长江经济带耕地集约利用多尺度时空特征与影响因素分析

科学分析区域耕地集约利用时空分异及影响因素,对于促进耕地资源集约潜力挖掘和高效利用具有重要现实意义。以长江经济带作为研究案例地,从投入强度、利用强度、产出效率及持续状况等维度上构建耕地集约利用评价指标体系,运用投影寻踪模型定量测度1978—2016年长江经济带耕地集约利用水平;基于流域、省域、市域多尺度视角,通过变异系数、ESDA、GIS模型,探究长江经济带耕地集约利用多尺度时空分异格局;运用地理探测器模型揭示长江经济带耕地集约利用分异的影响机制。结果表明:1)1978年以来流域尺度上长江经济带耕地集约利用水平表现提升态势,但演化过程中呈现"东高西低"差异特征;省域、市域尺度上长江经济带耕地集约利用呈现空间集聚特征,并且尺度越小空间集聚越显著。2)研究期间省域、市域尺度空间关联类型均以正向相关为主,且市域尺度上长江经济带耕地集约利用存在空间集聚"俱乐部趋同"现象,表现为H-H(high-high)型主要集聚在上海及苏南地区,并逐渐向绍杭、皖江地区演化;而L-L(low-low)型主要集聚在川西高原区。3)自然因素、人口增长、经济社会发展及制度政策可有效解释长江经济带耕地集约利用时空分异,其中人口因素、经济社会因素对耕地集约利用分异影响显著,而政策因素呈现较强驱动效应。4)最后从开展土地综合整治、加大要素投入力度、优化调整耕地结构、推进农业科技创新等方面提出促进长江经济带耕地集约利用提升政策建议。     

河南省耕地集约利用时空变化特征研究

耕地集约利用水平影响着国家粮食安全及区域的可持续发展,以河南省18个地级市为评价单元,采用最优组合赋权法、协调度评价模型、聚类分析法、GIS空间分析方法定量分析了1989—2008年间河南省耕地集约利用水平的时空变化特征。结果表明:1989—2008年间河南省耕地集约利用水平呈波动上升的趋势,其耕地投入强度和利用效益对耕地集约利用水平影响较大;省域范围内耕地集约利用水平空间差异显著,呈现4级分布,河南北部、东部、南部地区耕地集约利用水平较高,中部次之,西部相对较低;区域间投入强度、利用程度和利用效益差异明显,且出现错位发展。1989—2008年间河南省耕地集约利用水平逐步提高,平原地区的耕地集约利用水平高于山地丘陵地区,且向山地丘陵地区不断扩展,评价结果与现实情况基本一致。     

洞庭湖平原耕地面源污染时空特征及脱钩效应

[目的] 揭示2009—2019年洞庭湖平原耕地面源污染时空演变规律,探究耕地面源污染与农业生产的脱钩关系,为洞庭湖平原耕地面源污染治理提供科学参考。[方法] 采用化肥农药施用强度和粮食单产分别描述洞庭湖平原耕地面源污染和农业生产状况,利用空间分析法和脱钩模型揭示2009—2019年洞庭湖平原耕地面源污染和农业生产的时空演变规律及其脱钩关系。[结果] ①2009—2019年洞庭湖平原化肥、农药施用强度均呈现“先升后降”的趋势,且具有明显的空间差异性,化肥、农药生产率总体上呈现出上升趋势; ②2009—2019年洞庭湖平原粮食单产呈现出倒U形趋势,且具有明显的空间差异性; ③洞庭湖平原粮食单产与化肥农药施用强度的脱钩关系呈现出明显的阶段性特征：第一阶段为波动期(2009—2013年),第二阶段为强脱钩期(2014—2015年),第三阶段为弱负脱钩和衰退脱钩期(2016—2019年); ④洞庭湖平原农业生产与耕地面源污染的脱钩关系在县级空间尺度上逐渐呈现出较高的趋同性和聚集特征。[结论] 应进一步加强耕地面源污染源头防治,并采取多种举措提高粮食单产,最终实现耕地面源污染与农业生产的强脱钩。     

基于县级面板数据的河南省耕地利用集约度区域差异及其影响因素

基于县级面板数据,揭示了1994—2008年河南省耕地利用集约度和各投入要素集约度的变化特征及其区域差异,并通过构建计量经济模型来分析河南省耕地利用集约度的影响因素。结果表明:(1)1994—2008年,河南省耕地利用集约度逐年上升,化肥、地膜、农药、农用机械动力、农用柴油的集约度不断提高,劳动力集约度在2000年达到顶点后逐年下降;(2)河南省耕地利用集约度的区域差异呈现波浪式的变化特征。其中劳动力投入的区域差异表现出明显的阶段性;(3)经济发展水平和农业产业政策对河南省耕地利用集约度变化产生显著的正向影响,人均耕地面积、农业生产资料价格指数负向影响明显。因此,河南省未来应更多关注化肥、农药投入增加可能带来了农业生态环境问题以及通过加大经济落后地区的农业扶持力度来全面实现河南省耕地的集约、高效利用。     

2007-2017年洞庭湖平原耕地生态安全评价及障碍因子诊断

[目的] 研究洞庭湖平原耕地生态安全状况,并诊断其障碍因子,为区域耕地合理利用和耕地污染治理提供参考依据。[方法] 基于DPSIR模型构建洞庭湖平原耕地生态安全评价指标体系,从县域尺度,采用基于熵权的改进TOPSIS模型测度洞庭湖平原2007—2017年耕地生态安全指数,并采用障碍度模型诊断耕地生态安全状态的主要障碍因子。[结果] 2007—2017年洞庭湖平原整体耕地生态安全程度处于临界状态,整体安全指数在研究期内波动上升但增速缓慢;不同县（区、市）耕地生态系统安全变化特征不一;中低产田改良比例、秸秆还田比例、测土配方施肥比例、农药使用强度、地膜使用强度、化肥施用强度、农业自然灾害成灾比例等是制约耕地生态安全的主要障碍因子。[结论] 为改善洞庭湖平原耕地生态安全状况,应大力实施全域土地综合整治,加强农业面源污染治理。     

近35年中国耕地集约度时空变化特征分析

为对比分析全国各地区耕地集约利用时空变化特征,探索耕地集约度变化关键节点,利用1985—2016年省际面板数据,构建包含17项指标的耕地集约利用评价指标体系。基于主成分分析法综合评价各研究区域耕地集约利用水平,运用动态变化模型分析耕地集约度变化差异。结果表明:(1)在国家尺度上,耕地集约度总体表现为"缓慢上升—迅速增加"的趋势;(2)在区域尺度上,耕地集约利用水平具有明显的分异特征,东部地区耕地集约度最高,中部地区次之,东北、西南和西北地区集约利用水平有待提升;(3)在省域尺度上,耕地集约度受自然地理条件和经济发展状况影响较大,区域差异明显;(4)随着耕地集约度增速变缓、生产要素集约度降低和国家政策调整,"产量—生态"平衡下的可持续集约化将是耕地利用的发展方向。因此,未来应关注耕地集约利用的生态环境效益及风险,更好地促进耕地可持续集约利用。     

黑龙江省耕地集约利用评价与空间差异分析

耕地集约利用内涵界定是耕地集约利用评价的基础。分析了耕地集约利用的内涵,构建了黑龙江省耕地集约利用指标体系,运用信息熵、综合指数和GIS相结合的方法对黑龙江省耕地集约利用空间差异状况进行了分析。结果表明,黑龙江省耕地集约利用水平受区域自然条件差异影响,具有明显的区域分异特征,表现为黑龙江省西南部和南部地区耕地集约利用程度高,东部地区次之,北部和西北部地区最低;从指标体系领域层权重看,投入强度对耕地集约利用水平的影响最大,对耕地的基础设施投入远低于生产性投入,从而为黑龙江省区域耕地投入政策制定和调整提供依据。     

基于MODIS NDVI年序列的区域化肥投入空间化方法

随着农业水土资源高效利用和大量化肥投入,区域农业生态系统面临很大的生态环境压力。为准确评估区域施肥导致的环境风险,需要化肥投入的空间分布数据。在区域土地的初级生产力构成因素理论分析基础上, 通过主成分分析建立不同作物种植模式下MODIS的NDVI年序列与区域土地自然质量和化肥投入的空间关系,建立了化肥统计数据的空间化分配方法。研究区结果表明NDVI年序列第一主成分与第二主成分,分别与土地自然质量和化肥投入呈显著相关,利用该关系完成了乡镇化肥汇总数据的空间分配,表明该方法对区域化肥进行加权分配的合理性和可行性。     

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。     

中国第二次土地调查以来省域耕地利用时空变化

[目的]分析和研究全国第二次土地调查(简称"二调")以来各省级空间地域单元的耕地利用现势分布和省域耕地利用的时空特征,以期寻求促进耕地资源可持续利用的针对性政策改进措施。[方法]基于2009—2016年全国和省级年度土地利用现状数据,利用GIS空间分析、数学指数模型等方法进行研究。[结果]①2009—2016年间中国耕地面积总体呈减少趋势,其中旱地减少面积多于水田、水浇地增加面积,耕地总面积共减少4.64×10~5 hm~2,但基于各省域间资源禀赋的异质性和社会经济发展差异,耕地面积分布与利用呈现出明显的差异性。②受不同阶段耕地保护政策的影响,耕地面积在时间和空间不同维度上均或多或少受政策调控,这是形成耕地利用时空变化格局的重要原因。③中国的耕地保护政策需要在耕地利用的时空变化分析基础上进一步加以科学优化,并积极引导区域耕地利用与资源环境协调发展。[结论]现阶段耕地资源利用具有较强的空间、时间异质性和动态变动性特征,而全国省域耕地利用变化过程受到全局性和区域性政策演进与人类活动定向干预的双重作用,亟需在及时跟进和把控耕地变化特征差异的基础上,通过适时合理的政策调控实现对省域耕地资源差异化保护和利用,以保障粮食安全和协调资源匹配,促进区域可持续发展。     

中国省际耕地利用效率时空格局分异与机制分析

科学剖析省际耕地资源利用效率时空格局分异及机制,对推进省际耕地资源集约利用具有重要的理论及实践意义。该文以中国省域(除港、澳、台)作为研究案例区,从投入和产出2个维度构建指标体系,运用改进DEA(data envelopment analysis)模型测度1994—2012年中国省域单元耕地利用效率值;综合利用ESDA(exploratory spatial data analysis)关联模型、R/S(rescaled range analysis)分形模型等方法分析省际耕地利用效率时空格局分异特征,并通过Tobit回归模型揭示效率时空分异的驱动机制。结果表明:1994—2012年中国省际耕地利用效率DEA最优比例相对较小,空间表征出东部高、中西部低的分布格局;东部沿海、北部沿海、东北地区综合效率较高,呈上升发展趋势,技术效率与综合效率变化较相似,而规模效率呈现先上升后下降态势;全局上省际耕地利用效率呈现空间正自相关,以空间集聚为主要分布模式;局部上可划分4种类型:H-H(high-high)效率区、H-L(high-low)效率区、L-H(low-high)效率区、L-L(low-low)效率区,其中H-H效率区主要分布在长三角、京津地区,并逐渐向珠三角演化,而L-L效率区主要集聚在中国西北地区;未来省际耕地利用效率将表现出继续增长的分形特征,且增长高值区集聚在中国东部、北部沿海;经济发展水平、农业科技进步是影响效率空间分异的重要因素,自然环境条件是效率发展差异的基础因素,而农户自身特征也会对效率时空分异产生一定冲击;最后,从推动技术进步、调整产业结构、耕地整理流转、补偿激励机制等方面提出省际耕地集约利用政策建议。     

2009-2015年中国耕地资源利用时空格局变化研究——基于粮食安全与生态安全双重视角

[目的]研究2009—2015年中国及其31个省（不含港澳台地区）耕地资源利用的时空格局变化,为优化和完善中国耕地保护政策,促进区域可持续发展提供科学参考。[方法]基于粮食安全和生态安全双重视角,利用粮食供需平衡法和生态足迹法,分析耕地资源的供需盈亏和生态盈亏,并结合耕地保护红线和行星边界框架,探讨中国耕地资源利用的安全区间。[结果]从粮食供需盈亏来看,中国耕地利用处于供需不平衡状态,省际差异明显,盈余省份主要分布在中部和东北地区,东南沿海省份赤字系数较高;从生态足迹盈亏来看,中国耕地利用总体处于生态赤字状态,赤字系数较高的省份主要位于中东部人口集聚和经济发达地区及西北地区,少数盈余省份分布在南部和西南地区;行星边界框架提出的耕地转化率不超过15%,具有一定合理性。结合耕地保护红线讨论中国耕地规模的安全区间,认为1.20×10⁸~1.44×10⁸ hm²是相对合理的设定。[结论]今后在完善区域差别化耕地保护政策的过程中,应当关注耕地规模区间的设定和变动,遵循粮食安全与生态安全协调并举的可持续发展原则。     

基于县域尺度的中国土地整治新增耕地空间差异分析

为探索中国土地整治新增耕地在数量及来源上的空间分布特征,利用2006-2012年土地整治项目信息,基于县域尺度,采用空间自相关方法,对近年来中国土地整治新增耕地数量及来源结构的空间差异进行分析,结合自然资源条件、经济发展水平、土地利用政策等分析了差异产生的原因,得到以下研究结论：在空间分布上,土地整治新增耕地总体呈现东部高于西部、经济发达区高于欠发达区、粮食主产区高于非粮食主产区、平原地区高于山地丘陵区;在空间关联性上,县域尺度下新增耕地在空间分布上存在较为显著的空间正相关性,东部沿海经济发达区、土地开发重点区为新增耕地高-高集聚区,中、西部欠发达、自然资源条件较差及后备资源有限的地区为新增耕地低-低集聚区;在新增耕地来源结构上,具有显著的区域及省际间差异。东部发达地区主要以整理和复垦来源为主,北方地区的新增耕地多由土地开发和整理获得,中部地区来源复杂,四川、重庆以整理来源居多,陕西中部、湖北大部多为整理、复垦类型;南方广东、广西、贵州、湖南、江西多为开发类型。经济水平及资源条件相似的广东与浙江、辽宁与吉林等省份之间具有明显的省际差异。该研究结果为相关宏观决策提供数据参考。     

1978-2015年中国多尺度耕地压力时空差异分析

为充分认识中国耕地压力的现状、变化趋势和空间分布差异,以保障中国的粮食安全,该文利用修正的耕地压力指数模型计算了中国31个省级行政区域1978－2015年的耕地压力指数,并在此基础上从国家、四大经济区域、省域3个尺度分析了耕地压力指数的时序变化和空间分布差异;该文借鉴力学原理,引入耕地压力重心的概念,通过计算耕地压力重心坐标,进一步揭示了耕地压力指数的空间变动情况。研究发现,中国耕地压力指数表现出明显的地域差异性,耕地压力重心随时间推移逐渐向东南方向移动,具体表现为东部地区耕地压力逐渐增加,西部地区耕地压力始终较高,而中部和东北地区耕地压力基本稳定在安全状态;通过对各省耕地压力指数进行系统聚类,可将中国31个省级行政区分为4种类型,分别为高压力型、中压力型、低压力型和无压力型。最后该文基于上述研究结果,对于不同耕地压力程度和类型的地区提出针对性的建议来缓解耕地压力,以更有效地保障各地区的粮食供给。     

基于地理加权回归模型的长江中游地区人均耕地面积变化影响因素分析

[目的]利用GWR模型揭示长江中游地区人均耕地面积变化影响因素的空间异质性,为今后管理该区域耕地资源提供科学依据。[方法]在总结该地区人均耕地面积现状的基础上,分析人均耕地的Moran’s I指数,利用相关年份数据分析了最小二乘法(OLS)和地理加权回归方法(GWR)的差异,采用GWR模型对该区域各市人均耕地面积的影响因素进行分析。[结果](1)城镇化率对人均耕地的影响由正相关向负相关变化,影响程度增强,系数值空间差异较大;(2)人口增长率与人均耕地大部分地区呈负相关,局部地区呈正相关,影响程度减小,空间差异较大;(3)第一产业总产值比重与人均耕地大部分地区呈正相关,局部呈负相关,影响程度下降,空间差异较大;(4)粮食单产与人均耕地由负相关向正相关变化,影响程度增强。[结论]GWR比OLS更能反映影响因素的空间异质性,成功揭示了各因素对人均耕地的影响程度和区域差异。     

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。     

1949年以来河北省耕地利用转型特征及过程

把握耕地利用转型脉络是改进耕地资源管理模式的重要前提。该研究通过构建耕地利用形态的度量指标,刻画1949—2019年长时间序列变化特征,基于趋势性转折点诊断耕地利用形态转型期,分析不同转型期耕地转型的诱发路径。结果表明：1）河北省耕地利用形态表现出明显的转型特征。其中耕地利用面积以快速减少转变为缓慢减少为标志发生转型;耕地利用结构以水浇地占比超过50%为标志发生转型,由旱地为主逐渐向以水浇地为主演变;耕地利用强度表现为快速增强后平缓发展的趋势,耕地利用强度达到最高值后开始转型为平衡发展;耕地经营模式受政策驱动,由家庭分散经营逐渐向小农户与土地流转、土地托管等规模经营并存转型;耕地利用功能呈现上升-下降-上升的演变趋势,以耕地主导功能由社会功能向生产功能转变为标志发生转型。2）随着社会经济发展,河北省耕地利用形态相继发生转型。耕地类型结构、功能等形态在1975年和1995年完成转型,早于社会经济发展初级阶段向中高级阶段转型;耕地利用面积、耕地经营模式和利用强度等形态转型分别在2011、2002和2008年完成,晚于社会经济发展初级阶段向中高级阶段转型。3）人口增长、区域发展政策、社会发展...     

土地用途管制框架下农户土地利用行为特征及影响因素——四川省成都市和湖北省武汉市2个典型区域的比较

[目的]探讨农户土地利用行为的区域差异及其受土地用途管制的影响,为更好引导农户合理利用土地,提高土地利用效率及完善土地用途管制制度提供借鉴。[方法]以率先试点耕地保护基金的四川省成都市和尚未实行耕地保护经济补偿政策的湖北省武汉市2个典型城市的43个村庄433名受访农民为例,利用非参数检验及回归模型分别从土地利用意愿、土地利用结构、土地利用强度和土地保护程度4方面探讨农户土地利用行为的基本特征及影响因素。[结果](1)农户土地利用行为呈现出农地利用意愿较低,倾向兼种粮食作物和经济作物,单位农地投资强度较低,农地利用效率呈两极分化且忽视农田环境保护的特点。(2)农户土地利用行为具有显著的区域差异,成都受访农户农地流转参与率较武汉农户农地流转参与率高12.61%。(3)农户个体和家庭特征、土地用途管制程度及区域因素均对农户土地利用行为有显著影响。[结论]农户土地利用行为呈现两极分化,且其受农户个体及地域差异显著影响。     

近10年中国耕地变化的区域特征及演变态势

随着工业化、城市化进程推进,中国耕地在数量和质量方面均发生了显著变化。通过分析2009-2018年中国耕地的时空变化,掌握中国耕地变化的区域特征与变化态势,有助于制定差别化的区域耕地保护政策与管理策略,为保障粮食安全提供科学依据。该研究基于2009-2018年土地调查格网数据,利用GIS空间分析、数学指数模型等方法,从耕地数量、空间以及立地条件等方面研究近10年来中国的耕地时空变化特征。研究表明:1)2009-2018年间中国耕地数量总体稳定,但是耕地数量变化的区域差异较大。全国耕地共减少39.37万hm2,减少幅度为0.29%。2)从市域尺度分析,呈现以"哈尔滨-郑州-昆明"带为中心的东-中-西分异特征,该中心带内耕地净减少面积与全国耕地净减少总量基本持平,而该中心带以东地区的耕地净减少量与中心带以西地区的耕地净增加量相近。3)耕地空间变化率在长江以北的长江中下游平原区、黄淮海平原区以及四川盆地及其周边地区相对较高,表明这些区域人为调整耕地空间布局的强度较大,但其市域内净增加耕地面积总量却不大。4)耕地减少主要分布在距离主要城市中心30 km以内的区域,而耕地增加主要发生在离城市中心40km以外区域,这进一步说明城市化发展仍然是当前耕地减少的主导因子。此外,石嘴山、延安、雅安、榆林、张家口、丽水和泉州等地的耕地平均海拔增加较大,说明这些地区耕地"上山"现象较为严重。因此,今后应根据耕地变化"热点地区"的动态识别,提升自然资源管理和督察的精准定位和因地施策的能力。