美洲耕地利用格局及其时空变化特征

【目的】耕地时空格局变化特征分析是地表覆盖研究的热点问题之一。美洲作为全球重要的粮食生产区,其耕地数量和分布具有全球性战略地位,科学分析美洲耕地时空格局变化特征、过程和规律为耕地可持续发展提供科学参考。【方法】基于GlobeLand30数据集,运用数理统计和GIS空间分析等方法,系统分析了2000—2010年美洲耕地面积数量变化、空间分布及类型转化特征,并重点分析了亚马逊地区耕地格局变化状况。【结果】2010年美洲耕地总面积为52 875.05×104 hm2;2000—2010年的10年间,美洲耕地总面积总体增加,面积增加约2 128.14×104 hm2,增幅约4.19%。耕地面积增加最大国家为巴西,幅度达到9.51%,位居美洲国家之首,其次为阿根廷;减少最大国家为厄瓜多尔,面积减少101.14×104 hm2。10年间美洲耕地复种指数增加2.42%,变化最为显著国家为巴拉圭、波多黎各。从耕地变化类型看,美洲新增耕地主要来源于林地、草地,而耕地减少主要是由于人造地表的侵占。美国耕地总量最多,但10年间耕地增长率较低,仅为0.08%,绝大部分损失的耕地转为人造地表,由于收获面积的减少导致复种指数减少了0.89%;巴西耕地总量仅次于美国,耕地大幅度增加主要来源于林地和草地,同时复种指数有较大程度提高。亚马逊地区作为美洲重要的生态和农业区域,10年间耕地增长8.41%,耕地增长伴随着森林、草地被大量破坏,尤其在巴西西南和厄瓜多尔表现最为剧烈。【结论】2000—2010年美洲耕地整体上呈现增加态势,国家间耕地利用格局变化差异明显;耕地主要来源于林地、草地和灌木,增长集中在巴西和阿根廷,耕地主要转出为人造地表,集中在美国。作为美洲重要的粮食生产区,亚马逊地区耕地面积和耕地复种指数都提高,两者同步增加一定程度上提高区域或全球粮食产量,但其带来的生态环境效益需要深入关注。     

基于GlobeLand30的大洋洲耕地利用格局变化分析

【目的】大洋洲区域气候差异明显,地表覆盖和土地利用类型多样,耕地变化较为剧烈。分析大洋洲耕地利用格局的时空变化,科学把握其特征及规律,为耕地集约利用和粮食政策制定提供参考。【方法】采用最新研制的2000年和2010年全球30 m地表覆盖遥感数据产品(GlobeLand30),建立耕地面积数量、利用强度和转换特征3个指标群,在国家尺度、10 km网格和30 m像元尺度综合分析大洋洲2000—2010年耕地利用格局变化特征。【结果】(1)2000—2010年大洋洲耕地面积总体增加约3.79%,耕地面积增幅最大的国家为澳大利亚,增幅5.39%。新增耕地主要集中在澳大利亚大分水岭山脉以东墨累-达令河流域上游。耕地面积减少的区域主要在新西兰北部岛屿,澳大利亚东部沿海和巴布亚新几内亚东部岛屿。主要国家人均耕地平均减少21.47%,人均耕地减少幅度最大国家为新喀里多尼亚。(2)从耕地利用强度格局变化来看,主要国家复种指数平均增加20.63%,耕地破碎度平均减少22.83%。耕地面积-复种指数协调度弹性较大。新西兰与澳大利亚两国耕地破碎度变化驱动机制差异明显。(3)从耕地类型转换特征来看,2000年耕地转出和2010年耕地转入面积最大的国家均为澳大利亚,2000年共计转出630.25×104 hm2,其中转为草地占比所有其他转出地类的74.77%,2010年共计从草地转入544.95×104 hm2,占所有转入地类面积的59.72%;全大洲耕地与草地之间转换面积最大,但对净增加耕地贡献最大的是灌木地,转入耕地165.03×104 hm2。【结论】10年间大洋洲耕地面积变化较为剧烈,耕地利用强度整体提高,耕地与草地相互转换最为频繁。     

亚洲耕地利用格局十年变化特征研究

【目的】亚洲作为全球人口最多、耕地面积最大、发展中国家众多的大洲,其耕地利用格局变化特征关系到各国乃至全球的粮食产量波动,影响世界粮食安全。本研究旨在通过分析亚洲耕地利用格局变化,加深对亚洲耕地利用现状的认识,科学把握其变化特征及规律,为亚洲的农业土地系统研究提供依据。【方法】采用中国最新研制的2000年和2010年两期全球30 m地表覆盖遥感数据产品(GlobeLand30)及FAOSTAT统计数据,建立耕地面积数量和耕地利用格局指标群,选取耕地面积及其变化幅度、复种指数及其变化幅度、耕地破碎度及其变化幅度等指标,在国家、地理分区和县级等三个尺度上,综合分析2000—2010年亚洲耕地的数量、复种指数及耕地破碎度变化特征。【结果】2010年亚洲耕地面积69 827.94×104 hm2,10年间面积增加62.62×104 hm2,增幅达到0.09%。除东亚耕地数量减少外,其他区域耕地增加;东南亚耕地涨幅最大,西亚是耕地增减最为活跃的地区。亚洲有60%的国家耕地增加,80%的国家耕地面积变化幅度为-5.00%—5.00%。2000—2010年,亚洲复种指数提升7.77%,增幅达9.00%,五大地理分区的复种指数均呈现增加状态。超过2/3的国家耕地复种指数增加,沙特阿拉伯、卡塔尔、塞浦路斯等国家耕地复种指数减少明显。亚洲耕地地块细碎的区域主要集中在中国南方、日本、菲律宾、阿富汗,而印度、中国华北平原及东北农垦区则耕地连片、地块大。亚洲耕地破碎度总体上增加1.12%,中亚和南亚耕地破碎度大幅下降,东南亚耕地破碎程度加剧。超过半数的国家耕地破碎度降低。2000—2010年,中国耕地面积减少0.95%,复种指数增幅较大,达到6.01%,耕地破碎度小幅增加,增幅达2.17%。中国南方地区耕地破碎度高,华北平原、东北农垦区、成都平原等粮食主产区耕地破碎程度低;东部及华北经济发达地区耕地破碎程度增加剧烈;湖南、江西等地耕地破碎度降低。【结论】总体来说,亚洲耕地面积变化平稳,略有增加。复种指数分布呈现"南高北低"的特点,复种指数变化"东南增西北减",耕地利用程度有较大提升。亚洲的耕地破碎度10年间略有增长,半数以上国家的耕地向规模化发展。中国作为亚洲农业重点区域,10年间其耕地数量减少并伴有破碎化加剧的趋势,但耕地利用率大幅提升。     

2000—2010年非洲耕地利用格局变化及其生态环境背景分析

【目的】科学探明世界第二大洲——非洲的耕地资源禀赋、准确揭示2000—2010年耕地动态变化规律和过程，服务全球粮食安全。【方法】采用全球首套30 m空间分辨率地表覆盖数据GlobeLand30 的 2000年和 2010年耕地数据产品，在不同分析指标和空间尺度上分析10年间非洲耕地利用格局的总体变化、地理差异特征及其生态环境背景。【结果】2000—2010 年，非洲耕地总面积增加了1 540.63×10⁴ hm²，变化率为 7.42%；5个区域10年间耕地面积变化率从大到小依次是：中非（10.42%）、东非（9.49%）、西非（7.55%）、北非（6.74%）和南部非洲（4.86%）；耕地面积数量增加排在前10位的国家是尼日利亚、坦桑尼亚、苏丹、肯尼亚、莫桑比克、乍得、阿尔及利亚、赞比亚、津巴布韦和布基纳法索；耕地面积数量减少排在前10位的国家是科特迪瓦、马里、安哥拉、加纳、马拉维、突尼斯、布隆迪、卢旺达、刚果（金）和南非。2010年，非洲耕地复种指数为98.11%，10年间变化率为13.54%；2010年，5个区域的复种指数从大到小依次是西非（163.75%）、中非（148.01%）、东非（76.64%）、北非（75.20%）和南部非洲（57.56%）。耕地空间格局变化区域差异明显，耕地在各经纬度带上以增加为主，以东半球和北半球面积增加较多；新增耕地主要由林地、草地和灌木地等植被类型开发利用转入，分别占转出总量的 15.19%、66.37%和 11.20%，减少耕地主要转成为林地、草地和灌木地，转出面积分别占转出总量的 21.15%、61.19%和11.78%，新增的耕地面积远大于减少的面积。从耕地变化与生态环境因子之间的关系来看，耕地增减变化主要发生在年均温度为20—30℃区域和年均降水为600—1 200 mm的区域，以及500—1 000 m高原区间和坡度小于2°的平缓地带。【结论】2000—2010年，非洲耕地面积数量和空间变化剧烈，不同区域和国家的耕地变化存在明显差异。研究结果揭示了非洲耕地空间分布及时空变化特征，不仅可为分析全球耕地空间分布格局、揭示其地域差异和时空波动规律提供重要基础参考，也可为耕地增减变化比较集中的区域的政策导向、土地产权制度调整提供科学依据，服务全球粮食安全问题解决。     

滁州市耕地承载定量分析

基于2000—2010年滁州市TM数据,结合研究区耕地生物资源数据,运用生态足迹方法,对滁州市耕地承载进行定量分析。结果表明:2000—2010年滁州市人均耕地减少16.4%,人均耕地面积明显低于联合国粮农组织规定的人均耕地警戒线;2010年滁州市人均耕地生态承载力远低于全球水平,人均耕地生态承载力减少与人口数量增长呈负相关关系;2000—2010年滁州市耕地生态承载等级从富富有余转变为超载与平衡临界状态,琅琊区耕地生态承载等级由富富有余转化为过载,南谯区耕地生态超载等级变化较小。划定基本农田范围,严守耕地保护红线,发展现代农业,提高耕地整体性和机械化水平,是缓解滁州市耕地生态超载的基本措施。     

基于耕地压力指数的新疆粮食安全状况研究

【目的】研究新疆1949~2012年64年的耕地面积和粮食产量的变化趋势,并针对耕地压力指数变化的特点,预测新疆未来10年的粮食安全状况,为新疆粮食安全提出相应的对策。【方法】运用最小人均耕地面积和耕地压力指数模型以及GM(1,1)灰色预测模型定量分析新疆粮食安全程度。【结果】1949~2012年新疆最小人均耕地面积和耕地压力指数呈增加趋势,并且在未来10年耕地压力指数仍将大于1且呈显著增长趋势。【结论】新疆的粮食安全形势将愈加严峻,大力发展节水农业、增加农业科技投入、确保耕地"占-补"平衡等对策来保障粮食安全。     

2007-2018年文山州耕地压力的变化特征

【目的】探明2007－2018年文山州人口及耕地面积的变化特征,分析区域耕地压力的变化及其主要影响因子,为文山州及粮食安全保障及耕地的恢复与保护提供理论基础。【方法】采用文山州2007－2018年耕地面积、粮食播种面积、农作物播种总面积等数据,基于最小耕地面积法构建耕地压力指数计算模型,测算文山州2007－2018年耕地压力变化,运用灰色预测法预测文山州2021－2025年耕地压力变化。【结果】2007－2018年文山州总人口呈缓慢上升趋势,年均增长2.23万人;文山州耕地面积呈波动式上升趋势,至2018年止共计增加2393.89 hm2;粮食播种面积占作物播种面积的比例呈下降趋势;粮食产量和人均粮食占有量呈持续上升趋势;人均实际耕地面积除2008年相较2007年略有上升外,2009－2018年文山州人均实际耕地面积呈持续下降趋势;人均最小耕地面积除2007—2010年略呈上升趋势外,2011—2018年呈下降趋势;2007－2018年文山州耕地压力指数呈下降趋势,全州各县之间耕地压力指数的空间异质性呈下降趋势,但耕地压力指数均大于1,区内耕地压力明显;经预测,2021－2025年文山州耕地压力持续呈下降趋势,但耕地压力指数仍大于1,未来5年耕地压力仍较明显;粮食单产是影响文山州耕地压力的主要要素,同时文山州还面临非粮作物扩张导致的农地利用竞争的威胁。【结论】2007－2018年文山州耕地压力指数呈下降趋势,全州各县之间耕地压力指数的区域差异逐渐减小,但历年耕地压力指数均大于1,耕地压力指数偏大,区域面临实际人均耕地不足的威胁。     

世界耕地面积变化态势及驱动因素分析——以21个国家为例

在世界人口不断增加、城市化水平显著提升而耕地资源急剧下降的背景下,探讨世界主要国家耕地面积变化态势及驱动因素对于中国未来耕地保护及粮食安全具有重要意义。本文选取耕地面积总量排名前10位国家以及根据《2010年世界人口状况报告》预测2050年人口将过亿的17个国家中的21个国家为研究对象,采用主成分与数理统计相结合的方法,分析各国在1961—2015年耕地面积总量与人均耕地面积变化情况,并探讨耕地面积变化的驱动因素。结果表明,1961—2015年,耕地面积总量呈递减趋势的国家越来越多,城市化水平提升、工业化推进、经济发展以及人口增长是其主要的驱动因素;而人均耕地面积递减的国家所占比例达85.71%,人口迅速增长和城市规模不断扩大是其主要驱动因素。     

1995～2007年新疆耕地生态足迹动态分析

【目的】通过分析新疆近10年的耕地生态足迹,评价该区域耕地是否处于可持续利用的状态。【方法】生态足迹模型。【结果】在研究时段内新疆人均耕地生态足迹经历5个变化阶段,总体上呈现增加趋势,人均耕地生态足迹由1995年的0.4208hm2上升至2007年的0.4957hm2,增加了17.80%。而人均耕地生态承载力经历了3个变化阶段,总体上则是呈现减少趋势,从1995年的0.2155hm2下降到2007年的0.1987hm2,下降了7.80%。耕地的生态赤字呈小幅变化,整体处于增强趋势,由1995年的0.2052hm2增长为2007年的0.2971hm2。在分析时段内,耕地生态超载指数呈小幅度变化,整体呈现上升趋势,由1995年的0.95增加到2007年的1.50。【结论】研究时段内,耕地生态超载指数均大于零,说明新疆的耕地承载力处于超负荷利用状态。     

21世纪以来四川省耕地变化驱动因素及耕地利用效率定量研究

【目的】耕地利用效率评价是对耕地投入后的生产效益进行评估,评价其实际效益是否达到了与耕地投入相当的预期效益。【方法】以四川省2000-2012年的耕地总量普查数据为基础,从经济、科技、人口3个方面选取10个指标作为影响耕地总量变化的因子,运用主成分分析法分析引起四川省耕地总量变化的主要驱动因素,在此基础上引入DEA模型,建立评价指标体系对历年耕地利用效率进行了测算。【结果】经主成分分析,经济发展与人口因素、农业科技进步因素对所有驱动因子的概括程度为97.926%,因此确定该两个因素为影响四川省耕地面积总量变化主要驱动因素,另外政策因素也在四川省耕地面积总量变化中发挥了重要作用;经数据包络分析,四川省耕地利用综合效率为0.956,纯技术效率为0.999,规模效率为0.957,总体水平较高且稳定性好,全省耕地利用效率未达到最优主要是由规模效率相对较低引起的。【结论】评价方法可为今后研究如何合理利用耕地资源提供更多的思路,结果也可为效益评价提供参考。     

2000—2010年欧洲耕地时空格局变化分析

【目的】探讨2000—2010年欧洲耕地的数量、幅度、空间、利用程度变化和类型转换特征，科学描述欧洲耕地10年变化的总体特征。【方法】基于GlobeLand30数据产品，采用数理统计、GIS空间分析、Python批量处理等方法，选取面积数量、垦殖指数、耕地类型转换等多维度指标分析2000—2010年欧洲耕地时空格局变化特征。【结果】2010年欧洲耕地总面积为42 820.84×10⁴ hm²，不同区域耕地面积占欧洲耕地总面积比例依次为：东欧（51.17%）、南欧（19.07%）、中欧（13.62%）、西欧（13.31%）、北欧（2.83%）。欧洲的耕地分布相对集中，2010年耕地面积排名前10国家的耕地总面积约占欧洲耕地总面积的82.17%。2000—2010年，欧洲耕地面积总体增加约220.90×10⁴ hm²，增加幅度约0.52%，海拔较低的山脚处、河流沿岸为耕地扩展区域，海拔较高处、气候寒冷带的耕地呈减少趋势。北欧（1.25%）、东欧（0.88%）、西欧（0.64%）的耕地面积呈不同程度的增加，南欧（-0.03%）、中欧（-0.34%）则减少。北欧、东欧国家内部耕地面积变化十分剧烈，西欧、中欧国家变化平缓，南欧各国变化则差异较大。2010年欧洲全域的总体垦殖指数为18.71%，各地理分区耕地垦殖指数从高到低依次为：西欧（61.17%）、中欧（57.64%）、南欧（49.24%）、东欧（12.20%）、北欧（9.16%）。10年间欧洲4%的耕地与其他地类之间发生转移。耕地与森林、草地、灌木地、人造地表等类型之间的转移最为明显。东欧地区广袤的草地转入为耕地的比例最大。南欧、西欧、中欧地区耕地大量转出为人造地表的现象最为明显。【结论】欧洲现有耕地分布相对集中在东欧区域，岛屿或山地地区或气候寒冷区国家耕地面积较小。10年间欧洲耕地的空间变化总体平缓，耕地不变的区域占绝大部分，部分区域有耕地的增减。各国内部耕地面积变化剧烈程度总体较低，但具有显著的区域差异性。10年间欧洲耕地垦殖指数略微增加。森林、人造地表细微增加，草地却大量减少，但具有区域差异性，这对生态环境保护和耕地可持续发展产生了潜在的压力。     

中国耕地资源与粮食增产潜力分析

【目的】分析未来中国耕地数量和粮食增产潜力,为国家粮食安全决策提供参考。【方法】以1980/1996—2013年耕地面积和粮食生产系列数据为样本,应用时间序列预测方法,基于中国第二次全国土地调查结果,预测2020年全国耕地面积、耕地复种指数、粮食作物与非粮食作物面积比、粮食作物种植结构,并从"高产示范区单产水平"、"品种区试单产水平"、趋势单产等多视角分析未来全国粮食增产潜力。【结果】到2020年,全国耕地面积为1.32×10~8 hm~2,粮食作物与非粮食作物面积占比为66﹕34,粮食作物播种面积为1.12×10~8 hm~2;从"高产示范区单产水平"看全国粮食总产有68.9%的增产潜力,从"品种区试单产水平"看全国粮食总产有35.5%的增产潜力,从趋势单产看2020年全国粮食总产潜力为6.34×10~8—6.53×10~8 t,与2013年相比增产5.3%—8.5%。【结论】未来中国耕地面积和粮食作物播种面积呈小幅减少之势,但在粮食作物单产不断提高的拉动下,未来中国粮食总生产能力继续呈上升之势。     

山地丘陵区耕作田块修筑工程设计参数及田块特征——以重庆为例

【目的】在山地丘陵区,耕作田块修筑工程的参数设计对该区域农业机械化、规模化及产业化发展起着决定性作用。但过去的研究主要集中在工程前后田块特征及土壤特性上,缺乏对其最基本工程设计参数的研究。因此,明确山地丘陵区耕作田块修筑工程参数设计的技术要点对该区域耕地资源的可持续发展有着非常重要的实践指导意义。【方法】以重庆山地丘陵区2010—2015年间实施的28个耕作田块修筑工程区为研究对象,通过开展实地调研,对山地丘陵区耕作田块修筑工程设计参数及其对耕作田块特征的影响进行了研究。【结果】(1)选址方法:地形坡度在25°以上的区域为禁止建设区,地形坡度在25°以下的区域为有条件建设区,其中,15°以下的区域为重点建设区。在地形坡度6°且集中连片面积在3.33 hm~2(50 mu)以上的区域(类型区A)重点布设条田与缓坡地;在扣除类型区A的基础上,地形坡度15°且集中连片面积在3.33 hm~2(50 mu)以上的过渡区域(类型区B),条田、梯田、梯地及缓坡地均可布设;在扣除类型区A和B的基础上,地形坡度25°且集中连片面积在3.33 hm~2(50 mu)以上的区域(类型区C)主要布设梯田与梯地。(2)工程设计参数:条田、梯田、梯地及缓坡地的田块长度宜分别设置为50—200、50—200、30—200及50—300 m;田块宽度宜分别设置为30—100、10—30、5—20及50—100 m;条田与梯田的田面坡度均为0°,梯地与缓坡地的田面坡度宜分别小于10°与6°;条田及缓坡地的田坎一般均可采用夯砌土坎,但如果其土壤特性不能够满足工程施工要求时,亦可采用条石或块石为主材进行修筑。而梯田与梯地则可分别采用浆砌条石与干砌条石,但如果区域内条石匮乏,其运输成本较高的情况下,以满足工程稳定性为前提,亦可采用浆砌块石或夯砌土坎。(3)对田块特征的影响:耕作田块修筑工程打破了原有田坎,将原本分散、细小及不规整的田块进行合并与再规划,最终组合形成面积较大的、形状规整的、分布相对集中的耕作田块。耕作田块修筑工程实施后,田块平均规模从0.23 hm~2提升为0.63 hm~2,提升了1.79倍;田块形状指数从18.02降低为10.22,降低了7.80;田块密度从7.09个/hm~2降低为3.35个/hm~2,降低了3.74个/hm~2;田块面积的Moran’s I指数从0.1937提升到0.3501,提升了0.1564。【结论】依据地形坡度与最小耕作田块修筑单元,可将山地丘陵区耕作田块修筑工程建设为条田、梯田、梯地及缓坡地4种类型,能够显著地改善山地丘陵区耕地破碎化现状,有效地促进该区域农业机械化、规模化及产业化发展,其工程设计除依据考虑地形、水文及土壤特性外,更应注重就地取材,降低建造成本。     

讨赖河流域近30年土地利用与景观格局动态

以讨赖河流域1976年Landsat MSS、1989年、2000年和2010年的Landsat TM 4期遥感影像为数据源,运用土地利用变化幅度、动态度、转移矩阵等方法,并结合景观指数,采用主成分分析方法,分析了流域1976—2010年间的土地 利用/覆被和景观格局的变化及其驱动力。结果表明：近34年,研究区耕地和城乡建设用地 所占比例持续上升,分别由4％和0.04％增加到7.4％和0.26％;冰川和永久性积雪、草地面 积则分别减少897.98 km²和383.69 km²。各土地利用类型中以城乡建设用地的动态度最 高,达16.13％,耕地次之。土地利用类型间主要转移方向为：冰川和永久性积雪转化为裸 岩石砾地,戈壁转化为耕地,林地与草地间相互转化。整个景观的斑块密度先增大后降低, 最大斑块指数先减小后增大,景观趋于更加破碎,景观的多样性先减小,后增加。人口增长 和经济发展因素是研究区土地利用/覆被变化的最直接驱动力,同时也受气候因素的影响。     

典型内陆盆地生态系统服务价值对土地利用变化的响应

【目的】 研究塔里木河流域1990~2018年间土地利用变化下生态系统服务价值时空演变趋势,为干旱区土地资源的可持续发展提供科学依据。【方法】 基于1990、2000、2010和2018年4期Landsat TM遥感影像,提取土地利用数据并采用修正后生态系统服务价值系数、空间相关性分析等方法,以典型内陆盆地塔里木河流域为研究区,研究塔里木河流域土地利用与生态系统服务价值(Ecosystem services values,ESV)的时空演变特征。【结果】 (1)1990~2018年间塔里木河流域土地利用变化显著,耕地和建设用地表现为增长趋势;高、中、低覆盖度草地,林地和水域呈现减少趋势;建设用地的涨幅最大,水域的降幅最大。(2)流域内ESV总体上呈现下降趋势,由1990年的8 728.84×10⁸元减少到2018年的7 671.65×10⁸元;2015~2018年ESV减幅最大,其中草地ESV占比最高,达39%以上;单项ESV以调节服务为主,占比在62%以上。【结论】 研究区ESV在空间分布上表现为四周高、中间低的特征,且具有显著的空间正向自相关性;ESV增值区域分布在研究区东南部区域,ESV损失区域分布在研究区西部和北部区域。     

农牧交错带农牧系统氮素流动与环境效应——以山西省为例

【目的】探明山西省农牧交错带农牧生产系统的氮素流动特征及其环境效应,进一步为山西实施区域养分资源管理、加快农牧交错带产业结构调整提供科学依据。【方法】在整理统计资料、文献数据和实地调研的基础上,使用食物链养分流动模型(nutrient flows in food chains,environment and resources use,NUFER)和GIS,估算山西省农牧交错带(主要涉及大同、朔州、忻州、吕梁、临汾和太原等6个地市)42个县区农牧生产系统的氮素账户平衡、流动路径及损失途径。【结果】不同县区农田化学氮肥投入存在"两极分化"的现象,投入水平范围在6.7—253 kg·hm~(-2),极值间相差38倍;各县区农田氮素的投入结构也表现出较大差异,主要跟当地化学氮肥施用习惯及农业种植结构有很大的关系;单位农田面积农作物主产品的氮素携出量范围在19.11—96.75kg·hm~(-2),空间上整体呈现南北高、中部低的变化趋势;不同县区农田氮素盈余量在-16—202 kg·hm~(-2),氮素亏缺与盈余情况并存;区内畜牧生产系统中外源饲料氮素投入差异较大,朔州市的山阴县外源饲料氮素投入高达0.94×104 t,而忻州的五寨、临汾的隰县、大宁和蒲县,则可以通过作物生产系统来满足畜牧生产系统的饲料需求,也充分反映了各县区畜牧业养殖规模和农牧产业结构存在较大差异;区内单位面积农田动物主产品氮素携出量范围在1.51—27.50 kg·hm~(-2),极差25.99 kg·hm~(-2),说明各县区畜牧生产系统的生产力水平差异较大,单位农田面积动物主产品的氮素携出量13 kg·hm~(-2)的分布在区域北部朔州市的山阴、怀仁、大同等县区,表明这些县区畜牧生产系统中的氮素利用率较高;单位耕地面积畜禽粪尿氮素负荷较高(50 kg·hm~(-2))的县区主要分布在区域北部;农牧生产系统氮素损失的空间分布格局明显:一级区(200 kg·hm~(-2))分布在区域北部,二级区(120—200 kg·hm~(-2))分布在区域南部和北部,三级区(120 kg·hm~(-2))主要分布在区域中部,今后应重点关注区域北部农牧业生产过程中的氮素损失及环境问题。【结论】农业生产结构不合理、"农牧分离"是造成农牧生产系统氮素利用率低下的主要原因,今后农田养分资源综合管理要在空间上合理配置氮素资源,在养分投入上既要考虑化学氮肥和粪尿氮素的投入,还要兼顾来源于环境投入部分的氮素,更要注重和畜牧生产系统的耦合,以最小的环境代价生产更多的农牧产品。