多尺度下的南方山地丘陵区耕地质量空间自相关分析——以江西省黎川县为例

分析不同尺度下的耕地质量空间分布格局,是提高耕地质量与加强耕地保护建设的基础。选取耕地质量等别监测试点县江西省黎川县为研究区,运用加权平均法、变异系数法和空间自相关分析法,以国家级耕地质量指数为空间变量,分别从县级、乡镇级和村级尺度上探讨了耕地质量的空间关联程度及其分异规律。研究结果表明:1)研究区耕地质量呈现出"南北高,东西低"的空间分布规律,耕地质量指数Mora’s I值表现为国家利用等指数国家经济等指数国家自然等指数,县级、乡镇级和村级耕地质量指数的Moran’s I值依次降低,三者均呈显著的空间正自相关集聚态势。2)随着空间尺度的不同,耕地质量指数具有不同的空间关联度,自然等指数受空间尺度影响较大,经济等指数其次,利用等指数最小。3)正相关高-高型和低-低型耕地以组团形式聚集分布,负相关高-低型和低-高型耕地无明显的集中区域,多以零星状分布。研究结果显示耕地质量空间差异对空间尺度的变化较为敏感,可为区域高标准基本农田建设、土地综合整治、耕地质量监测和耕地保护与管理分区提供借鉴参考。     

基于耕地质量指数局部空间自相关的耕地保护分区

科学合理地制定耕地保护分区,是实现耕地差异化保护、精细化管理的重要保障。该文采用Moran散点图和局部空间自相关分析相结合的方法,以耕地质量指数为空间变量,探讨广宁县耕地质量的空间结构性特征和聚集性规律,并据此提出耕地保护分区方案。研究结果表明:广宁县耕地质量在空间分布上呈现出一定的聚集性规律,正相关类型(高-高和低-低型)多以"组团"形式出现,聚集性较强;负相关类型(高-低和低-高型)无明显集中区域,零星分布。基于局部空间自相关分析的耕地保护分区,既综合考虑了耕地自然条件、利用条件和经济条件,同时将耕地质量的空间属性作为第4维,纳入到耕地保护分区研究中,为耕地差异化保护、精细化管理提供了思路。最后,提出了基于局部空间自相关的耕地保护分区方案及相应的保护措施,可为研究区域耕地保护分区提供参考。     

溧阳市耕地质量空间分布特征与保护分区研究

为进一步分析县域耕地质量空间分布格局,研究耕地保护的空间相关性,选取江苏省溧阳市为研究区,运用空间自相关分析方法,以耕地质量指数为空间变量,从县级和乡镇级尺度探讨耕地质量的空间分异规律及产生这一规律的原因,构建了耕地保护分区。结果表明:(1)整体上,溧阳市耕地质量的各属性都具有较强的空间正相关性;全局Moran’s I值和局部空间自相关指标值均表明,耕地经济质量等空间自相关性最强,利用质量等次之,自然质量等最弱;局部空间上呈现较强的变异特征,正相关类型(HH和LL型)多以组团形式存在,负相关类型(HL和LH)以点状形态零星存在。(2)空间尺度的变化对耕地质量指数空间相关性影响较大。县级尺度空间自相关水平普遍高于镇级平均水平,而且大部分乡镇的Moran’s I值均低于县级整体水平。(3)综合考虑3类耕地质量指数的空间分布特征,将溧阳市耕地划分为4类保护区,提出相应的保护措施。     

基于耕地质量指数和空间自相关的苏南地区耕地保护分区

掌握耕地质量指数的空间集聚性和异质性特征,对耕地质量利用分区管理与制定差异化保护政策提供科学依据。运用江苏省2016年度耕地质量等别更新数据库,以耕地质量指数为空间变量,采用面积加权平均法和空间自相关的分析方法,计算县区的耕地质量等别指数,探究耕地质量等别指数的集聚性规律和异质性特征。结果表明:(1)苏南地区耕地质量等别在空间分布上呈现较强的集聚性规律,呈现由东南向西北逐级递减的趋势;(2)苏南地区耕地质量整体上呈现显著的空间正相关特征,从全局Moran′s I值分析,表现为国家利用等指数自然等指数经济等指数;(3)从县级耕地质量局部空间自相关分析得出耕地质量HH型呈现组团集中分布特征,LH型和HL型则零星分散在个别县区,LL型按条带状集中分布。研究基于县区耕地利用特点与局部空间自相关分析类型,将苏南地区划分为重点保护区、质量提升区、结构调整区和优先建设区4个耕地保护分区。     

东港市耕地质量空间相关性分析及驱动机制研究

耕地质量在空间分布上具有区域的差异性,开展耕地质量的空间差异性研究和驱动机制探索可为耕地资源的空间保护提供方法借鉴。本文以辽宁省东港市为例,运用空间自相关分析方法,分析了耕地质量在空间上的聚集性规律和分布特征,并探讨了影响耕地质量空间差异的驱动因素,提出了分区保护方案。研究结果表明:(1)在一定的距离阈值下,东港市耕地质量在空间分布上具有较强的空间正相关性,且空间自相关程度受到距离阈值的影响;(2)东港市耕地质量的空间集聚类型多以连片集中的形式出现,具有明显的空间特征;(3)耕地自然等指数,利用等指数和经济等指数的空间分布受到不同主导因素的影响;(4)根据耕地质量局部空间自相关分析结果,可将研究区划分为不同的耕地保护区,并根据耕地质量空间集聚类型进行分区保护和重点整治。     

基于局部空间自相关的思茅区耕地利用保护综合分区

对耕地质量在空间上分布的规律研究,是进行耕地质量保护与制定合适土地政策的基础。使用Moran指数的局部空间自相关为研究方法,以思茅区为例,对思茅区内所有耕地图斑进行聚类分析,并依据分析结果对耕地进行利用保护分区。结果表明:(1)思茅区内耕地质量在空间上呈现较强的聚类,耕地质量高分聚集的优质耕地主要分布在城区与六顺镇的周围,低分聚集的劣质耕地主要分布在思茅区的西北部高山峡谷地区。只有少量区域的耕地质量存在负相关或不显著相关,分散分布于思茅区内;(2)根据耕地自然等指数与利用等指数的局部空间自相关的聚类差异,将耕地分为优先保护集约利用区、重点保护高效利用区、提质改良潜力利用区与综合改良低效利用区4个区域,并对分区提出相应的耕地利用保护策略。该研究结果客观反映了思茅区耕地的自然与利用状况,为研究区内优化产业布局与基本农田保护区的划定提供参考。     

多尺度下崇义县耕地质量空间分布差异特征研究

耕地质量优劣既取决于质量等别高低,又与空间分布特征密切相关。研究多层次的耕地质量内涵与空间结构性特征是加强耕地保护并合理配置土地资源的重要依据。本文以南方丘陵山地典型区域崇义县为例,运用Geoda、GS+等平台支持的空间自相关模型,探讨县级、乡镇级与村级空间尺度下耕地自然质量、利用质量与经济质量的空间相互作用和分布规律。结果表明：1）崇义县耕地质量存在显著相关性,耕地质量的Moran’s I值呈现自然质量（0.445） > 经济质量（0.406） > 利用质量（0.281）的特征;2）不同空间尺度下耕地质量具有多样的空间尺度效应,随着空间尺度缩小,自然质量差异最大、经济质量次之、利用质量差异最小,大空间尺度弱化了耕地质量的空间聚集差异特征,村级尺度下耕地质量空间聚集效应最显著;3）耕地质量正相关HH （高-高）型和LL （低-低）型多以团状或带状集中分布,负相关HL （高-低）型和LH （低-高）型无明显分布规律。研究结果揭示了耕地自然质量、利用质量与经济质量对于尺度变化的响应规律,对于各级行政主体监测保护耕地及制定精准高效的耕地质量建设方案具有一定的现实意义。     

山地丘陵区村级尺度耕地质量评价及保护分区

科学开展耕地质量评价,合理划定耕地保护分区,是实现耕地差异化保护和管理的重要前提。研究采用空间自相关方法,以重庆市荣昌区为例,以国家等耕地质量指数为空间变量,从村级尺度探讨山地丘陵区耕地质量的空间关联性与集聚特征,并基于局部空间自相关分析结果提出了耕地保护分区方案。结果表明:(1)荣昌区耕地质量全局空间上呈现较弱正相关性,全局Moran′s I值表现为耕地等别指数>利用等指数>自然等指数;局部空间上呈现较强变异特征,70%以上空间类型表现为随机分布,正相关类型(HH型和LL型)多以"组团"形态存在,负相关类型(LH型)以"点状"形态存在;(2)基于局部空间自相关类型特征及顺序组合,将耕地保护划分为重点保护区、重点改良区、适度改良区和适度调整区4类,并针对性提出耕地保护措施及管控说明。因此,在自然地理条件欠佳的山地丘陵区,研究结果可为各级行政主体精准有效地实施耕地保护和质量建设提供参考。     

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。     

浙江省耕地质量多尺度空间自相关分析

掌握耕地质量在不同尺度下的空间特征,是有针对性地进行耕地质量建设与制定合理的管理措施对策的基础。该文运用基于Moran’s I指数的空间自相关分析方法,以浙江省为例,分别进行省、市和县级尺度下空间自相关核算。结果表明:1)浙江省耕地质量3类指数在不同尺度下均呈现出显著的空间正相关性,具体表现省、市和县耕地质量指数的Moran’s I值依次降低,耕地自然等指数的空间集聚性受尺度影响最大,利用等次之,经济等最小,县级尺度的耕地质量3类指数Moran’s I值波动大于市级和省级水平;2)浙江省耕地质量3类指数Moran’s I值均表现为自然等指数利用等指数经济等指数,耕地质量的自然等指数Moran’s I值的变化幅度最大,利用等次之,经济等最小。研究结果显示耕地质量空间差异对空间尺度敏感,可为耕地分区利用管理以及土地整治工程设计提供科学依据。     

基于可改良限制因子的耕地质量等别提升潜力研究

分析不同尺度耕地质量等别提升理论潜力和实际潜力空间分布特征,为加强耕地保护和提升耕地质量提供依据。该文以辽宁省大石桥市为研究区,基于大石桥市农用地分等结果,筛选土地整治工程可改良限制因子,构建指数提升潜力模型测算研究区耕地质量自然等、利用等和经济等指数的理论潜力与实际潜力。运用面积加权法和局部空间自相关法,揭示研究区乡镇、村级和地块不同尺度的耕地质量等别提升潜力的空间分布特征。结果表明:1)各乡镇耕地质量等别提升潜力空间差异明显,呈现东高西低,依次递减;2)各行政村耕地质量等别提升潜力东部属于正相关类型(高-高型)且集中连片,中部正相关类型(低-低型)面积较小且零星分布,西部为随机分布;3)东中部地块耕地质量等别提升潜力较大,东部坡耕地宜实施土地平整工程,中部耕地宜实施灌溉与排水工程。研究结果可为区域规划土地整治重点工程和划定耕地保护分区提供理论与技术支持。     

西南片区耕地等别空间分布特征

为了满足西南区耕地质量管护和利用的需求,以西南5省(市、自治区)年度更新数据为基础,运用面积加权平均法、ArcGIS空间自相关方法和数理统计等方法,分析了西南片区耕地等别空间分布特征。结果表明:(1)西南片区耕地自然等、利用等和经济等的平均等别分别为9.85,9.86,9.80,耕地质量整体中等偏低。(2)西南片区各省耕地等别差异明显,广西自治区3类指标平均等均在8.5等以下;四川省利用等最高为8.25等;重庆市3类指标平均等别为9—10等;云南省为10—11等;贵州省质量最差,平均等为11—12等。(3)市(区、县)际3类等别分布特征和自相关分析结果相匹配,多以连片和团状聚集,整体显示质量较高的耕地集中在江南区和华南区的各市(州),平均等趋于7—8,8—9两个区间内,与自相关空间分布LL型相匹配;而质量较差的耕地则集中分布在横断山区和云贵高原区的各市(州),与HH型相匹配;负相关类型LH和HL无明显集中区域。西南片区耕地质量整体呈现出由北往南耕地质量逐渐上升的分布规律,耕地质量受到区位因素和自然条件影响较大,区域内具有明显的地带性分布规律。     

基于限制因子改良与耕地质量潜力耦合的耕地整治分区

科学划定耕地整治重点区对于实现区域土地资源可持续利用具有重要意义。该研究以内蒙古河套-土默川平原为研究区，从农用地可改良限制因子角度出发，采取自然等提升潜力指数模型和局部空间自相关模型划分耕地质量提升潜力区，在耦合限制因子改良程度分级的基础上，确定耕地整治分区。研究结果：1）研究区耕地质量提升主要受限于土壤有机质含量和盐渍化程度，耕地整治难度整体呈现两边高中间低的趋势。2）研究区自然等提升潜力指数呈现西高东低的分布趋势，且耕地质量提升潜力空间差异明显，潜力提升呈现"低-低"聚集特征的耕地多分布在东部，呈现"高-高"聚集特征以及无聚集特征的耕地多分布在西部。3）研究区耕地共划分为4种整治类型，其中重点整治型耕地为0.84万hm2，是实施耕地整治的重点区域；选择整治型耕地为22.22万hm2，应选择其质量提升潜力相对较高且集中连片的地块进行整治；保护整治型耕地为54.98万hm2，应当被划入到基本农田保护区内；不宜整治型耕地为26.46万hm2，应当进行有选择地退出还林还草。该研究提出的研究方法可为细化限制因子在耕地整治分区中的应用提供参考，同时研究成果对半干旱区耕地整治具有现实指导意义。     

武功县耕地质量空间变异分析

为了弄清楚武功县耕地质量空间变异规律,应用地统计学方法,分别针对武功县耕地自然质量等指数、利用等指数和经济等指数各选取1000个分等单元样点,在保证样点为正态分布的前提下,应用GS+9.0软件进行对武功县耕地自然质量等指数、利用等指数和经济等指数的空间变异进行定量分析。结果表明:武功县耕地质量的空间变异是以结构性因素引起的为主,自然质量的空间变异在3270 m以内,利用质量的空间变异在11310 m以内,而经济质量的空间变异在14970 m以内。自然质量以南北方向和西北东南方向变异大,而东西方向变异小。利用质量和经济质量则以南北方向和西南东北方向变异大,东西方向变异最小。地统计学方法是定量研究耕地质量空间变异的有效方法,利用地统计学方法对耕地质量空间变异研究有利于认识耕地质量空间分异规律,也有利于有效选择耕地质量监测样点。     

基于国土空间"三线"划定与耕地质量自相关的耕地空间布局优化

结合国土空间规划与耕地质量自相关属性优化耕地保护空间布局，对于耕地质量提升、保障粮食安全具有重要意义。该研究采用改进空间自相关模型，将生态环境作为耕地质量空间相关性分析框架的"第四维"，从地块尺度模拟位于"三线"内地块耕地质量指数的空间自相关性，据此提出优化耕地保护空间布局的方案。结果表明：1）高淳区高质量耕地呈现出东部集中连片、西部零散分布的特征，低质量耕地集中分布在高淳东部，各耕地自然指数均呈现出"西高东低"的特征。2）各耕地质量指数正、负相关型分别与高、低质量耕地的空间高度吻合，均表现出较强正相关性的空间聚集特征。自然质量、利用管理、经济价值及生态环境指数的Moran''s I值分别为0.79、0.92、0.89、0.77，空间集聚性从大到小的顺序为利用管理、经济价值、自然质量与生态环境指数。3）结合国土空间规划与耕地质量自相关优化耕地布局，永久基本农田新增968.15hm2，等级提升0.94，确定永久基本农田保护区、城镇发展缓冲区、生态环境保护区及综合调节区4个一级类与14个二级类。其中，永久基本农田保护区综合质量最优，耕地质量表现出较强的空间扩散效应，应禁止非农建设；城镇发展缓冲区耕地质量较差但区位优势突出，是城镇建设理想区；生态环境保护区耕地综合质量较差但生态优势明显，应开展生态防护工程，形成生态保护格网；综合调节区应判明耕地障碍因素的作用机理，有序开展田间整治，实现向永久基本农田的跃迁。     

基于耕地质量和空间集聚格局的县域基本农田划定

为实现新时期划定基本农田数量达标、优质稳定、集中连片、生态并重的具体要求,以余江县为例,从自然条件、区位条件、耕地稳定性和生态安全4个方面构建了耕地质量综合评价指标体系,结合多因素综合评价与逐级修正模型测算了耕地质量综合分值,采用改进的局部空间自相关方法分析了耕地质量的空间集聚特征,从而探索了县域基本农田划定方法。研究表明:(1)余江县的耕地综合质量平均分值为54.74,综合质量总体较高,主要集中在中部河谷平原地区。(2)耕地综合质量在空间上呈现一定的集聚规律:HH型和HL型与高分值耕地空间分布保持一致;LH型和LL型与低分值耕地空间分布保持一致;而无显著型无明显集中区域,面积较小,且零星分布。最终选择HH,HL和LH型入选基本农田。(3)通过耕地质量综合评价得到的基本农田划定结果对此种方法进行验证,并基于景观格局指数对两种方法进行对比分析,这种方法得到的基本农田划定方案在空间连片度、斑块破碎度等方面得到优化,更加符合划定基本农田的稳定、优质、集中的目标。     

嘉兴市耕地细碎化和空间集聚格局分析

为了探索耕地细碎化与区域社会经济的空间格局耦合关系,该文基于土地利用现状数据,获得嘉兴市耕地细碎化指数及其空间分布。基于空间自相关性分析的耕地细碎化结果表明,嘉兴市3个耕地细碎化指数的空间聚集程度顺序是斑块面积指数>斑块分散指数>斑块形状指数;嘉兴市3个耕地细碎化指数的局部空间自相关集中在H-H型(高-高关联)和L-L型(低-低关联)的镇(街道)占到了80%以上。耕地斑块面积指数强势H-H型主要分布在嘉兴地区西部的桐乡市和海宁市,耕地斑块分散指数强势H-H型主要分布在嘉兴地区东部的平湖市、南湖区和海盐县,耕地斑块形状指数强势H-H型主要分布在嘉兴地区东部的平湖市和嘉善县。进行耕地细碎化和社会经济发展的空间耦合性分析表明,农村居民点分散度指标和斑块面积指数以及斑块分散指数的空间耦合性最好。分析嘉兴市耕地细碎化空间格局及其与社会经济发展的关系能够为耕地保护在空间格局优化上提供参考和建议,对于农村土地整治和土地利用效率的提升具有指导意义。     

基于半方差函数与等别的耕地质量监测样点优化布设方法

耕地的数量和质量在维护国家安全、社会稳定方面具有举足轻重的作用。该文以浙江省耕地质量监测试点松阳县为例,探讨县级尺度的耕地质量监测样点的布设方法。选择自然等指数的均方差和绝对偏差计算在允许误差范围内监测样点的样本容量;采用地统计学半方差函数分析耕地质量的变异情况,利用自然等指数的变异特征与规律实现监测样点的预布设;重点分析耕地质量等别、分等因素、耕地质量潜在变化区域的空间分布,结合等别组合的空间分布特征对预布设的监测样点进行优化,得到40个监测样点。研究成果提高了监测样点的精度、代表性、科学性,方法易操作推广,具有很好的应用价值,能为耕地质量监测的管理工作提供参考。     

常州市钟楼区耕地产能空间分布与影响因素分析

耕地产能评价对于耕地资源保护及质量提升具有重要的现实意义。通过构建耕地产能评价体系,运用空间自相关及主成分回归分析法对常州市钟楼区的耕地产能进行空间分布及影响因素分析。结果表明:基于气候、自然因素和技术水平综合指标的耕地产能评价体系具有适用性和可操作性;钟楼区耕地产能等别分为6等和7等,其中6等地占比达到97.55%,等别空间分布呈现出城区内部街道低、外围地区较高的格局;耕地产能整体空间集聚性显著,各街道(乡镇)均表现出较强的空间正相关性,正相关类型(HH型和LL型)多呈现组团式,负相关类型(LH型和HL型)则分布零散;耕地自然质量和技术水平是影响钟楼区耕地产能空间分布的主要驱动因素,其中,耕作层厚度、有机质含量、障碍层距地表深度和土壤养分元素为主导因素,pH值、灌溉保证程度和排水条件为次要因素。因此,应从增强耕地自然质量、提高耕地技术水平等方面制定提高耕地产能的针对性措施。     

基于局部空间自相关的高标准基本农田建设分区

加快高标准基本农田建设是实现中国耕地质量保护与管理的有效措施之一。为合理划定高标准基本农田建设区域,该文以广宁县为例,在综合评价耕地质量的基础上,引入局部空间自相关分析(LISA,local indicators of spatial association)进行相关研究。结果表明:广宁县耕地质量整体平均水平较高;村级耕地质量在分布上存在一定的空间正自相关性;根据局部空间自相关结果可将全县分为高标准基本农田建设优化区域、重点区域、后备区域和一般区域。在未来整治与建设过程中,可结合不同自相关类型的特点,针对不同的建设区域采取差别化开发整治措施和有序性建设时序安排。该研究综合考虑了耕地自然属性、社会经济属性以及空间属性的差异,体现出耕地规模、质量与空间聚集"三位一体"的分区保护思路,能够为耕地保护和农田整治建设提供依据。