县域耕地占补时空变化及其规划管控效果——以江苏省南通市通州区为例

[目的]分析2001—2010年江苏省南通市通州区耕地占补的时空特征,初步探讨县级土地利用总体规划对耕地占补的管控效果,为进一步改进土地利用总体规划的编制与实施提供科学依据。[方法]以通州区2001和2010年2个时期的土地利用动态数据为基础,采用GIS空间分析方法,分析该区2001—2010年耕地时空变化。[结果](1)2001—2010年通州区耕地总面积由92 503.47hm2减少到72 466.52hm2,补充速度慢于占用速度,占用和补充的水田比例都较高。(2)耕地占用的主要去向是建设占用,96.80%是农村居民点占用,耕地补充的主要来源是建设用地,水域及其他农用地,其中农村居民点整理补充耕地的比例为71.67%。(3)耕地占用主要集中在通州区西北部和中部地区,耕地补充主要集中于研究区中部以及北部地区。(4)从空间规模与空间结构控制效果来看,通州区土地利用总体规划在2001—2010年对耕地占补的管控效果较差,对具体地类而言,对新增城镇工矿占用耕地的管控效果要优于农村居民点用地。[结论]2001—2010年通州区耕地总面积减少,其占用的主要去向和补充的主要来源均是建设用地,且呈现一定的空间分布规律,土地利用总体规划对耕地占补的管控效果较差。     

东北地区县域耕地利用系统安全驱动力因子及其空间分异

[目的]确定耕地利用系统安全变化的驱动力空间差异,为保护耕地和保障粮食安全服务。[方法]以东北区典型区域巴彦县为研究区,运用"3S"技术,采用相关分析和Logistic回归模型,对影响耕地利用系统安全的驱动力因子进行识别和分析;采用单因子评价法和Kriging插值法分析驱动因子影响程度及其空间分布,揭示空间分异规律。[结果](1)地貌类型、土壤类型、土壤质地、速效磷、排涝能力和政策法规对系统安全具有促进作用,高程、比值植被指数、人口密度和水土流失对系统安全具有抑制作用。(2)各驱动力因子在空间上打破了原来的耕地利用分区,呈现出以地理空间为基础的空间分异特征。[结论](1)各驱动因子对研究区耕地利用系统安全均有不同程度的影响。(2)各驱动因子对耕地利用系统安全的影响程度在地域空间上有明显的分异规律。     

东北黑土区典型县域耕地质量对耕地水田化的空间响应

[目的]耕地水田化过程对耕地质量具有至关重要的影响，明确东北黑土区耕地质量对耕地水田化的空间响应，是提升黑土耕地质量实现耕地可持续利用的重要前提。[方法]构建LESA耕地质量评价体系，采用CRITIC模型、双变量局部空间自相关模型，揭示耕地质量和耕地利用变化之间的空间响应关系。[结果](1)研究区耕地水田化现象剧烈，呈现出东部最强、西部次之、中部最弱的时空分异格局；(2)研究区耕地质量变化显著，耕地质量下降比例低于质量提升比例，表现出中部下降最高、西部下降次高、东部下降最低的时空格局；(3)研究区耕地质量对水田化的响应具有双重效应，负向响应更为敏感，整体呈现出东部耕地质量响应程度高于其他区域的空间格局。[结论]研究区耕地水田化对耕地质量具有正、负两种效应，依据效应方向进行耕地利用结构调整，是保护黑土耕地的重要途径。对于具有正向效应的区域应适度推进旱改水项目，而针对具有负向效应的区域应停止旱改水工程，积极进行水田休耕，并可适当地将其恢复为旱地。     

河北省耕地功能供需转型时空演变及利用分区

[目的]以河北省县域为研究单元,测算耕地多功能供需转型的幅度与速度,探寻耕地多功能利用的优化路径。[方法]基于土地利用现状数据及社会经济数据,采用价值量法测算2000年、2010年、2018年各单元耕地功能供需水平,利用四象限模型实现河北省县域耕地利用分区。[结果]研究期内,河北省绝大部分县域耕地功能供给量和需求量增加,耕地功能供给量分布为东高西低; 耕地功能需求量集中分布于环京津的沧州市、廊坊市和唐山市。河北省耕地功能供给转型幅度高值区为承德市、秦皇岛市和唐山市,耕地功能需求转型幅度高值区为京津周边的沧州市、廊坊市和唐山市; 河北省大多县域耕地功能供需转型速度逐步提升,从空间分布看承德市耕地功能供给转型速度快,廊坊市和唐山市耕地功能需求转型速度快。[结论]河北省耕地功能供需匹配由盈余转为赤字,耕地利用分区研究为高供给高需求、高供给低需求、低供给高需求和低供给低需求4类耕地功能区提供优化路径。     

“增减挂钩”占补耕地数量质量综合平衡模型研究与应用

[目的]综合土地利用条件对耕地质量的影响,科学评判"增减挂钩"项目占补耕地数量质量综合平衡情况,为科学推进"增减挂钩"占补平衡工作提供技术支撑。[方法]以四川省都江堰市为研究区,借鉴已有耕地质量评价相关成果,模拟"增减挂钩"项目,利用新构建的占补耕地数量质量综合平衡关系模型和可实现性预判模型,综合评估了项目耕地占补平衡情况。[结果]研究区占补耕地数量质量综合平衡判别值(K)为-11.82%,表明模拟项目未实现占补耕地数量质量综合平衡;而占补耕地数量质量综合平衡可实现性预判值(Q)为1.42,说明模拟项目补充耕地数量质量具有达到占用耕地数量质量综合水平的潜力。[结论]新构建的模型能够实现对"增减挂钩"项目占补耕地数量质量综合平衡情况和可提升潜力的快速分析和判别。     

基于时空扫描统计的耕地质量等级变化监测——以福建省闽侯县为例

[目的]分析福建省闽侯县多年耕地质量等级的时空变化及布局,为东南丘陵区复杂地貌地带耕地质量的时空格局演变研究提供新思路与新助力。[方法]将时空统计扫描法引入多时序耕地质量监测中,结合传统空间分析方法,对县域耕地质量的连续变化趋势及空间分布进行研究。进一步地,将引入时空扫描模型产生的试验结果与运用传统空间自相关分析法中的局部自相关模型的试验结果进行比对。[结果](1)在挖掘高值的聚类特征上,时空扫描模型优于局部自相关模型;(2)2018—2019年闽侯县耕地质量等级在变化幅度和空间分布广度上均大于2019—2020年的耕地质量等级变化与分布状况;(3)2018—2020年闽侯县整体的耕地质量逐年稳定并呈现上升趋势。(4)根据闽侯县耕地质量的时空格局变异情况将耕地划分为高级优质提升区、低级优质提升区、首要重点整治区、次要重点整治区、适度改良区5个区。[结论]补足养分因子、兴建水利和平衡土壤pH值是防止并逆转耕地质量劣化和保持农田高质量、高产出的重要实施方案。此外建立耕地保护区,防范耕地非农化也有助于耕地质量的稳固和提升。     

基于耦合协调度模型量化耕地自然质量与立地条件协同关系

耕地自然质量条件与立地系统共同决定了耕地可持续的生产能力,测算二者之间的协同比例关系可为耕地资源的保护分区提供理论和方法借鉴。该文以辽宁省不同地貌区为例,通过构建不同地貌区耕地自然质量评价系统与耕地立地条件评价系统,运用耦合协调度模型量化分析二者之间的协同关系,最后依据二者之间协同关系特征建立耕地资源保护分区。研究结果表明:在辽宁省西部的丘陵地貌区、中部的平原地貌区以及东部的山地地貌区,耕地资源保护优势条件特征存在区域差异,3个地貌区耕地自然质量条件与立地条件协同关系比值分别为4:6、6:4和5:5,应遵循耕地资源条件的地域差异特征实行协同保护。在此基础上,依据耕地资源优势条件特征将辽宁省耕地区域划分为核心保护区、优势整治区以及重点调控区,并提出不同区域耕地资源差异化的利用和保护措施。该研究结果体现了不同地貌区耕地资源优势保护条件特征的差异性与规律性,可为省域尺度耕地资源的永续利用提供参考借鉴。     

基于空间自相关法的水土保持区划研究——以东北黑土区为例

[目的]研究空间自相关法在水土保持区划中的应用,以期对将来水土保持区划工作提供指导。[方法]以东北黑土区为研究区域,采用空间自相关法解析研究区气候、地貌、土壤、植被等空间分布特征,并进行干湿分区、地貌分区、土壤分区等划分,然后采用空间叠置法得出东北黑土区水土保持区划。[结果]研究区划分为10个综合单元,经植被、降雨以及地理要素分布等调整,最终将研究区划分为8个二级区。[结论]该研究区划结果较为准确,空间自相关法在水土保持区划中具有较好的应用效果,并且可以大大提高区划工作效率。     

黄土旱塬区新增耕地质量等别及粮食产能影响因素

[目的]对黄土旱塬区新增耕地质量等别及粮食产能的影响因素进行分析,为实现黄土旱塬区耕地保护和提高粮食安全保障提供理论依据。[方法]以陇中黄土旱塬区甘肃省白银市景泰县2015—2017年3个耕地占补平衡项目为例,以新增耕地的7种农用地分等因素为依据,对新增耕地耕地的质量等别和粮食产能进行计算,同时对新增耕地的土壤理化特性进行分析,并利用计量经济学Logistic回归模型,从构成新增耕地质量的主要因素入手分析各因素对粮食产能的影响。[结果]景泰县占补平衡项目的实施,使新增耕地等别提高1～2个等别。粮食产能与新增耕地平均等别呈显著的正相关关系,水浇地以占总新增耕地91.84%的面积,创造了比例为93.36%的总粮食产能。新增耕地年限3 a时,土壤结构破坏率较1 a时降低了2.05%,土壤抗侵蚀能力得到显著提高,土壤全氮、有机质及速效钾分别较1 a时提高了10.67%,15.39%以及13.62%。耕种5 a,4 a,3 a项目单位面积产能较项目未实施时粮食产能分别提高15.69%,9.80%和3.92%。[结论] 5项因素对新增耕地粮食产能影响程度表现为:新增耕地质量等别新增耕地基础设施新增耕地面积新增耕地单位面积投资新增耕地年限,因此要将新增耕地粮食产能提高的着力点放在耕地质量等别的提高方面。     

陕西省养殖业畜禽粪便氮磷耕地负荷的时空分布

[目的]探明畜禽粪便资源对耕地土壤和环境造成的潜在污染风险,为评价和防治畜禽养殖业造成的面源污染提供科学依据。[方法]以陕西省为研究区,通过计算陕西省畜禽粪便中氮磷耕地负荷,分析了其时空变化特征。[结果](1)陕西省各市区畜禽粪便氮磷耕地负荷从2006—2007年达到最大,到2008年急剧下降为最低,之后逐年增加。2008—2010年,氮负荷平均值增加了73.0%,磷负荷增加了59.4%;2008—2010年,延安、渭南两市畜禽粪便氮磷耕地负荷虽然居于全省最后,但增长率最快。(2)对比2008年和2010年的畜禽粪便氮磷耕地负荷空间分布变化,汉中市氮磷耕地负荷最大,延安市和渭南市最小。2010年各市畜禽粪便氮负荷平均值依次为:汉中安康榆林宝鸡咸阳商洛铜川西安延安渭南;磷耕地负荷平均值依次为:汉中商洛宝鸡榆林咸阳西安安康铜川延安渭南。[结论]针对陕西省畜禽粪便氮磷耕地负荷的时间、空间分布变化,应加大汉中、安康、商洛、宝鸡、榆林等区域畜禽粪便的处理力度,降低畜禽粪便造成水土资源污染的风险。     

基于耕地“三生”功能的耕地生态供需差异研究——以吉林省辽河流域为例

[目的] 探究耕地生态供需差异特征,为有效保障耕地生态功能的持续供给,维护区域粮食安全和生态安全提供理论支持。[方法] 以吉林省辽河流域为例,基于耕地“三生”功能,综合耕地生产性足迹、生活性足迹和生态性足迹,改进生态足迹模型,明确研究区耕地生态供需差异。[结果] ①辽河流域耕地生产性足迹、生活性足迹和生态性足迹差异较大,其中,耕地生活性足迹最大,生态性足迹最小。②辽河流域耕地利用处于显著的生态盈余状态,整体表现为“县(市)盈余,区赤字”的特征,造成耕地生态赤字的原因为耕地的生产性赤字。③辽河流域耕地生态供需状况在空间上具有显著的不平衡性,整体呈“北盈南亏,梯次递进”的空间分异特征。[结论] 构建基于耕地“三生”功能的生态足迹模型,能够更加全面地探索耕地生态供需情况。基于耕地的多功能,人类对耕地资源的占用与消耗差异显著。流域耕地生态补偿机制的建立应充分考虑其空间差异特征。     

基于GIS和空间自相关模型的耕地空间分布 格局及变化特征分析——以成都市龙泉驿区为例

耕地资源是人类生存和发展的基础性资源,科学判定耕地空间分布格局及其变化特征,对促进耕地保护及空间优化布局等方面具有重要意义。本文利用四川省成都市龙泉驿区2005年、2009年及2013年土地利用数据提取耕地数据,运用核密度计算、耕地集中度指数、空间自相关等研究方法开展耕地空间分布格局及其变化特征研究。研究结果表明:1)2005—2013年龙泉驿区耕地空间分布密度呈现出集聚态势,耕地整体呈现出西北及北部密集、中部及南部稀疏的空间分布特征,其中耕地分布密度高值区域呈现出由西北向西南扩张的趋势,低值区域则以城镇为中心有零星扩散的情况。2)从耕地面积分布情况来看,整体呈现出北高南低的空间分布特征,耕地分布相对集中,而且在时间序列上有进一步增强的趋势,但耕地空间变化区域差异较为显著。3)耕地空间分布存在显著的全局空间正相关性,但局部空间异质性有所增强,耕地面积比例较高的空间单元集中分布在北部、西北部一带,并呈现出向西缩减的趋势,耕地面积比例较低的空间单元分布在以城镇为中心的建成区及边缘地带,并经历扩张与收缩两个阶段;2005—2013年因城镇建设占用耕地和农村土地整治影响而出现局部异质性"热点"与"冷点"区域。该研究结果在一定程度上为掌握区域耕地空间变化趋势、制定耕地保护与优化布局政策提供理论方法和参考借鉴。     

雄安新区耕地质量空间分布特征与建设占用推荐分区

为识别雄安新区耕地质量现状空间特征,以2016年雄县、容城县、安新县的耕地质量等级补充完善成果作为基础数据,应用面积加权平均法、等别均值二分法、局部自相关分析法,揭示新区耕地等别的空间分布特征,分析不同尺度的耕地等别特征、平均等别、质量差异以及新区耕地质量空间聚集特征,并以此作为建设用地占用耕地分区的基础。研究表明雄安新区耕地质量分布在6~14等之间,平均等别为9.42等,总体上以中等地为主;耕地质量离差在–3.42~4.58之间,质量离散程度较低耕地主要分布在新区北部和东部,离散程度较高的耕地主要分布在中部和南部;耕地质量在空间分布上表现出较强的正相关性,LL型(高等地聚集型)耕地主要分布在新区东北部和西南部,HH型(低等地聚集型)耕地主要分布在新区西北部、东部及南部的部分区域。根据耕地局部空间自相关类型制定了建设占用耕地区域划定规则,将新区耕地划分为建设优先占用区、建设后备占用区、耕地保持区和水系调控区等建设占用耕地推荐分区,并对其合理性进行了分析。基于以上结果以及新区建设不可避免会占用耕地的现实,建议优先安排占用建设优先占用区耕地,尽量保护耕地保持区和水系调控区的现状。     

基于资金盈亏平衡的江苏省耕地保护区域补偿研究

[目的]基于资金盈亏平衡视角对江苏省进行耕地保护区域补偿的系统性研究,为耕地保护制度的完善提供理论支撑与实证借鉴。[方法]尝试将耕地资源非市场价值纳入耕地保护补偿分区的影响因素,运用补偿标准调整耕地需求量进而倒推补偿分区,测算资金在区域内封闭运行时各地区耕地保护补偿或受偿金额。[结果](1)2010年江苏省耕地保护区域补偿价值标准为5.685元/(m2·a)(包括耕地经济、社会和生态价值补偿标准),江苏省各省辖市可划分为5个耕地赤字区与8个耕地盈余区,省内资金盈亏平衡时耕地赤字区5市应向耕地盈余区8市支付补偿金额3.78×1010元;(2)一般而言,经济相对发达地区多为耕地赤字区,经济相对欠发达地区多为耕地盈余区。[结论]中国应建立耕地保护区域补偿制度,完善激励机制,同时应提高规划的科学性与合理性。     

基于DEM的辽宁省兴城市耕地地形条件评价

[目的]评价辽宁省兴城市耕地地形条件,为指导兴城市的农作物耕作,耕地质量评价,水土流失及泥石流灾害防治,耕地生态环境保护等提供依据。[方法]利用遥感和地理信息空间分析技术,以数字高程模型为基础,选取坡度、坡向、地表起伏度、平面曲率、地形粗糙度为评价因子,对研究区的耕地地形条件进行多因子综合加权评价。[结果]兴城市耕地地形条件为:Ⅰ和Ⅱ级的良好耕地占总耕地面积的85.57%,地形条件为Ⅲ和Ⅳ级的一般耕地比例为14.17%,只有0.26%的耕地地形条件为Ⅴ级,需要适当调整。[结论]兴城市耕地地形条件整体较为良好,极少数耕地地形条件差,不宜开垦耕地,需退耕。     

综合适宜性与迫切性的非粮化耕地整治分区方法

非粮化耕地治理是实现田块复耕复种的重要措施。科学确定非粮化耕地整治的优先次序及分区对提高非粮化耕地复耕复种治理工程空间布局的合理性具有重要意义。该研究以行政村为评价单元,从立地、耕作和利用状态3个维度建立了非粮化耕地整治适宜性评价模型,以功能管制区内非粮化比率建立了非粮化耕地整治迫切性评价模型,利用四象限分区法,构建了综合整治适宜性和迫切性的非粮化耕地整治分区方法体系,并以陵水县为案例区开展了非粮化耕地整治分区划定和整治策略研究。结果表明：1）恢复耕地用于粮食作物耕作,提高稳定利用耕地规模和质量,满足区域耕地保护任务和保障粮食供给是非粮化耕地整治的核心。2）通过整治适宜性评价筛选出优质耕作地块,利用整治迫切性评价明确整治的优先次序,两者的综合能有效明确复耕复种的工作指向;3）陵水县非粮化耕地整治可分了4个区,即优先整治区、重点整治区、后备整治区和限制整治区,建议基于耕作状态、自然地貌和利用条件的组合差异,制定差别化的非粮化耕地整治策略。研究结果可为编制耕地保护专项规划及引导耕地“进出平衡”空间布局提供科学依据。     

东北老工业城市建设占用耕地驱动力分析

为探讨东北老工业城市建设占用耕地的驱动力,该研究以东北老工业城市—四平市为研究区,借助GIS软件,应用核密度估计对四平市2009-2015年建设占用耕地空间格局进行分析的基础上,对其驱动力进行主成分分析;研究结果:1)2009-2015年四平市建设用地扩张了65 90.75 hm~2,平均每年增长1 098.46 hm~2,其中76.56%为耕地转化而来;2)建设占用耕地空间分布呈现"东密西疏"的特征,空间集聚程度可分为5个等级,沿城市中心、道路扩散分布,属多核心扩张。3)2009—2015年四平市建设占用耕地的驱动力分别是经济、社会、政策因素中的产业结构、人民生活水平、工业企业发展、路网密度与项目开发因子,其中,产业结构、人民生活水平是主控因子,为主要驱动力。与已有众多相关研究存在较大差异的是城市化、人口因素对其建设占用耕地的驱动较小。老工业城市计划性的经济体制与产业结构不完善是造成这种差异的根本原因。政策因素中,除路网密度、项目开发外,开发区的批准设立、行政区划的调整等也对四平市建设占用耕地具有驱动作用;应打破东北老工业城市——四平市体制性、机制性、结构性问题,减少政府干预,提高市场活力。调整四平市的产业结构及重工业在国民经济的比例,大力发展新兴产业,科学规划,提高土地集约利用程度。     

陕西省城镇化与耕地利用生态效率耦合协调时空分析

[目的]探究陕西省耕地利用生态效率与城镇化进程的耦合协调关系,为陕西省城镇化开发和耕地保护相关政策制定提供理论依据。[方法]基于陕西省2005—2019年各县域面板数据,建立耕地利用生态效率评价指标体系和城镇化发展水平评价指标体系,测算县域单元耕地利用生态效率及城镇化水平,采用耦合协调度模型探索两者间的耦合协调关系,利用空间自相关方法分析各县域单元耕地利用生态效率和城镇化发展的空间格局演化特征。[结果]2005—2019年陕西省耕地利用生态效率水平由0.765下降至0.684,但整体耕地利用生态效率值相对较高,且县域间存在空间差异性,各区县耕地利用生态效率以团块状聚集,陕北、关中和陕南地区间差异随时间逐渐缩小;2005—2019年陕西省综合城镇化水平提高了198.24%,整体呈“中部高、南北低”的分布态势,关中地区是人口城镇化、经济城镇化、土地城镇化的核心区域,变化速率整体表现为：经济城镇化>人口城镇化>土地城镇化;2005—2019年,陕西省县域单元耕地利用生态效率与城镇化耦合度等级主要处于低水平耦合向拮抗耦合过渡阶段,25%的区县耦合度有所提高;2005—2019年,陕...     

耕地空间保护格局影响因素及整治规划对策——以甘肃省平凉市崆峒区为例

[目的]通过对耕地保护现状空间格局成因及其空间相关性分析,划分科学的耕地整治规划分区,为进一步优化崆峒区耕地布局,提升耕地质量,科学利用、保护耕地提供参考。[方法]以甘肃省平凉市崆峒区为例,采用景观格局指数法、多目标决策法、Spreaman秩相关法、聚类分析法,选取耕地坡度、耕地保护政策、城镇化影响来分析耕地景观格局现状与其在空间上的存在的协同或权衡关系,构建耕地保护格局相关性分析评价指标体系。[结果](1)研究区整体上耕地景观格局指数2010—2022年上升3.55%,耕地集聚程度大部分区域呈现下降趋势,但在整个过程中呈现波动。区域土地利用程度整体上呈上升趋势,各乡镇耕地布局特征及土地利用程度差异明显。(2)耕地保护指数2022年较2010年上升315.30%,2°～6°耕地增加120.96%,15°～25°耕地减少32.64%,>25°耕地减少100%,耕地质量提升明显,与耕地景观格局在空间上高度协同;城镇化影响指数呈上升趋势。2010—2022年城镇化影响指数上升25.17%,城镇化对耕地布局影响加大,与耕地景观格局在空间上存在权衡关系。(3)划分耕地质量提升重点区、耕地质...     

基于生态位理论的黄土丘陵区耕地整治优先度及模式研究

[目的]从生态适宜性角度构建耕地整治适宜性评价体系,确定耕地整治优先度及其模式,为制定差别化耕地整治政策提供科学依据。[方法]以生态位理论为基础,以山西省太谷县为例,从生产潜力、空间形态、区位条件3个维度构建了黄土丘陵区耕地整治生态位适宜度评价体系,通过评判耕地现实生态位与最适生态位的贴近程度确定各研究单元耕地整治生态位适宜度,并采用GIS标准分类法对此进行耕地整治优先度划分,最后结合关键指标组合法确定不同区域的耕地整治模式。[结果]研究区耕地整治生态位适宜度范围介于26.02～93.57之间,且整体分布非均衡性突出。根据耕地整治生态位适宜度评价结果,可将研究区划为优先、一般和限制整治区域,分别占研究区耕地面积的49.50%,30.28%和20.22%。划分结果与研究区耕地利用现状基本吻合。通过对关键指标的组合分析确定了耕地整治的3种模式:坡改梯模式、农田水利建设及完善模式和道路通达度提升模式。[结论]运用生态位适宜度模型研究耕地整治优先度科学合理,是一种可行的方法。