高标准农田建设区域划定与项目区选址研究

以河南省新郑市为例,基于GIS和改进突变级数模型相结合的方法测度高标准农田建设的适宜性和空间稳定性指数,并以耦合协调度模型统筹适宜性和空间稳定性,从而明确高标准农田建设的区域,在此基础上通过冷热点分析遴选高标准农田建设项目区。结果表明,研究区较为适宜开展高标准农田建设,优先建设区、重点建设区、全面整治建设区和不宜建设区的面积分别为27 004.83、17 040.40、4 361.16、5 761.55 hm2。其中优先建设区应大力发展特色优质安全高效现代农业,重点建设区以整治项目为依托提升利用效率和效益,全面整治建设区以优化耕地布局和提升潜力为主,不宜建设区应注重修复提升地力、增强防灾抗灾能力。通过冷热点分析高标准农田建设的适宜性和空间稳定性耦合协调度在空间上的联系模式,实现了快速识别高标准农田建设项目区,结合研究区实际遴选了10个高标准农田建设项目区。同时,基于障碍度模型诊断识别各项目区的主要障碍因素,从而有针对性地指导各项目区有序开展高标准农田建设活动。     

基于耦合协调度模型的高标准农田建设项目区优选研究

以河南省新郑市为研究区,在对高标准农田建设适宜性和空间稳定性评价的基础上,通过构建耦合协调度模型,结合热点分析理论,优选高标准农田建设项目区。研究结果表明,高标准农田建设难易程度中基本具备级别所占面积最大,耕地面积为33 731.84 hm2,占耕地总面积的62.27%。根据农田建设难易程度,选取了5个高标准农田建设项目区,涉及新村镇、城关乡、观音寺镇、梨河镇、八千乡和辛店镇等6个乡镇,可建成高标准农田面积3 455.87 hm2。研究方法可为高标准农田建设项目选址提供科学依据。     

高标准农田建设中耕地空间稳定性评价研究

以河南省新郑市为研究区域,从耕地区位条件、耕作便利程度、规划约束和生态控制4个方面构建了高标准农田建设空间稳定性评价指标体系,采用生态位适宜度模型,对新郑市高标准农田空间稳定性进行分级,遴选出空间稳定性高的区域。研究结果表明:新郑市高标准农田建设高度稳定地块面积28 989.64 hm2,占耕地总面积的53.52%;较稳定地块面积9 075.89 hm2,占耕地总面积的16.76%;较不稳定和不稳定地块面积16 102.4 hm2,占耕地总面积的29.72%。从空间分布来看,西部和南部耕地稳定性明显高于北部和东部区域,空间稳定性差的区域主要为市区、乡镇、产业集聚区周边和道路两侧区域,且随着港区的不断发展,东部区域空间稳定性将逐渐减弱。该研究结果客观反映了新郑市各区域农田的空间稳定性状态,符合当地实际,可为高标准农田建设规划和新一轮土地整治规划编制提供科学支撑。     

基于耦合协调度的孟州市农村居民点布局优化

农村居民点布局适宜性取决于农村居民点空间结构稳定性和村庄发展适宜性。统筹农村居民点空间结构与村庄发展,有利于促进农村居民点布局优化和村庄协调发展。以孟州市为研究区,基于农村居民点空间结构稳定性和村庄发展适宜性,运用突变级数模型开展了农村居民点布局适宜性评价,并测度分析了居民点空间结构稳定性和村庄发展适宜性的耦合协调度。结果表明:孟州市整体农村居民点空间结构相对稳定,位于丘陵区的村庄空间结构稳定性较弱。村庄发展实力差距悬殊,西北部村庄发展适宜性较弱,西虢镇、南庄镇和化工镇村庄发展适宜性较强。孟州市农村居民点布局整体协调度较低,中度协调和高度协调农村居民点占农村居民点总面积的26. 90%,低度协调为72. 60%,濒临失调村庄仅4个。综合分析评价结果后将孟州市农村居民点划分为优先建设型、一般发展型、保留型、产业引进型和重点改造型5种布局优化模式。该研究结果可为乡村振兴背景下农村居民点整治和村庄规划编制提供理论与方法支撑。     

基于空间聚类的西藏耕地后备资源开发组合模型

耕地后备资源开发科学合理布局直接影响土地资源可持续利用以及区域生态环境保护。以西藏自治区为研究区,以西藏第二轮耕地后备资源调查评价成果为基础,针对西藏特殊环境,提出基于自然和社会适宜性的西藏耕地后备资源开发适宜性评价模型;并以乡镇为聚类单元,以各乡镇耕地后备资源综合适宜性指数、集中连片指数以及增产潜力指数为变量,考虑空间近邻关系,采用基于图论的SKATER算法进行聚类分析,确定西藏耕地后备资源开发组合。结果显示:依据开发适宜性评价模型,西藏自治区耕地后备资源最适宜、中等适宜和勉强适宜的地块分别占全区耕地后备资源总面积的27.98%、49.09%、22.93%;根据开发组合模型,将具有耕地后备资源的乡镇分为3个组合,分别为近期重点开发、中期适度开发及后期开发区域。此分区结果保持了区块间的近邻关系及行政区界的完整性,为耕地后备资源开发区划提供借鉴,同时为发挥农业规模效益提供了科学依据。     

网格环境下县域基本农田建设空间布局方法研究

以江西省吉安县为研究区,以新一轮农用地分等成果为数据基础,在网格环境下,选取耕地面积比、破碎度系数、分维数和集中连片系数对耕地空间布局进行综合评价,并采用局部空间自相关方法,以耕地利用等指数为空间变量,分析了耕地质量的空间分布,最后采用空间叠加组合方法,规划了基本农田建设空间布局。研究中,吉安县被划分为2 062个1 km×1 km的网格评价单元;从高到低,耕地空间布局划分为1级、2级和3级;局部空间自相关类型划分为HH、LL、HL和LH等4种类型。研究结果显示,吉安县基本农田空间布局划分为优先划入型、集中整治型和后备开发型的耕地面积占比分别为36.26%、22.70%和41.04%,在空间分布上,优先划入型主要分布于研究区中部的浬田、梅塘、登龙和官田等乡镇,以及研究区东部的部分区域;集中整治型主要分布于研究区北部的万福镇、桐坪镇以及南部的部分区域;后备开发型主要分布于研究区西南部和北部。通过耦合耕地空间布局和耕地利用质量空间聚集,满足了基本农田建设"集中连片、质量好"的要求,为基本农田建设合理空间布局提供科学、可行的依据。     

基于“生产-生态-区位”的都市区粮田布局方法

一定规模的粮田对保障都市区粮食供应、营造城市景观等具有重大意义。以北京市平谷区为例,依据永久基本农田保护要求,首先提取允许建设区内的基本农田作为粮田优先划入区;其次,以耕地图斑为评价单元,从粮食生产能力、生态安全能力和区位条件3方面构建评价模型,对优先划入区外的耕地图斑进行定量评价;结合定量评价结果,最终确定平谷区粮田空间布局。结果表明:平谷区优先划入区的粮田面积为1 427.26 hm~2,占区域耕地总面积的11.62%,主要分布在平谷县城与各镇中心周边;基于综合评价分值将优先划入区外的耕地划分为适宜划入区、储备划入区和不宜划入区3种类型,其中,适宜划入区主要分布在平谷县城东侧的地势平坦区域,并与优先划入区构成平谷区粮田的首选区域;储备划入区作为粮田储备可选区域,主要分布在县城的西部和南部乡镇;而不宜划入区空间分布零散,主要分布在地势较高、地形坡度较大的县城北部地区。由此形成的"生产-生态-区位"三位一体的都市区粮田布局方法可为北京生态涵养发展区的粮田布局提供科学依据。     

山东省耕地多功能耦合协调度时空格局分析

以山东省132个县区为研究单元,构建耕地多功能评价指标体系,评价各县区耕地多功能时空差异,并运用耦合协调度及空间自相关模型对耕地功能耦合作用的时空特征进行分析。研究表明,2005—2015年,山东省耕地各单项功能时空格局变化差异明显,综合功能持续增长,以中值水平为主,农业生产和社会保障功能对耕地综合功能增长有较强的推动作用,景观格局和生态环境功能影响相对较小;研究期间,耕地多功能耦合协调度由拮抗阶段向磨合阶段逐步提高,地域差异较为明显,农业发展重点地区耦合协调度水平高于经济发展重点区域;耕地多功能耦合协调度具有较高的空间聚集性,但空间相关性逐渐降低,显著H-H区与显著L-L区空间聚集性较强,显著L-H区与显著H-L区数量较少,且分布零散,无明显规律。本研究可为耕地区域差异化治理、促进耕地多功能协调发展、提升耕地综合功能提供参考。     

京津冀地区耕地质量空间分布分形机制研究

为了进一步推进京津冀耕地规划统筹和协调配置,实施耕地质量空间管制与全面提升机制,保障京津冀协同发展的耕地资源需求,采用GIS技术、分形理论、灰色关联度分析相结合的方法,系统研究京津冀耕地质量空间分布分形特征及其机制。主要结论为:京津冀耕地质量在空间上呈现规律分布的态势,具有南北差异明显、南高北低、区域边缘低、中间高的特征;分形理论可以用于京津冀耕地质量空间分布的结构特征研究,分形特征反映了京津冀耕地质量类型的空间形态复杂性和空间占据度。京津冀高等地空间结构最简单,形态最稳定,空间占据度在自然质量水平上最高,在经济质量水平上最低;中等地的空间结构和稳定性居中,但空间占据度最大;低等地空间结构复杂度、空间形态稳定性和空间占据度与高等地完全相反。影响京津冀耕地质量分形特征的主要因素是光温/气候等自然条件,农业生产条件和社会经济条件在此基础上进一步扰动了其分形特征。     

基于形态-结构-功能多维评价体系的耕地保护分区研究

耕地保护分区是科学实施耕地保护措施和引导耕地可持续利用的重要依据。以晋中市为研究区域,从耕地形态、耕地结构和利用功能3个维度构建耕地保护分区评价指标,并在三维特征耦合分析基础上,将耕地保护区划分为4种类型。结果表明：耕地形态受地形地貌影响,聚集型斑块主要分布在汾河沟谷和黄土堆积地貌区,散布型耕地斑块分布在剥蚀构造和剥蚀侵蚀地貌区;耕地质量在空间上呈现弱的正相关性,集聚类型以HH和LL为主,累计面积占比为60.19%,HL和LH型零星分布在全区域;功能协调区域主要分布在晋中市西部,其耕地综合利用潜力较大,功能不协调区主要表现为生态功能高于生产、经济功能或经济功能高于生态、生产功能两种情况;根据耕地形态、耕地结构和利用功能等三维耦合分类,将晋中市耕地保护区分为永久农田建设区、土地整治潜力区、农业结构调整区和生态修复退耕区,其中永久农田建设区面积占比最大,为48.79%。     

基于宜耕性评价的耕地利用效率分区与提升路径

在宜耕性的基础上,为合理提高耕地利用效率、加强生态文明建设和资源可持续利用,以原阳县为例,综合考虑耕地利用效率与宜耕性评价结果,对耕地利用效率进行分区,提出各区域耕地利用效率提升路径。结果表明：从耕地利用效率来看,原阳县耕地利用整体水平不高,其综合效率均值为0.837,纯技术效率和规模效率均有较大的提升空间;从宜耕性评价结果来看,原阳县耕地的适宜宜耕区、基本适宜宜耕区、低适宜宜耕区、流域保护区面积分别占耕地总面积的37.84%、41.36%、19.09%、1.71%,整体宜耕性较强。叠加组合耕地利用效率和宜耕性评价结果,将原阳县耕地利用效率分为保持区、提升区、调整区、保护区。从可持续利用和生态保护角度考虑,结合差异化的整治措施,保持区宜耕性和耕地利用效率均较高,应以维持现有耕地利用效率、延伸耕地的生态和经济价值为重点;提升区宜耕性强、耕地利用效率较低,应通过规模化经营最大限度地提高其有效利用效率;调整区宜耕性差,不宜提升耕地利用效率,应发展生态农业或设施水培农业,在提高耕地经济效益的同时,缓解耕地与生态保护压力;保护区内耕地应逐步退出,充分发挥其湿地功能与生态功能。本研究可为耕地资源的可持续利用提供决策参考。     

红棕紫色土不同地形部位的土壤质量分析——以川中丘陵区为例

针对四川盆地中皇陵地区水土流失和土壤退化等现象相当严重的问题,对川中丘陵区红棕紫色土不同地形部位的土壤养分进行了分析。分析表明:冲沟里水稻土的土壤养分的含量大于丘体上的含量。在丘体上,随着地形位置的升高,土壤中的养分含量逐渐降低;在冲沟里,冲沟交汇处的水稻土的有机质、全氮、碱解氮、速效钾、全磷大于其它部位的水稻土,但是全钾和速效磷是所有水稻土中最小的;丘体顶部土壤的质量指数最小。此研究为该区域土壤的合理利用和培肥措施提供了参考依据。     

137Cs示踪法测算江淮丘陵土壤侵蚀研究

核素示踪法作为一种新的土壤侵蚀研究方法,在土壤侵蚀的沉积、侵蚀、运移研究上得到很好的应用。采用放射性核素作为土壤示踪剂,可以进行流域尺度范围研究,且可靠性比较高、省时省力。选择位于江淮丘陵东部的明光市鸡心岗水库两侧山坡和位于江淮分水岭西部的六安市裕安区青山乡淠河西侧的山坡为典型剖面,取土样进行137 Cs分析,测算出当地土壤侵蚀模数分别是4 521.5t/(km2.a)和4 830.1t/(km2.a),与全国遥感普查结果基本一致,表明该研究方法可以很好地进行流域尺度的土壤侵蚀研究,在安徽省和全国其他类似地区具有很好的应用价值。     

中国水稻土酸化时空变化特征及其对氮素盈余的响应

针对水稻土酸化造成作物减产和严重污染环境的问题,收集了1979—1985年全国第二次土壤普查成果和2015—2017年水稻土质量等级调查成果,结合2005—2015年全国测土配方施肥数据,采用空间分析和统计分析方法,分析了1979—2017年,39年间中国水稻土pH值空间分布的变化;计算了39年间不同水稻土pH值分级和区域的水稻土酸化速率,探讨了39年间氮肥投入变化量和土壤理化性质与水稻土酸化速率的关系;估算了2015—2017年水稻土单位面积氮素盈余量,并进一步量化了氮素盈余量与水稻土pH值变化量的关系。结果表明:39年间水稻土受土壤酸胁迫程度加剧,特别是水稻土由酸性(pH值为5.5~6.5)转变成强酸性(pH值小于等于5.5)的面积比例增加,这主要集中在长江中下游中部、南部和华南区中部、南部。39年间水稻土平均pH值下降了0.26,其中,东北区、长江中下游区、华南区平均pH值分别下降了0.34、0.29和0.58,西南区平均上升了0.14。39年间水稻土酸化速率从大到小依次为碱性水稻土、中性水稻土、酸性水稻土、强酸性水稻土,区域上水稻土酸化速率从大到小依次为东北区、华南区、长江中下游区、西南区。39年间,氮肥投入量和土壤容重变化量与水稻土酸化速率存在极显著的正相关关系,有机质含量和耕层厚度变化量与水稻土酸化速率存在极显著的负相关关系。2015—2017年,氮素盈余量与水稻土pH值变化量呈显著的负相关关系,氮素盈余量增加会造成水稻土酸化加剧。划定了3类水稻土治理分区,提出“治酸、防酸、控酸”的总体策略,并分区域制定了治理措施,可为水稻土酸化阻控和地力提升提供参考。     

南方红壤水土流失区生态系统服务价值时空变化研究

基于GIS和遥感技术,构建生态系统评价指标体系和评估模型,对不同水土保持措施下长汀县2005—2016年生态系统服务价值时空变化进行了评估。结果表明：长汀县2005—2016年生态系统服务价值空间上呈现四周高、中间低的分布趋势,4个阶段生态系统服务价值分别为101.08、88.39、109.14、134.11亿元,大气平衡调节价值平均占比35%,水源涵养价值占比15%,土壤保持价值占比21%,营养循环价值占比4%,有机质生产价值占比25%,各项生态系统服务价值呈现先减少后增加的趋势。在不同水土保持措施下,长汀县生态系统服务价值时空变化差异明显,濯田镇、三洲镇、河田镇和策武镇治理效果良好,生态系统服务价值增加显著,但山地植被覆盖有减少趋势。建议在山地丘陵地区实行草灌乔混交治理模式、小穴播草模式和老头松改造模式,并在破碎的崩岗裸露斑块区修建排水沟、挡土墙和沉沙池等水土保持工程设施;在林下套种适宜的植物,加快坡改梯进度,并实行分工合作制;在日常生产建设过程中注重绿化,防止水土流失,严格实施防止水土流失措施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用的三同时制度。     

地下水埋深与土壤含水率对应关系和最优灌溉模式的试验研究

节水高产的浅湿灌溉技术较适合南太湖地区的水稻生产。试验选用苏南太湖地区水稻土中有代表性的粘土和重壤土作试验载体 ,系统地探讨了浅湿灌溉对水稻生理、生态及稻田生态环境的影响 ,水稻平均比浅水勤灌增产 6.1 %。经对降水利用率、稻田耗水量、灌水量测定 ,浅湿灌溉比浅水勤灌分别增加 1 4 .6%和减少 1 9.2 %和 30 % ,收到了节水高产的效果。对地下水埋深和土壤含水率对应关系的测定 ,得出 ,稻田落干时地下水埋深以 30 cm为宜 (烤田期除外 )。在此范围内 ,地下水埋深每下降 1 0 cm,土壤含水率下降 1 %～ 5%。据此大田试验 ,得出了水稻的最优灌溉模式     

不同水肥调控模式对稻田土壤氮磷肥力的影响试验

选取湖北省漳河灌区,开展了不同水肥调控模式下稻田土壤氮磷肥力影响试验,分析了2种灌溉方式、3种施氮方式互作条件下稻田土壤氮、磷含量的变化及其显著性测验（a=0.05）。结果表明,间歇灌溉能较好维持稻田耕作上层（0～20cm）土壤全氮、全磷含量,对耕作下层（20～40cm）土壤全氮、全磷的维持和促进较差;淹灌对稻田下层（...     

沙棘造林对吴起县土壤水蚀的影响

为定量评价沙棘造林后的水土保持效益,文章以沙棘造林的典型县域为研究对象,基于3S技术与RUSLE土壤侵蚀模型,分析评价了该县沙棘造林前后土壤侵蚀的时空变化。结果表明:吴起县实施沙棘造林后10年来,水土流失明显减少,较高强度土壤侵蚀的土地面积大幅度减少。①沙棘造林后土壤侵蚀分布以中度侵蚀最多,其面积占吴起县国土总面积的43.62%,而沙棘造林前土壤侵蚀以极强烈侵蚀为主,占吴起县国土总面积的42.76%。②沙棘造林后全县平均土壤侵蚀模数为5285t/km2.a,属于强度侵蚀,其沙棘造林前平均土壤侵蚀模数为9779t/km2.a,属于极强烈侵蚀,为沙棘造林后的1.85倍,沙棘造林后全县每年可减少土壤侵蚀量1402万t。     

节水灌溉下不同氮肥施加对稻米品质变异性的影响

为探讨黑土区不同氮肥施加对稻米品质及变异性影响,在节水灌溉条件下以0、60、85、110、135、160 kg/hm~2氮肥处理的典型黑土区水稻生长基质为例,采用水稻成熟期蛋白质含量、直链淀粉含量、垩白度3个主要品质指标田间系统采样数据为研究对象,运用地统计学原理探讨了水稻3个品质指标的变异性,并建立了半变异函数模型。结果表明:不同施氮量不仅能够促进稻米品质的改善,而且可以改变田间区域内稻米品质的变异性,除垩白度和不施氮肥处理的蛋白质含量属中等变异外,其他处理下的水稻3个品质指标均属于弱变异。3个指标中直链淀粉含量正相关范围最大,大于蛋白质含量和垩白度正相关范围,表明黑土区不同氮肥管理对直链淀粉含量变异结构影响最大。同时随着施氮量的增加,土壤中硝态氮和铵态氮呈先增加后减小的变化趋势,不同施氮量土壤硝态氮和铵态氮含量的变化与稻米品质变异强度的顺序恰好相反,由大到小为WS0、WS60、WS85、WS160、WS135、WS110,通过相关性分析得出硝态氮对稻米品质变异性起主导作用,表明不同氮肥的施加可以通过改变土壤中硝态氮和铵态氮的含量进而对稻米品质变异性有一定的影响。综合来看最佳氮肥施用量为110 kg/hm~2,水稻3个品质指标及其生长基质均具有较好的区域化特征和空间结构。同时引入地统计学理论不仅弥补了经典统计分析的不足,而且可为水肥—土壤—作物系统信息进行空间结构和定量化研究提供理论依据。