中国省际耕地利用效率时空格局分异与机制分析

科学剖析省际耕地资源利用效率时空格局分异及机制,对推进省际耕地资源集约利用具有重要的理论及实践意义。该文以中国省域(除港、澳、台)作为研究案例区,从投入和产出2个维度构建指标体系,运用改进DEA(data envelopment analysis)模型测度1994—2012年中国省域单元耕地利用效率值;综合利用ESDA(exploratory spatial data analysis)关联模型、R/S(rescaled range analysis)分形模型等方法分析省际耕地利用效率时空格局分异特征,并通过Tobit回归模型揭示效率时空分异的驱动机制。结果表明:1994—2012年中国省际耕地利用效率DEA最优比例相对较小,空间表征出东部高、中西部低的分布格局;东部沿海、北部沿海、东北地区综合效率较高,呈上升发展趋势,技术效率与综合效率变化较相似,而规模效率呈现先上升后下降态势;全局上省际耕地利用效率呈现空间正自相关,以空间集聚为主要分布模式;局部上可划分4种类型:H-H(high-high)效率区、H-L(high-low)效率区、L-H(low-high)效率区、L-L(low-low)效率区,其中H-H效率区主要分布在长三角、京津地区,并逐渐向珠三角演化,而L-L效率区主要集聚在中国西北地区;未来省际耕地利用效率将表现出继续增长的分形特征,且增长高值区集聚在中国东部、北部沿海;经济发展水平、农业科技进步是影响效率空间分异的重要因素,自然环境条件是效率发展差异的基础因素,而农户自身特征也会对效率时空分异产生一定冲击;最后,从推动技术进步、调整产业结构、耕地整理流转、补偿激励机制等方面提出省际耕地集约利用政策建议。     

长江经济带耕地集约利用多尺度时空特征与影响因素分析

科学分析区域耕地集约利用时空分异及影响因素,对于促进耕地资源集约潜力挖掘和高效利用具有重要现实意义。以长江经济带作为研究案例地,从投入强度、利用强度、产出效率及持续状况等维度上构建耕地集约利用评价指标体系,运用投影寻踪模型定量测度1978—2016年长江经济带耕地集约利用水平;基于流域、省域、市域多尺度视角,通过变异系数、ESDA、GIS模型,探究长江经济带耕地集约利用多尺度时空分异格局;运用地理探测器模型揭示长江经济带耕地集约利用分异的影响机制。结果表明:1)1978年以来流域尺度上长江经济带耕地集约利用水平表现提升态势,但演化过程中呈现"东高西低"差异特征;省域、市域尺度上长江经济带耕地集约利用呈现空间集聚特征,并且尺度越小空间集聚越显著。2)研究期间省域、市域尺度空间关联类型均以正向相关为主,且市域尺度上长江经济带耕地集约利用存在空间集聚"俱乐部趋同"现象,表现为H-H(high-high)型主要集聚在上海及苏南地区,并逐渐向绍杭、皖江地区演化;而L-L(low-low)型主要集聚在川西高原区。3)自然因素、人口增长、经济社会发展及制度政策可有效解释长江经济带耕地集约利用时空分异,其中人口因素、经济社会因素对耕地集约利用分异影响显著,而政策因素呈现较强驱动效应。4)最后从开展土地综合整治、加大要素投入力度、优化调整耕地结构、推进农业科技创新等方面提出促进长江经济带耕地集约利用提升政策建议。     

滇中城市群2000—2009年耕地时空变化及驱动力分析

从景观格局视角分析了滇中城市群2000—2009年耕地时空变化特征,结合高程、人口、GDP、距离等自然和社会经济数据,通过构建滇中城市群耕地Logistic回归概率模型,对研究区耕地变化的驱动因素进行了分析。研究结果表明:景观格局指数可以直观地分析耕地时空变化;研究区耕地变化受自然和社会经济因子共同影响。该研究可为耕地政策制定及类似地区城市群尺度的土地时空变化及驱动力研究提供参考和借鉴。     

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。     

2000-2020年漓江流域景观生态脆弱性时空分异

漓江流域是我国南方脆弱岩溶环境的重要生态安全屏障。通过景观生态脆弱性评价优化国土空间治理,可为岩溶区生态修复和脱贫攻坚成果提供科学依据。基于土地利用、遥感信息和GIS空间分析平台,应用景观指数、时空统计、空间分析、地理探测等方法,从多维时空尺度分析了漓江流域景观生态脆弱性及其时空变化规律。结果表明:(1)漓江流域以林地、耕地为主体景观,面积占全流域的90%,近20年其变率小于0.37%,扩张强度小于3.59%,流域景观格局稳定; 建设用地增长最快,扩张强度高达72.97%,动态度明显高于其他地类,城镇化进程是景观格局的主要驱动因素;(2)景观生态系统以中低级脆弱区为主,占总面积的56.53%,高危脆弱区面积占比小于10%; 形成城镇化中心低值聚集,山地区高值连片的分异格局; 近20年一级、五级脆弱区扩张强度分别为1.70%,1.36%,中高级脆弱区面积扩张强度-2.59%,流域景观生态脆弱性减弱。(3)LEV空间分异呈现人工景观低值化与自然景观高值化格局。桂林市区是低—低相邻的冷点,周边山区为高—高相邻的热点,近20年冷点、热点范围都略有扩大,景观生态脆弱性与城镇化有显著的正向空间依赖性。(4)城镇化及坡度变化对脆弱性的解释度最大,其q值分别为0.2689,0.250 8,是LEV空间分异的核心驱动,自然和人工因素共同决定了LEV时空分异。漓江流域土地利用应坚持综合治理和系统规划的原则,统筹城乡土地利用和国土空间规划,系统融合城市与乡村、自然与人工景观类型及功能。     

东北黑土区耕地系统变化机理

耕地系统变化直接影响耕地生产能力和国家粮食安全。该研究以东北黑土区典型地域克山县为研究区,重构耕地系统的科学内涵,运用GIS、RS手段和Matlab计算机编程,采用地理探测器模型,识别研究区1986年、2010年和2018年耕地系统变化关键影响因子,测算关键影响因子、各因子间交互作用对耕地系统变化的作用关系,揭示研究区耕地系统变化机理。结果表明:1)耕地系统是具有长、宽、高的有机立体空间,在一定范围内是所有要素综合作用结果,同时它受周围环境影响与垂直方向、水平方向因子共同形成一个微生态环境。2)1986年、2010年和2018年影响耕地系统变化的关键影响因子分别为5个、8个和6个。1986—2018年不同时期耕地系统变化均受系统内部因子作用的影响,随着时间推移,水平方向作用因子对耕地系统变化的影响逐年加强,垂直方向作用因子的影响减弱,表现为影响耕地系统变化程度的关键影响因子由自然要素为主,转向自然与人类活动因素的双重影响。其他因子影响相对较弱。3)1986—2018年不同时期耕地系统内部影响因子与垂直和水平方向的其他因子交互作用对耕地系统变化的影响均为最大,水平方向与垂直方向的交互作用在研究期间影响的显著性显化程度不同。与关键单一因子对耕地系统的影响相比,因子间交互作用后对研究区耕地系统变化空间分异的解释能力明显高于单一因子对其作用,具体表现为双因子增强或非线性增强的特征。研究结果较好地反映了不同时期耕地系统变化空间分异的各因素单一和交互作用关系,为保护耕地和保障粮食安全提供了科学依据。     

干旱区内陆河流域农村居民点空间格局及分异

基于1987年、2001年、2016年3期遥感影像目视解译提取的研究区农村居民点时空分布信息,综合运用GIS空间统计分析、景观格局指数等研究方法,分析了石羊河流域1987-2016年农村居民点空间格局及分异特征。结果表明:在规模上,研究区农村居民点规模整体呈扩展趋势,规模扩展特征差异显著;规模分异特征明显,具体表现在居民点斑块规模越大,斑块数量所占比重越小,并且居民点斑块存在高密度小规模分布和低密度大规模分布的分异特征。在空间分布上,1987-2016年研究区农村居民点整体空间分布格局未发生明显变化,呈低海拔、小坡度、近水系分布的空间特征,但局部集中趋势进一步加强,其中河流和城市周边是农村居民点集聚较明显的区域。在形态特征上,农村居民点斑块复杂性减弱、破碎度降低,形态趋于规则;斑块形态的空间分异特征明显,由于斑块蔓延扩张引起的居民点斑块两级分化趋势加剧。     

集成"质量-格局-功能"的中国耕地整治潜力综合分区

面向新时期耕地资源多功能综合保护的新要求,科学评价耕地整治潜力,合理确定整治分区是聚焦"新三农"、服务国土综合整治的有力抓手。该研究围绕耕地自然资源禀赋、空间格局、要素功能等3方面,构建了集成"质量-格局-功能"的耕地整治潜力评价指标体系,在对全国耕地进行整治潜力综合评价的基础上,采用k-means聚类方法划定耕地整治潜力综合分区,得到以下主要研究结果:1)通过构建集成"质量-格局-功能"的耕地整治潜力评价框架,采用"一级区-二级区-三级区"3个层级的潜力分区体系,并结合"聚类区域+农业格局+整治类型"的分区方法开展耕地整治潜力综合分区,对因地制宜布局农业生产格局、差别化开展新时期国土综合整治具有积极作用;2)中国耕地资源整治潜力在质量、格局及功能之间存在显著的空间分异,质量改善潜力区主要分布于长江流域、海河流域和淮河流域等地区;格局优化潜力区主要集中于黄河流域、东南诸河流域、内陆河流域及长江中下游等地区;功能提升潜力区主要分布于长江流域、珠江流域及内陆河流域等地区;3)采用k-means空间聚类分析方法,从整治潜力视角将中国耕地资源划分为7个一级分区、38个二级分区和409个三级类型区。研究结果有利于因地制宜推进以全要素整合为核心的耕地综合整治,提高耕地资源供给服务能力及区域农业资源配置效率。     

东北黑土区典型县域耕地质量对耕地水田化的空间响应

[目的]耕地水田化过程对耕地质量具有至关重要的影响，明确东北黑土区耕地质量对耕地水田化的空间响应，是提升黑土耕地质量实现耕地可持续利用的重要前提。[方法]构建LESA耕地质量评价体系，采用CRITIC模型、双变量局部空间自相关模型，揭示耕地质量和耕地利用变化之间的空间响应关系。[结果](1)研究区耕地水田化现象剧烈，呈现出东部最强、西部次之、中部最弱的时空分异格局；(2)研究区耕地质量变化显著，耕地质量下降比例低于质量提升比例，表现出中部下降最高、西部下降次高、东部下降最低的时空格局；(3)研究区耕地质量对水田化的响应具有双重效应，负向响应更为敏感，整体呈现出东部耕地质量响应程度高于其他区域的空间格局。[结论]研究区耕地水田化对耕地质量具有正、负两种效应，依据效应方向进行耕地利用结构调整，是保护黑土耕地的重要途径。对于具有正向效应的区域应适度推进旱改水项目，而针对具有负向效应的区域应停止旱改水工程，积极进行水田休耕，并可适当地将其恢复为旱地。     

湖北县域土地整治新增耕地的时空特征及其影响因素分析

为加强对湖北省土地整治新增耕地数量时空格局的认识,以2001-2010年批复实施的土地整治项目为基础,以县域为研究单元,运用区位基尼系数、地理集中度和地理探测器模型等研究方法,分析了全省土地整治新增耕地数量的时空差异及其影响因素。结果表明:随着城镇化的快速发展和土地整治资金、技术的持续投入,2001-2010年湖北省土地整治新增耕地总量呈显著增长趋势,地理分布上表现为高度集聚;2001-2010年县域新增耕地数量具有明显的地域差异性,其地理重心呈现了由西向东、由南向北偏移的运动轨迹;县域新增耕地来源结构以整理来源型、开发-整理来源型和综合来源型为主,区域差异特征明显,鄂西南山地区、鄂中平原区和鄂东丘陵区的新增耕地主要为整理来源型,鄂北岗地区主要为开发-整理来源型,鄂西北山地区以及黄石、随州、孝感等地多为综合来源型;2010年县域新增耕地数量空间格局的主要影响因子及其影响力为耕地面积(24.26%)、地貌类型(23.65%)、项目投资(19.94%)、建设规模(18.16%)和人均GDP(11.05%),自然条件和土地整治政策为主要影响要素,社会经济要素对2010年新增耕地数量空间分异的影响偏小。该研究为湖北省土地整治战略制定和重大工程布局安排提供科学依据。     

北京市大兴区耕地整理潜力模糊评价研究

耕地整理潜力评价是选择耕地整理项目，编制土地整理专项规划的基础。目前许多地区在进行耕地整理潜力评价时，往往以增加的耕地面积作为惟一衡量标准。实际上，耕地整理潜力综合表现为增加耕地面积、提高耕地生产能力、降低生产成本、改善生态环境和调整产权关系，而且会受到资金、区位、技术等方面的影响。该文以北京市大兴区为例，在耕地整理分区的基础上，从耕地整理的自然潜力和现实潜力两个方面构建了评价指标体系，并采用模糊综合评判模型以行政村为评价单元进行了耕地整理综合潜力的评价，评价结果表明，该种方法科学、合理，符合实际状况。     

基于土地整理的耕地经济价值评定及其变化

耕地经济价值评定是土地整理重要技术工作之一,其评价结果是土地整理经济效益评价的重要依据。该文以莱芜市里辛土地整理项目为例,采用GIS技术、实地调查和室内分析相结合,探讨了基于土地整理的耕地经济价值评定指标体系、评价方法及整理前后价值变化。研究结果表明,研究区在土地整理前后,耕地经济价值的级别空间分布、面积和总价值都发生很大改变。整理前耕地主要是旱地,经济价值级别主要为二、三和四级地,占总耕地面积的87.20%,一级地很少;整理后耕地全部为菜地和水浇地,级别基本为一、二级地,占总耕地面积的99.88%。整理后的耕地经济总价值是整理前的1.286倍,土地整理经济效益显著。该研究方法对土地整理耕地经济价值评定有借鉴意义,评价结果可为莱芜市里辛土地整理绩效评价提供科学依据。     

1980-2018年中越边境带广西段土地利用变化及驱动力

[目的]探究中越边境带广西段土地利用变化特征及其驱动力,为优化该地区土地利用结构提供依据。[方法]采用土地利用动态度、土地利用转移矩阵和莫兰指数分析中越边境带广西段1980-2018年土地利用变化时空特征,并构建多元线性回归模型探究其驱动力。[结果]①1980-2000年和2000-2018年两个时段中越边境带广西段的综合土地利用动态度分别为0.43%,4.50%。2000年以前土地利用变化速度较为平缓,之后土地利用变化速度加快。②各土地利用类型之间均发生相互转移行为。1980-2000年、2000-2018年参与土地转移面积分别为4775.92,46730.06 hm²;建设用地和水域面积增加,耕地、林地、草地和未利用地面积减少,其中建设用地新增面积9134.47 hm²,90%来源于耕地、林地、草地和未利用地减少的面积。③中越边境带广西段各土地利用类型存在显著正向空间自相关关系,表现出较强的空间集聚效应,但局部空间集聚效应发生变化和迁移。④边境贸易是加速该地区土地利用变化的主要因素之一,与人口、经济和政策等因素共同影响中越边境带广西段土地利用变化。[结论]中越边境带广西段土地利用变化存在明显的空间分异特征,随着边境开放开发速度加快,土地利用格局演变加速。     

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.     

黄河流域资源型城市土地绿色利用效率时空演变及影响因素

如何以最小的城市土地资源投入获得最大的社会经济生态效益是区域可持续利用和高质量发展关注的重点之一。以黄河流域资源型城市为研究对象，构建土地绿色利用效率测算指标体系，利用SSBM（Super Slack Based Measure，SSBM）模型测度2009－2018年黄河流域资源型城市土地绿色利用效率，选取空间自相关模型分析土地绿色利用效率的时空演变特征，借助时空地理加权回归（Geographically and Temporally Weighted Regression，GTWR）模型揭示影响土地绿色利用效率因素。研究结果表明：1）从时序变化来看，2009－2018年，黄河流域资源型城市土地绿色利用效率整体变化趋势不明显。2）从空间差异来看，黄河流域资源型城市整体空间关联性不强，集聚态势不显著，局部表现出"小集聚大分散"的空间分布特征。3）土地绿色利用效率影响因素具有空间异质性特征，经济和产业结构始终是影响区域土地绿色利用效率的核心因素，科技作用逐渐凸显，同时不同类型资源型城市主导因素存在明显差异。研究结果对于促进土地绿色利用效率驱动机制的深入研究具有指导意义，也可为黄河流域资源型城市土地高效可持续利用提供科学参考。     

基于地形梯度的河北省太行山区土地利用时空变异研究

地形在一定程度上影响着土地利用变化, 对土地利用空间格局的形成具有重要影响。利用GIS空间分析功能, 结合地形位指数、分布指数和土地利用程度综合指数, 系统分析了1990-2008年间河北省太行山区土地利用变化的地形梯度特征, 探讨地形因素对土地利用方式选择及空间格局的影响, 并定量分析了地形梯度上的土地利用程度状况。结果表明: 各种土地利用类型空间分布及其变化明显受到地形因子的影响和制约, 总的分布特征为: 随着地形位的升高, 耕地的分布指数呈现降低趋势, 草地、建设用地、水域和未利用地先升后降, 而林地则升高; 研究期间林地的优势地形位的上限增加了2个地形位, 草地已失去高地形位上的分布优势, 在中地形位上的优势分布区间增加了3个地形位, 水体的优势地形位在低地形位上有所扩展, 未利用地的优势地形位明显收缩, 而耕地、建设用地优势地形位基本保持稳定; 土地利用程度综合指数随着地形位的增加而不断下降。根据地形梯度上土地利用程度的定量表达, 将研究区地形位划分为3个区段: 耕地、水域、建设用地和未利用地的优势地形位区域、草地和林地的优势分布区、林地的优势地形位区域, 其面积分别占研究区总面积的45.79%、41.30%和12.91%。在此基础上对河北省太行山区土地资源的合理利用和生态环境恢复提出了相应建议和措施。     

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。     

重庆市城市周边地区划定永久基本农田方法研究

国土资源部、农业部于2014年要求在北京、上海、广州、重庆等14个大城市周边及交通沿线将优质耕地划定永久基本农田。科学划定城市周边及交通沿线基本农田具有重要意义。本研究以重庆市北碚区为例,借助GIS空间分析技术,采用美国的LESA评价体系,选取并建立相应的评价指标体系对城市周边耕地进行质量和立地条件评价,兼顾城市周边耕地的优质性和稳定性;然后对耕地进行局部自相关分析,识别出重点保护区域;最后将LESA评价结果与局部空间自相关分析结果相叠加,筛选出基本农田区域。本研究将北碚区城市周边耕地分为优先划定区、鼓励划定区、后备资源区和不宜划定区;将优先划定区、鼓励划定区及后备资源区的一等耕地纳入永久基本农田。研究区新划定永久基本农田面积为2 310.9 hm~2,占城市周边耕地总面积的21.13%,地块平均综合分值为64.47,综合质量较优。新划定的基本农田面积比原基本农田多9.94 hm~2,且在优先划定区和鼓励划定区的优势耕地比同水平的原基本农田多2 111.79 hm~2,地块平均分值也较高。和以往的基本农田划定方法和成果相比较,本方法定量分析了耕地的质量、立地条件和空间分布特征,实现了基本农田在优质性、稳定性和空间集聚性上的统一,有利于保护优质耕地、推动城市发展转型及改善城市生态环境。     

QuickBird遥感影像在区域耕地定级中的应用研究

继续深入研究我国耕地定级，对区域耕地的数量、质量等的评价以及更好地保护和利用土地资源具有重要的现实意义。采用高分辨率的QuickBird遥感影像，提出了不同于传统农地定级的技术路线，通过高通滤波融合、几何校正，建立了地物解译标志和屏幕矢量化分类生成土地利用现状图，提高了大比例尺制图效果．并制作出了1：2000比例尺耕地定级质量图。     

基于灰色系统理论的挠力河流域净耕地面积预测

[目的] 研究如何精准提取净耕地利用信息,为农田管理与耕地科学利用提供理论支持。[方法] 基于灰色系统理论提出净耕地预测思路,以典型粮食产区挠力河流域为研究区,在土地利用变更调查数据支持下,运用净耕地系数、突变检测模型、灰色动态模型（GM）等数理模型,提取并验证净耕地（包括旱地和水田）利用信息。[结果] 挠力河流域土地利用斑块面积变化表现出显著的“灰色”特征,对20 hm²等额面积区间的非旱地和非水田斑块面积累加处理,可增强数据列的规律性特征;GM （1,1）灰色系统模型和多项式预测方法均可较为准确地提取非旱地和非水田面积信息。2018年,挠力河流域旱地和水田的净面积分别是1.06×10⁶ hm²和3.87×10⁵ hm²,对应的净系数为97.65%和98.07%。[结论] 耕地斑块面积变化具有灰色特征,可采用灰色系统理论进行净耕地面积预测。