农牧交错带耕地数量变化对粮食产量影响的时空关联性——以内蒙古乌兰察布市为例

[目的]分析耕地变化和粮食生产的时空动态特征及其相互关联性,为研究区耕地集约利用水平的提高与粮食产量的增加提供科学依据。[方法]利用遥感解译获取的土地利用变化数据和粮食产量等统计数据,采用地理学和经济学理论、技术与方法,分析区域耕地与粮食产量的时空动态格局,构建"粮耕弹性系数"反映农牧交错区耕地资源变化与粮食生产的互动关系,揭示耕地数量变化对粮食产量的影响机理。[结果](1)1990—2000年耕地扩张明显,研究区中部、北部增加而东部减少。粮食产量逐渐上升,四子王旗粮食产量对耕地面积具有高敏感度,其它地区粮食产量对耕地数量变化的敏感度较低。(2)2000—2013年,耕地总量明显减少,耕地利用变化主要发生在研究区中部和南部,粮食产量出现先减少后增加的趋势,乌兰察布市东部和西部地区粮食综合生产能力明显提高,粮食产量对耕地数量变化的敏感度变低。[结论]1990—2013年乌兰察布市耕地数量变化对乌兰察布市粮食产量的影响显著。全市粮食产量对耕地数量变化的敏感度有着明显的区域差异,且2000—2013年的敏感度相对1990—2000年而言较低。     

近25年临汾市耕地资源与粮食安全动态分析

利用耕地、人口和粮食统计数据,采用耕地相对变化率和敏感度分析模型,研究了山西省临汾市近25a县域尺度耕地资源时空变化规律和粮食安全趋势。结果表明:(1)耕地总面积呈增加趋势,而人均耕地面积却呈减少趋势;(2)耕地资源空间变化差异明显,东西部山区相对变化较大,而中部平原区相对变化较小。东西部山区耕地资源对粮食产量的敏感度高,而中部平原区由于科技水平提高,单产增加,耕地面积对粮食产量变化不敏感。人口数量和粮食总产量持续增加,而人均粮食占有量减少,劳动力资源对粮食产量和耕地面积影响很大。保障粮食安全的主要措施是保护基本农田、提高耕地质量和科技水平等。     

黄淮海平原耕地变化及对粮食生产格局变化的影响

研究区域耕地资源时空变化特征及其对粮食生产格局变化的影响是保障区域粮食安全的重要基础。该研究采用耕地变化强度模型、分异指数模型、粮食生产空间转移模型等方法,分析黄淮海平原2000-2008年间耕地资源数量、质量时空变化及其对粮食生产格局变化的影响。结果表明,2000-2008年黄淮海平原耕地数量净减少38.49万hm2,形成北京-保定-石家庄-邯郸-新乡-郑州和天津-沧州-济南-济宁-徐州-连云港2条耕地锐减廊道,造成粮播面积净损失46.45万hm2,而耕地质量降低则造成粮食产量净损失270.37万t。粮食播种面积和高等地的增加主导海河平原东、东南部和黄淮平原东、南部县域粮食生产能力增强,而粮食播种面积减少和低等地补充大量被占用的高、中等地则主导海河平原西、北部和黄淮平原东北、西北部县域粮食生产能力退化,为黄淮海平原粮食安全政策制定和土地利用规划提供重要依据。     

湖北省耕地变化与粮食生产的特征分析

耕地资源是保障粮食安全及社会稳定的基石.在分析湖北省1978-2008年耕地面积和粮食产量变化的基础上,进一步分析了最小人均耕地面积和耕地压力指数的变化特点;采用GM(1,1)方法对未来10 a耕地、人口、粮食产量、最小人均耕地面积和耕地压力指数进行了预测.结果表明:(1)1978年来,湖北省人均耕地面积和人均粮食产量不断减少,最小人均耕地面积总体变化呈波浪式降低而耕地压力指数呈波浪式上升.(2)未来10 a,最小人均耕地面积将逐年降低而耕地压力指数将逐年升高,人均耕地面积降低速度快于实际最小人均耕地面积的降低速度,耕地面积难以保证粮食生产安全.并对此提出了相关建议.     

近10年中国耕地变化的区域特征及演变态势

随着工业化、城市化进程推进,中国耕地在数量和质量方面均发生了显著变化。通过分析2009-2018年中国耕地的时空变化,掌握中国耕地变化的区域特征与变化态势,有助于制定差别化的区域耕地保护政策与管理策略,为保障粮食安全提供科学依据。该研究基于2009-2018年土地调查格网数据,利用GIS空间分析、数学指数模型等方法,从耕地数量、空间以及立地条件等方面研究近10年来中国的耕地时空变化特征。研究表明:1)2009-2018年间中国耕地数量总体稳定,但是耕地数量变化的区域差异较大。全国耕地共减少39.37万hm2,减少幅度为0.29%。2)从市域尺度分析,呈现以"哈尔滨-郑州-昆明"带为中心的东-中-西分异特征,该中心带内耕地净减少面积与全国耕地净减少总量基本持平,而该中心带以东地区的耕地净减少量与中心带以西地区的耕地净增加量相近。3)耕地空间变化率在长江以北的长江中下游平原区、黄淮海平原区以及四川盆地及其周边地区相对较高,表明这些区域人为调整耕地空间布局的强度较大,但其市域内净增加耕地面积总量却不大。4)耕地减少主要分布在距离主要城市中心30 km以内的区域,而耕地增加主要发生在离城市中心40km以外区域,这进一步说明城市化发展仍然是当前耕地减少的主导因子。此外,石嘴山、延安、雅安、榆林、张家口、丽水和泉州等地的耕地平均海拔增加较大,说明这些地区耕地"上山"现象较为严重。因此,今后应根据耕地变化"热点地区"的动态识别,提升自然资源管理和督察的精准定位和因地施策的能力。     

基于敏感度分析模型的云南粮食生产与耕地变化动态响应研究

在对2000~2012年粮食产量数据与耕地面积数据进行动态分析的基础上,引入敏感度分析模型,对2000年以来云南粮食生产与耕地变化的动态关系进行定量评估,从而揭示粮食产量对耕地变化的敏感性特征。研究表明,2000~2003年粮食产量对耕地变化的敏感程度小于0,为不敏感状态;2004~2005年粮食产量对耕地变化的敏感程度为0.11,为低度敏感状态;2006~2012年粮食产量对耕地变化的敏感程度迅速增大到35.68,为高度敏感状态,说明2006年以来粮食产量对耕地变化的敏感度很高,耕地面积的较小变动会造成粮食产量的较大波动。因此,严格区域耕地保护,实行耕地"补占平衡"政策对于保证区域粮食安全具有重要意义。     

1990—2020年淮河生态经济带耕地资源分布变化特征与驱动机制

探索淮河生态经济带耕地资源分布变化特征,可为保护耕地、保障国家粮食安全提供规划和决策依据。基于1990—2020年遥感影像数据,利用空间探索、统计分析等方法,揭示该区域耕地资源在过去30年的时空分布变化及其驱动机制,并进一步对2030年土地利用进行情景预测。结果表明：1)淮河生态经济带土地利用结构以耕地为主,平均占比为68.70%;近30年来研究区耕地面积剧烈缩减8.63×10⁵ hm²,年均减少2.88×10⁴ hm²,其中旱地减少占耕地总减少量的81.69%;耕地的流失主要在于建设用地的侵占。2)耕地资源具有明显的集聚特征,以淮河为分界线集聚分布,呈现“东南水田、西北旱地”的典型分布特征。3)耕地资源分布变化的主导驱动因子包括农业机械化水平、粮食产量、人口等社会驱动力;生态驱动力各要素对耕地资源变化的驱动力则相对较为稳定。4)自然发展情景下,2030年耕地面积持续减少110 011 hm²,在积极的耕地保护情景下,耕地面积将显著增加529 309 hm²     

内蒙古耕地资源变化过程与粮食生产安全问题研究

内蒙古自治区地域辽阔,水热等基本条件相差悬殊,土地资源分异非常显著,耕地资源也表现出较明显的地域差异。本文利用内蒙古自治区50多年的统计数据和近9年的土地利用变更调查数据,分析了内蒙古自治区耕地面积、人均耕地面积变化过程,耕地面积变化过程的地域差异及耕地面积变化与粮食产量的关系。结果表明,内蒙古人均粮食产量的变化趋势随人均耕地的增减有较大起伏,两者的变化基本同步,并随社会经济的发展和人口的不断增加,人均耕地面积有减少的趋势,故从粮食生产安全角度考虑,保护耕地成为粮食生产安全的根本保障。基于此,从珍惜和保护好现有耕地,大力改善农业基础设施建设、特别是水利工程建设,严格控制非农业建设侵占耕地,切实保护耕地资源,加强基本农田的行政管理和社会监督及建立耕地利用考核体系,缩减土地征用利益空间等方面提出了耕地保护与保障粮食生产安全的对策。     

中国近30a耕地变化时空特征及其主要原因分析

随着中国经济的快速发展和人口的不断增加,在各项建设占用大量耕地和生态退耕与环境保护措施的双重影响下,中国的耕地面积在持续减少。对中国耕地随时间变化规律的认识以及其空间分布变化趋势的把握已成为重要的研究内容,这对于研究区域粮食安全和区域可持续发展也有重要的指导意义。该文在中国长时间序列土地利用动态时空数据库的支持下,对中国1987年到2010年的耕地变化过程进行了全面分析,揭示了中国近30 a来耕地变化的时空特征,分析了其变化的主要原因。研究表明,自1987年以来,中国原有耕地不断减少,北方地区为主的新垦耕地持续增加。以2000年为转折点,1987年到2000年耕地总面积略有增加,2000年到2010年耕地总面积逐步减少,近30 a间,耕地总量相对稳定。比较而言,2000年以前的耕地增加速度明显高于2000年以后的耕地减少速度。到2010年全国耕地总面积呈南减北增、减少速率最快的区域集中于长江三角洲、珠江三角洲地区,而增加速率最快的区域集中在新疆、黑龙江以及内蒙古部分地区。建设用地对耕地的占用持续强烈并有加强趋势,生态建设占用耕地是生态脆弱地区耕地面积减少的主要原因,对耕地的占用比例仅次于建设用地。对草地、林地的开垦是全国新增耕地的主要来源,对未利用土地的占用有增强趋势,近年来,包括盐碱地;沼泽地,甚至是沙地、戈壁等未利用土地被改造成耕地,同时也会带来区域水资源和环境等方面的一系列问题,尤应慎重。     

1980—2020年福建省耕地非农化的时空演变特征

[目的] 以县域为单位对1980-2020年福建省耕地非农化时空演变特征进行系统研究,揭示福建省耕地非农化的空间分布、迁移规律和集聚特征,以期为福建省耕地资源保护与可持续利用提供依据。[方法] 基于福建省1980,1990,2000,2010,2020年5期土地利用数据,运用重心模型、空间自相关等方法分析福建省耕地非农化时空演变特征。[结果] ①福建省耕地资源主要呈带状分布于东南沿海,且耕地面积随时间推移逐年减少。②福建省耕地非农化空间分布地域差异性显著,耕地非农化程度不断加剧,由东南沿海地区逐步向全省范围扩散。耕地非农化高等级区域主要分布在东南沿海地区和西北地区,以耕地转为建设用地、林地和草地为主要类型。③福建省耕地非农化重心偏离于几何中心,其分布具有非均衡性。耕地非农化重心主要位于该省几何中心东南方向,沿先西南后东南再西北的路径转移。福建省东南部地区的耕地非农化程度仍高于西北部地区,耕地非农化空间格局的总体趋势由东南部地区向西北部地区迁移。④福建省耕地非农化呈空间正相关性,空间集聚程度加深。"高-高"集聚和"低-低"集聚的空间变化对福建省耕地非农化空间自相关关系的格局演变起主导作用,"高-高"集聚由东南部地区向西北部地区转移,"低-低"集聚数量减少。[结论] 福建省耕地非农化程度不断加深,空间聚集度加强及耕地非农化重心逐渐向西北地区移动。为确保粮食安全,兼顾经济发展,应采取合理措施保护耕地,实现耕地资源的可持续发展。     

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。     

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.     

东北粮食主产区耕地资源时空变化及其对粮食生产能力的影响

为了揭示耕地资源时空变化对粮食生产能力的影响,该文以东北粮食主产区巴彦县为研究区,以1991年土地详查数据库、2006年土地利用变更数据库和2009年SPOT5影像为基本信息源,以粮食单产等统计数据为基本数据源,运用遥感及地理信息手段,采用土地综合指数评价法分析研究区耕地资源数量、质量时空变化及其对粮食生产能力的影响,结果表明:1991-2009年研究区耕地资源数量呈持续增加的趋势,耕地向非耕地的转换主要发生在林地和其他用地之间;1991-2006年研究区增加耕地资源中三等地耕地面积增加最多,一等地增加最少。减少的耕地资源中二等地和三等地耕地减少最多,而一等地减少最少;2006-2009年增加耕地中二等地耕地增加最多,一等地耕地增加最少;减少的耕地资源中,三等地耕地减少最多,一等地耕地减少最少;位于北部岗平原农牧区的二等地耕地是影响粮食生产能力最大的区域,三等地和四等地耕地面积虽占到总耕地面积的50%左右,但受到自然因素和土壤因素的制约,粮食生产能力也受到影响。     

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。     

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。     

考虑耕地质量差异影响的江苏省耕地集约利用评价

为了耕地集约利用评价在不同区域间具有可比性,该研究首先阐释了耕地集约利用评价的可比性问题,然后利用耕地可实现产能利用强度指标消除耕地质量差异对粮食产出的影响,分析江苏省不同地区耕地可实现生产能力的发挥程度,在此基础上评价了江苏省的耕地集约利用水平。研究结果表明：耕地质量较优的苏南地区耕地可实现产能利用强度普遍较低,苏中、苏北部分耕地质量较差地区较高;江苏省耕地集约利用水平一般,苏中地区耕地集约度高于苏南和苏北,集约度较高的地区主要集中在沿江、环太湖及盐城、徐州的部分地区。耕地集约利用水平较均衡的是南京、常州、淮安等市,差异较大的是无锡、苏州、盐城等市,苏南各地耕地集约利用水平相比苏中、苏北更不均衡。     

三位一体视角下三峡库区耕地资源内外转换轨迹和特征——以江津区为例

耕地资源约束趋紧下,区域发展和多维消费需求取决于耕地数量、质量、生态“三位一体”保护,揭示变化耕地的转换轨迹及“数、质、生”特征是确保耕地得到有效三位保护的前提,也是未来耕地保护的施策重点。基于2009—2018年土地利用数据和耕地质量等级评价成果,采用土地利用转换矩阵和景观生态风险指数等方法,从耕地内部和外部变化两个方向切入,找出不同时段耕地内外转换的轨迹,解析转换水旱地的“三位”特征,探究了转换耕地的时空变化规律。结果表明：(1)耕地转换以外部转换为主,2009—2012年、2012—2015年、2015—2018年3个阶段均有发生,主要转换类型为耕地与城乡建设用地间的互转,内部转换仅发生在2015—2018年,旱地转水田和水田转旱地数量基本相当。(2)转换耕地质量总体偏高,其中转出旱地主要在10—11等,转出水田主要在8等,而转入旱地以8—12等为主,转入水田以8—9等为主。(3)转换耕地主要分布在低和较高生态风险区,其中旱地转出转入与水田转出均主要发生在低生态风险区,而水田转入主要发生在较高生态风险区。由此可见近10年来耕地转换轨迹从单一外部转换向内外部多元地类转换,同时水田与...     

耕地数量生态位重心模型构建及其应用——以焦作市为例

以生态位理论为基础，提出了耕地生态元和耕地生态位的概念。在此基础上，构建了用以量度耕地数量空间格局变化规律的耕地数量生态位重心模型，并运用该模型对焦作市1998-2004年期间耕地数量变化规律进行了分析。分析结果表明，该模型可以有效测度区域耕地数量整体变化特征及其年际变化程度大小，并可依据其变化规律探求区域耕地数量变化的驱动因素和驱动力。     

资源环境硬约束下中国耕地休耕优先区识别

为厘清全国耕地资源环境本底并识别中国休耕优先区,该研究从生态保护红线、土壤污染状况、地下水超采和耕地质量等级等4个维度,运用生态保护红线划定、内梅罗综合污染指数、地下水水位变幅等方法系统分析中国耕地资源环境胁迫因子空间格局及分异特征,并构建多准则休耕规则识别不同情景下中国休耕规模及优先区的空间分布。结果表明：1）中国北方划入生态保护红线范围内耕地面积远高于南方,划入一级生态保护红线范围内耕地占3.57%;2）中国耕地重、中度污染面积分别占1.23%和2.31%,南方整体污染高于北方且南方呈局部分散、北方呈点状集聚格局;3）地下水超采区集中于河北、河南、吉林和江苏,重度超采区仅占0.68%;4）耕地质量总体一般,劣等、低等耕地面积分别占3.69%和14.0%,北方明显高于南方且大范围分散分布。依据多准则休耕规则综合评判,划入休耕优先区占全部耕地的23.70%,比食品安全优先、产能损失最小和生态保护优先3种情景分别高8.40%、4.18%和3.12%,其中禁植必休区、限植休耕区和重点轮休区分别为1.95%、4.71%和6.18%。因此,必须从源头治理视角厘清耕地资源环境本底,权衡休耕的迫切性,为国家层面上休耕规划有效落地、污染休耕治理和耕地保护创新提供技术支撑。