中国土地整理工程发展回顾与展望 ——基于《农业工程学报》"土地整理工程"专栏2002—2020年刊载文献的计量学分析

土地整理工程是保障国家粮食安全与生态安全的重要手段。为了促进土地整理工程学术交流与科技创新,《农业工程学报》自2002年开始开设"土地整理工程"专栏,随着土地整理工程研究领域和内涵的不断拓展,2020年5月第9期开始,"土地整理工程"专栏更名为"土地保障与生态安全"。该文基于文献计量方法对《农业工程学报》"土地整理工程"专栏2002—2020年期间刊发的论文进行统计分析,并对不同研究方向的研究进展进行总结,提出未来土地资源保障与国土生态安全领域的研究重点,以期为中国的粮食安全与生态安全战略提供支撑。研究发现:土地整理工程主要研究方向包括土地利用、土地评价、农地整理、耕地质量与安全、3S和土地信息技术、工矿废弃地复垦、农村居民点整理、土地生态、土地修复、基本农田建设与保护、节约用地、乡村空间格局与发展、耕地开发、市地整理等方向;土地评价、农地整理和耕地质量与安全是学者们比较关注的热点,发文量分别占比10.52%、10.16%和8.51%;围绕土地评价、农地整理、耕地质量与安全、3S和土地信息技术和工矿废弃地复垦等方向,"土地整理工程专栏"形成了10个在全国处于领先研究地位的作者合作网络组团,以及5个关键词聚类;"土地整理工程专栏"刊发论文覆盖了土地整理工程的各个方向,近年来学者们更加关注生态化土地整治,基于景观生态学等理论来构建土地利用安全格局、分析土地整治的生态效应,同时关注土地整治单项工程的生态化设计与修复技术、农村居民点的格局演变与布局优化等内容。未来土地资源保障与国土生态安全研究将更注重"系统化、生态化、信息化和智能化",研究区域生态系统保护修复的理论、方法和机理,实现"山-水-林-田-湖-草"的"整体保护、统一修复、综合治理";借助基础信息大数据,开展自然资源一张图智能化管理研究,构建国土生态安全格局。     

基于CiteSpace的土壤质量遥感研究文献计量分析

为了解当前土壤质量遥感研究前沿和进展，采用文献计量学方法探究近20年该领域研究现状和热点。利用CiteSpace文献计量软件，分析Web of Science核心合集数据库中2002～2021年土壤质量遥感研究领域的1240篇有效文献，以“soil quality、Remote sensing、RS”为主题词，从发文量时间、发文国家、发文机构、关键词突现、关键词聚类分析及文献共被引聚类等角度可视化分析。结果表明：2017～2021年土壤质量遥感研究文献发文量快速增长；发文量最多的国家是美国、中国、德国、荷兰、印度；研究方向主要有生态环境学科、遥感、地质学、成像学和照相技术、农业、水资源。通过分析关键词（共现密度、突现、共被引）图谱可推断未来土壤质量遥感研究热点包括：全球土壤水分动态数据集将成为监测土壤质量的重要数据来源；研究土壤侵蚀、盐渍化、有机碳等监测土壤退化程度；遥感与传感技术、地理信息系统的交叉融合。未来土壤质量遥感研究将更注重与多学科交融合作，进一步向全球尺度、高精度方向扩展。     

1980～2002年中国农地利用变化的时序特征

该文依托1980～2002年的全国农产品成本收益资料与中国农业统计年鉴等基础资料,以农地利用过程中的主要农作物为例,对农地利用过程中集约度、播种面积与耕地撂荒变化的时序特征及其驱动因素进行了研究。结果表明：近20多年来,中国农地利用的集约度与总播种面积均有不断提高与扩大的总体趋势,但在扩大过程中却有三次显著下降变化,在集约度下降时期(1984～1986年、1992～1993年、1997～1999年),农作物播种面积明显缩小,农地弃耕撂荒现象开始显著增加;导致这些变化的根本原因同农地利用过程中成本要求与土地要素纯收益的变化密切相关,但在时间响应上,由于农户要经过一个“观望-权衡-行动”的响应过程,从而往往滞后1～3年。     

中国粮食生产水土资源配置效率及其影响因素——基于农地流转视角的研究

[目的] 研究中国粮食生产水土资源配置效率及其影响因素,为保障粮食安全提供理论支持。[方法] 结合农地流转对粮食生产水土资源配置效率的作用机制,基于2005—2020年30个省份的面板数据,利用DEA模型测度了粮食生产水土资源配置的综合效率,探究了农地流转对水土资源配置的影响。[结果] 从时间序列来看,中国的粮食生产水土资源配置效率大体上呈现波动性上升趋势。从省份来看,其中河南和吉林等省区在研究期间效率值都为1,实现了DEA有效。安徽、甘肃、宁夏3个省份的粮食生产水土资源配置效率的上升趋势在1%的显著性水平下显著。重庆、浙江、青海和广西4个省份的下降趋势明显;基于空间分布分析得出,地区上水土资源配置效率大致呈现：东北地区＞东部地区＞中部地区＞西部地区。其中河南和吉林省的水土资源配置效率最高,青海省最低。[结论] Tobit回归结果表明农地流转对粮食生产水土资源配置效率有显著影响,并且是有利于提高水土资源配置效率的。     

基于文献计量学分析的全球生物质炭研究进展

为了深入了解国内外生物质炭的研究现状与研究热点，为相关研究领域的科研工作者与决策者提供参考，该文以Web of Science 核心数据库为数据源，采用文献计量学方法对2003-2020年间全球发表的生物质炭研究文献进行分析。全球生物质炭研究的发文量呈快速增长趋势，其中中国总发文量和总被引频次均位居世界首位。中国-美国是生物质炭研究最大的合作关系体。发文量最多的机构是中国科学院。中国有8名学者发文量进入世界前20名，上海交通大学曹心德的总发文量和总被引频次位列大陆学者榜首。发文量最大的学科方向是环境科学。中国在生物质炭研究方面发展快、成果产出多，但缺乏有国际影响力的核心成果，在研究创新性和发文质量上还有待提升。关键词分析表明，生物质炭在土壤改良和农业生产中的应用、利用生物质炭处理废水及修复污染土壤，以及生物质炭制备方法和工艺的创新是生物质炭的主要研究热点。而生物质炭制备材料与工艺的创新、各类功能型生物质炭纳米复合材料的开发，以及继续拓宽生物质炭在不同领域的高效利用可能成为今后的研究热点。     

农地整理中灌排沟渠生态化设计

不适当的农地整理沟渠设计,会导致生物栖息地环境退化,直接影响农田生态系统的稳定性。研究解决农地整理中灌排沟渠的生态化设计技术,协调灌排沟渠的功能性、生态性和经济性,是未来农地整理急需要解决的重要技术环节。该文在系统分析国内外研究的基础上,以福建小湖镇项目区为例,提出了灌排沟渠生态化设计的原则和技术要点。项目区沟渠生态化设计的结果表明,农地整理中沟渠的生态化设计,关键是要把握好缓坡设计、混凝土与块石的结合、造型模板混凝土护岸、生态孔洞设置、深槽、复式断面、半生态混凝土渠道、膨润土防水毯渠道、改良的植生型防渗砌块渠道、动物脱逃斜坡与青蛙保育设计等10个技术环节;沟渠的生态化设计必须兼顾输水效率与生态功能;考虑青蛙等动物的保育,当渠深1.0?m,边坡垂直时,应当设置阶梯式生态板建造动物脱逃斜坡。可持续性评价表明,沟渠生态化设计具有良好的生态、经济和社会可持续性。     

基于文献计量分析的土壤固碳研究进展

为了解国内外土壤固碳的相关研究前沿与进展,本文基于Web of Science核心数据库与CNKI数据库,利用文献计量分析方法对领域内的研究现状、研究热点和前沿趋势进行了分析.研究结果表明:关于土壤固碳研究的发文量整体呈上升趋势,且近几年增幅较大.美国的发文量及发文期刊的影响力均较高.从国际合作水平来看,中美两国的合作...     

基于Web of Science数据库的土壤呼吸知识图谱分析

以Web of ScienceTM核心合集数据库中1999 ～ 2019年有关土壤呼吸的6363篇文献作为数据源,借助CiteSpace知识图谱分析工具,对合著国家、作者、机构、学科分布、文献共被引网络及主题词共现网络等进行可视化分析.研究结果表明:①土壤呼吸研究的发文量经历了平稳增长、迅速增长和起伏增长三个阶段;②美...     

南京都市农业农地利用碳排放测算及趋势预测

[目的]测算南京市都市农业农地利用碳效应,为发展都市农业的其他城市提供可借鉴的低碳经验。[方法]基于化肥、农药、农膜、农用柴油、灌溉、翻耕6个主要方面的碳源,测算南京市1996—2014年的农地利用碳排放量,综合林地、草地、园地3个主要方面的碳汇变化特征,探索农地利用方式变化导致的碳效应。并基于灰色GM(1,1)模型预测南京市农地利用碳排放量趋势。[结果]1996—2014年南京农地利用碳排放量总体呈现"上升—波动—平稳下降"的3阶段特征,纵向来看,2005—2014年林地碳汇、草地碳汇有所下降,但变化趋势不同。横向来看,由于各区承载的城市功能不同,区域碳汇差异较大。从农地利用方式变化的碳效应来看,2000—2008年南京市因生态退耕产生碳汇呈先上升后下降的变化趋势,建设占用导致的碳排放量变化趋势呈现Z字形上升。基于灰色GM(1,1)模型采用等维递补预测方法,预计到2020年该市农地利用碳排放量为1.11×105 t。[结论]南京市农地利用碳排放的变化趋势与经济发展和都市农业发展进程密切相关。林地、草地面积的减少降低了原本不高的碳汇效应,并且由于经济发展与城市建设需要,持续上升的建设占用碳排放对南京市碳效应影响巨大。     

基于文献计量分析的土壤有机碳矿化研究进展与热点

为了解土壤有机碳矿化的研究进展和未来发展趋势,以Web of Science核心合集数据库中1045篇土壤有机碳矿化的研究论文为数据源,通过CiteSpace、VOS viewer和GIS分别以发文数量、总/平均被引频次等为指标,对国家、机构、作者等进行了分类与可视化展示。结果表明：1982—2020年间,土壤有机碳矿化研究的发文数量不断增长,尤其是1993—2019年。美国总发文量第一且中介中心性较高,影响力较大;中国在2016年后年均发文数量第一但需加强科研创新性;目前形成了联系紧密的核心作者群,研究机构以中国科学院发文数量最多,但国家以德国和法国的国际影响力最大。土壤有机碳矿化的研究是基于多个学科、多个领域的知识相互融合而开展的,研究热点集中在土壤类型、环境因素和土地利用的变化对土壤有机碳的矿化量、周转情况及时空分布特征的影响上。未来应加强不同条件下土壤有机碳矿化的内在机制与模型研究,同时应更加注重对激发效应、土壤侵蚀以及外源碳氮添加等研究主题的关注度。     

基于灰水足迹的长江经济带耕地利用生态效率时空分异特征

长江经济带面临水生态环境污染制约下的农业发展困境,水环境约束下耕地利用生态效率的提升成为平衡耕地利用中经济效益与生态效益的关键手段,对于探索生态可持续的耕地利用模式、实现农业绿色发展具有重要意义。该研究以灰水足迹为视角,基于SBM-Undesirable模型、空间自相关分析及马尔可夫链模型探明2000—2020年长江经济带耕地利用生态效率时空格局及演变趋势。研究表明：1）长江经济带2000—2020年平均灰水足迹值呈现先增后减趋势,2015年后下降态势更为明显。在空间上呈现为“东西高,中部低”的空间分布特征,灰水足迹高值区域主要集中在粮食主产区省份。2）2000—2020年长江经济带耕地利用生态效率持续下降,效率均值处于0.5～0.8之间,存在较大提升空间。在空间上呈现高值区域多沿水系分布的特点。3）长江经济带市域耕地利用生态效率存在显著空间正相关性,以研究时段演变趋势来看,耕地利用生态效率的演进存在路径依赖,难以实现“跨越式”提升。因受到邻域背景影响,在空间上易显现出“俱乐部收敛”现象,“高-高集聚”与“低-低集聚”分布更为常见。可在农业生产重点区域采用差异化精准农业模式,需重视区域间动态协同发展,完善联防联治的面源污染防控机制,积极引导耕地利用生态效率高值区域逐步形成集中连片,同时对于耕地利用生态效率低效区提供财政与政策支持。研究结果可为各地区探索耕地利用可持续发展模式与农业生产活动中水生态环境保护提供参考依据。     

中国盐渍土研究：历程、现状与展望

盐渍土研究是以盐渍土和盐渍生境作为主要研究对象，以盐渍土和盐渍化的发生与演变过程、环境要素和人类活动对盐渍化的影响与作用机制、盐渍土的治理、改良和利用的理论与技术为主体的研究领域。我国盐渍土面积巨大、种类繁多，盐渍化问题突出，对农业生产和生态环境造成不同程度的影响。我国科学家提出的盐渍土“水盐调控”“水盐平衡”，“淡化肥沃层”和“障碍消减”等理论与技术方法，为发展农业生产、提高土地产能、保障粮食安全、拓展耕地资源等发挥了积极作用。近期我国在土壤盐渍化演变过程的监测与多源数据融合、土壤水盐运移过程模拟与尺度转换、盐渍农田养分循环与减损增效、盐渍障碍的生态消减、盐渍障碍微生物修复、盐渍农田灌排优化管理与边际水安全利用等方面取得了积极的进展和成果。建议今后深入开展盐渍土精准控盐的高效和安全用水、土壤盐渍障碍的绿色消减与健康保育、盐渍农田养分库容扩增与增碳减排、土壤盐渍化与区域生态的耦合响应和协同适应等方面的理论与技术研究。应面向农业、资源、生态、环境等领域和行业，致力于拓展理论和新技术的研究，为国家农业升级、粮食安全、耕地保护、生态安全、高质量发展发挥重要作用。本文回顾了我国盐渍土研究工作的...     

耕地生态安全评价研究展望

本文采用文献资料法和对比法从耕地生态安全研究阶段、概念、特征、驱动因素、评价尺度、评价方法与技术、评价指标体系、模拟预测、保护措施等方面对国内外耕地生态安全评价的主要研究成果进行系统的总结、对比和分析。研究表明:耕地生态安全研究经历了区域生态安全格局构建的初始研究阶段、生态环境评价研究的发展研究阶段、耕地生态安全评价研究的崭新阶段,并逐渐成为研究的难点与热点;耕地生态安全概念初步建立,耕地生态安全评价刚刚起步,中尺度综合研究与科学合理的评价指标体系相对缺乏,现有研究多侧重于现状分析,缺乏动态变化和模拟研究,难以从整体上把握区域耕地生态安全时空演变规律与机理。因此,今后开展耕地生态安全评价与模拟研究十分迫切,对于完善耕地资源安全研究具有重要的理论意义,可为控制未来耕地规模减少以及保护耕地生态环境,编制土地利用总体规划提供科学依据。     

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....     

粮食主产区耕地生态安全障碍诊断及调控策略

生态安全作为耕地“三位一体化”的核心保护任务,越来越得到政府、公众及学术界广泛关注,耕地生态安全评价视为关键技术及重要依据。基于PSR模型构建耕地生态安全评价指标体系,以国家粮食主产区安徽省为例,综合运用改进熵权法、TOPSIS模型、ESDA模型及障碍诊断模型,评价安徽省2000年以来,以及分市级2000年、2010年、2018年3个年份的耕地生态安全度,剖析耕地生态安全时空分异特征,进一步诊断耕地生态障碍因子及对应调控策略。结果表明：(1)安徽省耕地生态安全度具有一定波动性,总体呈现上升趋势,由2000年的0.234 1增至2018年的0.724 7,大致分为低位震荡阶段、快速增长阶段及高位爬坡阶段;(2)近20年来耕地生态安全状态进一步呈现不平衡、不均衡演变趋势,导致全省耕地生态安全空间格局差异显著,尤其是以高风险、安全两类区域分布空间集中区域发生很大改变,基本呈现皖南地区安全程度高并由皖中地区过渡至皖北地区风险程度高的空间梯度格局,耕地生态安全空间集聚情况并未显著;(3)从全省维度分析,障碍因子以建成区绿化覆盖率、污水处理率等响应准则层为主,逐渐转变至复种指数、单位耕地粮食产量、...     

碳排放约束下耕地利用推动粮食生产的逻辑关联、现实矛盾与路径优化

耕地利用是国家粮食安全的重要保障,在碳排放约束背景下探究其与粮食生产之间的有机关联有助于揭示“土-碳-粮”三要素复杂的逻辑关系。该研究基于归纳演绎法与理论分析法,在梳理碳约束下耕地利用与粮食生产逻辑关系的基础上,深入分析粮食安全保障与碳减排背景下中国耕地可持续利用面临的挑战,并提出促进耕地绿色转型升级与粮食综合生产能力提高的优化路径。结果表明：1）碳排放约束下耕地利用与粮食生产之间紧密的逻辑关联形成了复杂的“土-碳-粮”要素系统;2）当前农业生产条件下实施耕地利用碳减排对国家粮食安全具有不确定性影响,但粮食稳产与增产仍将造成大量碳排放;3）为有效改善碳排放约束下耕地利用与粮食生产的紧平衡状态,从耕地保护、碳减排、粮食生产三方面通过耕地资源配置优化、碳交易市场构建、粮食生产结构调整等方式实现“土-碳-粮”要素协调路径优化。未来需合理规划耕地空间利用格局,采取多种政策工具,转变耕地利用方式,促进耕地低碳、绿色利用与国家粮食安全的可持续协同发展。     

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。     

2000－2020年湖北省耕地利用集约化和规模化耦合协调特征

耕地资源的集约化和规模化是表征耕地利用效率的重要指标,对于确保中国粮食安全和促进农业可持续发展具有重要意义。该研究以湖北省为研究区,构建集约化与规模化评估指标体系及综合评估方法,并在县域尺度上研究了湖北省2000-2020年间耕地两化水平及其耦合协调模式。结果表明：湖北省耕地集约化水平呈中部高–东西低的整体提升时空格局,而规模化水平呈南高北低–中部高东西低的先降后升时空格局,集约化和规模化水平耦合协调度基本呈中部高–四周低的空间分布模式。尽管20 a间全省的耦合协调度指数持续提升,但仍有21%的县市处于轻度失调模式。规模化程度较低是造成耦合度失调的主要因素,需要做到因地制宜,促进区域协调发展。该研究结果可为湖北省调整农业产业结构的优化途径、保障粮食安全、探寻未来耕地集约化和规模化发展新模式提供理论支撑和决策服务。     

基于耕地质量综合评价的县域基本农田空间布局

当前耕地质量综合评价已具有较丰富的研究成果,但其对耕地生态安全因素方面考虑稍显不足。全面系统评价耕地质量是基本农田划定与高标准基本农田建设等工作科学开展的重要前提,该文在深入剖析耕地质量评价理论与方法的基础上,针对基本农田划定内在要求,从耕地自然质量、利用条件、空间形态与生态安全4个方面选取相关指标,构建耕地质量综合评价体系,基于GIS平台实现各指标定量化分析与耕地质量综合指数测算。在此基础上,依据最大相似性原理将北京平谷区现有5 916块耕地地块划分为优先划定、适宜调入、重点调控和缩减退出4大类型,通过分析各类型耕地综合质量特征,整理得到平谷区基本农田划定时空配置方案。该研究结果客观反映了区域耕地资源综合质量状况,为县域范围耕地资源功能分区与差别化管控、基本农田保护区划定及高标准基本农田建设提供参考。