多情景土地利用变化下武汉城市圈生态系统服务权衡协同研究

基于多目标情景模拟土地利用格局,定量评估生态系统服务权衡协同关系及总体发展趋势,有助于生态系统服务管理策略的制定,从而提升区域生态和人居环境质量。本研究以武汉城市圈为例,借助GIS（地理信息系统）和InVEST模型对2005—2020年生态系统粮食供给、固碳、土壤保持、产水和氮保持进行定量评估,基于FLUS耦合模型模拟2035年自然发展、耕地保护和生态保护3种情景下生态系统服务,并评估其权衡协同关系。结果表明： 2005—2020年武汉城市圈建设用地和水域分别增长1 126.59 km²和72.67 km²,耕地、林地、草地和未利用地分别减少1 019.56、125.62、14.77 km²和39.31 km²,耕地保护和生态保护情景下建设用地增长率远低于自然发展情景,建设用地扩张程度受到遏制; 2005—2020年粮食供给、土壤保持、产水和氮保持服务能力增强,固碳服务能力下降;自然发展情景下产水服务最佳,耕地保护情景下氮保持和土壤保持服务能力显著下降,生态系统服务间权衡效应增强,生态保护情景下固碳、土壤保持和氮保持服务均处于最佳态势,除粮食供给与固碳服务外其他生态系统服务间权衡效应均得到优化,生态系统服务价值较自然发展情景和耕地保护情景下分别增加3.54亿元和4.69亿元。因此,在未来国土空间规划和管理中,应坚持生态优先战略,妥善处理好“三线”划定问题,优化土地资源配置,实现经济与生态文明的协调发展。     

中国省域农业现代化与城镇化的空间拟合分析

利用2007—2016年中国省域农业现代化和城镇化数据,首先进行主成分分析测算农业现代化得分;而后对农业现代化和城镇化进行空间自回归检验验证两者关系,并拟合出库兹涅茨曲线,探究城镇化对农业现代化的影响趋势。结果表明,10年间中国省域农业现代化水平均有显著提高,且空间自回归性较强;城镇化与农业现代化的关系呈平滑"N"型曲线,具有较强的正向影响。根据曲线走势可得到3个结论,首先中国各省(自治区、直辖市)在库兹涅茨曲线上的分布较散,差距较大;其次城镇化对农业现代化具有积极影响;最后提升农业现代化水平,应结合省际之间的带动作用和自身的积极发展,并重视城镇化对农业现代化不同阶段的推动作用。     

基于文献分析筛选的武汉城市圈土地生态安全研究

为了促进武汉城市圈整体的土地可持续利用,均衡系统内部各市域土地生态安全水平,探究城市个体与城市圈整体的状态和差异。以各市域和整体区域为研究对象,以改进的文献参考法为基础,结合DPSIR模型构建武汉城市圈土地生态安全评价指标体系,使用主成分分析法计算2015年各城市土地生态安全水平综合值,并比较了整体与各市域水平间的差异。结果表明,武汉城市圈整体土地生态安全水平良好,但城市圈内部各市域发展较不均衡;总体表现为南北纵向水平差异优于东西横向差异,并呈现出从中心至外环逐渐恶化的趋势;城市规模、城市化水平与土地生态安全水平没有直接的线性关系;根据地生态安全值,将组成城市圈的9个独立市域划分为4个阶梯并给出相应的措施进行改善。     

基于生物多样性保护的耕地入选基本农田布局

利用GIS技术和熵权理想点排序法构建基本农田决策模型,对乐东黎族自治县的基本农田划定进行研究.结果表明:(1)耕地综合质量评价体系不应仅考虑耕地自然质量,还须兼顾社会经济发展及生物多样性保护需求对耕地的占用;(2)依据14 857块耕地的贴近度大小对其入选基本农田的优先程度进行分区并排序:将贴近度的范围划分为最优区间(0.640 5,0.916 8],较优区间(0.526 6,0.640 5],一般区间(0.429 5,0.526 6],较差区间(0.330 2,0.429 5]和最差区间0.000 0,0.330 2],分别占耕地总面积的12.60％,33.33％,29.90％,10.73％,13.45％,最优区间的耕地主要集中分布在滨海佛罗镇和尖峰镇;(3)耕地综合质量评价结果和优先度排序表明,约有13.45％的耕地综合质量较差,不适宜划为基本农田,上级下达的基本农田指标不合理.     

基于Topsis和矩阵法的山区农村居民点整治时序分区研究

深入开展农村居民点整治是改善山区生活质量、加快山区新农村建设的重要途径。以湖北省十堰市郧阳区为例,在村级尺度上建立了基于topsis法的山区农村居民点整治适宜性和紧迫性评价模型,并运用时间管理优先矩阵法对评价单元进行整治优先级的划分,最后结合山区农村居民点整治实践将郧阳区农村居民点整治划分为优先整治区、次先整治区、后先整治区和暂不整治区四个时序分区。结果表明:（1）山区农村居民点整治的适宜性和紧迫性呈现区域差异,并且在村级尺度上的区域差异较乡镇尺度上明显,这表明在村级尺度上开展农村居民点整治更加合理;（2）通过耦合整治的适宜性和紧迫性来划分的农村居民点四级整治时序分区更符合山区整治实际,对山区农村居民点整治工作具有一定的指导意义。     

基于清单算法的湖北省土地利用碳排放效应和趋势分析

土地利用/覆被变化是仅次于化石燃料燃烧的大气CO₂浓度急剧增加的最主要的人为原因,也是影响陆地生态系统碳循环的主要因素。结合国内外低碳经济和低碳土地利用的研究背景和实践,以湖北省为研究区域,采用样地清单法计算2003—2010年间湖北省的土地利用碳排放量,分析不同土地利用方式的碳排放效应和趋势。得出的主要结论如下:（1）湖北省土地利用总碳排放量从2003年的4 921.997万t增加到2010年的9 124.897万t,呈显著上升趋势;（2）耕地和建设用地是主要的碳源。其中耕地的碳排放量成递减趋势,从2003年的265.176万t减少到2010年的262.189万t,建设用地的碳排放量呈快速上升趋势,从2003年的5 194.871万t增加到2010年的9 414.589万t;（3）林地是主要的碳汇,从2003年的536.645万t增加为550.607万t,林地的碳汇功能逐年加强。通过对不同土地利用方式的碳排放效应和趋势研究,为湖北省低碳土地利用结构优化提供了依据。     

基于生态承载力的国土空间开发布局方法研究

为揭示城市生态承载力空间特征,探讨国土空间开发格局优化方法,该文以湖北省鄂州市为例,构建"资源环境承载力-生态弹性力-社会经济协调力"生态承载力综合评价模型,采用状态空间法在市域范围进行生态承载力综合评价,利用三维魔方法设计生态承载力综合评价与国土空间开发格局的关联模型,结合生态承载力的空间分异特征与评价单元主体功能分区结果进行国土空间开发布局分析。结果表明:1)生态承载力综合评价指数最大值为0.233 8,位于梁子镇,最小值为0.050 9,位于临江乡。受到资源环境本底和社会经济投入条件影响,研究区生态承载力较高地区主要分布在西南沿湖一带,北部相对较低,总体呈现南高北低的空间分异格局。2)国土空间格局划为城市经济核心区、城市经济拓展区、农业生产区、生态功能涵养区四大功能区域和一类禁止开发区域,能够较好地反映生态承载力综合指数的空间分异特征。结果能够为国土空间开发格局优化理论与实践提供科学依据和实证基础。     

长江经济带中部大都市气候变化与土地利用响应——以武汉市为例

采用单窗算法、监督分类法及Logistic回归模型,以长江经济带典型大都市武汉为研究区,对其1996—2016年热岛效应的时空演变特征及其与土地利用类型和不同建设用地类型间的关系进行了定量研究。结果表明:1)从时间序列看,武汉热岛面积和强度有随时间逐步增加的趋势;从空间分布格局上看,武汉热岛逐渐向中心城区集聚并沿中心城区向四周扩散。2)建设用地分布与热岛分布具有一致性。建设用地扩张可明显导致热岛效应加剧,而绿地和水体对热岛效应具有明显的缓解作用。3)交通运输用地对热岛效应增加贡献最为明显,工矿仓储和公共管理与公共服务用地也可导致热岛效应的增强;住宅、商服用地未表现出明显的增强作用。因此,为缓解城市热岛效应,在宏观上,要保障一定数量比例的城市绿地以减缓温度攀升;在微观上,城市规划要合理布置各类型的建设用地,建设点片状小绿地、口袋公园。     

河南省农业生产效率测度及影响因素

为了研究河南省近15年农业生产效率,探索如何提高河南省农业生产水平,从投入产出角度构建了农业生产效率测度指标体系,采用DEAP 2.1软件测度了河南省108个县域单元2001-2015年农业生产效率的时空分异特征;采用GeoDa095i软件分析了河南省农业生产效率的时空分异格局及空间关联性;在分析农业生产效率影响机制的基础上,用Stata 13.0软件采用随机效应模型对河南省农业生产效率的影响因素进行了定量分析。结果表明:(1)2001—2015年间的河南省农业生产效率一直在0.84上下波动,县域之间农业生产效率变异系数有增加趋势;(2)河南省农业生产纯技术效率对综合效率的影响及制约能力强于规模效率;(3)黄淮平原区农业生产综合效率居于最低水平,其次是豫西山地丘陵区、燕山太行山山前平原区、冀鲁豫低洼平原区、鄂豫皖丘陵山地区农业生产效率居于前三位;(4)河南省空间相邻县域农业发展效率高(或低)的县域呈现显著的空间集聚分布态势,从2001到2003年间河南省农业生产效率空间聚集态势显著增加,2004—2010年河南省农业生产效率全局Moran′s I基本处于0.200 0~0.300 0,其后逐渐增加至2015年的0.427 1;(5)农业生产影响因素中单位耕地面积化肥施用量对农业生产影响不显著,经济发展水平、资本投入与河南省农业生产效率之间具有显著的正相关关系,其余因子是负相关关系。最后本文针对性的对提高河南省农业生产效率提出了相应对策建议。     

基于随机森林算法的耕地面积预测及影响因素重要性分析——以甘肃省庆阳市为例

[目的]分析耕地面积变化影响因素的重要性,以便科学预测耕地资源数量,为保护耕地资源服务。[方法]以属于黄土高原地区的甘肃省庆阳市为例,尝试采用随机森林算法构建耕地面积预测模型,与BP神经网络模型的预测结果进行对比,并对耕地面积变化影响因素重要性进行排序。[结果]随机森林算法预测结果的相对误差和均方根误差均小于BP神经网络的,预测精度高,结果稳定。它预测出2020,2025,2030年的耕地面积分别为4.515×10~5,4.513×10~5,4.512×10~5 hm~2,呈现减少的趋势;主要影响因素重要程度排序为:农业机械总动力农业人口地区生产总值固定资产投资额。[结论]随机森林算法适合于耕地面积预测,且能够测度耕地面积变化影响因素的重要程度。