黑龙江省耕地资源安全预警分析及预警系统的构建

耕地资源安全预警是保护耕地和实现耕地资源可持续利用的有效手段。该文以黑龙江省为研究区,从耕地保护角度,结合研究区的耕地数量、质量和生态环境3个方面,构建耕地资源安全预警指标体系,利用纵比判断法,以研究区1996-2008年耕地资源安全定量评价值为基础数据,确定研究区耕地资源安全度的阈值。应用灰色模型GM(1.1)与BP人工神经网络技术,对黑龙江省2012-2015年耕地资源安全度及变化趋势进行了预测和分析,并构建了耕地资源预警系统框架体系。结果表明,1996-2008年黑龙江省耕地资源安全值呈不规则下降趋势。2012年黑龙江省耕地资源警度为轻警、2013-2015年为中警,警度有上升趋势;2012年耕地质量略有升高,但耕地数量减少幅度较大,2013-2015年,随着耕地数量的增加,耕地质量不断下降,2012-2015年生态环境呈平缓上升趋势。耕地数量与耕地质量不协调发展是黑龙江省耕地资源在预测期主要致警原因,城市化水平、水土流失比率和抗逆指数等是影响黑龙江省耕地资源安全状况的敏感因子。该文为相关预警研究提供参考。     

1985～2015年淮北市土地利用变化特征及其预测研究

以1985、1995、2005、2015年4期遥感影像为基础,应用RS、GIS技术和景观生态学方法,分析了淮北市1985～2015年土地利用景观格局变化,并采用ANN-CA模型预测2025年淮北市土地利用数据。结果表明:1)淮北市土地利用类型以耕地为主,耕地面积占60%以上,建设用地次之;近30年,建设用地和林地面积呈增加趋势,耕地、水域和草地呈减小趋势;2005～2015年土地利用结构和景观格局变化显著,各类土地利用面积变化速率加快。2)1985～2015年土地利用类型的转移主要为耕地向建设用地转变、水域向耕地和建设用地转变。3)1985～2015年淮北市土地利用破碎化程度不断升高,景观格局趋向复杂化,景观异质性增强。4)2015～2025年,林地面积将保持不变,耕地、草地、水域面积减少,建设用地面积不断增加。     

基于系统动力学城市边缘区土地利用变化模拟与预测——以南京市江宁区为例

以江宁区为例,在VENSIM软件平台上,构建城市边缘区土地利用变化动态系统模型并进行仿真模拟及预测,以为揭示城市边缘区土地利用变化特征及预防可能的土地利用问题提供参考。研究结果表明:①研究区耕地变化仍处于"土地洛沦兹曲线"的前段,耕地仍将持续减少,在加大农村建设投入情况下,直至2015后耕地面积才开始回升;②2013年后,耕地减少的主要动力将从城市经济发展驱动转为农村居民生产生活需求驱动方面,因此农村建设投入及调控、农村土地利用管理应列入今后政府及土管部门的重点工作内容。     

基本农田动态监测及预警研究

以ＰＣ机、数字化仪、绘图仪和打印机等硬件和外设以及数据库、灰色预测、动态监测等软件组成的ＧＩＳ系统被用来汇集成一个基本农田动态监测及预警系统。选择经济发达的苏南太湖流域江阴市璜塘乡为基本农田动态监测及预警研究试区。１９８４年与１９９４年两个时相的土地利用现状信息源及土壤和和土壤环境样点分析数据,分别被视作８０年代与９０年代两个时相的信息,拱土地资源面积,土壤肥力和土壤环境动态监测分析用。１９９６年     

松嫩高平原土地利用变化分析及趋势模拟——以黑龙江省巴彦县为例

以松嫩高平原典型地域黑龙江省巴彦县为研究区,以1991年、2009年和2015年3期土地利用数据为基础,利用GIS空间分析技术,分析其土地利用数量变化及空间转换图谱的阶段性特征,运用景观生态学中"网格采样"方法,改进传统土地利用动态度模型,实现土地利用动态度指数的空间化,并结合地统计学中趋势分析方法,分析土地利用空间动态变化差异及趋势特征;采用CA-Markov模型模拟2025年土地利用空间格局。结果表明:1)1991~2015年24a间土地利用转换多围绕耕地进行,且1991~2009年变化速率及程度强于2009~2015年。1991~2009年研究区南部河流周边地带土地利用转换最为频繁,并以水域和未利用地到耕地的转变最为剧烈,说明垦荒是当地最主要的土地利用干扰方式;2009~2015年土地利用转换发生类型趋于单一化,且变化程度明显趋缓。2)1991~2015年前后两个时段内土地利用动态度差异明显,1991~2009年研究区东北-西南和东南-西北均具有较好的方向拟合趋势,高动态度区多分布于研究区南部的松花江乡、富江乡境内和正东部的黑山镇境内,而低值区多位于北部、西部和东部地区;2009~2015年研究区动态度方向拟合效果较弱,动态度急剧下降,土地利用较为随机。3)2025年模拟结果显示,研究区耕地缓慢减少,其他用地类型面积略微增加,表明随着当地土地资源的开发深入,未来巴彦县土地利用变化将趋于稳定。     

中国耕地资源安全预警系统探讨

该文尝试设计和建立中国耕地资源安全预警系统,为耕地资源安全预警技术规范的编制和耕地资源的合理保护利用提供参考。耕地资源安全预警系统包括监测、评价和预警3个组成部分;耕地资源安全的监测、评价和预警指标体系由距离耕地保有量差值、耕地减少率、基本农田减少率、自然质量等别、耕地结构质量、耕地退化面积比重、化肥农药农膜负荷、耕地重金属污染面积比重和耕地水土流失面积比重9个指标构成,各指标的监测周期在1～10 a间;短板效应模型可以作为耕地资源安全预警的综合评价模型。耕地资源预警系统的建立需要借助于多个行政部门的合作。     

耕地质量预警系统设计与实证

耕地总量动态平衡的实现既要能保证耕地数量水平的动态平衡,还要能保证耕地质量水平的动态平衡,而实时监测耕地质量变化情况、建立耕地质量预警系统则是保障区域耕地质量动态平衡所必需的.该文基于已有研究成果,在耕地质量评价及其变化特征分析的基础上,基于GIS技术和数学方法,设计了耕地质量预警系统的功能、数据库内容、指标体系、警度判定模型及预警结果外推方法,并以江苏省金坛市为例,进行了耕地质量预警系统的实证研究.研究结果表明:耕地质量预警系统具有动态、实时的监测及预警功能,是阻止区域耕地质量下降、维持区域耕地总量动态平衡的有效工具,预警系统判定的警度指示着系统发展过程中各系统要素偏离正常状态的程度,为区域耕地总量动态平衡的调控提供了控制点.     

基于马尔科夫模型的郑州市郊区多方案耕地保有量预测

以TM、ETM、SPOT-5等遥感影像和地形图为数据源,建立遥感解译标志进行人机交互解译获取1988、1997、2000、2002年郑州市土地利用现状数据,根据每一组时段获取不同的年均土地利用转移概率矩阵,以每个年均转移概率为预测方案,利用马尔科夫模型预测未来郑州市土地利用结构,进行不同发展模式下的耕地保有量预测。研究结果表明:随着城市化的不断发展,城市等建设用地面积不断增加,耕地面积将不断减少。到2015年,耕地保护模式下耕地保有量达到43 957.84 hm2,普通发展模式下耕地保有量分别达到38 703.89 hm2和30 491.87 hm2,快速城市化发展模式下耕地保有量为22 455.74 hm2。     

基于Markov和GM(1,1)模型的土地利用变化预测

为了探索莱芜市土地利用变化规律,论文分别基于Markov模型与GM(1,1)模型对莱芜市进行了2015—2050年土地利用变化预测,分析讨论了预测结果。结果表明:(1)2种预测模型得出各地类变化趋势一致,短期内相应年份预测值吻合度高,说明短期内预测结果可信,中长期预测的趋势可作参考。(2)耕地在2015—2020年之间基本保持不变,2020—2050年呈小幅度减少趋势;而园地、林地、草地自始至终都为减少趋势,其中草地的减少幅度最大;城镇村及工矿用地、交通运输用地为增加趋势,其中城镇村及工矿用地增幅最大;水域及水利设施用地、其他土地略有减少,幅度很小。2种模型预测的短期内预测结果是可信的,可为莱芜市土地利用规划提供科学依据,预测方法可为土地利用变化预测提供参考。     

重庆山地城市区1985-2010年土地利用变化特征研究

利用遥感与GIS研究区域土地利用变化,揭示其空间变化规律,能够有效监测土地利用变化。本文以重庆山地城市区为研究范围,利用1985—2010年8期Landsat TM遥感数据,对土地利用动态度、土地利用程度的变化特征进行系统分析。结果表明:1985—2010年重庆山地城市总体上呈现耕地、草地、未利用地面积减少,林地、建设用地、水域面积增加的趋势,且各地类变化的程度和过程有所不同;不同土地利用类型的动态度变化呈现出差异性,未利用地和建设用地的动态变化度一直较大,耕地和林地的很小;近26 a来,土地利用程度总体呈增大的趋势,表现出明显的时间阶段性。研究结果对区域土地管理及土地的合理利用具有一定的参考价值。     

沙化土地整治背景下的沙漠化监测预警

为保障中国粮食及生态安全,对沙化土地整治开发过程进行沙漠化监测预警尤为必要。该文以科尔沁左翼后旗为例,基于Landsat 8 OLI影像,利用决策树分类实现沙漠化监测,并将监测结果引入"压力-状态-响应"模型,综合沙漠化影响因素和人为响应措施,实现沙漠化预警,最后与各类土地整治项目标准进行比对分析,对研究区土地整治项目实施的效果进行评价。1)研究区沙漠化形势较为严峻,沙漠化面积占研究区总面积的88%,其中以轻度和重度沙漠化为主,两者占研究区总面积的61%,另外极重度沙漠化占6%,主要位于科左后旗西部;2)沙漠化预警警度分为重警、中警、轻警和无警,其中沙漠化中警面积最大,沙漠化重警与极重度沙漠化空间分布大致相同,但前者更趋向于研究区西北方向的牧区,沙漠化无警和轻警则主要位于科左后旗东部的农区;3)在土地整治项目中,高标准基本农田建设项目和农用地整治项目以沙漠化无警面积最大。宜农后备土地开发项目、土地复垦项目以沙漠化轻警和中警为主,而沙漠化重警则主要零星分布于农用地整治项目、宜农后备土地开发项目和饲草料基地建设项目中。总体来看,研究区在土地整治背景下,进一步沙漠化的风险不高,但局部沙漠化重警区须加以关注。研究结果可为研究区后续土地整治规划调整提供决策依据。     

基于农用地分等的耕地资源安全评价及整治分区

为快速准确的掌握耕地资源安全要素的时空变化信息,推进小尺度耕地资源安全保护实践,文章以昌黎县为研究区域,运用文献研究法对耕地资源安全内涵的构成进行了完善,并构建了县域耕地资源安全评价框架体系.研究以昌黎县2015年农用地分等成果作为数据基础,结合同期土地利用调查、农业地质调查、土壤实地采样检测等数据信息完成数据库建设;运用单指标评价法,对耕地资源安全要素逐一进行评价.评价结果显示:全县有接近15％的耕地粮食单产水平较低,接近10％的耕地灌溉保证不足,接近15％的耕地土体剖面构型处于安全等级以下,接近10％的耕地有效磷的含量偏低;另外,全县耕地有机质含量偏低;铜元素含量出现极小面积的低度不安全;化肥的使用量在全县处于低度不安全级别.文章按照整治技术手段和监测管理措施一致性原则将不安全评价结果图进行分组并叠加,划出综合工程整治区、肥力提升区、退耕区,并对应提出整治及监测管理制度.研究表明:利用农用地质量分等成果能够快速完成耕地资源安全数据建库,并能促进耕地资源安全监测和诊断的常规化,可以高效地推行耕地资源的全要素管控.     

大城市近郊县域耕地保护预警方法

县域是耕地保护及预警最为合理的研究尺度,综合应用土地利用规划、年度计划和农用地分等定级成果,预测耕地资源“量”与“质”的变化趋势是科学合理地保护耕地的有效手段。该文在单项指标和综合指标2个层次上,从耕地数量、稳定生产能力、易变养分的空间变化和综合4个方面构建了县域耕地保护预警体系,并对北京市顺义区进行了耕地保护预警研究。顺义区耕地保护单项指标预警结果表明,2007、2008年顺义区耕地数量出现轻警,2009、2010年则为无警;耕地稳定生产能力在2007、2009年为中警,2008年为重警,2010年为轻警;而易变养分含量变化的警情则不尽相同。综合指标预警结果表明：2007年顺义区耕地保护出现重警,2008年和2009年为中警,2010年为轻警。研究结果从预警的时间尺度和空间尺度出发,全面考虑了耕地的数量变化和质量变化,并使警情判定与土地管理和农业生产工作相衔接,是进行区域耕地保护预警研究的有效方法。     

日本的泥沙灾害监测预警体系及其启示

 日本的泥沙灾害监测预警体系由泥沙灾害危险区域的判别调查、泥沙灾害监测系统、泥沙灾害预警系统和防灾预案等4部分构成。其中,泥沙灾害危险区域的判别调查是基础,泥沙灾害监测系统和预警系统是核心,防灾预案是关键。在地域合作防灾体系中,由国家对地方政府进行技术指导和资金补助,地方政府对基层政府进行技术指导和资金补助,地方政府指导防灾活动,基层政府向居民提供防灾信息,实施防灾训练等。日本在泥沙灾害监测预警体系建设方面的经验值得我国在建设水土保持监测网络与信息系统工作中借鉴。     

地理空间视角下耕地资源新认知体系构建

耕地是在自然资源要素和人为活动的共同作用下，以食物生产为核心，兼具生活、生态、文化等多重功能的复杂综合体，其成为资源的本质是“空间的可利用性”。地理学特有的“要素、空间与时间相互融合的视角”为理解耕地资源空间格局、时空变化及影响、驱动因素等问题提供了重要支撑。发展地理空间视角下耕地资源综合认知理论与方法，是探索耕地保护与利用协同路径的关键环节。该文根据已有耕地资源质量、价值研究探讨耕地资源内涵，包括：解析耕地资源自然层、生计层、制度层、意识层的“要素-功能-价值”级联关系；梳理耕地资源多尺度、整体性、区域性与动态性特征。在此基础上，该文提出耕地资源认知理论框架，提出从耕地资源利用-本底-效益三方面综合认知耕地资源格局；发展耦合利用-本底-效益的耕地资源过程模型；解析文化传统、社会经济发展对农作物产量未来需求的影响机制。探讨了土地适宜性、资源环境承载力、耕地质量与价值、耕地集约利用、地理权衡、地理耦合、复杂地理系统等领域理论研究对认知耕地资源的支持。最后，从星空地-体化耕地资源感知、高性能时空数据处理、时空格局与过程分析、多情景空间模拟与优化四方面探讨耕地资源认知关键技术体系及面临难题。     

城郊农田生态环境质量预警体系研究及应用——以郑州市为例

在深刻剖析土壤污染物来源、深入理解土壤污染复杂性的基础上，根据研究地区的特殊性（城市郊区），构建了包括评价模型、预测模型、预警模型的农田生态环境质量预警体系，通过社会环境系统对土壤污染胁迫强度的变化间接反映土壤环境质量变化趋势，并运用此预警体系对郑州市郊区农田进行了动态预警实证研究，获得重要结果：（1）郑州市郊区农田生态环境质量经历了“迅速恶化-达到相对最差-趋于好转”的发展过程，这说明了社会环境系统对土壤环境胁迫强度经历了“增大-最大-趋缓”的变化过程；（2）郑州市郊区农田生态环境总体上不容乐观，必须全面掌握和控制土壤污染的影响因素，减少外部环境对农田土壤环境的胁迫作用，做好土壤污染的预警与防治工作。     

基于CA-Markov和InVEST模型的土地利用格局与生境质量时空演变及预测——以江西省南昌市为例

为揭示土地利用变化对区域生境质量时空演变的影响,促进土地资源的合理利用和生态规划体系的建立健全,以江西省南昌市为例,基于1995年、2005年和2015年的土地利用数据,应用CA-Markov和MCE模型并结合InVEST模型,评价和预测了土地利用演变角度下的生境演化特征。结果表明:(1)1995—2015年,草地、耕地及水域是南昌市的主要土地利用类别,占比超过90%; 建设用地急剧扩张,20 a间涨幅高达96.44%,耕地和林地是流转为建设用地的重要地类。(2)研究区整体景观生境质量显著下降,大量高等级生境景观向低等级生境景观转化; 城市附近和各个流域的生境退化比较显著; 生境稀缺性高的用地类型大多是耕地和林地。(3)2015—2025年期间,区内景观格局和生境质量继续保持1995—2015年的演变趋势,建设用地等生境适宜度较低的地类高速扩张,进而侵扰林地、水域和草地等生境质量优质地区,致使威胁源规模和影响范畴急剧扩大,景观破碎度水平升高,稳定性降低,这将引起研究区生境质量的持续下降。1995—2025年研究区生境质量明显退化,城镇化扩张与生态用地缩减是其主要原因。     

喀斯特山区县域耕地占补平衡预警

科学地开展喀斯特山区县域耕地占补平衡的预警分析,提前反映耕地占补平衡变化趋势,对确保耕地占补平衡和保障粮食安全具有重要意义。运用对象属性解析法从土地利用总体规划、耕地占补平衡、人地关系、生态环境、耕地利用效果5个方面构建喀斯特山区县域耕地占补平衡预警指标体系。运用指数和法和回归分析法,对黔西县耕地占补平衡预警进行分析。研究表明,1996-2008年期间黔西县耕地占补平衡预警综合值波动性较大,预警警度分为无警、轻警、中警、重警和剧警5个级别。2009-2020年期间,黔西县耕地占补平衡预警综合值不断降低,耕地占补平衡分为无警、轻警和中警3个级别,其中,2009-2015年黔西县耕地占补平衡处于无警状态,2016年,耕地占补平衡将出现轻警状态,2017-2020年,耕地占补平衡将出现中警状态。提出稳定和提高黔西县耕地占补平衡水平的针对性对策措施。该研究可为科学调控区域耕地占补平衡和保障区域粮食安全生产提供科学依据。     

农业工程科技创新推进农业绿色发展

农业绿色发展是农业发展观的一场深刻革命。该文全面论述了农业工程科技创新对农业绿色发展的重要作用,深入分析了中国在农业资源利用、产地环境治理、生态系统保育和农产品绿色供给等方面取得的成效和存在的问题。提出了围绕农业绿色发展,农业资源监测、水土资源利用、农业投入品使用、农业机械化和农业废弃物资源利用等农业工程科技创新的前沿进展和主攻方向。从强化农业绿色发展理念、建立技术创新与推广体系、完善标准体系和加强政策支持4个方面提出了政策建议。该文可为农业绿色发展背景下农业工程科技研发提供重要的指导和参考。