中国耕地表层土壤重金属污染状况评判及休耕空间权衡

耕地污染影响食品安全和公众健康,如何科学治理已刻不容缓。实行耕地轮作休耕对促进耕地休养生息、推进农田土壤治理修复和保障农业绿色发展具有重要意义。近几年一些地区已率先开展休耕试点,但“休多少”、“休哪里”、“怎么休”等重大管理问题并未得到解决。为此,构建了中国耕地表层土壤重金属污染状况数据库,基于土壤重金属污染水平、土壤综合质量影响指数及其潜在生态风险,从国家尺度上依据休耕迫切性制定空间权衡规则,划分为急切必休区（I）、常规必休区（II）、严控轮休区（III）和一般轮休区（IV）,并建议按等级实施差异化休耕模式。结果表明：（1）中国耕地表层土壤重金属浓度点位超标率呈现出Cd>As>Ni>Hg>Zn>Pb>Cu>Cr;（2）中国耕地土壤总体上处于未受影响状态,重度超标占1.71%,潜在生态风险指数属于极强生态风险仅为0.29%;（3）土壤重金属污染必须休耕的占全部耕地面积的15.58%,其中I、II和III级分别占0.77%、1.53%和3.26%,且相对集中于河南和湖南。本研究有助于精准把握全国耕地表层土壤重金属污染状况及休耕的迫切性,为耕地污染治理及休耕时空配置提供依据。     

基于"质量-风险"的干旱区休耕空间布局及补偿策略

构建节水型休耕生态补偿机制是干旱地区农业可持续发展的必然选择，探讨符合干旱地区休耕地的空间布局方法是提高休耕生态补偿效率的关键。该研究以新疆开都-孔雀河流域为例，从土壤理化属性和耕作便利条件两方面建立耕地质量评价指标体系，利用综合评估法评估流域内耕地质量状况；基于MEDALUS-ESAs模型框架，从土壤、气候、植被和土地利用与管理4个方面评估全流域的土地退化风险；综合考虑耕地质量和土地退化风险，利用Z-score方法确定休耕空间布局，并提出不同分区的休耕补偿策略。结果表明：1）开都-孔雀河流域耕地质量"总体良好，局部较差"，土地退化风险呈现"北低南高"的空间分布格局；2）流域内优先休耕区内耕地面积为67 814.60 hm2，次优先休耕区的耕地面积为71 784.94 hm2，限制休耕区内耕地面积为80 576.89 hm2，禁止休耕区内耕地面积为107 358.03 hm2；3）优先休耕区耕地的约束条件为耕地质量，可将休耕与耕地质量提升相结合，实施中长期休耕，依据农业收益损失和土地改良成本确定休耕补偿标准；次优先休耕区耕地质量较好，可与农业节水相结合，基于水资源短缺状况对耕地进行季节性休耕，依据农业收益损失确定休耕补偿标准；限制休耕区受耕地质量和生态安全的双重约束，应将休耕与耕地质量提升、生态保护相结合，实施年度休耕，依据农业收益损失、土地改良成本和生态保护成本确定休耕补偿标准。     

中国耕地差异化休耕模式及技术措施探讨

耕地休耕模式是实行耕地休耕制度的重要组成部分,探索差异化的休耕模式对中国全面实施耕地休耕制度具有重要意义。该研究运用文献研究法、归纳总结法、系统分析法及案例分析法等,结合中国耕地休耕主要试点区实地调研资料及数据,总结、提炼差异化耕地休耕模式。结果表明:中国耕地休耕模式设计应充分考虑制度主体、制度客体及制度环境等因素的影响,从模式内涵、模式适用区域、典型案例区及主要休耕技术措施等进行设计。中国耕地差异化休耕模式主要有地下水漏斗区节水保水型休耕模式、土地污染区清洁去污型休耕模式、生态严重退化区生态修复型休耕模式、耕作过度集约化区耕地地力保护型休耕模式及耕地撂荒严重区的"流转+休耕"模式。差异化休耕模式涉及的主要技术措施包括休耕时长安排、培肥技术、休耕地翻耕技术及休耕试验示范技术等。当前中国休耕时长安排主要有季节性休耕、长期休耕及短期休耕3类;休耕培肥技术主要有少耕肥豆轮作、免耕过腹还田、免耕净种绿肥、免耕肥草间套种、秸秆还田、增施有机肥(腐熟农家肥)及上述多种方式混合形成的技术措施;休耕地翻耕技术主要有深松浅翻、深翻晒垡、旋耕保墒等;休耕试验示范技术主要包括休耕绿肥品种筛选试验、休耕时长试验、土壤指标测定试验、休耕对比示范等,并以甘肃省环县为案例对休耕模式技术措施进行分析,可为中国全面开展耕地休耕提供案例参考和技术支撑。     

西南喀斯特生态脆弱区实行轮作休耕问题探讨——以贵州省为例

轮作休耕制度是中国农业供给侧结构性改革的有效手段,是探索藏粮于地、藏粮于技的具体实现途径,对推动中国农业绿色发展和保障国家粮食安全具有重要战略意义。西南喀斯特生态脆弱区是轮作休耕制度试点的重点区域之一,贵州作为喀斯特生态脆弱区的典型代表,探讨其实行轮作休耕的现状、问题及对策,对完善该区轮作休耕制度具有重要指导意义。本文从耕地质量和耕地环境两方面分析了贵州实施轮作休耕的必要性;在剖析轮作休耕现状的基础上提出了贵州实行轮作休耕存在的问题,其中最突出问题为轮作模式面积不大、特色不强,休耕为被动休耕、休耕农田不合理。根据存在的问题,提出了实施轮作休耕的措施与对策,重点探讨了不同退化类型耕地实施轮作休耕的技术路径,耕地质量优越区应发展山地高效的特色农作制度,重金属污染区宜实施多年休耕,连作障碍、面源污染及石漠化区应合理实施轮作和休耕,同时与秸秆还田、肥田作物、有机肥、保护性耕作等措施相结合;最后,简要介绍了贵州实施耕地轮作休耕制度的实践。     

半岛丘陵区城市周边永久基本农田划定研究——以山东省海阳市为例

基本农田红线是土地利用总体规划"三线"划定的重中之重,城市周边永久基本农田的划定是基本农田红线划定工作中的难点。本研究以半岛丘陵区山东省海阳市为例,以"三线"协同划定的思想为切入点,采用生态优先、建设用地严格举证、优质耕地尽量划入永久基本农田和市场配置资源的思路,将生态安全网络构建、建设用地适宜性评价、耕地质量综合评价等多种方法有机结合,并对土地评价和立地分析(LESA)方法进行改进,通过Arcgis空间分析功能,综合划定海阳市城市周边永久基本农田。结果表明:1)生态安全网络中耕地面积为12.11 hm~2,优先建设区与重点建设区中已举证的耕地面积为154.99 hm~2,此部分耕地均不适宜划入永久基本农田。2)根据耕地综合质量分值将耕地划分为4个等级,其中,优先划入型和适宜划入型耕地,自然质量和立地条件均比较优越,可划定为永久基本农田,重点调控型和后备资源型耕地则不宜划入;其中优先划入型耕地面积为458.05 hm~2,将其中427.82 hm~2划入永久基本农田,适宜划入型耕地面积为771.83 hm~2,将其中500.67 hm~2划入永久基本农田。3)划定后城市周边永久基本农田面积1 305.22 hm~2,新划入永久基本农田的耕地面积为928.49 hm~2,占城市周边耕地总面积的60.26%,永久基本农田保护率提高了42.66%,永久基本农田中耕地的国家利用等平均值(9.04)高于全市耕地平均利用等别(9.56),且坡度均低于15°。4)城市周边生态安全用地、永久基本农田、建设用地空间布局更加优化,有利于城市的有序发展和土地的可持续利用。本研究采用基于改进的LESA评价方法,并综合考虑生态安全用地、永久基本农田和建设用地的空间布局,丰富了永久基本农田划定方法,达到了海阳市城市周边永久基本农田划定目标;同时研究结果具有较强的实用性,为海阳市永久基本农田的保护和土地利用总体规划"三线"划定工作提供了科学依据。     

新常态下我国轮作休耕的内涵、意义及实施要点简析

实施轮作休耕制度是在新常态下顺应我国种植业结构调整方向,实现农业领域的供给侧改革战略的有效途径之一。本文首先介绍了轮作休耕问题提出的背景、内涵及战略意义。其次,对我国实施轮作休耕制度试点中的要点和应注意的问题进行了分析探讨。最后,重点就地下水漏斗区、重金属污染区、生态严重退化区的休耕技术进行了归纳总结,并分别提出了采取恢复平衡型、环境修复型和生态保护型的休耕技术措施,以期为我国轮作休耕制度试点提供借鉴。     

区域虚拟休耕规模与空间布局研究

在分析国内耕地利用现状和国外休耕研究成果的基础上,提出开展土地休耕是中国未来耕地保护的可选模式,以提高耕地质量,改善区域生态环境,促进耕地可持续利用,保障国家长期的粮食生产能力和食品安全。结合中国粮食安全需求保障确定休耕现实规模,并综合自然质量条件、耕地利用强度和经济保障水平3个方面进行休耕区域适宜性空间评价,确定休耕空间布局。以江苏省通州市为例对不同发展情景下休耕规模和布局的虚拟实证分析结果表明,不同发展情景下通州市休耕现实规模在661～6 410hm2之间,休耕区域主要分布在石港镇、骑岸镇、川姜镇等镇。虚拟研究为中国未来开展土地休耕提供了有益的参考。     

我国地下水漏斗区耕地轮作休耕制度试点成效及对策建议

地下水严重超采已成为制约河北省经济社会可持续发展的重要因素,开展地下水漏斗区耕地轮作休耕制度试点工作对地下水超采综合治理和农业可持续发展具有重要意义。本文在实地调研考察和专题研讨的基础上,全面系统总结了河北省地下水漏斗区耕地轮作休耕制度试点工作进展和成效,分析了存在的问题,并提出相应的对策建议,为开展我国地下水漏斗区耕地轮作休耕制度试点工作提供借鉴。     

中国典型地区轮作休耕模式与发展策略

当前,全国各地正在按照党中央的战略部署,积极探索实行耕地轮作休耕制度试点。探索科学合理的轮作休耕模式与方法,对于我国农业的未来发展具有重要意义。2017年3—6月,中国科学院南京土壤研究所赵其国院士率领中国科学院学部咨询项目"探索实行耕地轮作休耕制度试点问题咨询研究"组的各位成员,深入江苏省、湖南省、河北省的典型地区进行耕地轮作休耕考察和调研。通过深入田间地头实地察看,与干部、群众座谈交流,获取了大量的第一手资料,同时结合已有的文献资料,经过归纳总结提炼,总结分析了我国连作障碍区(江苏省)、重金属污染区(湖南省)和地下水漏斗区(河北省)的三个典型地区的轮作休耕模式与技术措施。在连作障碍区主要采取轮作和休耕措施(冬耕晒垡模式、冬种绿肥模式、种植豆类模式和增肥培肥模式);在重金属污染区进行的轮作休耕模式主要有改种作物和品种、改良土壤、科学灌溉、控制吸收和"VIP+n"创新污染治理模式;在地下水漏斗区主要采取季节性休耕和周年休耕的模式。三大典型区域在实施相应的轮作休耕模式后,其经济社会生态效益得到了相应显著提高。同时对我国典型地区的轮作休耕模式与方法提出了"四项原则"、"四个统一"和采取"八大措施"的建议。在不同地区实施轮作休耕应因地制宜,分类实施推进耕地轮作休耕发展对策,为我国科学推行轮作休耕制度试点工作提供现实参考。     

粮食安全与生态安全双约束下江苏省耕地休耕规模探讨

实施耕地休耕是巩固提升粮食产能和促进农业可持续发展的重要举措，亟需科学合理地确定我国可休耕耕地规模，为深入实施"藏粮于地"战略和扩大耕地休耕制度试点提供理论依据。该研究基于粮食安全与生态安全双重约束构建粮食主产区耕地休耕最大规模测算仿真模型，同时提出休耕规模弹性边界的确定方法并以江苏省为实证区域进行仿真预测。结果表明：当前江苏省在兼顾粮食主产区的粮食调配任务且考虑区域耕地资源可持续利用状况的基础上，仍能保有10.16%的耕地资源来支撑耕地休耕制度的实施；仿真期内区域耕地资源面积可能会由于城市快速扩张和耕地保护不力出现大幅减少，并对区域耕地休耕条件环境产生影响；同时耕地资源可持续利用状况和休耕规模适宜程度的恶化导致江苏省休耕规模弹性边界从2017年的9.93%缩减至2036年的4.81%，区域粮食安全稳定状态终将被打破。建议充分利用粮食主产区的耕地资源基础积极有序推广开展耕地休耕工作，深入部署"藏粮于地"战略以巩固提升粮食产能；建立休耕规模与生态安全挂钩的指标预警体系以实现对休耕实施方案的宏观动态调节；统筹休耕与其他耕地保护政策的正向联动，创造耕地保护政策体系内部的正向溢出效应。     

代表性国家和地区耕地休耕补助政策及其对中国的启示

为保证耕地休耕制度的顺利实施和成效的长久保持,中国近年来不断探索制定科学合理的耕地休耕补助政策.美国、日本、欧盟、中国台湾等国家和地区已经具有多年的休耕实践经验,且都十分重视对休耕农民的补助问题.该文采用文献资料法、对比分析法及归纳总结法,在分析美国、日本、欧盟、中国台湾等代表性国家和地区休耕补助实践的基础上,对休耕补助目的、实施模式、补助形式、补助依据及资金来源等进行了梳理和归纳.针对中国休耕补助政策中可能存在的问题,提出今后应从补助目的动态化、补助效益最大化、补助类型差异化、资金来源多样化、配套措施制度化等方面完善补助政策的改进建议,并尝试构建了中国耕地休耕补助政策的初步框架.     

世界耕地休耕时空配置的实践及研究进展

该文立足于探索中国耕地休耕时空配置的关键问题,沿着"典型国家及地区实践→理论成果提炼→关键问题探讨"的逻辑思路,从地理学、农学、土地科学和管理学等多学科视角,采用文献法、对比法、归纳法和实地调查法,对耕地休耕时空配置进行了研究,得到以下主要结论:1)典型国家及地区的耕地休耕时空配置主要有4种类型:目标导向型时空配置、执行方式导向型时空配置、多条件约束导向型时空配置和技术导向型时空配置。2)耕地休耕时空配置的内涵本质就是实现对休耕地"定位、定量、定时"的宏观调控,主要包括了休耕目标、休耕空间(休耕区域和休耕规模)布局和休耕时间(休耕时序和休耕时长)安排;耕地休耕时空配置过程为"休耕目标→约束条件→空间布局→时间安排",各个环节之间又相互联系,其中,约束条件主要包括粮食市场、粮食安全、生态安全、耕地质量和社会经济。3)中国耕地休耕时空配置需解决的2个关键问题是不同空间尺度的耕地休耕空间布局和不同区域的耕地休耕时间安排,而构建综合模型或评价指标体系和划分评价等级标准是解决这2个关键问题的难点和重点。     

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。     

呼图壁县地下水位动态对土地利用变化响应

研究干旱缺水地区地下水位(埋深)时空动态特征及对土地利用变化的响应,对于加强农业地区土地利用和地下水资源管理具有重要意义。以呼图壁县平原灌区为研究区,基于地统计学和GIS结合技术,应用普通克里金插值拟合研究区2000年、2010年及2018年地下水埋深时空分布,并且利用同期遥感数据解译生成了土地利用类型图,叠加分析不同时期地下水埋深变化与对应时期的土地利用类型转移之间的响应关系。结果表明:呼图壁县地下水埋深的空间变化主要是由地形地貌、气候等结构性自然因素引起的,空间相关性逐年增强,空间异质性逐渐减弱;地下水埋深在空间上主要表现为从南向北逐渐变浅,时间动态上为2000—2010年地下水埋深值10 m的面积减小比例高达86.61%,2010年后控制耕地面积的大幅扩张,但由于耕地本身基数较大,地下水开采量在2014年达到最大值后开始减少,局部地区地下水位开始恢复;研究区主要土地利用类型为耕地,地下水中农业用水占比高达84.68%,地下水埋深动态变化与耕地面积变化高度相关。     

基于二分类Logistic回归模型的太行山丘陵区县域耕地资源潜力估算

耕地红线划定与人-地资源矛盾日益突出背景下,耕地资源潜力的研究与开发日显重要。我国耕地面积近2/3分布在山区,因此山区耕地资源的合理开发利用及其资源潜力的研究尤为重要。本文以华北地区的太行山为研究区域,选择耕地占比和资源潜力最大的丘陵区典型县——河北省井陉县为研究案例,选取13个影响耕地资源潜力的基本生态要素,包括5个地形要素和8个直接气象要素或由气象要素计算得到的间接气象要素,引入二分类Logistic回归分析方法,运用偏最大似然估计向前引入法的拟合方法,筛选提取影响耕地资源潜力的关键生态要素;由模型参数Waldc2统计量分析影响耕地资源潜力的关键生态要素的贡献率排序;由模型参数回归系数β分析耕地资源潜力与生态要素的相关关系;由模型参数发生比率OR分析量化关键生态要素对耕地资源潜力的影响,最终建立Logistic回归模型。基于此模型,在GIS软件中得到井陉县耕地资源潜力分布图,进而估算出县域耕地资源潜力。研究结果表明:13个影响井陉县耕地资源潜力的基本生态要素中8个为关键生态要素;关键生态要素中地形要素配置比气象要素配置更为重要;年平均气温和寒冷指数与耕地资源潜力呈负相关关系,其余生态要素则呈正相关关系;由回归模型估算出井陉县具备垦殖为耕地资源的土地面积为60 400 hm~2,而根据遥感影像解译结果得出的现有耕地资源为45 600 hm~2,由此井陉县尚具有14 800 hm~2的后备耕地资源,相当于现有耕地面积的32.5%,这说明在不考虑垦殖所带来的可能负效应的前提下,井陉县具有较大的后备耕地资源开发潜力,该结论为井陉县后备耕地资源的开发与可持续利用提供了理论依据。     

辽东山区桓仁县坡耕地基础地力评价研究

为了反映第二次土壤普查以来辽东山区坡耕地基础地力状况,分析在不同坡度级下各地力等级坡耕地利用特点,选择了辽东典型山区县桓仁县作为研究区域,在Arcgis10和Excel软件的支持下,运用DELPHI法、AHP法和FE法,选取耕层养分性状、耕层理化性状、土壤管理和立地条件等4大类13个评价指标,对桓仁县坡耕地基础地力进行了定量化评价。结果显示:桓仁县坡耕地基础地力共分5个等级,主要分布在三等(21.49%)、四等(50.73%)和五等地(20.39%),一等(0.81%)和二等地(6.58%)分布较少;且坡耕地主要分布在坡度5°以上,其中一等级主要分布在2°~8°(0.81%),二等和三等地主要分布在5°~8°(13.17%),四等和五等地主要分布在15°以上(58.78%)。该研究不仅扩展了耕地地力评价成果的应用,同时为坡耕地相关研究提供有益参考。