为黄河流域生态保护提供耕地管护支持,为基本农田划定、国土空间规划编制和耕地质量管理提供了基础支撑。     

经济快速发展地区县级尺度土地利用空间格局变化模拟

选择位于长江三角洲地区社会经济快速发展的浙江省海盐县为研究区，利用1986年土地利用空间数据和影响研究区土地利用变化的驱动因子，运用CLUE-S模型，分别对其1995和2000年的土地利用空间变化格局进行模拟，经检验，模拟结果与实际情况基本吻合。在此基础上，对研究区未来20a的土地利用空间格局变化进行了3次不同情景的模拟。结果表明，县城周围、各中心镇、重点镇建成区周围以及主要公路干线沿线是耕地非农化的高发区，基本农田保护区的划定对耕地的保护具有重要意义。