北京市平谷区耕地面积变化及其驱动力的数理分析

以北京市平谷区为研究区域,讨论了不同地貌区耕地数量变化的空间差异及其流向,并利用多元回归方法分析了整个研究区以及各地貌区耕地数量变化的驱动机制。研究结果表明:①虽然各地貌区耕地数量变化具有空间差异性,但总体上均表现出强度大、比率高等特点;②整个研究区耕地数量变化的主要流向是园地,其次是建设用地;③对整个研究区以及各个地貌区两个层次上驱动机制的数理分析表明,不同区域耕地数量的变化是由不同的驱动因素导致的,但总体而言,其转化都是由社会经济环境和自然环境共同引起的,其中社会经济环境中的人文因素影响更大;④不论在何种地貌区域,耕地资源禀赋,即耕地本身的数量和质量,并不是一个驱动因子,说明耕地的转化程度不随耕地数量和质量的变化而变化,因此应加大对优质耕地以及重点区域耕地的保护力度。     

资源环境硬约束下中国耕地休耕优先区识别

为厘清全国耕地资源环境本底并识别中国休耕优先区,该研究从生态保护红线、土壤污染状况、地下水超采和耕地质量等级等4个维度,运用生态保护红线划定、内梅罗综合污染指数、地下水水位变幅等方法系统分析中国耕地资源环境胁迫因子空间格局及分异特征,并构建多准则休耕规则识别不同情景下中国休耕规模及优先区的空间分布。结果表明：1）中国北方划入生态保护红线范围内耕地面积远高于南方,划入一级生态保护红线范围内耕地占3.57%;2）中国耕地重、中度污染面积分别占1.23%和2.31%,南方整体污染高于北方且南方呈局部分散、北方呈点状集聚格局;3）地下水超采区集中于河北、河南、吉林和江苏,重度超采区仅占0.68%;4）耕地质量总体一般,劣等、低等耕地面积分别占3.69%和14.0%,北方明显高于南方且大范围分散分布。依据多准则休耕规则综合评判,划入休耕优先区占全部耕地的23.70%,比食品安全优先、产能损失最小和生态保护优先3种情景分别高8.40%、4.18%和3.12%,其中禁植必休区、限植休耕区和重点轮休区分别为1.95%、4.71%和6.18%。因此,必须从源头治理视角厘清耕地资源环境本底,权衡休耕的迫切性,为国家层面上休耕规划有效落地、污染休耕治理和耕地保护创新提供技术支撑。     

基于最小数据集与LESA体系的县域耕地质量评价

建立科学合理的县域耕地质量评价体系对快速准确摸清耕地质量家底和建立耕地保护分区具有重要指导意义。该研究基于主成分分析法建立最小数据集精选指标，构建土地评价与立地条件分析（land evaluation and site assessment，LESA）体系，开展耕地质量综合评价，分析耕地质量区域分布特征及差异性特征并划定耕地保护分区。结果表明：1）自然质量指标最小数据集由砂粒、有机质、全钾、有效磷、pH值、综合污染指数、耕层质地、容重、阳离子交换量组成，立地环境指标最小数据集包括排水条件、连片度、生态兼容性、河流距离、路网密度、灌溉能力、农田林网化率、耕地利用类型。2）采用LESA评价模型计算耕地自然质量指数及立地环境指数，确定LESA体系为FLESA=0.5FLE+0.5FSA（FSA、FLE、FLESA分别为耕地立地环境条件、自然质量条件和综合分值），采样点综合评分为51.517～81.838。综合比选各插值误差检验结果后采用普通克里金法进行耕地质量结果空间插值，评价单元耕地质量综合评分为52.148～79.624。3）铁岭县耕地资源可划分为5个等级区：1级区划分为永久基本农田核心保护区，占比20.52%；2级区划分为耕地自然地力条件重点治理区，占比36.79%；3级区和4级区耕地土壤和立地条件均存在多样性的限制因素，可划分为耕地综合整治区，占比36.33%；5级区划分为耕地生态自然保育区，占比6.36%。4）经计算基于最小数据集与LESA相结合的评价结果有效系数为0.615，相对偏差系数为0.009，说明该体系耕地质量评价结果准确，可信度较高。该研究成果简化了县域耕地质量评价指标体系，量化了自然质量与立地条件协同关系，为开展耕地质量提升和保护利用提供了理论和方法依据。     

耕地质量多维评价与利用分区——以黄骅市为例

耕地利用分区对于未来区域空间的有序开发利用具有指导意义,对耕地质量进行多维度解析评价是拓展传统耕地质量评价理论的重要途径,是保证分区工作“落地”的关键。以“三位一体”统一质量观为理论依据,以河北省黄骅市为研究区,在构建集成“空间—功能—环境”的耕地质量三维解析评价框架的基础上,运用Spearman秩相关系数和G^*热点分析工具表征三维质量的空间相关性,最后基于以上成果进行耕地利用分区,提出差别化管理建议。结果表明:(1)黄骅市各维度耕地质量分值存在空间分异。高值区主要分布于黄骅市西部和北部,低值区则主要分布于黄骅市西南部。(2)黄骅市各维度耕地质量之间存在强烈的空间关联效应。自然环境与社会环境呈现强权衡关系,空间特征与规模、物质生产功能呈现强协同关系; 不同维度质量的冷热点分布格局可能相似,同一维度质量的却可能存在空间冲突。(3)将黄骅市划分为生产优势保护区、休闲农业发展区、规模效益提升区、休耕整治区和潜在功能挖掘区5个区域,各耕地利用区特点各异,应因地制宜进行耕地差别化利用与管护。研究结果对于增强耕地利用分区的可操作性具有实践意义,为优化耕地利用保护路径提供参考。     

高潜水位平原采煤沉陷区耕地损毁程度评价

中国煤炭与耕地分布复合区面广量大,煤炭开发不可避免地造成耕地减产或绝产。该文针对高潜水位平原型采煤沉陷区,在明确评价单元的目的性和尺度差异性基础上,基于农用地分等理论并兼顾采煤沉陷特点,构建了包括耕地土壤特征、耕地环境变化和耕地配套设施3个准则层、15个指标的评价指标体系;基于最差因子判别法与综合指数法,提出了耕地损毁指数模型。通过案例进行应用与验证,结果表明:沉陷盆地上坡、中坡、下坡及坡底的损毁指数分别为0.081、0.190、0.248和1,耕地损毁程度分别为轻微、轻度、中度和极严重损毁,在全面反映耕地损毁状况的同时,评价结果也能与农用地等级更新有效衔接。     

中国西部区耕地等别空间分布特征

在总体上把握西部区耕地质量分布特征,对于制定适合西部区耕地质量保护和提升对策意义重大。该文以西部区12省的农用地分等国家级汇总结果为基础,分析了西部区耕地等别在空间上的分布特征。研究结果表明,西部区耕地等别范围为4～15等,平均等别为11.2等,与全国总体水平相比,耕地等别总体偏低;西部各省耕地等别差异明显,广西、四川、重庆等南部省份等别较高,等别集中在6～10等,甘肃、内蒙、青海等北部省份等别较低,集中在10等以后;从土地利用分区来看,西南区的耕地等别高于西北区和青藏区;从标准耕制度分区来看,各一级指标区间耕地质量分布差异明显,华南区、江南区、四川盆地区等地区耕地等别较高,青藏高原、内蒙古高原及长城沿线区、东北区的耕地等别较低;同一指标区内,耕地复种次数越多,等别越高,灌溉水田或水浇地的等别总体高于旱地,海拔低的耕地等别高于海拔高的耕地等别;西部区的耕地等别分布特征表明,优先保护复种指数高的耕地,相同复种指数的优先保护水浇地和水田。该研究为制定西部区耕地空间布局优化、质量提升对策提供依据。     

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GIS的江苏省耕地质量等级评价

为科学评价江苏省耕地质量等级,提升耕地质量管理水平,按照国家标准《耕地质量等级》(GB/T 33469-2016),确定了适用于江苏省的耕地质量统一指标体系和等级划分标准,并应用GIS技术进行耕地质量数据处理和等级划分。结果表明:江苏省耕地质量高、中、低等级耕地分别占全省耕地总量的31.55%、48.05%、20.40%。各农区耕地质量等级由高到低依次为太湖农区、里下河农区和沿江农区、宁镇扬丘陵农区和徐淮农区、沿海农区。江苏省耕地主要存在盐碱、障碍层次、酸化、瘠薄、渍潜5类障碍因素,盐碱型主要分布在沿海农区、徐淮农区,障碍层次型主要分布在宁镇扬丘陵农区、徐淮农区、太湖农区,酸化型主要分布在里下河农区、宁镇扬丘陵农区,瘠薄型主要分布在沿江农区、徐淮农区,渍潜型主要分布在里下河农区、太湖农区。研究结果可为全面掌握江苏省耕地质量等级,了解存在的主要障碍因素,有针对性地培肥改良,促进耕地质量进一步提升提供科学依据。     

东北典型黑土区耕地质量时空变化研究

为揭示东北典型黑土区耕地质量时空变化特征,本研究遵循《耕地质量等级》(GB/T 33469—2016)国家标准,在利用特尔菲法选取16个评价指标、层次分析法确定评价指标权重的基础上,建立了东北典型黑土区耕地质量评价指标体系,借助ArcGIS软件对研究区2008年和2018年耕地质量进行同一指标体系和同一分级标准的耕地质量评价,旨在掌握研究区10年间的耕地质量时空变化特征,探究耕地质量变化原因。结果表明:东北典型黑土区耕地质量2008年以中低等地为主,平均耕地质量等级为5.14, 2018年以中高等地为主,平均耕地质量等级为3.92, 10年间东北典型黑土区耕地质量等级提升了1.22个等级;其中, 1～4等地面积均有增加,5～10等地面积均减少,10年间研究区评价单元耕地质量等级提升最多为8个等级,下降最多为7个等级,耕地质量等级提升的评价单元总面积是等级下降评价单元总面积的3.5倍。10年间东北典型黑土区的中西部和西北部耕地质量上升较为明显,而其南部和东北部质量下降的耕地分布较多。本研究规范了研究区耕地质量时空对比分析的依据,合理揭示了其时空变化特征,为该区域今后耕地质量提升工作指明了方向,对今后进一步可持续利用和管理黑土地具有积极意义。     

高标准基本农田建设中的耕地质量与立地条件评价研究

耕地自然质量是高标准基本农田建设的基础,耕地立地环境是高标准基本农田永久稳定的保障。本研究以重要农地建设的LESA体系思想为指导,开展了东港市基于高标准基本农田建设的耕地质量与立地条件评价研究,研究结果表明:(1)耕地自然质量评价结果为高标准基本农田建设的自然限制因素条件改良提供依据,耕地立地条件评价结果降低了高标准基本农田建设不稳定性风险,综合评价结果对高标准基本农田建设分区与建设重点选择更具有针对性;(2)依据耕地自然质量条件和立地条件评价不同分值区间的表现特征,耕地自然质量条件与立地条件综合评价结果可将研究区高标准基本农田建设区域划分为优先建设区、耕地自然质量条件和耕地立地条件重点整治潜力区、区位条件影响风险范围内的耕地可划为一般耕地区或建设预留区,整治潜力较小的耕地可划分为生态保育用地;(3)本研究以LESA体系理论指导高标准基本农田建设,提出了高标准基本农田建设的区域选择以及建设重点,该方法体系具有较强的实践指导性,建议研究成果由辽宁东部山地区逐级推广到中部平原区、西部低山丘陵区,在全省形成具有指导性和标准统一的方法体系。     

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。     

基于“质量-产出-效率”的辽宁省耕地利用分区

耕地利用分区是引导区域耕地未来发展方向的重要依据,保证区片空间的连通是增强耕地利用分区管理可实施性的关键。以辽宁省为研究区,采用两维图论聚类和GIS空间分析相结合的方法,基于耕地利用"质量-产出-效率"的分区指标进行耕地利用综合分区,并探究各分区耕地利用方向。结果表明:1)研究区各县(市)耕地自然质量、产出水平和利用效率之间存在一定空间差异,高值区主要分布于辽宁中部和北部地区,低值区主要分布在辽宁东部和南部,西部地区耕地利用状况参差不齐;2)将辽宁省划分为辽西粮食生产及生态保护区、辽中耕地综合开发先导区、辽东水田及特色农业种植区、辽南耕地效率及产能挖掘区和辽中南耕地利用转型升级区5个耕地利用区;3)两维图论聚类和GIS空间分析相结合的分区方法有效保证了耕地利用分区相邻单元空间上的连通性和行政区界的完整性,对于耕地利用分区具有较好的适用性。研究结果有利于耕地利用分区的统一管理和实施,对综合引导区域耕地利用方向具有一定参考作用。     

基于耗散结构理论的黄土丘陵区耕地利用变化分析

耕地利用和保护是关系我国国民经济和社会可持续发展的全局性战略问题。针对黄土高原耕地利用和保护面临的问题,根据耗散结构理论,以黄土丘陵区耕地资源为研究对象,通过分析黄土丘陵区耕地资源利用的特点,构建了耕地系统的熵流模型,耕地利用效益、光合转化效益及生态效益是影响该区域耕地系统有序性的关键。以上黄试区为例,分析了该试区不同时期耕地系统熵流变化的规律。结果表明,从"六五"时期至"十五"时期,通过对该试区耕地系统进行综合治理,耕地系统的熵值逐步减少,其不同时期的熵变值分别为-0.6524、-0.1988、-0.3421、-0.2664和-0.2900,表明耕地系统的有序性、稳定性逐步提高。     

粮食主产区耕地保护外部性盈余/赤字测度与分析——以河南省为例

为科学测度粮食主产区耕地保护外部性盈余/赤字,论文基于耕地保护外部性多层次边界,构建了省级边界和全国边界下典型区域耕地保护外部性盈余/赤字测度模型,并以河南省18个地市为研究区域展开实证分析。结果表明:(1)同一边界下河南省各地市耕地保护外部性盈余/赤字空间分布差异性明显。省级边界下,河南省耕地保护外部性盈余区和赤字区各有9个地市,整体表现为西北部处于赤字区,东北部处于轻度盈余区,西南部处于中高度盈余区。全国边界下,随着人均粮食消费量标准的提高,耕地保护外部性盈余区数量比重降低、赤字区数量比重加大。在人均粮食消费量为380 kg、400 kg、420 kg和435 kg标准下,耕地保护外部性盈余区(地市)数量占比分别为88.89%、83.33%、77.78%和72.22%。(2)多层次作用边界下河南省各地市耕地保护外部性盈余/赤字空间分布差异性明显。具体表现为:同一地市从省级边界到全国边界下耕地保护外部性赤字减弱、盈余增强,或由赤字区转变为盈余区。总之,未来研究应依据不同作用边界下耕地保护外部性盈余/赤字的空间分布规律,结合主体功能区划,构建多层次一体化的耕地保护经济补偿体系,科学界定耕地保护经济补偿的接受区和给付区,制定科学的耕地保护区际经济补偿标准。     

基于地质环境适宜性的基本农田布局优化研究

基本农田划定及布局受自然、经济社会、生态环境等多元因素的影响,但是当前基本农田布局研究中仍然缺少对地质环境因素的系统考察。该文试图从耕地利用的地质环境约束出发,以徐州市城市规划区为例,开展面向耕地的地质环境适宜性评价,通过GIS空间叠加分析对现行基本农田布局方案进行优化。研究结果表明:1)依据耕地利用与地质环境的关系,整合地形、土壤、水文、地质灾害、地质环境问题等要素开展区域地质环境适宜性评价,是进行基本农田布局优化的前提。2)研究区地质环境适宜性评价等级为较不适宜、不适宜的基本农田面积共2 431.69 hm~2,研究区基本农田存在明显的地质环境约束。3)通过将较不适宜、不适宜的基本农田调出,再从一般农地中调入适宜、较适宜的耕地形成新的布局方案,从地质环境角度看研究区基本农田布局实现了优化。该研究探索了基于地质环境约束的区域基本农田布局优化路径,还可以在城乡建设用地、工矿用地等类型的土地布局优化中进行应用,从而为空间规划编制和管理中实现"矿地融合"服务。     

江苏沿海耕地资源量空间分布态势评价

首先采用农用地分等中自然质量分值的计算方法对江苏沿海耕地自然质量进行测算,然后在此基础上结合各乡镇耕地面积和人口数量计算人均耕地量,对江苏沿海地区耕地资源量的空间分布态势进行评价。结果表明:研究区北部、中西部和南部除少数地区外耕地质量总体较好,中东部耕地质量较差;耕地质量优良的地区人均耕地量水平较低,耕地质量较差的地区人均耕地量水平反而较高。根据评价结果,从提高土地整体利用效率、合理占用耕地、合理开发土地后备资源、污染排放源头控制与生产过程中治理相结合等几个方面提出了沿海地区耕地资源可持续利用的有效途径。     

县域耕地健康产能评价

耕地的产能水平和健康状况是保障粮食安全和可持续发展的基础,对耕地健康产能进行研究,有利于指导优质耕地优先划入基本农田,全面落实耕地数量、质量、生态"三位一体"保护。在梳理土壤健康、耕地产能等研究基础上,界定耕地健康产能的内涵,并将生物活性、作物品质、系统弹性等指标纳入耕地健康产能评价指标体系,运用加权求和法、"1+X"累加模型、连乘积法、叠加法等方法对研究区进行了实证研究。结果表明:研究区耕地产能呈现出由东北地区向西南地区逐渐降低的趋势,耕地健康产能评价结果与耕地健康诊断结果具有相似的规律性,研究区耕地健康产能总体状况良好,级别较低的耕地主要分布在研究区的南部及S湖沿岸,南部大部分为丘陵区,土壤养分含量低,基础设施不完善,产能较低,又由于产业结构和S湖污染的影响,耕地重金属污染严重,导致耕地多为不健康类型。建立的评价指标体系能够反映研究区耕地健康产能的实际情况,能为县域耕地健康产能评价提供借鉴。今后还应重点研究其他尺度的评价指标体系,探索提升耕地健康产能的措施,建立长期的监测网络,为永久基本农田划定和耕地保护提供决策依据。     

景观格局视角下平山县耕地规模化整理潜力评价

从地形条件和土地景观格局两方面选取高程、地形起伏度、斑块面积指数等8项指标构建耕地规模化整理潜力评价指标体系。以平山县为研究区,在ArcGIS空间分析功能支撑下探讨了村级间耕地规模化整理难易程度,并采用障碍诊断分析方法分析制约了耕地规模化整理的限制因素,以期为今后区域土地整理提供科学依据。结果表明:平山县村级耕地规模化整理潜力指数分布在[0.12,0.9]区间内,村级间差异较大,整体上由西北向东南依次递增;从耕地规模化整理分区结果来看,四级区的耕地面积最多（51.2%）,其次为三级区（21.3%）,五级区和二级区耕地面积总和与三级区相当,一级区的耕地面积最少（0.9%）,分区等级越大耕地规模化整理越容易;整理由难变易时,主要障碍因素由耕地资源丰度（RI）和地形起伏度（RDLS）逐渐变为耕地聚集度（CI）和耕地资源丰度（RI）。     

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。     

矿区耕地整治潜力评价与整治分区

探索矿区耕地整治潜力评价方法,为新时期矿区耕地整治的实施提供科学依据。该研究以山西省长河流域为例,从耕地的利用低效利用度、生态脆弱度和土地损毁度3个维度构建矿区耕地整治潜力指标体系,在进行分项测度的基础上,结合地形和社会经济因素进行修正,集成测算了耕地整治潜力,并利用自组织双重聚类和DB指数(Davies-Bouldin Index)确定耕地整治分区和整治策略。结果表明:1)长河流域耕地低效利用度、生态脆弱度、土地损毁度及整治潜力的空间分异显著;2)长河流域划分为健康利用提升区、耕地资源整理区、重点生态修复区、损毁土地复垦区、土地治理优配区和综合土地整治区6类分区,并据此制订差异化的整治策略;3)基于自组织双重聚类划定的耕地整治项目区空间连片性较高,利于耕地整治的全域覆盖,研究为同类区域开展耕地整治潜力评价提供借鉴,也为新时期矿区土地整治规划提供指导。