黄淮海5省粮食生产碳排放效率空间分异及动态演变

[目的] 探究"双碳"目标背景下黄淮海5省74市粮食生产碳排放效率并量化其空间分异及动态演变,旨在分析黄淮海5省粮食生产碳排放效率现状,促进黄淮海5省粮食绿色低碳生产。[方法] 采用碳排放系数法和三阶段超效率SBM模型分别测算2011-2020年黄淮海5省74市粮食生产碳排放及碳排放效率,借助泰尔指数和核密度估计探究粮食生产碳排放效率的空间分异及动态演变。[结果] ①研究期内,黄淮海5省市域粮食生产碳排放呈"M"型波动下降趋势,但下降缓慢;其中,化肥使用是导致粮食碳排放的主要原因。②黄淮海5省市域粮食生产碳排放效率呈先降后升的演变趋势,第一阶段效率均值为0.59,剔除环境变量和随机误差对效率值的影响,第三阶段效率均值为0.48,较第一阶段效率值下降18.6 %;其中,滁州、驻马店、德州等地效率值较高,而黄山、威海等地效率值较低。③粮食生产碳排放效率空间差异呈上升趋势,区域内差异是影响总体差异的主要因素,其中河南省各市差异最为显著。④样本考察期内,核密度曲线由"单峰状"向"双峰状"转变,主峰呈波动上升且轻微右移趋势,侧峰隆起幅度较小,表明黄淮海5省粮食生产碳排放效率整体水平提高,地区差异增大,并呈多极化趋势发展。[结论] 黄淮海5省粮食生产碳排放效率整体水平较低,有明显的空间分异特征,未来各地区应减少化肥等物资投入,并采用"对口帮扶"策略,促进各地区粮食生产技术良性互动,以缩小区域间粮食生产碳排放效率地区差异。     

中国粮食生产水土资源配置效率及其影响因素——基于农地流转视角的研究

[目的] 研究中国粮食生产水土资源配置效率及其影响因素,为保障粮食安全提供理论支持。[方法] 结合农地流转对粮食生产水土资源配置效率的作用机制,基于2005—2020年30个省份的面板数据,利用DEA模型测度了粮食生产水土资源配置的综合效率,探究了农地流转对水土资源配置的影响。[结果] 从时间序列来看,中国的粮食生产水土资源配置效率大体上呈现波动性上升趋势。从省份来看,其中河南和吉林等省区在研究期间效率值都为1,实现了DEA有效。安徽、甘肃、宁夏3个省份的粮食生产水土资源配置效率的上升趋势在1%的显著性水平下显著。重庆、浙江、青海和广西4个省份的下降趋势明显;基于空间分布分析得出,地区上水土资源配置效率大致呈现：东北地区＞东部地区＞中部地区＞西部地区。其中河南和吉林省的水土资源配置效率最高,青海省最低。[结论] Tobit回归结果表明农地流转对粮食生产水土资源配置效率有显著影响,并且是有利于提高水土资源配置效率的。     

中国粮食主产区耕地利用效率区域差异及影响因素——基于179个地级市的实证研究

[目的] 粮食主产区在实现粮食稳产保供中具有重要的战略地位。研究粮食主产区的耕地利用效率及其时空演变特征,旨在为促进粮食主产区耕地资源高效利用、保障粮食安全及实现农业可持续发展提供参考。[方法] 创新性地运用两阶段动态网络DEA模型,测算粮食主产区2010-2020年179个地级市耕地利用效率,并通过ArcGIS可视化技术和核密度估计分析其时空演变特征,构建Tobit模型并探究耕地利用效率影响因素。[结果] 2010-2020年粮食主产区整体效率水平呈"小幅下降-快速上升-波动增长"的阶段趋势,整体效率水平偏低,仍具有较大提升空间。分阶段来看,生产阶段效率水平始终高于消费阶段,且两阶段效率水平差距有进一步增大的态势;粮食主产区耕地利用效率提升受两阶段效率水平共同作用的影响,生产阶段是效率提升的主要动力,阻力来自于消费阶段效率。分区域来看,松花江流域>长江流域>黄河流域的耕地利用效率,区域不均衡性显著。从空间上来看,整体效率、生产阶段效率高值区呈东北-西南空间分布,并逐渐形成"高-高"集聚和"低-低"集聚的空间格局,消费阶段效率高值区呈离散化分布格局,并未呈现出向提升方向收敛的发展态势。整体、生产阶段和消费阶段的外部影响因素不尽相同,涉及社会经济发展水平、城乡发展水平、科技水平及农业基础设施建设。同时不同因素对不同区域的整体及各子阶段耕地利用效率作用强度及作用方向也存在显著差异。[结论] 未来粮食主产区不但要探索区域差异化耕地利用路径,加强各地级市间合作,更要在提升生产阶段效率的同时,重点关注各地级市消费阶段效率提升收敛速度以及与生产阶段效率差距之间的协调。     

县级粮食生产效率空间聚集格局演变分析--以河北省为例

粮食安全是区域发展的长期战略问题,在人口激增,耕地面积减少趋势得不到有效抑制的客观背景下,提高粮食生产效率成为提高粮食生产量的关键。基于DEA Malmquist模型和ESDA技术,结合地理学研究中的空间格局分析方法,测算了我国粮食重点区河北省1990—2005年138个县的粮食生产效率,重点讨论了大尺度上县级层次近15 a来粮食生产效率空间聚集格局演化特征与规律。研究结果表明,研究期内河北省县级粮食生产效率存在空间聚集分布格局,粮食生产效率区际间的差异有所减小;各项粮食生产效率指数局部空间聚集格局显著,空间聚集格局演化规律明显。该项研究成果可从方法论上为定量测算粮食生产效率和空间格局特征提供借鉴,同时丰富粮食生产与耕地保护研究内容,为科学合理确定粮食生产功能分区,制定区域粮食安全战略提供重要的参考依据。     

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。     

四川省地形起伏度与人口/经济的空间自相关关系

[目的]分析四川省地形起伏度与人口经济的空间关系,为区域人口合理布局、经济格局优化提供参考依据。[方法]以ASTER GDEM数据为基础,通过均值变点法确定四川省地形起伏度最佳统计单元,分析地形起伏度的分布特征;通过空间自相关分析法探讨地形起伏度与人口/经济的空间关系。[结果]四川省地形以山地和丘陵为主,整体呈现西高东低的趋势。地形起伏度与人口/经济呈空间负相关,聚集特征显著。甘孜、阿坝、凉山自治州是高地形起伏度,低人口分布,低经济水平地区;成都市是低地形起伏度,高人口分布,高经济水平地区;南充市南部县、阆中市等是低地形起伏度,高人口分布,低经济水平地区;攀枝花市仁和区、甘孜州石渠县等因自然资源或地理位置因素,地形对人口或经济影响不明显。[结论]四川省地形起伏度与人口经济呈空间负相关,但这种关系因地而异。     

四川省环境友好型农业生产效率测算及影响因素研究——基于超效率DEA模型和空间面板STIRPAT模型

环境友好型农业顺应了当前农业绿色发展的迫切需要,但现有针对环境友好型农业的研究缺乏从生产效率提升角度展开分析。四川是我国的农业大省,针对四川省环境友好型农业生产效率及其影响因素进行定量分析,可为四川省环境友好型农业发展提供科学依据,丰富基于生产效率视角下的环境友好型农业研究。本文基于2006-2016年四川省21个市州面板数据,运用超效率DEA方法对四川省环境友好型农业生产效率进行测算,并基于STIRPAT理论模型,构建环境友好型农业生产效率影响因素分析的理论模型,采用空间杜宾模型进行实证分析。结果表明：2006-2016年四川省环境友好型农业生产效率保持先降后升的态势,自2006年的0.708降至2009年的0.667,而后逐渐升高到2016年的0.805;四川省环境友好型农业生产效率11年间的均值为0.705,总体水平较低且各地区存在显著差异,雅安市和阿坝州环境友好型农业生产效率均值最高（0.981）,广元市最低（0.458）;泸州市、绵阳市、乐山市、宜宾市、广安市、巴中市、南充市、眉山市和广元市的效率均值都低于0.6,导致这些地区生产效率较低的原因是化肥、农药和农膜使用等过量的投入,未来具有较大的提升空间。农业劳动生产率、粮食播种面积占农作物总播种面积比重对环境友好型农业生产效率具有显著的直接效应,影响系数分别为0.158和0.506,其中粮食所占比重的影响最大。人口密度、粮食播种面积占农作物总播种面积比重对环境友好型农业生产效率具有显著的间接效应,影响系数分别为0.988和1.366。邻近地区人口密度在地区间具有溢出效应,从而对本地区有限的农业资源形成竞争,导致间接效应为负;邻近地区种植结构的变化同向影响着本地区种植结构的调整,导致种植结构的间接效应为负。鉴于四川省各地区环境友好型农业生产效率不仅存在显著差异,而且地区间具有空间溢出效应,因此四川省各地区在进行环境友好型农业发展政策的制定时,既需要关注地区内部因素的直接影响,也需要考虑地区间影响因素的相互作用。     

桂西南-北部湾地区“三生”空间适宜性评价

[目的] 对桂西南-北部湾地区进行"三生"空间适宜性评价，为复杂的过渡性地理空间实现"三生"协调和陆海统筹提供参考，为科学划定国土空间布局提供理论支持。[方法] 构建桂西南-北部湾"三生"空间适宜性评价指标体系，利用变异系数法确定指标权重，综合运用ArcGIS技术对评价结果进行叠加分析。[结果] ①生产适宜性与生态适宜性在桂西南喀斯特与北部湾地区组成的过渡性复杂地理空间分布特征具有"互异性"，从喀斯特到海岸带地区，生产空间适宜逐级递增，生态空间适宜逐级递减。②生活空间适宜性等级以城市为中心向周围递减，喀斯特地区的生活空间适宜性总体上弱于北部湾地区。③在复合空间适宜性评价中，以生态空间为主导的复合空间比例最大（接近1/2），生产空间次之，生活空间最小。④海洋"三生"空间适宜性比例由大到小依次为：生产-生态-生产生活，沿岸海洋生态空间与陆地生产生活空间存在冲突。[结论] 生态和生产空间适宜性主要受自然条件制约，生活空间适宜性主要受行政区位条件影响。海岸带的生态保护与社会经济发展存在博弈现象。     

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。     

环滇池地区2000-2020年“三生”空间格局演变及其驱动力

[目的] 研究环滇池地区“三生”空间格局演变及驱动力,为研究区国土空间优化和滇池保护提供支撑。[方法] 基于环滇池地区2000,2005,2010,2015和2020年5个时期土地利用和社会经济数据,采用空间分析、动态度、转移矩阵、景观格局指数和地理探测器等方法,分析环滇池地区2000—2020年“三生”空间格局演变及驱动力。[结果] ①环滇池地区生态空间和生产空间持续缩减,生活空间逐渐增加;“三生”空间综合动态度波动上升,但生产空间和生态空间单一动态度持续下降;生态空间和生产空间缩减区域与生活空间扩张区域均主要位于滇池周边;官渡区、安宁市和呈贡区“三生”空间变化最为剧烈。②空间转移特征表现为：生态空间和生产空间主要转向生活空间,生活空间主要转向生产空间;生态空间主要来源于生产空间,生产空间主要来源于生态空间,生活空间来源于生产空间和生态空间。③景观格局指数显示,“三生”空间破碎化有所降低,但仍处于较高水平,斑块形状先复杂后简单,凝聚程度先下降后紧实,“三生”空间中斑块呈现均匀化分布趋势,景观多样性增强。④自然地理因素是“三生”空间格局演变的基础性决定条件,社会经济因子是“三生”空间格局演变的直接推动力,政策规划因子是“三生”空间格局演变的间接推动力。[结论] 环滇池地区“三生”空间动态变化显著,空间差异明显,格局演变受到自然地理、社会经济和政策规划因子多重作用。     

中国东南地区两土链土壤中土壤性质和水稻产量的空间变异研究

In the light of an increasing demand for staple food, especially rice, in southeast China, investigations on the specific site potential expressed as the relationship between soil and crop yield parameters gain increasing importance. Soil texture and several soil chemical parameters as well as plant properties such as crop height, biomass and grain yield were investigated along two terraced catenas with contrasting soil textures cropped with wet rice. We were aiming at identifying correlative relationships between soil and crop properties. Data were analyzed both statistically and geostatistically on the basis of semivariograms. Statistical analysis indicated a significant influence of the relief position on the spatial distribution of soil texture, total carbon and total nitrogen contents. Significant correlations were found for the catena located in a sandstone area （Catena A） between rice yield and silt as well as total nitrogen content. Corresponding relationships were not detectable for paddy fields that developed from Quaternary clays （Catena B）. As suggested by the nugget to sill ratio, spatial variability of soil texture, total carbon and nitrogen was mainly controlled by intrinsic factors, which might be attributed to the erosional transport of fine soil constituents, indicating the importance of the relief position and slope in soil development even in landscapes that are terraced. The crop parameters exhibited short ranges of influence and about one third of their variability was unexplained. Comparable ranges Of selected crop and soil parameters, found only for Catena A, are indicative of close spatial interactions between rice yield and soil features. Our findings show that especially in sandstone-dominated areas, a site-specific management can contribute to an environmentally safe rice production increase.     

基于GIS空间模型的库区生态敏感性评价研究

水电为社会提供了一种取之不竭的清洁能源,但是水电站的建立对于流域的生态环境而言是一个严峻的考验。为了有效的预防和解决水电站建成之后所带来的生态环境的负面影响,开展区域生态敏感性研究,了解其空间分布格局,对问题环境的保护和整治工作提供切实可行的依据。以龙滩库区为研究对象,利用QuickBird影像对库区土地利用类型进行人工区划和判读,建立库区土地利用类型数据库。并在此基础之上建立基于ArcGIS地理处理框（Geoprocessing Framework）的空间数据分析模型,通过对库区空间数据的建模,实现统一空间数据库的建立与管理,对库区生态敏感性和生态区划的方法进行研究,为库区的生态保护决策提供依据。     

聊城市面向土地利用现状的GIS空间数据库建设构想

土地利用数据具有空间特性,利用地理信息系统技术与空间数据库管理技术实现土地数据的科学高效管理是必然的发展趋势。文章阐述了数据收集与采集规范的制定、数据预处理、数据采集、数据处理、数据库建立的建库技术流程,空间数据质量控制,空间数据的组织管理及数据库的功能实现。     

中国土壤信息系统（SISChina）及其应用基础研究

土壤是人类赖以生存和发展的物质基础,是陆地生态系统的核心,为了在全球尺度、国家尺度和区域尺度上解决资源、环境和生态的有关问题,就必须要建立土壤信息系统。本文首先全面系统地介绍了国内外有关土壤信息系统的研究进展,阐述了中国土壤信息系统建设的数据源、土壤空间数据和属性数据、包含土壤空间与属性数据融合的中国1:100万土壤数据库及其应用基础,这对了解中国土壤信息系统的发展趋势,更好地利用土壤资源,为农业生产和生态环境建设服务具有重要的现实意义。     

基于数据包络分析的土地利用生态效率评价

土地利用变化会对土地生态产生一定影响,土地利用生态效率可以从投入产出解释土地利用的生态影响,帮助实现土地利用成本最小化时生态价值的最大化。该文首先选用数据包络分析（DEA）的CCR-I模型,并确定土地利用投入产出指标,对31个省市区进行土地利用生态效率评价计算,获得土地利用生态效率值。其次基于土地利用生态效率值阐述土地利用生态效率的空间分布规律。最后依据优化原则优化设计DEA有效下土地利用投入与土地利用产出,并计算得到固定土地面积与GDP下实现DEA有效的调控因子改变值。研究结果表明,土地利用生态效率评价是可行的,土地生态效率在空间分布上与地区土地利用特征有一定的关系,土地利用可以通过投入产出优化实现土地利用生态效率DEA有效。     

基于多源数据的国土空间规划用地分类体系构建和土地类型识别

准确、可靠、现势的国土空间基础数据是科学开展"双评价""三类空间"划分及其格局优化、国土空间规划编制的前提,当前中国国土空间分类存在国土调查、城乡用地、地理国情调查等多种分类体系,分类标准不一、数据来源较多,迫切需要开展国土用地分类体系优化,多源数据条件下地类转换规则、识别方法等开展研究。该研究以鹤壁市为例,采用归纳比较法对国土空间规划用地分类体系进行初步探讨,通过综合对比分析法、GIS空间叠加分析法对国土空间规划用地分类体系重构、多种分类体系转换衔接规则、国土地类识别方法进行研究。研究得出:1)国土空间规划用地分类体系分为生态保护用地、农业生产生活用地、区域设施用地和城镇发展用地4个一级类,12个二级类和45个三级类;2)基于多种分类体系下的国土分类转换策略,建立了面向国土空间规划用地分类的地类转换衔接规则和多源数据融合识别方法;3)完成了鹤壁市国土地类转换和识别,为鹤壁市进行"生态/农业/城镇三类空间"划分与格局优化、"双评价"、规划编制提供了数据支持。     

涪江流域景观生态风险空间异质性特征分析

对涪江流域景观生态风险进行评估可以为该区域制定生态风险防控措施、提高生态系统服务功能提供科学参考。从“自然—社会—景观格局”3个维度选择海拔、土壤类型、地表覆被类型等10个景观生态风险胁迫因子构建评价指标体系,利用空间主成分分析(SPCA)、空间自相关分析等方法对涪江流域景观生态风险的空间异质性特征展开了研究。结果表明:(1)整体上涪江流域的景观生态风险等级呈西北部高于东南部地区,并呈集聚分布模式,其中在松潘、平武、北川、安岳、潼南等区县形成了“热点”区域,梓潼、游仙、盐亭、中江等区县形成“冷点”区域,主要受自然和景观格局维度因子影响较为明显;(2)研究区处于中度及以上风险等级区的面积为25 596.51 km²,占流域总面积的65.36%,主要分布于上游的松潘、平武、北川等县(区);(3)景观类型与生态风险等级空间分布有密切的联系,低度、较低生态风险区的分布与涪江干流走向契合。涪江流域景观生态风险的空间异质性特征明显,且面临的生态风险问题较大。     

山地丘陵地区乡村聚落的空间分布特征

通过景观指数分析、空间自相关性分析、空间分析,以桃源县为例,对山地丘陵地区乡村聚落的空间分布特征进行研究。结果表明:桃源县乡村聚落密度及其用地规模的空间分异特征显著,聚落总体形状较为简单,其中沅水、白洋河、延溪流域的乡村聚落形状相对较为复杂,规则性不强。桃源县各乡村聚落之间距离的空间分布格局特征并不明显,聚落之间的联系紧密,且水域对聚落空间分布的影响程度较强,最邻近道路距离的空间分布格局特征并不明显。桃源县的乡村聚落规模、形态结构、聚落与水域邻近度的空间特征显著,其空间关系差异显著。     

基于GIS的降雨侵蚀力计算器实现研究

降雨侵蚀力是土壤流失模型的一个基本因子,在收集和处理降雨数据时耗时耗力,且以文本格式保存的降雨数据存在诸多缺失问题。为此,将逐日、半月、累月及累年降雨侵蚀力计算模型与组件式GIS平台ArcGIS Engine及.NET平台结合,开发一种降雨侵蚀力因子计算器,并利用多种空间插值方法对数据进行不同的空间插值。结果表明:该计算器可快速、有效地的管理数据;对计算的降雨侵蚀力数据,使用插值方法可获得栅格数据,且能进一步进行单一或批量掩膜、重采样;同时也可对降雨侵蚀力因子进行统计分析、专题图制作等。为结果的可视化及保存提供应用基础。