农业土地资源遥感研究动态评述

【目的】作为地球陆地系统最重要的组成部分,农业土地系统对于确保国家粮食安全与资源安全,科学理解人—地耦合关系具有重要作用。【方法】文章从农业土地系统科学视角出发,系统梳理了农业土地资源遥感的总体框架,围绕4个核心内容的研究现状、进展和存在问题进行了深入论述。【结果】农业土地资源遥感包括资源调查和变化监测两个主要任务,其核心内容包括:耕地资源的数量和空间分布调查、农作物种植结构调查、农业土地集约化利用监测、农业土地利用时空变化监测等。【结论】面向当前和今后相当长时间内智慧农业、农业高质量与绿色发展的迫切需求,农业土地资源遥感需要从系统性和整体性的科学视角来开展综合研究,天空地一体化、多源数据、多时空尺度和多技术方法的综合集成将是未来农业土地资源遥感研究的重点发展方向。     

粮食主产区农业生态环境与农业经济的耦合协调及空间关联分析

【目的】探索中国粮食主产区农业生态环境与农业经济耦合协调规律及空间关联特征,为实现农业生态环境与农业经济协同发展提供智力支持。【方法】基于2005—2020年省际面板数据,运用耦合协调度模型、空间自相关模型对粮食主产区农业生态环境与农业经济的耦合时空特征及空间关联格局进行实证分析。【结果】粮食主产区农业生态环境与农业经济间耦合协调度呈现缓慢上升趋势和“北高南低”的空间非均衡化发展。农业生态环境、农业经济均表现出全局空间正相关,其下存在局部空间分异,两者间为空间正相关关系,高-高、低-低是主要空间集聚模式。【结论】应充分考虑农业生态环境与农业经济的区域关联性和空间异质性,加强临近地区间农业生产协作与交流,提升区域协同治理效率。     

临夏州土地利用与生态环境耦合关系

【目的】测度土地利用与生态环境之间的协调程度。【方法】根据临夏州2001—2008年统计资料,设计适合临夏州的土地利用评价指标体系,建立土地利用与生态环境耦合关系模型,对临夏州土地利用与生态环境之间的耦合程度进行分析。【结果】研究期间临夏州土地利用与生态环境的耦合发展度从0.49上升为0.90,总体经历了土地利用滞后型勉强耦合发展模式到土地利用滞后型初级、中级耦合发展模式再到生态环境滞后型良好耦合发展模式的演化过程,土地利用与生态环境的耦合度整体呈现出上升的态势,二者逐渐在趋向良好耦合发展的轨迹。【结论】基于土地利用与生态环境耦合关系的评价模型,对定量评价土地利用与生态环境两系统间耦合度具有较好的可操作性和一定的可信度,有利于对区域土地利用是否科学提出有针对性的建议。     

供给侧改革视角下陕西休闲农业与精准扶贫的耦合关系

【目的】从供给侧改革视角分析陕西休闲农业与精准扶贫耦合关系,为推进陕西休闲农业与精准扶贫协调发展以及乡村振兴提供决策参考。【方法】基于系统耦合理论方法,构建陕西休闲农业和精准扶贫评价指标体系,计算2012-2018年陕西休闲农业和精准扶贫的耦合度和耦合协调度,分析两者的耦合协调度等级及其演变过程。【结果】研究期内,陕西休闲农业和精准扶贫发展水平呈明显上升趋势,2012年两者的耦合关系处于抗结阶段,相互作用不显著;2013-2018年两者一直处于高度耦合状态,相互作用明显,耦合协调度等级从严重失调逐渐演变为优质协调。【结论】陕西休闲农业和精准扶贫的耦合协调发展与其实际发展趋势基本一致。随着精准扶贫的大力推进,两者的相互促进作用不断增大,但休闲农业对精准扶贫的带动作用呈现边际效应递减,休闲农业发展尚有较大空间。【建议】深入挖掘农业资源,不断优化农业基础服务和环境,加快推进休闲农业供给侧改革,进一步提高休闲农业与精准扶贫的协调发展水平。     

江苏省土地利用效益空间相关性和耦合协调度分析

【目的】探明江苏省各市土地利用效益系统间的耦合协调程度,为优化土地资源配置和提高土地利用效率提供参考。【方法】以江苏省13个地级市为研究对象,从土地利用的社会、经济、生态效益三方面构建土地利用综合效益评价指标体系,运用熵值法确定各指标权重,并借助空间分析软件和耦合协调度模型,分析比较13个地级市土地利用效益存在的空间相关性和空间异质性。【结果】江苏省13个地级市之间土地利用效益差距悬殊,空间分布呈由南到北整体递减的趋势;各地级市土地利用效益存在显著正向空间自相关关系,土地利用效益表现出空间集聚特征,外部溢出效应明显,其中苏南地区为热点区域,苏北地区为冷点区域;各市土地利用效益系统均处在失调发展阶段,苏南地区多数处于轻度失调阶段,而苏北地区多数处于高度失调阶段。【结论】各市土地利用效益系统间未形成相互促进、协同发展的耦合协调机制。     

农业土地系统研究及其关键科学问题

如何科学合理利用土地是实现人类可持续发展的关键。随着人类对土地利用问题愈发关注,在“土地利用/土地覆盖变化”、“全球土地计划”等国际科学研究计划的推动下,“土地系统科学”的学科体系逐步形成,农业土地系统研究成为土地系统科学的热点方向之一。本文以全球土地计划与土地系统科学为指引,旨在明晰“农业土地系统”的概念,系统梳理农业土地系统研究的技术方法、内容对象以及关键科学问题,为进一步丰富和完善土地系统科学学科体系,推动全球变化、粮食安全及农业可持续研究提供参考。研究认为：第一,多维度格局探测与分析是农业土地系统研究的重要基础：农业土地系统不仅关注耕地与其他土地利用类型之间的相互转换特征、规律和过程,而且更为关注耕地内部多熟种植制度、农作物空间格局、利用集约度、综合生产能力等结构和功能的多维变化,因此,需要依靠多学科/数据的交汇、融合等手段来揭示农业土地系统的复杂特征;第二,多模型耦合的过程与机制解析是农业土地系统研究的核心内容：在明晰农业土地系统时空格局特征的基础上,通过建立土地系统格局与其影响因素之间的关系,并将这种关系在时间维度进行扩展,进而实现农业土地系统变化过程和机制的动态表达,目前,土地变化模型的建模手段已从传统单一的地理模型或经济模型研究转向模型耦合研究,以反映农业土地系统中“人类-环境”的复杂关系;第三,多内容的综合效应评估与调控是农业土地系统研究的关键任务：农业土地系统与全球变化、粮食安全及农业可持续发展等问题密切关联,农业土地系统时空格局探测、过程机制解析的最终目的在于通过协调农业土地系统与农业资源、环境和生态的相互关系,考虑不同系统之间的权衡优化关系,追求土地利用的最佳社会、经济和生态综合效益,以建立人地和谐、可持续的农业土地利用模式。解决农业土地系统研究的这些关键科学问题,将有力促进自然科学和社会科学的融合,推动土地系统科学及相关研究领域的发展。     

管灌区管网用水调控模型研究

【目的】探索管灌区管网用水优化配置方法,有助于减少开关阀门次数、保障管网运行安全。【方法】将管网水动力学模型嵌入到以管网配水时间最小和各节点流量变化最小为目标的管网优化配水模型,通过模型间公共参数的数据交换,构建管网用水配置耦合模型,并采用迭代法对其进行寻优,最终形成管网用水调控模型。【结果】利用该耦合模型可以精准模拟管网各节点的压力流量变化过程,与管灌区目前常用的管网优化配置方法相比,使用耦合模型对管网水资源进行优化配置,在实现管网配水全过程实时监控的同时,使得到的结果更加真实和精细。【结论】该方法的应用实例证明了该模型和算法的有效性;嵌入分布式水动力学模型后,耦合模型无法用传统的规划方法进行求解,迭代求解的迭代格式建立及求解过程比较耗时;该方法为包含分布信息的水资源优化配置问题提供了新的思路。     

四川省农业高质量发展与耕地利用效率时空耦合及机制

【目的】研究四川省农业高质量发展与耕地利用效率时空耦合特征及影响机制,以期为促进两大系统协调发展和提升全省农业高质量发展水平提供科学依据。【方法】以四川省21个市(州)为研究对象,运用综合评价法、超效率DEA模型、核密度估计、耦合协调度模型、地理探测器等方法对2011—2021年四川省农业高质量发展与耕地利用效率时空耦合特征及影响机制展开研究。【结果】(1)四川省农业高质量发展水平与耕地利用效率均有所提升,农业高质量发展水平空间上整体由单极向多极演变,形成“成都平原最优,外围分级镶嵌”的格局,耕地利用效率空间分布与农业高质量发展水平具有趋同性,形成“以成都、雅安、德阳、眉山为核心的高效率大面积隆起区,攀枝花为极核,外围分级塌陷”的格局。(2)四川省农业高质量发展水平与耕地利用效率耦合协调度由0.526增加至0.704,协调效应逐渐增强,整体经历了“勉强协调、初级协调、中级协调”3个层次变化,从时间变化来看,全省大致经历了“发展、滞后、提升”3个时期,从空间变化来看,成都率先步入优质协调阶段,其次为雅安和攀枝花,绵阳、德阳、眉山、乐山、内江步入良好协调阶段,而甘孜州、阿坝州、凉山州仍处于...     

西北地区生态保护与经济高质量发展耦合研究

【目的】构建西北地区生态保护与经济高质量发展综合评价指标体系,测度西北地区“生态-经济”系统耦合协调水平,为促进“生态-经济”系统及其要素协同共进提供对策建议。【方法】基于西北5省区2008—2020年的面板数据,运用熵值法与耦合协调度模型测算西北地区“生态-经济”系统耦合协调水平,利用聚类分析将西北地区“生态-经济”系统耦合程度划分为6个等级。【结果】西北地区“生态-经济”系统耦合协调度时序特征在考察期内稳定增长,协调水平逐步由轻度失调、低水平协调向优质协调过渡。空间特征表现在“生态-经济”系统耦合协调度呈现出陕西>甘肃>新疆>青海>宁夏的特征,西北5省区于2016—2020年间均达到并保持在V类基本协调水平,其中陕西于2020年率先进入Ⅵ类优质协调水平,宁夏和青海“生态-经济”系统耦合协调度波动增长。【结论】西北地区内部存在较强的空间异质性,应从内源创新、消费升级与政府推动3个方面完善西北地区“生态-经济”系统及其要素协同发展机制。     

耕地复种系统研究进展分析

【目的】科学认识复种、科学提升复种潜力对于“藏粮于地”战略实施、解决耕地 “要害”具有重大现实意义。【方法】文章基于农业土地系统视角，对耕地复种研究文献进行 系统梳理和归纳，科学发展复种内涵，并对耕地复种研究进展进行总结和评述。【结果】传 统复种定义只针对单一固定年份的研究，而复种系统可以描述多年不同种植方式和休耕策略 是如何结合的，是一种长期性、稳定性、周期性出现的耕地集约化利用方式，与现实种植制 度特征吻合。复种系统遥感制图、从复种系统角度宏观尺度上科学挖掘复种潜力并进行潜力 提升及综合效益评价，将是复种研究的重点方向和内容。【结论】复种系统研究将提供耕地 集约化评价的新视角，可服务于深入理解复种现状和科学挖掘复种潜力，为“藏粮于地”战 略落实、农业可持续发展提供依据和支持。