基于人粮关系的湖南省耕地资源人口承载力研究

从人粮关系角度估算土地生产潜力,对耕地资源人口承载力进行研究,对保障国家粮食安全和区域可持续发展都具有十分重要的意义。通过应用土地资源人口承载力和土地资源人口承载指数模型研究了湖南省2000—2008年耕地资源的人粮关系状况,结果如下:(1)在现有生产力水平下,湖南省耕地资源可承载人口7 423.38万人,人口承载力指数为0.922,人粮关系基本平衡,但人粮关系状况分布不均衡,地区差异较大。(2)湖南省中北部、西部和南部3大区域耕地资源人口承载力2000—2004年处于逐年下降趋势,之后则逐年上升。(3)中北部人粮关系2004年后由盈余状态转为富裕状态,西部一直处于超载和临界超载的边缘,南部则多为盈余状态。表明湖南省耕地资源人口承载力地区差异较大,人口增长空间十分有限,今后应加强土地综合整治,改善土地生产条件,提高农业科技水平,以实现区域资源、人口与环境的可持续发展。     

基于综合模糊评价的三峡库区屏障带重庆段土地利用生态风险评价

土地利用变化直接影响生态过程,不同土地利用类型对区域生态风险的影响存在差异。采用三峡库区2007、2010年两期遥感数据、社会数据、经济数据以及环境监测数据,基于PSR模型构建评价指标体系,利用综合模糊评价法建立评价模型,对三峡库区屏障带重庆段土地利用生态风险进行评价。结果表明:三峡库区屏障带重庆段土地利用生态风险总体以中度风险为主,2007—2010年有恶化的趋势,其中长寿、奉节、江津、巫溪、云阳的风险等级在升高;仅有石柱以及巫山两个评价单元的生态风险等级降低。三峡库区屏障带重庆段土地利用生态风险空间由东北向西南逐渐降低。2007—2010年,高风险与较高风险区域扩大,低风险区域消失。研究结果可为三峡库区生态保护提供参考。     

下辽河平原区农田土壤有机碳含量时空变异研究

以1980年第二次土壤普查数据和2010年下辽河平原区耕地地力评价数据为基础,采用GIS空间分析的方法,对该地区耕地土壤有机碳的含量随时间和空间的变化特征进行分析和研究。分析结果表明,上世纪80年代,下辽河平原耕地土壤有机碳分布的差异越来越小,该地区耕地土壤中有机碳的整体呈减少的趋势。农田土壤有机碳含量空间分布总体而言呈现东高西低、南高北低的趋势。从土壤有机碳含量空间分布的变化看,下辽河平原区农田土壤有机碳含量呈南部增加、北部降低的趋势。30年来,在人类活动的干预下,土壤有机碳含量分布相同的趋势在慢慢减小,小范围内的变化非常明显并且变化幅度较大,整个地区的含量分布变得错综复杂。     

基于空间自相关的1975—2015年玛纳斯河流域耕地时空特征变化分析

为揭示耕地空间分布特征与变化趋势，本研究以玛纳斯河流域为例，基于7期（1975年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年和2015年）土地利用数据提取流域耕地信息，采用空间自相关、重心模型、标准差椭圆、地学信息图谱等方法，分析1975-2015年流域耕地空间格局演变特征。结果表明：耕地空间分布存在显著全局正相关，局部空间异质性较强，耕地在时间序列上呈现先减弱后增强再减弱的集聚态势，最终形成以沙湾县商户地乡与石河子市北泉镇为左、右核心的"高-高"集聚分布。耕地空间变化总体呈现西北方向的明显偏移，耕地重心迁移速度经历"缓慢（1975-1995年）-加速（1995-2005年）-减速（2005-2015年）"过程。1995年后标准差椭圆空间分布格局在西北方向愈加明显，椭圆面积大幅增长，耕地涨幅不断增强，并有继续向流域北部荒漠区扩张的趋势。LISA频率图谱中稳定不变与低频区域占比合计达84.58%，耕地空间格局相对稳定。1975-2015年耕地聚集状态主要变化特征表现为"低-低"集聚和"低-高"集聚向"高-高"集聚的转变，流域耕地呈现高密度扩增式发展。通过构建LISA频率图谱，结合重心模型与标准差椭圆较为全面地、动态地掌握了区域耕地空间演变趋势，为耕地资源的科学管理与有效保护提供理论基础与决策依据。     

三峡库区土地利用变化特征研究

土地利用是人类最基本的经济活动,在可持续发展的思想下对土地利用变化特征进行研究是我国近年来土地利用的重要发展趋势。以三峡库区2000年、2004年、2007年、2010年、2013年五期的TM影像数据为数据源,利用GIS技术,提取各期土地利用现状图,分析三峡库区各期土地利用类型的数量、空间分布及变化趋势,对土地利用动态度、土地利用程度的变化特征进行分析研究。分析表明:2010—2013年三峡库区总体上呈现耕地、草地、林地和未利用地面积减少,建设用地、水域面积增加的趋势;各土地利用动态度变化表现出差异性,建设用地和水域土地利用动态度较大,草地、耕地和林地动态度较小;研究期内三峡库区土地利用程度呈现增大的趋势。研究方法和结果有助于了解三峡库区近13 a来土地利用的变化特征,从而为三峡库区土地利用和土地规划的可持续发展提供参考价值。     

河南省耕地变化及其人文驱动力研究

根据河南省历年耕地及其相关统计数据,对河南省耕地时间(数量和质量)、空间变化和驱动因子进行了深入分析.结果显示:57a期间,耕地总量自1954年最高峰9.06万km²以来,整体上呈逐年减少趋势;1984~2005年耕地标准面积和标准系数均呈现波动增长趋势;耕地空间分布重心整体上向东南方向变化;采用主成分分析方法,得出影响河南省耕地变化的驱动力归纳为农业科技进步、社会发展水平和经济发展水平.     

甘肃省土地资源承载力格局的时空演变分析

以人粮关系为基础,构建了土地资源承载指数(LCCI)模型,从时间和空间2个尺度定量评价了1985-2010年甘肃省土地资源承载力的时空格局,并以1985、1990、2000、2010年为代表年份,讨论了全省14地州(市)、86县(区)近26年来土地资源承载力的发展趋势.研究结果表明:①1985-2010年全省粮食产量稳中有升,土地资源承载力指数逐年降低,土地资源承载力略有增强,但全省人粮关系总体形势依然严峻.②河西走廊绿洲农业区是全省主要粮食盈余区,土地资源承载力稳居全省之首;陇东高原区以低水平的人粮平衡为主,土地资源承载力年际变化较大;人口压力较大的陇中高原以及粮食生产水平较低的陇南山地、甘南高原区主要表现为粮食短缺,人口超载,土地承载力状况不容乐观.③河西走廊和陇东高原区所辖县域中,粮食盈余县域在增加,人口超载县域在减少,局部区域人粮矛盾得到缓解;陇中高原和陇南山地所辖各县的土地资源承载力指数在逐年降低,土地资源承载力在逐步增强,但绝大部分县域仍然处于不同程度的人口超载状态.④1985-2010年全省土地资源承载力格局在时间和空间上都发生显著变化,但是基于自然、经济层面的区域人粮关系在相当长的时间内无法扭转和改变.随着城市化进程加快,粮食短缺地区的人粮矛盾会进一步加剧,粮食调配和贸易趋势也就会越发明显,此时粮食主产区的空间集聚效应对本区域和全省的人粮平衡作用也就日益突出.     

基于气候生产潜力的云南人粮关系及其未来变化

基于云南117个气象站1961?2015年观测实况及全球气候模式模拟的2016?2055年年平均气温、降水量数据,使用Thornthwaite Memorial模型计算并分析云南各地气候生产潜力（Tspv）的时空变化特征,构建并计算Tspv的人口承载力（Tspv-人口承载力）和气候承载力指数。结果表明：（1）云南Tspv呈现明显的纬向分布及垂直分布特征,总体表现为南部高于北部,低海拔地区高于高海拔地区,降水是云南Tspv主要限制因子;（2）1961-2015年全省Tspv仅滇西的部分地区显著增加,滇中局部等地显著减少,其余地区变化不显著,全省平均Tspv年际波动大,在2009年前后发生突变;（3）2006-2015年云南人均粮食供应稳定增长,接近或超过小康型粮食需求,耕地的人口承载力（耕地,人口承载力）逐年增加,但远低于Tspv-人口承载力,即使在极端减产年,Tspv-人口承载力水平仍能满足当前人口、耕地规模下富裕型粮食需求,人粮关系状态为盈余;（4）如果保持现有稳定的人口、耕地及生产力水平增幅,未来不同的排放情景下,云南Tspv及Tspv-人口承载力都将稳定增加,人粮关系状态以粮食盈余为主,且高排放情景下承载力和人粮关系状态水平均优于低排放情景。     

基于人粮关系的陕西省耕地资源承载指数时空变化与预测

[目的]分析陕西省2010—2019年耕地承载指数的时空变化特征,并对2020—2025年的耕地承载指数与人粮关系进行预测,为该区国土空间规划和耕地保护政策制定提供理论参考。[方法]基于统计年鉴面板数据,运用重心迁移模型、地理探测器、GM(1,1)模型等方法开展研究。[结果](1)2010—2019年陕西省总体粮食产量、人口、耕地承载力都有所上升,耕地资源承载指数(LCCI)小幅度波动下降,人粮关系稍微缓和;各地级行政区耕地资源承载指数波动较大,变化剧烈的时间段为2010—2011年、2014—2015年、2017—2018年。(2)2010—2019年陕西省耕地承载指数区域差异明显,呈现出南高北低的空间格局,西安市、杨凌示范区为高值中心,榆林市为低值中心;从分区角度,耕地资源承载指数排序为：陕南地区>关中地区>陕北地区。10 a间陕西省的耕地资源承载指数重心位于咸阳市境内,总体迁移方向为从东北向西南,指向西安市与杨凌示范区。2013—2015年、2017—2018年两个时间段的路径存在明显的突变,与各地级行政区耕地承载指数的消长有关。(3)陕西省耕地资源承载指数时空变化最...     

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。     

三峡库区生态空间脆弱性时空演变特征

探讨生态空间脆弱性时空分异特征,有助于客观识别区域生态环境的敏感程度和自我恢复能力,并为国土空间规划提供依据。基于VSD模型构建三峡库区生态空间脆弱性分析框架,从空间暴露度、空间敏感性和空间适应力分析2005—2018年三峡库区生态空间脆弱性的时空分异特征及规律。结果表明：(1)三峡库区生态空间脆弱性的3个维度均具有显著的空间分布特征和时间演变规律。生态空间暴露度呈现以重庆的主城区(平均为0.355)和渝东北的万州区(0.416)为双核心向四周逐渐减弱的分布特征;由2005年的0.235 6持续增至2018年的0.269 1。生态空间敏感性呈现“东北高西南低”的分布特征,渝东北的巫溪县敏感性最强为0.691,渝西南的北碚区最低为0.296;由2005年的0.360 7持续增至2018年的0.437 4。生态空间适应力呈现“两端高,中间低”的分布特征,以重庆主城区(平均为0.634)和湖北夷陵区(0.613)为双核心向四周增强;由2005年的0.518 4减至2010年0.457 4后增至2018年的0.571。(2)三峡库区生态空间极度脆弱区主要分布在库区西南地区的重庆市主城区域(平均...     

基于MCE-CA-Markov的三峡库区土地利用演变模拟及预测

为深入研究三峡库区蓄水以来土地利用演变规律及驱动机制,该研究以库区2000、2007及2014年的Landsat TM遥感影像作为数据源,在运用ARCGIS10.1对库区土地利用现状进行分析的基础上;基于多标准评价(multi-criteria evaluation,MCE)的元胞自动机和马尔可夫链(CA-Markov)模拟库区自组织的土地利用演变;并利用多时相的遥感分类图像检验MCE-CA-Markov的模拟精度,经检验,其Kappa系数达到0.9712;利用检验过的土地利用演变限制条件及因子组合来对库区2028年土地利用进行预测.研究结果表明:运用MCE-CA-Markov模拟土地利用演变规律是可行的;在2000—2014年间,库区土地利用变化图谱面积由大到小排序为稳定变化型>后期变化型>前期变化型>反复变化型>持续变化型;模拟得到库区2014年土地利用格局与解译的土地利用格局一致,相对精度达到84.48%;预测到2028年时,库区耕地、林地及草地继续减少,水域、建设用地及未利用地持续增加,预测结果表明三峡库区土地利用变化十分活跃,生态环境恢复和重建的压力很大.因此,迫切需要加强三峡库区耕地、林地和草地的保护,控制和阻止盲目开垦耕地的行为,促进库区生态环境的保护和改善.研究结果以期为三峡库区土地利用规划、城市建设以及生态环境修复提供理论支撑.     

基于碳收支的三峡库区生态补偿分区及测度研究

[目的]揭示三峡库区碳收支的动态变化规律,划定碳收支的生态补偿分区,丰富生态补偿量化测度依据,完善生态补偿标准,进而为三峡库区相关部门制定生态补偿政策提供理论参考。[方法]以三峡库区26个区县为研究尺度,运用标准显性比较优势指数法、K-means聚类分析法和空间叠加分析等方法,基于三峡库区碳收支核算差异和库区地理位置,划分生态支付区和受偿区,测算了三峡库区生态补偿额度。[结果](1) 2010—2017年三峡库区碳收支量总体结果均为正值,呈现先下降后上升的“√”型波动上升趋势。(2)将三峡库区生态补偿分区重构为8种类型,分为4个一般受偿区、11个重点受偿区、10个一般支付区和1个重点支付区。(3) 2010年、2012年、2014年和2017年三峡库区生态补偿总额度为20.26亿元、16.74亿元、21.17亿元和25.20亿元,总体呈现上涨的趋势,其中生态补偿以区内补偿为主,区内补偿占比为80%以上。[结论] 2010—2017年三峡库区碳收支量均为正值且呈现上涨趋势,研究以碳收支为依据,结合全方位多角度因素构建生态补偿体系,实现生态补偿分区,为库区各区县的横向生态补偿提供量化依据,...     

三峡生态屏障区耕地承载力与人口生态转移

三峡工程生态屏障区的建设是三峡工程后续工作规划的关键内容,对于保护三峡水库的水质和生态环境起着重要作用。然而,库区内极其脆弱的生态环境和尖锐的人地矛盾,给生态屏障区的建设任务造成了很大的困难。为了减少屏障区内人类活动频繁、过度地对区域生态环境的干扰,人口生态转移势在必行。为此,本文在分析三峡工程生态屏障区土地利用现状的基础上,分别从耕地数量和产量的角度出发,分别以人均耕地需求和人均粮食需求为度量计算了生态屏障区内15个区县的耕地现有承载力,并预测了造林规划实施完成后区内耕地承载力。研究表明:①三峡生态屏障区域内耕地承载力严重不足。现状耕地数量承载力(CLCCa)盈亏高达117.01万人,耕地产量承载力(CLCCp)盈亏值也达94.93万人。而通过预测区域2020年CLCCa盈亏更是达到127.39万人。②区域需要进行人口生态转移,其转移对象主要为农村人口,转出重点区域主要是东北翼的区县,而位于"一圈"与东南翼的区县耕地数量承载力略有盈余,可作为迁入区。③除了实施人口生态迁移,还要从保护耕地数量动态平衡和促进其质量提升2个方面提高区域耕地承载力,以实现区域内经济发展、社会稳定、生态安全的多重目标。     

基于PSR模型的三峡库区重庆段土地利用生态风险评价

土地利用变化对生态环境有着重要的影响,不合理的土地利用方式会对生态环境带来风险。采用三峡库区重庆段2010年TM遥感数据、社会经济数据以及环境监测数据,采用PSR模型构建评价指标体系,利用主成分分析法建立评价模型,对三峡库区土地利用生态风险进行评价。结果表明:三峡库区重庆段土地利用生态风险以中度风险和较低风险为主,生态风险由东北到西南逐渐减轻。区域土地利用生态环境稳定性存在明显的差异,不合理的土地利用对重庆主城九区及长寿的生态环境影响力有限;而对三峡库区腹心地带的生态环境影响较大,较低的土地利用风险压力将导致区域生态风险状态与响应值偏高。因此三峡库区腹心地带应重点予以关注,强化土地利用过程中的生态环境建设,加强环境治理与生态环境监测。研究结果可为三峡库区土地合理利用与生态保护提供参考。     

近20a三峡库区泥沙输移比估算与吸附态氮磷污染负荷模拟

该文把泥沙输移比细化到栅格空间,以反映流域水文过程的地形指数作为泥沙受汇流的动力系数、植被截留阻力作为泥沙输移的阻力系数,构建泥沙输移比模型,最后运用已有的土壤侵蚀模型、泥沙负荷模型和吸附态氮磷污染负荷模型估算近20 a三峡库区吸附态氮磷污染负荷,结果表明:1影响库区泥沙输移的动力系数主要集中于中等以上区间(0.4,0.8),空间异质性不显著,而阻力系数表现较为复杂,坡度低的平行岭谷区和河流冲积缓坡以及台地区较高,坡度陡的秦巴山地北部区和武陵山区的高山峡谷地带偏低;2库区泥沙输移比呈"单峰"结构,近似正态分布,均值为0.48。空间上具有显著的异质性,中、西部平行岭谷区泥沙输移比较小,武陵山区和秦巴山区较高,以河流河道为中心向两侧呈梯度增大趋势;3泥沙负荷均值与负荷总量的年际变化趋势相同,泥沙负荷总量的模拟值(0.9亿t)与公报监测值(0.92亿t)最为接近的是1995年。空间格局上因近10 a库区泥沙负荷量的均值变化不大,泥沙负荷的低值区与高值区的空间分布比较稳定,低值区的分布范围广泛,集中度高,而高值区的分布较为离散和破碎;4吸附态氮磷负荷量与土壤侵蚀模数、泥沙负荷量在数值上同比增长,在2010年负荷总量达到最大值,分别为1.2和0.6亿t。空间上总体分布相似,具有不平衡特征,从东向西呈逐渐减小趋势。与监测数据的相关分析,吸附态氮负荷的模拟效果比吸附态磷更好,且吸附态氮磷负荷在库区流域内存在空间相关性。     

基于土地利用的三峡库区近30年生态系统服务价值时空变化特征

为了分析和探究三峡库区生态系统服务价值的时空变化特征,以Landsat TM/Landsat 8 OLI遥感影像为基础数据,运用RS和GIS技术提取了研究区1986年、1995年、2000年、2007年、2010年和2018年的土地利用数据,并运用土地利用动态指数模型和土地利用程度指数模型对其土地利用类型的变化趋势进行了分析。另一方面,核算了研究区相应年份的生态系统服务价值,并分析了其时空演变特征,同时对土地利用程度与ESV的相关关系进行了分析。结果表明:(1)1986-2018年,三峡库区耕地、林地和草地面积呈现减少的趋势;水域、建设用地和未利用地面积呈现增加的趋势;(2)不同土地利用类型的变化速度具有差异性,其中,建设用地和水域变化较快,耕地、林地、草地和未利用地变化较慢;(3)1986-2018年,三峡库区生态系统服务价值总量由1639.56亿元持续增长到1662.01亿元,整体增幅1.37%;(4)研究区ESV具有空间正向自相关性,其中高值区聚集明显,中低值区分区域相邻布局;(5)土地利用程度与ESV存在强烈的正相关关系。三峡库区近30年来的生态系统服务价值整体上有所提升,生态状况有所改善,但区域间差异较大,局部地区仍需特别关注,生态系统服务价值与土地利用之间存在着密切相关性。     

基于RS和GIS巫山县20年土地利用特征变化及其预测研究

巫山县地处三峡库区腹地,不仅是三峡移民安置区重点建设区域之一,更是研究三峡库区土地利用变化的典型个案。以巫山县1990年和2010年的Landsat TM遥感数据为主要数据源,基于RS和GIS技术获取研究区的土地利用数据,应用土地利用变化模型探究该区域20年间土地利用时空演变特征,借助Markov模型建立其土地利用格局预测,探究今后土地利用类型变化特征和发展趋势。结果表明:研究区地利用类型总体呈现出以林地、草地和耕地为主体的农林生产格局现状;20年间林地、草地、园地、水域和居民工矿用地面积增加,耕地和未利用地面积减少,水域和耕地面积增加和减少的最多,分别为47.67 km²,136.10 km²;林地和水域具有较高的未变化率（保留率）,未利用地变化率最小,林地和耕地之间具有较高的转换率,林地新增面积最大,变化速率最小,居民工矿用地变化速率最大;2090年后,研究区土地利用基本达到相对稳定状态,林地、耕地、草地、水域、居民工矿用地、未利用土地和园地的面积比重分别为52.96%,6.15%,26.69%,8.71%,1.38%,0.04%和3.97%。     

基于正态云模型的三峡库区土地利用生态风险评价

为有效解决三峡库区土地利用生态风险评价中因某些基础数据不能被准确获取或量化而造成的评价指标和评价结果中存在的模糊性和不确定性问题,引入了正态云综合评价模型。正态云模型既能直观地看出各评价指标的状态,也能客观地反映出各评价指标对整个三峡库区土地利用生态风险的影响。该文采用三峡库区2000年和2012年遥感数据、社会数据、经济数据以及环境监测数据,基于压力-状态-响应(pressure-state-response,PSR)模型构建评价指标体系,利用正态云模型对三峡库区土地利用生态风险进行评价。结果表明:三峡库区2000-2012年各区县平均土地利用生态风险等级均隶属于较低等风险级;其隶属度值由0.4233下降到0.4013,库区总体土地利用生态风险等级有逐年上升的趋势,并在空间上由东北到西南逐渐增加;库区6区县,含库腹4区县和库尾2区县,土地利用生态恶化突出,特别是重庆长寿区,值得重点关注。正态云模型实现了各评价因子向生态风险等级的不确定性映射,兼顾了评价因子量化与等级划分的随机性和模糊性,使评价结果更具客观性。该研究结果为三峡库区合理土地利用与生态保护政策的制定提供一定的借鉴参考。