乡村振兴视角下“三生”空间格局演变及优化策略——以陕西省米脂县高西沟村为例

[目的] 探寻城镇化快速发展条件下作为生态示范村的陕西省米脂县高西沟村的土地利用转型特征,为陕北黄土高原地区的乡村“三生”空间可持续发展提供参考。 [方法] 通过土地利用动态度、土地利用转移矩阵分析高西沟1953—2022年的“三生”空间特征,并结合实地调研对村域多年“三生”空间格局演变特征及对应的空间治理优化策略展开分析。 [结果] ①1953—2022年,高西沟生产空间呈减小趋势,生活空间和生态空间呈增大趋势。1953—1973年,生态空间变化幅度最大,绿地生态空间从12.07 hm²增加到100.33 hm²,其他生态空间从12.07 hm²减小到100.33 hm²,生产空间逐渐减小,从145.67 hm²减小到110.07 hm²。1986—2022年,生产空间减少了42.4 hm²,生活空间增加了5 hm²,生态空间增加了37.39 hm²。 ②1986—2022年,高西沟“三生”空间转型体现在绿地生态空间和农村生活空间的增加,农业生产空间、其他生态空间和水域生态空间的减少。有67.83 hm²的农业生产空间和59.95 hm²的其他生态空间转化为绿地生态空间,而部分绿地生态空间转化为农业生产空间和农村生活空间,其转移面积分别为21.20和3.22 hm²。 ③高西沟针对生产空间效益不足的问题,采取改变广种薄收的耕种方式,大幅提高粮食产量,改变单一的农业生产状况,实现多种经营模式并存的举措;针对生活空间品质低下的问题,采取全力抓牢基建,量力新建家园,鼓励青年外出,从事其他产业的举措;针对生态空间破坏严重的问题,采取控制水土流失,退耕还林还草,打造旅游文化,推广生态风光的举措。 [结论] 根据早期“三生”空间的主要问题,高西沟做出适宜的优化策略,提高土地利用率,扩大林草面积,使绿地生态空间达到80%。农林牧的高效发展,生产、生活、生态的全面改善,使高西沟成为黄土丘陵区的生态示范代表。     

基于三维生态足迹模型的山西省矿区2010-2019年自然资本存量动态评估

[目的] 对山西省矿区自然资本存量进行动态评估,为矿区生态环境保护及生态补偿提供理论依据。[方法] 以矿区自然资本为视角,基于生态足迹与生态承载力核算结果,运用三维生态足迹模型,测算山西省矿区2010—2019年生态足迹深度与足迹广度,借助足迹深度与足迹广度的剪刀差分析其动态演变特征并阐释矿区自然资本存量动态演变的作用机理。[结果] ①山西省矿区人均生态赤字由2010年的4.40 hm²/人增加到2016年的6.31 hm²/人,随之降低到2019年的5.02 hm²/人,生态足迹与生态承载力的差距总体趋于缩小; ②2010—2019年,人均生态足迹广度大致呈递减趋势,由0.63 hm²/人降到0.47 hm²/人,而人均生态足迹深度呈现出先增后减的“倒U”形变化趋势; ③矿区自然资本存量时空动态演化是由煤炭资源禀赋、开采规模、矿区生态供求、生态足迹与承载力以及资本流量、存量的深度、广度等多重因素综合作用的结果。[结论] 山西省矿区生态足迹与承载力差距趋于好转,但生态赤字仍然严重存在。     

固原市原州区2000-2018年“三生”用地及生态系统服务变化

[目的] 对宁夏回族自治区原州区退耕还林以来“三生”用地变化及生态系统服务损益进行分析,为该区的国土空间开发与主体功能优化提供科学参考。[方法] 基于主导功能原则构建“三生”用地分类体系,在识别原州区2000—2018年“三生”用地类型、分析用地结构与空间格局的基础上,采用当量因子法定量评估“三生”用地变化对生态系统服务价值（ESV）的影响。[结果] ①2000—2018年,原州区生产用地减少4 243.68 hm²,占地比例由42.88%降为41.88%,但水浇地和园地面积明显增加;生态用地减少5 673.08 hm²,比例由54.66%降为52.52%,但以林地比例提升为主的内部结构优化特征显著;生活用地扩张迅速,增加10 272.63 hm²,从2.46%提升为6.19%,以城镇面积增加为主要特征。②“三生”用地中生活用地面积动态度最高为-3.31%,二级地类中水浇地、园地、城镇用地、林地和草地分别为“生产—生活—生态”用地中动态度最高地类;并且研究前期“三生”用地动态度明显大于研究后期。③空间上,以清水河谷为代表的河谷地区主要表现为水浇地和园地的增加;城区和三营镇、头营镇等城镇建设用地扩张迅速;六盘山地和黄土丘陵沟壑区的林地生态用地大幅增加。④研究时段内原州区的ESV增加了10.06亿元,供给、调节、支持、文化功能均大幅提升。导致ESV减少的转移流向主要有旱地转为居民点,旱地转为工矿水利用地,草地转为旱地,草地转为工矿水利用地,草地转为居民点,林地转为旱地,林地转草地,其余转移方式均对ESV的增长有益。[结论] 研究时段内原州区“三生”用地演化节奏逐渐放慢,ESV逐年提高;“三生”格局变化上呈现出生活用地向中心集聚并向外扩张,生产用地围绕城镇分布,生态用地则向边缘扩张。     

福建省2010-2019年水资源生态足迹与生态承载力

[目的] 对福建省水资源生态承载力进行研究,为该区水资源可持续利用提供科学依据。[方法] 以水资源生态足迹作为理论基础,叠加水资源生态足迹三维模型,并以福建省2010—2019年数据为主,分析福建省水资源生态足迹、水资源生态承载力以及水资源空间格局。[结果] 福建省2010—2019年水资源生态足迹总体呈下降趋势,变化范围为0.696～0.928 hm²/人;水资源生态承载力受降水影响,年际变幅较大,变化范围为2.602～10.944 hm²/人,为水资源生态盈余。万元GDP水资源生态足迹呈现明显下降趋势;福建省西部地区水资源承载力明显好于东部沿海地区。水资源足迹深度为1,水资源足迹广度波动范围在1以下,并呈下降趋势。[结论] 福建省水资源比较丰富。目前条件下,该省水资源承载力能够满足当地经济发展。但福建省水资源承载力年际变化较大,空间分布差异较大,随着经济的发展,水资源还是存在一定风险。     

长山沟露天矿集中区土地利用时空变化的遥感监测与分析

[目的] 分析露天矿集中区土地利用时空变化特征,为开展露天矿区生态环境监测提供科学参考。[方法] 以河北省唐山市长山沟露天矿集中区为研究对象,基于2003,2010,2015和2019年4期Google Earth影像,进行土地利用遥感分类,使用ArcGIS软件计算土地利用转移矩阵,分析露天矿集中区土地利用时空变化特征及原因。[结果] ①2003—2015年,研究区内绿地面积减少了169.61 hm²,占总面积的6.30%,裸地和工业场地面积分别增加了184.73和60.46 hm²,占总面积的6.86%和2.25%;部分耕地被占用;在空间上以绿地转为裸地和工业场地为主。②2015—2019年,研究区内绿地面积减少了61.05 hm²,占总面积的2.27%,工业场地面积增加了43.90 hm²,占总面积的1.63%,其他地类面积变化不大;空间上绿地与裸地和工业场地相互转化,总面积变化不大。[结论] 露天矿集中区开采前期大量绿地被占用,植被破坏与土地资源占用现象较为严重,生态环境受到了严重的影响。开采后期由于加强了矿山生态修复治理,“边开采,边治理”模式的治理效果已初步体现。     

基于“三生”空间的重庆市土地利用演变与城镇化关系研究

[目的] 分析重庆市土地利用时空演变规律,探究土地利用转型及景观格局响应的演变特征与城镇化的关系,为重庆市"三生"土地规划与城镇化可持续发展提供数据支持。[方法] 基于"三生空间"功能分类的视角构建用地分类标准,利用2000,2010,2020年土地遥感影像和夜间灯光数据,采用转移矩阵、相关性分析及回归分析法进行分析。[结果] ①2000-2020年重庆市生产、生态空间总体减少,生活空间持续扩张。2000-2010年,生产、生态空间减少191.87,252.95 km²,生活空间增大446.03 km²;2010-2020年,生产空间面积减少13.76 km²,生态空间减少324.05 km²,生活空间增大314.87 km²。②重庆市生产功能向生活功能转化较为明显。随着城镇化加强,生态空间转向生产空间显著,功能转变明显聚集于重庆市中心区域。③重庆市空间景观破碎度减小,景观复杂度逐渐提高,林草水生态空间占据主导优势。④2000-2010,2010-2020年土地利用面积变化对夜间灯光值的影响存在差异;2000年,城镇生活空间、农村生活空间变化对夜间灯光变化影响起主导作用,而2020年工业生产空间、城镇生活空间变化对夜间灯光变化影响较强。[结论] 重庆市各类空间发生相互转换,利用不同"三生"空间类型变化和城镇化的关系,推动土地规划与城镇化协调发展。     

基于生态足迹的港口型城镇土地生态安全研究——以宁波市镇海区为例

以宁波市镇海区为研究对象,利用生态足迹分析理论与方法,对镇海区1997-2011年的土地生态安全状况进行了评价。结果表明:镇海区人均生态足迹从1997年的6.4178 hm²增加到2011年的7.7374 hm²,而同期的人均生态承载力则由0.3370 hm²小幅增加到0.3624 hm²。人均生态赤字由6.0808 hm²增加到7.7130 hm²,生态压力指数由19.04上升为20.79。研究期内镇海区的人均生态足迹高于人均生态承载力,出现了巨大的生态赤字,港口地区土地生态系统处于很不安全状态。城镇化发展、重化工产业布局和居民消费结构调整是影响镇海区土地生态安全的重要因素,同时由于国际贸易存在使得港口型城镇土地生态状况存在"虚高"现象。为调整港口型城镇土地生态安全状态,还应采取协调港城关系,降低化石能源比重和提高生态用地比例等对策措施。     

赣南地区土壤保持功能的时空变化特征

[目的] 分析赣南地区土壤保持功能时空特征,为提升该区土壤保持能力和维护南方丘陵生态安全屏障提供科学依据。[方法] 利用InVEST模型,计算2000,2010,2018年赣南地区不同土地利用类型、不同高程、不同坡度、不同县域的土壤保持强度,分析土壤保持强度与NDVI空间相关性和赣南地区土壤保持功能时空特征。[结果] ①2000—2018年,研究区耕地、灌林地、水域和未利用土地面积都处于减少趋势,城镇用地和农村居民地面积都有较大的增长。②土壤保持强度由189.93 t/（hm²·a）上升为190.50 t/（hm²·a）,其中有林地土壤保持强度最高,并由259.85 t/（hm²·a）上升为262.03 t/（hm²·a）。③赣南地区土壤保持强度呈现四周高、中部低的分布格局,随海拔升高先升高再降低,随坡度升高而升高。④土壤保持强度与NDVI在双变量局部空间自相关分析中呈现显著正相关（p<0.01）,高高集聚区在赣南地区北部、西部及南部;高低集聚区为中部地区（于都县）;低低集聚区为高经济发展地区（章贡区、赣县区、南康区）。[结论] 赣南地区土壤保持强度与土地利用类型、高程、坡度、NDVI、经济发展水平有着密切关系。为保证土壤保持强度与土壤保持量的稳步提升,应增加低海拔低坡度地区土壤保护措施,并提高中低山区土地利用类型的空间变异性,缓解赣南地区水土流失状况。     

2007-2016年贵州省水资源生态足迹的演化特征

[目的]分析近10 a来贵州省及各地市的水资源生态足迹及其时空变化规律,揭示其主要影响因素,为该省社会经济发展与水资源可持续利用提供参考依据。[方法]以贵州省为例,基于生态足迹模型,计算该省2007-2016年水资源生态足迹及水资源生态承载力,并分析其演化过程。[结果]①贵州省水资源生态足迹由2007年的1.62×10⁷ hm²上升至2016年的1.66×10⁷ hm²,整体呈波动上升趋势。水资源生态承载力小于生态足迹需水量,但生态承载力的年际变化明显,导致生态压力指数为0.105~0.203。水资源存在1.779~3.827 hm²/人的生态盈余,可持续开发利用潜力较大。②从工业、农业、生活及生态各部分用水的人均生态足迹变化看,人均工业用水生态足迹下降明显,2007-2016年下降了18.9%,主要得益于万元GDP生态足迹的持续下降;人均农业用水和生活用水生态足迹变化幅度小,分别维持在0.085,0.024 hm²/人左右。③2014-2016年贵州省各地州市人均水资源生态足迹、人均水资源生态承载力以及生态盈余的空间变化差异显著,整体上表现为与经济发展呈明显的正相关。经济较为发达的中西部地区,水资源需求量大,生态盈余较低;经济较为落后的东部地区,水资源需求量较小,生态盈余较大。[结论]贵州省水资源消耗量减少,利用效率逐渐提高,水资源开发利用处于安全状态,可开发利用空间大。但贵州省9个市州水资源生态足迹与生态承载力存在严重分布不均的现象,需合理调配和利用。     

广东省1980-2018年“三生”用地转型对生态环境质量的影响

[目的] 研究基于格网单元的广东省“三生”用地转型对生态环境质量的影响,为区域生态、经济协调发展提供科学依据。[方法] 基于广东省8期土地利用现状遥感监测数据和“三生”土地利用主导功能分类体系,对该区“三生”用地转型特征及生态环境质量进行定量研究。[结果] ①1980—2018年,广东省农业生产用地面积大幅减少,共减少了5 369.61 km²,城镇生活用地、工矿生产用地面积大幅增加,分别增加了4 526.02 km²,2 406.93 km²,农业生产用地和林地生态用地间转换现象明显。②“三生”用地空间转型主要表现为工矿生产用地、林地生态用地中心逐渐靠近广东省几何中心,农业生产用地、城镇生活用地中心逐渐远离几何中心。③广东省生态环境质量指数从1980年0.648 1降至2018年的0.641 4,生态环境质量空间分异明显,呈现“沿海低—内陆高”的分布特点。④Getis-Ord G_i^*指数表明,生态环境质量变化热点区域集中在粤东西北地区,冷点区域多位于珠江三角洲地区。⑤广东省生态环境存在改善和恶化两种趋势。[结论] 建议充分考虑区域自然条件、功能定位以及导致生态环境变化的主导因素,制定土地政策措施,实现土地利用方式创新,更好地推动广东省区域均衡发展。     

弥勒县城绿地现状调查分析

通过对云南省弥勒县绿地系统的现状调查研究，完成县城的绿地现状分析，并以此为依据，结合国家园林县城的标准，初步判定弥勒县城达到标准。弥勒县现状绿地的分布数据将为弥勒县绿地系统规划、创建国家园林县城乃至国家生态园林城市提供建设依据。     

县域水生态空间识别及其分布特征

科学地识别区域水生态空间并分析其分布特征对水生态空间的规划和洪涝灾害等水生态问题的调控具有重要意义.以湖南省临澧县为研究区,构建水生态空间分类体系,借助GIS及RS平台,识别区域显性水生态空间,可视化水源涵养、水土保持、洪水调蓄3种隐性水生态空间,定量分析各水生态空间分布特征,并将整合的显、隐性水生态空间与土地利用现状...     

川南山地丘陵区乡村院落空间演变及优化

乡村院落作为乡村聚落空间的基本组成单元,是农户日常生活的主要空间,也是当前乡村聚落空间优化和乡村人居环境改善的重点。现有研究多集中在村域层面,未能深入到农户院落内部。本研究以乡村院落空间演变过程解析为切入点,选择四川南部盆周低山丘陵区僰王山镇为研究区,从宏观层面深入剖析了50多年间乡村院落的演变过程,又在微观农户层面选择不同海拔的乡村院落,从居住空间、建筑外观、附属生产、景观文化等4个方面分析院落空间的演变特征,并解析其演变的自然因素和社会人文因素。研究表明:研究区院落布局由坡度较小的丘陵中部向丘陵间坡度较低的槽坝地区转移,院落内部空间功能区演变特征明显;受城市文明影响显著,当前乡村院落营造的传统和地域特色体现不够;受居住习惯及改造能力等影响,"脏、乱、差"的人居环境现状问题仍然明显;政府新建或农户自建的院落存在着一些规划欠合理之处。在此基础上提出院落空间质量提升的解决路径,包括院落的营造要体现人本主义和"传统文化+自然环境"的营造理念,并由政府牵头,给农户提供高质量空间利用的理想院落范本;注重发挥农户在院落营造的主体作用,激发农户院落营建的积极性和院落美化的创造性等。同时,政府和农户在未来乡村院落空间质量提升中的角色定位,如何处理区域特色、营造传统及现代人居环境趋势之间的矛盾将是不得不面对的难题。     

基于LAI-Ts特征空间的河南省冬小麦返青-成熟期旱情监测

以河南省返青-成熟期冬小麦为研究对象,利用研究区2000、2005、2010及2015年每年2月26日-6月1日MODIS产品叶面积植被指数（LAI)和地表温度（Ts)数据,探讨当NDVI未达到饱和时,基于LAI-Ts特征空间的温度叶面积干旱指数（TLDI）能否用于旱情监测,并利用气象站实测10cm土壤湿度数据进行精度验证,进而应用该指数对河南省冬小麦旱情进行监测。结果表明：TLDI与实测土壤湿度之间存在显著负相关关系（P＜0.05）,相关系数大小在0.5212～0.7467。当NDVI未达到饱和时,基于LAI-Ts特征空间的TLDI可作为干旱监测指标,补充拓展基于植被指数和地表温度的旱情监测方法。在冬小麦返青期即植被覆盖度较低时LAI-Ts特征空间呈三角形,随着植被覆盖度的提高逐渐演变为梯形。河南省旱情主要分布在中西部、西南部以及北部地区,每年3月上旬及5月为旱情频发期,分别处于冬小麦返青期和开花-灌浆期。     

基于空间功能值的矿粮复合区三生空间重构

在分析矿区对"三生空间"分布影响基础上,重构三生空间,实现空间优化和协调发展。该文以江西省上饶市弋阳县旭光乡矿粮复合区为研究区域,借助每个村庄斑块所表现出的住户数量来表示生活空间功能值,采用地区修正后的单位面积价值当量法测算得到生态和生产空间功能值,并基于AVC(吸引力、生命力和承载力)理论调整"三生空间"布局。结果表明:矿区对生产-生活-生态空间具有一定的负面影响,表现为"三生空间"功能值与矿区距离成反比;生产-生活-生态空间无序镶嵌分布,具有少数集中、大多数分散的特点;经过空间重构,提高了三生空间功能值,空间格局由无序向规整转变。通过以AVC理论和空间功能值为空间重构理论依据重构后,生态空间功能值由23587.22万元增加到24 307.13万元,生产-生活-生态空间有序镶嵌、多数集中、少数零星分布。     

天地结合开展我国空间诱变育种研究

本文着重介绍了自 1 987年以来 ,我国空间科学家和农业生物学专家 9次利用返回式卫星、2次利用神舟号飞船和 4次利用高空气球搭载了 70多种植物近 5 0kg的种子 ,涉及粮、棉、油、蔬菜、瓜果、牧草和花卉等植物。经国内 2 2个省、市、自治区 70多个研究单位多年的地面选育 ,已培育出一批具有高产、优质、抗病经审定的新品种 1 9个 ,其中水稻新品种 5个、小麦 2个、棉花 2个、青椒 1个、番茄 1个、芝麻 1个、西瓜 3个、莲子 3个、灵芝 1个 ;另外还选育出新品系 5 0多个 ,还有一大批种质资源。在航天育种机理方面也做了不少研究工作 ,航天诱变的生物学效应 ,在细胞和分子水平上研究了航天新品种的遗传物质变异 ,地面模拟试验进行了许多研究 ,均取得了一定的进展。在全国许多省市建立了航天育种示范基地 ,累计示范推广航天新品种 (系 )面积 2 70 0 0 0hm2 ,取得了很好的科技成果和社会经济效益。我国空间诱变育种的研究工作走在世界的前列。本文还介绍了我国前 3代返回式卫星在空间科学方向所做的成果及贡献。列出前 3代返回式卫星与空间诱变育种研究相关的基本参数。报道了返回式卫星回收舱的空间环境的数据。我们还对今后空间诱变育种提出了展望。     

基于“三生”功能的福建省国土空间特征及优化研究

[目的] 探究福建省国土空间特征,为解决城镇化快速推进导致的国土空间开发无序和推动其优化布局提供科学依据。[方法] 基于“三生”功能视角,以福建省为研究对象,运用综合评价法、探索性空间数据分析、障碍度模型和比较优势指数分析等方法,开展“三生”功能评价,分析其空间分布特征和障碍因素,找出优势功能区并提出优化对策。[结果] ①福建省2018年生产功能、生活功能和生态功能均值分别为0.061 8,0.093 6,0.030 6,三者空间分布特征整体呈现东高西低。②“三生”功能空间分布上均呈正相关性,三者的热点区和冷点区空间分布特点总体表现为东高西低,区域上存在一定重合。③影响“三生”功能的障碍因素主要有经济密度、生态价值服务总量、交通用地密度和城镇化率。④福建省国土空间可划分为4个功能利用区。[结论] 福建省“三生”功能发展差异大,应均衡区域发展,优化国土空间布局。     

番茄串收机械臂运动规划方法与试验

番茄串的采收环境复杂,果实体积相对较大,机械臂采收运动路径规划不仅要考虑如何采摘,还需要考虑采摘后如何避开障碍,并从复杂环境中提取出番茄串。为此,该研究以温室栽培的番茄串采摘为对象,提出了基于空间分割的实时运动路径规划算法。首先通过聚类拟合环境中的枝条,简化空间障碍物;然后分割采摘空间,筛选可行采摘空间,并引入评价函数选取最优采摘空间,指导机械臂以合理有效的姿态完成采摘;最后在采摘任务的基础上加入实时避障子任务,引导机械臂躲避障碍完成任务,保证采摘番茄串任务安全无损。在以上研究的基础上,通过大量采收试验验证算法的有效性。试验结果表明:通过基于空间分割的实时运动路径规划算法,采收机器人的单串番茄采摘时间为12.51 s,且采摘成功率接近100%。与目前主流的采样算法RRT*-connect相比,单串番茄的采摘时间降低了31.23%,大幅提高了采摘效率。     

多情景视角下云南省“三生”空间变化模拟与效应评价

[目的]优化国土空间开发格局和统筹协调“三生”空间格局配置,是实现未来可持续发展的重点任务和根本途径。[方法]以云南省土地利用为基础,结合自然和社会发展因素,采用MOP-PLUS耦合模型模拟2030年经济优先、生态优先和协同发展3种情景下“三生”空间及效应变化。[结果](1)3种情景下经济效益分别增长40.29%,32.10%,34.79%,生态效益分别减少0.89%,0(未变),0.06%,生境质量均值分别下降0.78%,0.38%,0.43%,空间冲突强度均值分别增长2.79%,下降1.21%,下降2.32%;(2)3种情景生活空间均呈上升、生态空间呈下降趋势,生产空间仅在经济优先情景有较小增长;均存在生活空间侵占生产空间、生产空间再掠夺生态空间的情况,生活空间扩张呈中心向四周蚕食趋势;(3)不同发展情景下均伴随一定程度的生境质量下降,通过优化空间布局可平衡空间冲突;相较于其他情景,协同发展情景经济效益增幅适中,生境质量变化幅度相对均衡,空间冲突强度下降最多,符合兼顾生态保护、经济发展、社会进步的多重目标。[结论]形成的模拟-效应-优化的反馈调控机制,可与不同尺度、不同目标结合开展...