中国水毁耕地空间分布格局

洪水灾害不仅威胁人民的生命财产,也影响着资源环境生态系统的安全,对耕地资源的数量和质量极具破坏性。耕地一旦遭到破坏,需要投入巨大的人力、物力和财力,才能恢复其生产力。该文在分析水毁耕地致灾因子的基础上,选取了降水、地形起伏度、洪灾发生频度和水系（包括河流及湖泊）缓冲区等限制性因子,综合因子隶属度叠加的评价方法,对中国水毁耕地空间分布格局进行了研究,将中国水毁耕地分为重度危险、中度危险和轻度危险3级和9个亚级,并提出了相应的防治对策。评价结果表明:重度危险级主要分布在中国7大江河流域沿岸和云贵高原,面积19.44万km2;中度危险级主要分布在东南部沿海丘陵区和黄土高原,面积40.74万km2;轻度危险级分布于华北平原、三江平原和西北内陆地区,面积68.29万km2。对全国水毁耕地危险度进行分级评价,以此进行空间分布格局研究,可为防灾、赈灾和土地整理规划编制、基本农田建设标准的制定提供基础理论依据。      

1990-2018年南渡江流域景观格局变化特征及其对人为干扰的响应机制研究

[目的]探讨南渡江流域景观格局变化特征及其对人为干扰动态 响应机制,对维护自由贸易港建设背景下流域生态保护和土地利用决策具有重要意义。[方法]基于1990、2000、2010年和2020年土地利用覆盖数据,采用景观格局指数、移动窗口法、人为干扰指数、地学信息图谱和GIS空间分析等方法,揭示南渡江流域景观格局特征动态变化,进而探讨其与人为干扰之间的相互关系。[结果]（1）30年间南渡江流域呈现以林地和耕地景观为主体的交错景观格局,林地和耕地景观的总面积分别减少69.95 km2和43.56 km2,建设用地景观面积增长62.45%。（2）南渡江流域整体景观破碎化增加,景观斑块单一化加剧且景观多样性增加,人为干扰是海口市中心城市群景观格局变化剧烈的主要原因。（3）轻微干扰区域占据最大的面积比例,中度和重度干扰次之;轻微和强烈干扰面积显著增加,中度和重度干扰面积显著下降;人为干扰的空间分布格局是由西南（自然景观）向东北（人文景观）逐渐增强。（4）2000-2010和2010-2020年“轻微→轻度干扰”和“重度→轻微干扰”图谱面积变化最显著,分别占据转移图谱总面积的26.79%和11.99%,低干扰等级向高干扰等级区域转移明显。（5）1990-2020年所有干扰区域与最大斑块指数（LPI）呈现显著相关性。[结论]南渡江流域整体人为干扰上升,尤其以海口市最为明显,城镇化进程是人为干扰上升的主要因素,需要加强流域生态环境治理与监测。     

环渤海微咸水区土壤盐分及盐渍化程度的空间格局

为了探求环渤海低平原区微咸水的农业利用潜力、缓解水资源危机,就需要掌握该区土壤盐分及其盐渍化程度的空间分布格局。本文通过对该平原微咸水区选取127个代表性样点,采集0～60 cm深度内的8层土样进行土壤全盐量测定,并对130个水井的水位埋深及128个地下水样的矿化度进行了测定。采用地质统计学和GIS相结合的方法研究了该区土壤全盐量及其盐渍化程度的空间分布格局。结果表明,除表层土层盐分含量属于强变异强度外,环渤海低平原区其余土层盐分含量均属于中等变异强度。土层盐分的空间自相关距离从表层（0～5 cm）的35.3 km 增加到深层（50～ 60 cm）的59.7 km。研究区各层土壤盐分含量自内陆平原向东部滨海平原逐渐增加,上下土层盐分含量呈相同的空间变化趋势。表层土层属于非盐化土、轻度盐化土和中度盐化土的比例基本相等,而重度盐化土面积较小,5～60 cm土层无重度盐化土分布。总体上,环渤海低平原以轻度盐化土和非盐化土为主,0～60 cm空间上盐分积聚不强,浅层微咸水灌溉存在很大利用空间。     

网格环境下县域基本农田建设空间布局方法研究

以江西省吉安县为研究区,以新一轮农用地分等成果为数据基础,在网格环境下,选取耕地面积比、破碎度系数、分维数和集中连片系数对耕地空间布局进行综合评价,并采用局部空间自相关方法,以耕地利用等指数为空间变量,分析了耕地质量的空间分布,最后采用空间叠加组合方法,规划了基本农田建设空间布局。研究中,吉安县被划分为2 062个1 km×1 km的网格评价单元;从高到低,耕地空间布局划分为1级、2级和3级;局部空间自相关类型划分为HH、LL、HL和LH等4种类型。研究结果显示,吉安县基本农田空间布局划分为优先划入型、集中整治型和后备开发型的耕地面积占比分别为36.26%、22.70%和41.04%,在空间分布上,优先划入型主要分布于研究区中部的浬田、梅塘、登龙和官田等乡镇,以及研究区东部的部分区域;集中整治型主要分布于研究区北部的万福镇、桐坪镇以及南部的部分区域;后备开发型主要分布于研究区西南部和北部。通过耦合耕地空间布局和耕地利用质量空间聚集,满足了基本农田建设"集中连片、质量好"的要求,为基本农田建设合理空间布局提供科学、可行的依据。     

基于核密度估计的京津冀地区耕地破碎化分析

为了深入分析京津冀地区耕地破碎化和人工干扰程度,以空间网格为基本单元,采用核密度函数法对耕地进行密度计算,继而采用自然断点法进行密度分区,采用景观格局指数法,对耕地的空间分布特征、破碎化程度进行定量分析,最后采用耕地破碎度指数和人工干扰指数对比分析提出耕地整治的方向。结果表明:耕地核密度变化范围为0~95.08点/km2,85%以上的耕地集中分布在区域中部和东南部的中密度区到高密度区,耕地面积随着密度降低而减少;耕地斑块密度指数、斑块边界密度指数、面积加权分维数和耕地斑块聚集度在不同密度区的变化情况均反映出破碎化程度随着耕地密度减小而增大;耕地破碎度指数和人工干扰度指数均随着耕地密度降低而升高,人工干扰是该区域耕地破碎化程度加剧的主要因素。采用核密度估计法能合理地反映耕地聚集程度和破碎化程度,可为京津冀地区协同发展、耕地整治和土地利用优化布局提供理论支撑。     

北京市耕地后备资源开发适宜性评价

根据北京市自然、社会、经济资料及图件资料,在考虑各种影响耕地后备资源开发因素的基础上,结合GIS的空间分析功能,分别从自然适宜性和生态安全性角度构建了北京市耕地后备资源开发评价体系,通过对评价要素的空间叠加、计算,评价北京市耕地后备资源在不同条件下适宜性开发的面积和空间分布情况,并从经济可行性方面探讨北京市耕地后备资源开发的适宜性。结果表明：从自然适宜性评价上来看,北京市耕地后备资源能够开发的面积为 11 675.25 hm2,考虑生态安全因素后,适宜开发且不引起生态退化的耕地后备资源面积为11 221.14 hm2,如纳入经济可行性因素,北京市耕地后备资源全部不适宜开发。综合指数法与限制条件相结合的评价方法能够有效提高评价结果的合理性,评价结果可为北京市土地开发整理政策的制定提供理论参考依据。     

基于CLUE-S模型的煤矿城市土地利用变化模拟

以淮南市为研究区,选择1985、1995、2005、2016年土地利用数据,在分析土地利用动态变化特征的基础上,利用CLUE-S模型模拟预测了未来土地利用格局。结果表明：1985—2016年,研究区耕地面积减少11.62%;建设用地和水体面积百分比分别增加7.98个百分点和4.29个百分点。2005—2016年是各地类变化最强烈的阶段,其综合土地利用动态度最大,为13.46%。建设用地变化速率最快,其土地利用动态度为5.19%。土地转移主要发生在耕地、水体和建设用地之间,以耕地向建设用地和水体的转换为主。耕地转为建设用地的面积达207.61 km²,新增水体集中分布在潘谢矿区。加入空间自相关性和土壤质量因子后,耕地和建设用地的Logistics回归效果显著改善,ROC分别增加0.201和0.133。年均降水量是影响耕地变化的主要驱动因子,与耕地分布概率呈负相关;而建设用地变化主要驱动因子为GDP。土地利用模拟的Kappa系数为0.74,CLUE-S模型在研究区域具有较好的模拟能力。运用CLUE-S模型预测了研究区2028、2034、2040年土地利用空间分布,未来...     

不同政策情景下荒漠化地区土地耕作适宜性评价

针对目前耕地适宜性评价中存在指标缺乏表达农民意愿及生态限制性因子的缺陷,应用基于生态限制性因子指标体系开展了中国荒漠化地区土地耕作适宜性评价。结果表明：在粮食安全政策导向情景下,荒漠化地区土地耕作适宜性较高的地区集中分布在亚湿润干旱区及半干旱区的局部地区,占地37×104 km2;在生态环境政策导向下,荒漠化地区土地耕作适宜性较高的地区集中分布在内蒙古南部、西藏南部、新疆北部的局部地区,占地约26.9×104 km2;由于政策导向的不同,宜耕减少地区主要集中于内蒙古东部和西藏南部的局部地区。该研究为大空间     

节水农业 农机新蓝海

正干旱永远是盘踞在中国农民头顶上的梦魔,今年,北方地区干旱两次来袭!据国家防总消息,从去年开始,中国的北方冬麦区降水持续偏少,部分地区土壤轻度或中度缺墒,河北、山西、山东、河南、陕西、甘肃等全部或部分地区旱情开始露头。截至5月1日,全国耕地受灾面积超过133.33万hm2,其中作物受灾面积超过80万hm2,春季待播耕地缺水缺墒面积接近46.67万hm2,国家防汛抗旱     

山东省耕地多功能耦合协调度时空格局分析

以山东省132个县区为研究单元,构建耕地多功能评价指标体系,评价各县区耕地多功能时空差异,并运用耦合协调度及空间自相关模型对耕地功能耦合作用的时空特征进行分析。研究表明,2005—2015年,山东省耕地各单项功能时空格局变化差异明显,综合功能持续增长,以中值水平为主,农业生产和社会保障功能对耕地综合功能增长有较强的推动作用,景观格局和生态环境功能影响相对较小;研究期间,耕地多功能耦合协调度由拮抗阶段向磨合阶段逐步提高,地域差异较为明显,农业发展重点地区耦合协调度水平高于经济发展重点区域;耕地多功能耦合协调度具有较高的空间聚集性,但空间相关性逐渐降低,显著H-H区与显著L-L区空间聚集性较强,显著L-H区与显著H-L区数量较少,且分布零散,无明显规律。本研究可为耕地区域差异化治理、促进耕地多功能协调发展、提升耕地综合功能提供参考。     

基于遥感影像的杭州湾湿地开发保护分区研究

以杭州湾地区为研究案例,利用2000年、2005年4景Landsat TM/ETM 为主要数据源,通过非监督分类和分层分类方法解译湿地的分布格局,通过多因素评价和GIS空间分析手段对杭州湾湿地进行了开发保护分区研究.结果表明,杭州湾湿地从自然地理环境、湿地空间分布、湿地动态变化、社会经济指标、地理空间指标和生态环境指标等方面着手,可划分为禁止开发区、限制开发区和允许开发区,其对应的面积分别为862.73 km2、290.38 km2、133.95 km2.其中,杭州市和宁波市是湿地开发与保护矛盾最为集中的区域.     

晋中市耕地质量空间分异格局与影响因素研究

耕地质量空间分异格局分析对提升耕地保护有效性具有现实意义。以晋中市2794个行政村为研究单元,基于2017年晋中市国家耕地质量评价结果,采用累积分布函数、空间自相关、地理探测器及GIS分组分析等方法,分析晋中市耕地质量空间分异特征及16个因子对其影响及交互作用。研究表明：耕地规模由晋中西部平原地区向东部山区呈“梯度递减”;耕地质量偏向低值集聚,空间正相关性集聚特征显著,其中HH型主要分布在晋中北部及西部,LL型主要分布在东南部及西南部;集聚类型与耕地国家经济等指数分布保持空间一致性。耕地质量空间分异与影响因子密切相关,是多个因子交互作用的结果;从市域看,自然要素的解释力度较强;双因子交互作用驱动力强于单因子,且以非线性增强为主。基于耕地质量空间分异特征,将晋中市分为耕地高质量区、中质量区和低质量区;高质量区的主导因素为有效土层厚度和田块平整度,属自然要素及工程要素驱动型;中质量区的主导因素为有效土层厚度、单位面积农业机械投入量和灌溉保证率,属综合要素驱动型;低质量区的主导因素为地貌、坡度、耕作距离、灌溉保证率和田块平整度,属综合要素驱动型。     

基于GIS的黄土丘陵沟壑区耕地地力评价研究

以地处黄土丘陵沟壑区的陕西省安塞县为例,在耕地地力调查和相关资料收集与整理的基础上,应用GIS技术,利用土壤图、土地利用现状图和行政区划图叠置划分法确定评价单元,选取立地条件、土壤性质、土壤肥力和土壤管理等4个方面14个影响因子,结合层次分析法和模糊数学综合评价方法等现代统计分析技术,建立耕地地力评价体系及其模型,对研究区的耕地地力进行综合评价。结果表明,在该县65 559.26 hm2耕地中,1～6级地分别占耕地的10.51%,17.15%,20.38%,16.90%,13.28%,21.79%,对应于国家6～10等地;明确了各级耕地的空间分布特征。评价结果较准确地反映了研究区域的耕地地力状况,基本符合当地的客观实际,对耕地资源的科学管理和可持续利用具有积极意义。     

基于耕地连片度的高标准基本农田建设划区

为提高高标准基本农田划定区域的耕地连片性,在耕地综合质量评价和耕地连片网络基础上,提出了局部耕地连片度计算公式来评价耕地的连片性,并采用四象限法空间耦合耕地质量和连片度2个时空属性。结果表明:献县高标准基本农田优先建设区域面积为24 803.45 hm~2,重点建设区域面积为19 688.77 hm~2,有条件建设区域面积为19 538.64 hm~2,与面积累加方法相比,优先建设区域连片度提高了15.55%,而有条件建设区域连片度减小了37.82%,表明该方法明显提高了高标准基本农田建设划区的耕地连片度。     

县域耕地边际化风险评价与验证

耕地边际化是耕地利用净收益从多到少的过程,而撂荒则是耕地边际化的极端表现。以河南省孟津县为例,从耕地利用的自然适宜、耕作条件与机会成本等方面,对耕地边际化的风险进行多维度评价,并运用遥感影像数据对评价结果进行验证,识别出现阶段影响耕地边际化的主导因素。结果表明:就耕地的自然适宜评价结果而言,处于高度适宜、中度适宜、低度适宜的面积分别为189. 00、141. 64、88. 81 km~2,自然适宜性是影响耕地边际化利用的基础条件,将自然适宜性差的耕地调整恢复成林地,有助于区域脆弱生态的修复;就耕地的耕作便利度来说,处于高度便利、中度便利、低度便利的面积分别为:103. 69、214. 05、101. 71 km~2,对自然适宜度高而耕作不便利的耕地进行综合整治是提高耕地利用效率、延缓耕地边际化利用的重要途径;根据机会成本的耕地边际化风险评价结果,处于高机会成本、中机会成本、低机会成本的面积分别为119. 32、164. 57、135. 56 km~2。由于孟津县高机会成本区的耕地利用能够维持较高的利润,因此耕地弃耕的情况较少发生。通过对土地变更数据库内耕地和遥感影像的叠置分析,发现现阶段孟津县耕地边际化受自然适宜与耕作条件的影响较大。     

“三生空间”视角下西部绿洲城市土地利用功能转型的时空格局演变分析--以乌鲁木齐市为例

以西北地区典型的绿洲城市乌鲁木齐市为例,采用数理统计法和空间统计分析法,选取2004年、2011年和2018年3个时段分析乌鲁木齐市“三生空间”用地功能在时序方面的转型速度和方向,空间格局的分布情况和重心偏移方向,探寻导致其转移的因素及优化建议。结果表明:(1)乌鲁木齐市生活生产空间呈现出集中向外急剧扩张的趋势,面积增加437.91 km²,重心位于城市中心且转移轨迹最短,前后期的开发度持续超出耗减度,占用耕地、未利用地和园地的现象较为明显,占用面积分别为131.43 km²、194.82 km²、18.47 km²。(2)生态空间整体呈现不断萎缩的态势,受环境保护意识逐渐增强后期转出速度放缓,因自然资源的固定性和不易恢复性,致使空间内部各类用地相互转换为主要方向,有林地增长量最大为206.99 km²,空间整体处于生态恢复期,未来仍是需要着重关注的方向。(3)生产生态空间呈片状分布,后期对土地利用结构进行适当调整,面积为798.66 km²,使得耕地重心后期出现反向偏移,园地开发度急剧上升至8.30%,适度协调与生活生产空间的结构联系。生态生产空间呈零星状分布,转型速度表现为波动式下降态势。为此本研究基于“三生空间”视角下,对协调乌鲁木齐多样化的土地生态系统,提高土地资源的整体效益和可持续利用发展水平提出建议。     

丘陵山区基本农田空间布局优化及评价

划定基本农田、实行永久保护已上升为国家战略;但基本农田划定和质量评定工作依然面临许多技术挑战。以重庆荣昌县为研究区,在地理信息系统技术支持下,通过构建耕地质量综合评价模型和引入景观格局分析方法,探讨了丘陵山区开展基本农田划定和质量评定工作的技术方法与手段。研究结果表明:①丘陵山区基本农田布局调整更具综合性,不仅要结合土地资源条件,还要考虑经济社会发展因素和生态建设需求;②通过基本农田空间布局调整和综合质量评价,荣昌县划定基本农田面积48 717.40hm2,基本农田质量分值较调整前增加19.73;③从景观格局来看,调整后基本农田的斑块破碎度降低、连片性提高,为发展现代农业和规模经营创造了条件。研究认为,依托地理信息系统技术平台,综合耕地质量评价和景观格局分析方法,能够为丘陵山区基本农田划定和质量评定工作提供科学支撑。     

高标准农田建设中耕地空间稳定性评价研究

以河南省新郑市为研究区域,从耕地区位条件、耕作便利程度、规划约束和生态控制4个方面构建了高标准农田建设空间稳定性评价指标体系,采用生态位适宜度模型,对新郑市高标准农田空间稳定性进行分级,遴选出空间稳定性高的区域。研究结果表明:新郑市高标准农田建设高度稳定地块面积28 989.64 hm2,占耕地总面积的53.52%;较稳定地块面积9 075.89 hm2,占耕地总面积的16.76%;较不稳定和不稳定地块面积16 102.4 hm2,占耕地总面积的29.72%。从空间分布来看,西部和南部耕地稳定性明显高于北部和东部区域,空间稳定性差的区域主要为市区、乡镇、产业集聚区周边和道路两侧区域,且随着港区的不断发展,东部区域空间稳定性将逐渐减弱。该研究结果客观反映了新郑市各区域农田的空间稳定性状态,符合当地实际,可为高标准农田建设规划和新一轮土地整治规划编制提供科学支撑。     

基于耕地质量评价与空间集聚特征的基本农田划定研究

综合考虑耕地的自然质量、耕作条件、形态、空间分布等,以济南市为研究区,从自然禀赋、区位条件和稳定性3个方面选取11个指标,构建耕地质量综合评价指标体系,在耕地质量综合评价的基础上,采用局部空间自相关法定量刻画耕地质量的空间集聚格局特征,采用矩阵组合法进一步将耕地质量等级和空间集聚格局类型两两组合,综合确定基本农田划定类型。研究表明,济南市耕地区位条件较好,且区域差异最小,耕地稳定性和自然禀赋相对较差。济南市耕地质量以高和较高为主,二者分别占济南市耕地总面积的35. 12%和22. 67%,主要分布在济南市北部商河、济阳和章丘北部。耕地质量低等级的耕地面积最少,为475. 98 km~2,所占比例为11. 98%,主要分布在历城和长清。济南市耕地划分为优先划入型、适宜划入型和整治调控型3种类型。济阳、商河、章丘北部和平阴东南部的耕地质量高、集聚特征显著,应作为优先划入型,该类型耕地最多,面积为2 121. 23 km~2,占济南市耕地总面积的53. 38%;适宜划入型耕地质量也较高,并且多分布在优先划入型周边,对优先划入型耕地具有保护和缓冲作用,应与优先划入型耕地一起作为基本农田,以提高优质基本农田的集聚程度;整治调控型耕地面积为988. 98 km~2,占济南市耕地总面积的24. 89%,主要分布在中心城区和南部山区,该类型耕地质量低、集聚程度不高,开发利用时应注意生态环境保护,必要时可通过土地整治提高质量和集聚程度。     

基于土壤功能与胁迫的耕地土壤健康评价方法

基于功能性土壤管理理论,针对初级生产力、养分供给与循环、生物多样性供给、水净化与调节、碳封存与调节5种功能选取评价指标,通过识别水田、水浇地和旱地对不同土壤功能的供给和需求关系,构建土壤功能供需判别矩阵,并叠加重金属污染胁迫因素,评价耕地土壤的健康状况,从而实现了基于土壤功能与胁迫的耕地土壤健康评价。在河南省温县进行了评价方法的适用性研究,结果表明：温县5种土壤功能供需空间格局基本呈现由南向北逐渐递增的趋势,以青峰岭为界,中北部土壤功能的供需处于盈余状态,而南部区域处于失衡状态;土壤健康等级交错分布,亚健康面积占比最大,为44.4%,健康土壤零散分布在黄庄镇、番田镇、武德镇和祥云镇;土壤质地、土体构型、土壤养分、土壤生物活性和重金属污染胁迫是导致耕地土壤健康空间分异的主要因素。本研究可在理论上丰富土壤健康评价方法体系,在实践上促进耕地资源可持续利用与管理。