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。     

生态修复措施对干旱半干旱地区生态系统服务影响研究——以河北坝上地区为例

为了揭示生态修复措施对干旱半干旱地区生态系统服务的影响,以对生态可持续发展提供决策参考,基于典型的干旱半干旱地区——河北坝上地区2000年、2018年土地利用数据以及4种与生态修复措施对应的情景,结合InVEST模型分析了生态修复措施对该区3个重要的生态系统服务(水源涵养、生境质量、碳储量)的影响。结果显示:(1)2000—2018年坝上地区土地利用变化以草地大量缩减以及林地显著扩张为主(>500 km²),期间,水源涵养量下降7.03%,碳储量、生境质量分别增长2.82%,1.29%;(2)相比林地缓冲带、植树造林情景,开垦荒地和综合发展情景对上述3个生态系统服务的提高更为显著;(3)水源涵养、碳储量均与生境质量呈较强协同作用(r>0.42),碳储量与水源涵养呈较弱协同作用(r<0.24)。综上分析,生态修复措施能够提高坝上地区生态系统服务的供给,但以造林为主的生态修复方式在干旱半干旱地区仍需谨慎实施。     

基于不同降水年型玉米生长差异的半干旱沙区耕地稳定性分类

为研究土地荒漠化问题严重的半干旱沙区不同降水条件下农作物生长状况并识别不稳定耕地,该文以科尔沁左翼后旗旱地玉米为例,依照1980-2013年各年份玉米生长期降水丰沛程度对其进行降水类型的划分,并研究不同降水型下旱地玉米的生长状况,基于玉米生长状况的差异识别半干旱沙区的不稳定耕地。结果表明,丰水型、偏丰水型、平水型、偏欠水型、欠水型年份所占比例分别为8.82%、32.35%、17.65%、29.41%、11.77%,反映出科左后旗玉米生长期降水波动大。偏欠水型(2001年)、平水型(2013年)、偏丰水型(2008年、2012年)玉米生长期耕地NDVI指数的加和(NDVI_(sum))分别主要分布在[4,4.5]、[4.5,5.5]、[4,5],表明不同降水型下玉米生长状况差异较大,种植业生产存在很大的不稳定性,且干旱对种植业的影响大于沥涝对种植业的影响。根据不同降水型玉米生长差异,将耕地类型划分为极不稳定、不稳定、相对稳定、稳定4种类型,极不稳定与不稳定耕地面积分别为68.75、33918.75 hm~2。基于以上研究结果,认为半干旱沙区应在地形低洼处修建集雨、储水设施,以避免沥涝对种植业造成影响;极不稳定耕地与不稳定耕地应当进行退耕以恢复半干旱沙区生态。     

我国盐渍土改良研究概况

我国西北、华北、东北及滨海干旱、半干旱及半湿润地区,分布有大面积的盐渍土。据初步估计,全国盐渍土的总面积有4亿余亩,约占全国现有耕地总面积的四分之一,这些盐渍土地,绝大部分尚未开垦,已开垦的部分,由于盐分的危害,作物产量不高,使农业生产的发展受到很大的限制。     

气候情景下典型开垦与退耕区耕地动态变化的定量模拟

全球气候变化是当前关注的热点问题,研究气候情景下中国典型开垦与退耕区耕地动态变化对保障中国粮食安全具有重要意义。该研究以东北地区作为典型区,基于设计的土地利用规划情景和RCPs（representative concentration pathways）气候情景,采用土地利用变化动态（DLS,dynamics of land system）模型模拟了在规划情景和RCPs气候情景下开垦与退耕区2010－2030年耕地的空间分布格局,分析不同耕地类型未来的变化趋势。研究结果表明：规划情景下水田呈持续减少的态势,而旱田在2000－2010年有小幅增长的态势,而后出现大面积减少;AIM（Asia-Pacific integrated model）气候模式情景下旱田增长趋势也较明显,水田则保持小幅减少的态势;MESSAGE（model for energy supply strategy alternatives and their general environmental impact）气候模式情景下,耕地面积呈减少的态势。从不同用地类型之间的转移分析得出,该区域开垦与退耕相逆的现象在未来情景下仍会延续,但是发生的频率却随时间的推移逐渐降低。该研究为开垦与退耕区应对气候变化,合理进行农业规划和耕地保护提供参考。     

基于生态安全格局的干旱内陆河流域土地利用优化配置分区

为提高干旱内陆地区土地利用效率,促进土地资源可持续利用,该文以典型干旱内陆河流域石羊河为例,将GIS技术和土地利用优化空间配置模型应用到该流域土地利用优化配置研究中,提出了一种基于生态安全格局的土地利用优化配置新方法,并借助1986年、2000年和2014年3期土地利用数据对石羊河流域生态安全格局情景、耕地保护情景和自然发展情景3种模式下2030年的土地利用结构和布局进行了优化配置研究。研究结果表明：在生态安全情景下2030年耕地面积减少314.41 km2（5.32%）,但林地和草地面积分别增加1424.17 km2（33.85%）和1485.13 km2（12.05%）,同时未利用地也有较大幅度减少;而耕地保护情景则以土地开发和整治及宅基地还耕为主要目标,使得耕地到2030年增加5.85%（386.53 km2）,林地和草地分别增加7.61%（229.38 km2）和0.77%（84.58 km2）,而未利用地则减少3.91%（789.92 km2）;自然发展情景下其耕地、林地和草地到2030年均有减少,建设用地则有较大幅度增长。通过对3种综合考虑石羊河流域社会经济、生态及耕地保护等多方面的因素,研究结果认为耕地保护情景更为合理,既能保持耕地面积不减少,又能兼顾考虑生态恢复和城镇发展等方面的需求,而其它2种可为耕地保护情景进行补充和局部修正。     

国外干旱半干旱地区土地开发整治工程实践及其动向

本文主要阐述国外近年来,在干旱半干旱地区土地开发概况,初步整理了各国开发治理的措施与途径,并指出这类地区,仍存在着严重的生态威胁。土地开发整治工程,就是从保护观点出发,开发利用这一自然特定地域,建设农业基地,控制生态恶化。文中还指出,随着世界农业发展进程,如何合理、有效、适度地进行干旱半干旱地区土地开发和建设,仍是当今急待解决的世界性课题。我国西北干旱地区的开发整治,正面临这一挑战。     

西部地区耕地保护压力分析及启示

西部地区生态与环境脆弱,不适宜大规模开发耕地而作为全国的粮食基地,但根据土地的适宜性,优质和中等质量的耕地需要得到应有的保护,以满足当地人们的需求和生产特色产品的需要。在实施生态退耕和建设用地迅速扩展的背景下,西部地区耕地保护主要压力涉及:避免建设用地占用优质耕地,促进低质量或边际耕地的生态退耕,以及防止农业面源污染风险的加剧。     

西北地区新一轮退耕还林还草规模分析

西北地区干旱少雨、水土流失严重、生态环境脆弱,退耕还林还草工程是西北地区生态环境建设的重大举措,也是全国生态环境建设的一项宏伟生态工程。通过对退耕还林还草工程实施现状、生态效应及存在问题的整合分析,探讨了西北地区新一轮退耕还林还草工程的实施规模。结果表明:(1)西北地区1999—2011年退耕还林还草面积累积751.99万hm~2,占全国同期退耕还林还草面积的36.14%;陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆、山西和内蒙中西部地区退耕还林还草的实施面积分别占西北地区同期退耕还林还草面积的27.89%,21.29%,4.62%,9.80%,10.80%,13.57%和12.03%。(2)自退耕还林工程实施以来,2002—2012年西北地区农民纯收入逐年增加,且各省(区)增加趋势一致。(3)西北地区植被覆盖在提高,植被NDVI整体呈上升趋势,但存在明显的空间差异,空间分布是从东南向西北逐渐递减,而陕北地区是黄土高原近10年植被恢复最快的区域。(4)2003—2014年黄河流域径流量和侵蚀量均低于1950—1995多年平均值,且年际间波动较大。(5)25°以上的坡耕地可退耕180.1万hm~2,占现有耕地的6.0%,15°~25°的坡耕地退耕面积可达296.5万hm2,占现有耕地面积的9.9%,并厘清了各省(区)的退耕规模,最后针对新一轮退耕政策的顺利实施,提出了4点建议。     

基于GIS的中国西部耕地变化原因动态分析

为了探讨我国西部各省、直辖市、自治区近年来耕地变化的特点和趋势,该文基于中国环境监测总站提供的1995/1996年土地利用/土地覆盖数据库和本次调查的1999/2000年土地利用/土地覆盖现状数据,利用G IS技术,对两个年份空间数据进行迭加分析。结果显示:在此期间,西部地区耕地面积增加了1 910 727 hm2,同期减少了704 247 hm2,净增加1 206 480 hm2,占总耕地面积的2.41%;西部地区耕地面积增加主要来源于草地开垦,本因子引起耕地增加了129.09万hm2,占总耕地面积增加量的69.45%;大量的草地开垦成耕地,这必将造成土地沙漠化进一步加剧,水土流失更加严重,加之近年来国家政策开始向西部转移,这必将给西部各省的生态带来严峻的考验。     

沙化封禁区农田生态系统服务价值变化及其影响因素——以河西走廊8县市为例

[目的]对沙化封禁区农田生态系统服务进行研究,为干旱区生态安全和农户生计可持续发展提供支持。[方法]运用生态经济学方法和多元逐步回归模型,据此揭示河西走廊沙化封禁区所在8县市农田生态系统服务价值变化以及影响因素。[结果](1)沙化封禁区农田生态系统单位面积服务价值由19 966元/hm2增长到21 511元/hm2,增加了1 545元/hm2,年均增幅0.58%,原材料生产、废物处理、土壤形成和保护服务、食物生产是主要贡献类型;(2)农田生态系统总服务价值由29.40亿元增长到42.49亿元,增长了13.09亿元,年均增幅为2.88%,基本服务价值、社会保障服务价值大于水资源消耗服务价值和环境污染服务价值,但是水资源消耗和环境污染服务价值的增长速度明显加快;(3)8县市农田生态系统单位面积服务价值变化存在空间和类型差异,主要受农业生产总值、农民人均收入、化肥使用量、经济作物面积、粮食单产的影响。[结论]生态退化逆转对大部分县市的农田生态服务价值产生积极影响,但农田水资源消耗和环境污染效应不断增大,导致沙化土地逆转的脆弱性仍然较高。     

纸坊沟流域农用地生态经济系统优化耦合模式研究

针对纸坊沟流域农用地生态经济系统相悖的现实,提出系统可能出现的3种耦合情景模式,即现状情景、"舍饲+轮牧"情景以及停止退耕情景。采用线性优化法,对不同情景下系统的发展状况进行优化模拟并加以比较,最终提出适合该区域发展的最优耦合模式。通过计算得到现状情景、"舍饲+轮牧"情景以及停止退耕情景(包括按现状发展和"舍饲+轮牧"两种情景)下农民的人均收入分别为3 566.83,4 802.31,4 660.88,4 772.88元/人,结果表明"舍饲+轮牧"是纸坊沟流域农用地生态经济系统耦合最佳农用地利用方案。该情景下不仅增强了资源与产业的关联度,同时也在保证现有生态环境的前提下,大大增加了农民的收入。但依照国家的政策,停止发放退耕补贴也是极有可能出现的,如果能够在退耕后继续"舍饲+轮牧"的管理制度,流域的经济发展也不会受太大的影响。     

我国西北风沙土-黄土地区土地利用变化及其对生态建设的意义

China has experienced dramatic land use changes over recent decades, with marked environmental and socio-economic consequences. Hengshan County, located in the aeolian-loessial area of Northwest China, was investigated to illustrate land use changes and their implications for environmental and long-term rural economic development. The farmland in Hengshan County significantly decreased during 1990--2003, whereas forest land and grassland increased. The conversion rates of farmland, orchard land, forest land and construction land varied markedly among different periods: 1990--1995, 1995--2000 and 2000--2003. Conversion of orchard land, grassland and construction land was dominant in 1990--1995, whereas the conversion of farmland to forest land mainly occurred in 2000--2003. The results suggested a profound transition in institutional policy and political economy of land management, including implementation of integrated soil erosion control projects, adoption of a market-oriented economy and the ‘Grain-for-Green’ policy, during this period in China. To achieve long-term sustainable land use in Hengshan County, efforts should aim at increasing off-farm income of rural families as well as establishing land-economizing mechanisms to promote land productivity, in addition to conservation measures.     

多尺度行政区平衡视角下耕地空间布局优化

优化耕地空间布局对提升耕地生产能力、促进农业可持续发展具有重要意义。该研究以广东封开县为例,基于“现状耕地调出-可恢复地类调入”的微观调整逻辑,综合运用空间叠加、综合评价及蚁群优化算法,构建了耕地空间布局调整模型,以调入调出数量平衡为约束条件实现了不同行政区尺度下的耕地布局优化。结果表明：1）研究区共调出耕地1 689.89 hm²,占耕地总面积的7.62%,整体上呈现出“全局零散、局部聚集”的分布特征。2）研究区可恢复地类农业生产适宜性均值为67.04,具有开展作物种植的良好禀赋条件。3）不同行政区尺度平衡情景下,调入结果在研究区北部空间差异显著,与镇内平衡情景相比,县内平衡情景下,调入耕地的农业生产适宜性均值提高了2.08,综合生态系统服务均值下降了0.67。4）两种情景下,耕地的连片性、质量及稳定性均得到提升,因不受调入规模和行政单元空间范围限制,县内平衡情景下的提升效果更加明显,适当扩大可恢复地类筛选范围有利于提升整体耕地质量并降低重要生态用地筛选概率。该研究构建的耕地空间布局调整模型具有良好的适用性,可为制定农用地布局优化与整治提升方案提供参考依据。     

农地重划区生态保育工法之初步探讨

农地重划乃以土地重划的方式,将农地重新规划整理,建立标准丘块,并配置完善的农水路,透过土地交换分合,集中农户土地,便于田间农事管理。台湾地区迄今已办理的农地重划面积达38.3万多hm²,约占台湾耕地面积44%,对农场结构改善、加速农业现代化及增加农民所得,成效良好。以往政府仅着重在农路、灌溉、排水等系统,即以农业机械化耕作,增加农作物产量为主,因此农水路之设计施工,多以输水效益、结构体之安定性为考量,即以混凝土渠道取代传统上利于生态发展的土渠与干砌石水路,造成水路生态空间的逐渐丧失,     

尉犁县土地利用/覆被变化的区域生态系统服务价值变化

基于尉犁县1993年、2001年、2009年和2017年的遥感影像数据,采用中国陆地生态系统服务价值测算方法,结合研究区实际情况,对生态系统服务价值系数进行了修正,分析了尉犁县土地利用/覆被变化导致的生态系统服务价值变化。结果表明:1993—2017年,尉犁县不同土地利用类型面积总体呈“六增三减”态势;即耕地、建设用地、水域、湿地、盐渍化地与沙漠面积有所增加,林地、草地与未利用地面积有所减少;尉犁县土地利用生态系统服务总价值总体呈增加趋势,从1993年的173.61亿元增加到2017年的206.30亿元,增加了32.69亿元。在整个研究时段内,研究区各土地利用类型对生态系统服务总价值的贡献大小从高到低依次为湿地 > 草地 > 未利用地 > 沙漠 > 水域 > 林地 > 耕地 > 盐渍化地 > 建设用地;敏感性分析结果表明各土地利用类型敏感性指数均<1,表明各土地利用类型生态系统服务价值对生态系统服务总价值的影响较小,缺乏弹性,研究结果可信。     

重庆市典型县撂荒耕地图斑的提取与验证

耕地撂荒在国际和国内众多区域都有分布,而且近年来有愈演愈烈的趋势。撂荒地块的提取是进一步研究耕地撂荒状况的基础。该文详细阐述了重庆市典型县的撂荒耕地地块的提取过程,利用2期耕地图层叠加,剔除退耕还林和森林工程图斑,得到撂荒耕地分布图,在此基础上得出了重庆市典型县的耕地撂荒状况。将随机抽样提取的撂荒耕地图斑与Google Earth影像验证,撂荒耕地图斑提取的正确率达到85.3%,该方法用于提取山区的撂荒耕地是可行的。研究发现,2011年石柱、巫山和酉阳3县的耕地撂荒率分别为14.0%、19.9%和19.2%,整体上3县的平均撂荒率为18.0%,撂荒耕地总面积为5.6万hm2。撂荒耕地以旱地为主,占总撂荒地面积的82.4%,旱地撂荒率为20.4%,水田撂荒率为11.5%。3县中,巫山县和酉阳县的撂荒率高于石柱县;而且,在水田撂荒方面,巫山县和酉阳县的水田撂荒率也明显高于石柱县,3县的水田撂荒率分别为17.2%、13.9%与6.3%。     

黄土高原丘陵沟壑区退耕还林生态效应评价

基于1986,2003年两期遥感影像解译获得的吴起县土地利用变化数据,采用生态系统价值衡量土地利用类型相对生态价值,对吴起县退耕还林的生态效应进行了综合评价.(1)1986-2003年间,吴起县土地利用类型发生了显著变化.林地、草地面积显著增加,耕地面积大幅度减少,其中,63.55%的耕地转换成林地和草地.(2)吴起县的生态环境指数从0.507上升到0.747,生态环境指数明显增加.其中,林地对区域生态环境指数增长贡献明显,从0.058增长到0.368.说明吴起县退耕还林还草带来了较好的生态效应,整体的生态环境质量得到了极大改善.     

陕西渭北旱塬区土地利用与生态系统服务价值变化——以陇县为例

以陕西省陇县为研究对象,基于该区域2000年、2005年、2010年、2014年四期遥感影像,探讨了陇县土地利用变化情况,并参照生态系统服务价值当量估算法定量分析了研究期内陇县的生态系统服务价值变化特征,以期为陇县生态环境保护和土地利用调控提供科学参考。结果表明:（1）近14年,陇县土地利用结构发生了明显变化,耕地、未利用地、水体的面积出现减少,林地、草地、建设用地的面积均有不同程度增加,草地面积增加最多,增长了15.18%,耕地面积减少最多,减少了2.68%。（2）研究期内,林地生态系统服务价值最高,依次为耕地、草地、水体和未利用地。陇县总生态系统服务价值增加了1.617×10⁷元,林地和草地的贡献度最大。耕地和水体面积减少引起食物生产、废物处理、水源涵养和娱乐文化的生态服务价值在不同时期出现下降。（3）不同时期,各地类的生态系统服务价值敏感系数均小于1,表明生态系统服务价值对价值系数变化缺乏弹性,研究结果具有可信度。     

黄土丘陵区纸坊沟流域农用地功能变化动态分析

以纸坊沟流域1938—2008年调查数据为基础,对其农业生态经济系统各阶段的农用地功能进行判定,并采用单一动态度指数和土地利用综合指数分析了其动态变化过程。结果表明,随着农业生态经济系统的演变,该流域农用地功能经历着"生存、生态功能→收入、就业功能→生态、收入功能"的演变过程;流域农用地的利用方式也经历了林地向耕地流转→耕地向园地和林地流转的过程;引起这一演变过程的驱动要素主要是流域人口、农民需求、农业效益以及国家政策的宏观调控。