县域-市域耕地地力评价结果尺度转换方法及应用研究

针对当前县际耕地地力评价结果不能直接对比汇总、市域评价不能有效利用县级评价成果的难题,以河南省漯河市为例,对县域-市域耕地地力评价结果的尺度转换方法进行研究。在县域耕地地力评价结果与市域耕地地力评价结果一致性分析的基础上,提出了基于概念性产量和标准样地县的县域-市域耕地地力评价结果尺度转换方法;实证研究表明现有漯河市各县(区)与市域耕地地力评价结果吻合情况存在差异,其中舞阳县一致性最好;以舞阳县为标准样地县,构建标准样地县耕地地力等级与概念性产量关系表,以此为标准,调整其它县(区)耕地地力等级,生成市域耕地地力评价结果;通过各县(区)粮食概念性产量与调整后耕地地力等级的变差分析验证调整结果的合理性,结果表明各县(区)概念性产量与调整后的地力等级均呈现显著的一致性,表明调整生成的市域评价结果符合实际,提出的尺度转换方法合理可行。     

基于分区决策树的省级耕地地力评价——以山西省为例

省级耕地地力评价对快速准确掌握大区域耕地地力水平,有效的进行农业区划并指导农业生产有着重要的作用。本研究在收集分析山西省2005~2014年县域耕地地力评价数据、测土配方施肥采样点数据以及土地利用现状等数据的基础上,运用多尺度指标分区方法将山西省划分为5个区域。基于决策树方法构建了隶属各区的不同评价指标体系并对耕地地力进行了评价与分级,将山西省耕地划分为1~10等地。其中,1至3等地的耕地占总面积的11.56%,该部分耕地地力较高,为山西省的优质耕地;4至6等的耕地占耕地总面积的61.22%,可以通过进行一系列耕地保护措施有效提高耕地质量以提升粮食产量;7至10等的耕地占耕地总面积的27.22%,该部分耕地生产障碍因素突出,应通过加强生态保护继续开展农田建设以提高耕地地力水平。评价结果可为省级耕地资源管理及辅助决策提供依据。     

结合SOM与动态度方法的土地利用及其时空演变研究

[目的]验证结合自组织神经网络(self-organizing map neural network,SOM)与动态度的方法在时间序列土地利用地类与结构的交互分析中的适用性,从多尺度展开土地利用地类及其结构演变分析,为城市土地资源可持续开发和利用提供参考。[方法]基于湖北省黄石市2005,2010,2015年土地利用数据,运用土地利用动态度,分析市域层面地类变化和转移特征,构建SOM模型实现乡镇层面结构空间表达,综合二次聚类和动态度分析整体土地利用演变规律。[结果](1)建设用地著增加,贡献者为耕地、林地、未利用地;耕地持续减少,转换为建设用地和采矿用地与裸地;未利用地大量减少。(2)乡镇级土地利用结构变化趋势以耕地型向城镇/耕地型过渡为主。(3)中部、西部及南部乡镇土地利用变化和缓,东北部乡镇土地利用变化活跃,土地利用结构类型也发生了变化。[结论]SOM与土地利用动态度结合的方法适用于多尺度长时间序列土地利用时空演变综合分析。     

基于不同降水年型玉米生长差异的半干旱沙区耕地稳定性分类

为研究土地荒漠化问题严重的半干旱沙区不同降水条件下农作物生长状况并识别不稳定耕地,该文以科尔沁左翼后旗旱地玉米为例,依照1980-2013年各年份玉米生长期降水丰沛程度对其进行降水类型的划分,并研究不同降水型下旱地玉米的生长状况,基于玉米生长状况的差异识别半干旱沙区的不稳定耕地。结果表明,丰水型、偏丰水型、平水型、偏欠水型、欠水型年份所占比例分别为8.82%、32.35%、17.65%、29.41%、11.77%,反映出科左后旗玉米生长期降水波动大。偏欠水型(2001年)、平水型(2013年)、偏丰水型(2008年、2012年)玉米生长期耕地NDVI指数的加和(NDVI_(sum))分别主要分布在[4,4.5]、[4.5,5.5]、[4,5],表明不同降水型下玉米生长状况差异较大,种植业生产存在很大的不稳定性,且干旱对种植业的影响大于沥涝对种植业的影响。根据不同降水型玉米生长差异,将耕地类型划分为极不稳定、不稳定、相对稳定、稳定4种类型,极不稳定与不稳定耕地面积分别为68.75、33918.75 hm~2。基于以上研究结果,认为半干旱沙区应在地形低洼处修建集雨、储水设施,以避免沥涝对种植业造成影响;极不稳定耕地与不稳定耕地应当进行退耕以恢复半干旱沙区生态。     

中国土地整治新增耕地时空变化及其分析

土地整治是生态文明建设的重要手段,研究中国土地整治时空变化及未来发展方向,对发挥土地整治在生态建设中的作用具有重要意义。通过对中国土地整理、开发、复垦新增耕地面积的时空变化进行分析,表明,2001-2008年土地整理、开发、复垦新增耕地分别占土地整治新增耕地的21.8%、63.2%和15.0%;土地整理新增耕地主要分布在东部区域,土地开发新增耕地以西部和东部地区为主,土地复垦新增耕地在区域与年际方面变异性较大,没有明显的规律性;2001-2011年土地整理新增耕地面积加权重心逐渐向中国西部移动,2010-2011年与2001-2006和2007-2009年相比,向西移动的距离为769.59和603.44 km;土地开发新增耕地面积加权重心在2001-2006年位于中国地理重心的北部和西部,且有从西部往北部移动的趋势,2007-2011年呈从东部往西部移动的趋势;土地复垦新增耕地面积加权重心移动的方向存在不确定性。基于以上分析,认为:在中国进行生态建设和耕地面积基本稳定的背景下,应通过土地整治规划,减少土地开发项目,并在区域间合理布局土地开发项目,防止土地开发新增耕地面积加权重心向西部移动;土地整治应以土地整理提高耕地质量、建设优质农田为主;充分发挥土地复垦对局地的生态修复及建设作用。     

近25a盐池北部风沙区土地系统变化及空间集聚格局分析

为研究近25 a宁夏盐池北部风沙区土地系统及空间集聚格局变化状况,该文基于1989、1995、2000、2007和2012年土地利用数据,通过构建土地利用转移网络和信息熵测度模型综合分析研究区土地系统时空动态变化特征,同时,采用GIS密度制图法表达其空间集聚格局。研究结果显示:近25 a,盐池北部风沙区土地利用结构发生了剧烈变化,耕地、未利用地面积急剧缩减,林地、草地面积显著扩展;草地、林地、耕地、未利用地之间的转移关系是盐池北部风沙区土地利用转移网络的关键关系,决定着风沙区土地利用变化特征;总体上,土地系统变化过程呈由"平衡型"到"弱平衡型",再到"不平衡型"的演变态势;区域土地利用系统正朝相对有序的状态发展;从空间上看,林地和耕地系统附近为土地利用变化热点区域,且不同时段土地利用变化呈现出不同的空间集聚特征,以1995年为界,1989-1995年期间热点区分布呈东北-西南走向,1995-2012年期间热点区逐步由西部向中东部推移,研究区逐渐形成了以草地和林地为主导的土地利用格局。该研究可为盐池北部风沙区土地利用变化机理研究、土地资源可持续开发利用及沙区人居环境优化提供科学依据。     

基于聚类和分类与回归树的地力等级评价研究

以黄淮海平原粮食主产区河南封丘县为研究区域,利用基于GIS的土壤空间和属性数据库,采用聚类分析和分类与回归树(CART)相结合的方法建立了耕地地力评价模型。研究结果表明,基于聚类分析和CART的地力评价模型准确度为93.56%,较单独使用决策树模型的准确度有明显提高;根据耕地地力分级规则,一等地至五等地分别占全县61 733.3 hm2耕地的28.167%、49.518%、9.389%、5.77%和7.156%;地力等级较高的耕地主要分布于封丘西北部,地力较低的区域主要在东南部,由西北向东南地力呈带状递减趋势。本文的研究结果可为当地中低产田及其障碍因子的解析和农田精准管理提供参考依据。     

1983－2009年黄土高塬沟壑区耕地结构特征演变分析

为明确退耕还林前后黄土高塬沟壑区耕地数量和空间结构演变规律,以长武县为例,基于土地利用结构内涵,采用GIS技术和定量指标,对1983年、1993年和2009年黄土高塬沟壑区耕地数量和空间结构进行定量分析。结果表明:长武县3个时期的耕地数量分别为292.1、181.3和159.2km2,耕地减少主要位于0～2°,>15～25°和>25°坡度耕地,相对于1983年、1993年分别下降了29.6%、48.9%、60.1%和15.6%、15.7%、48.8%,耕地与其他地类的相互转化频繁。该区0～6°缓坡耕地主要转化为园地和居工地,>15°的陡坡耕地主要转化为林地和未利用地(荒草地)。结构分析表明耕地数量的坡度分布趋于合理,缓坡耕地空间结构上向均匀性、核心板块的团簇式发展,陡坡耕地主要以核心斑块的分散分布为主。耕地在过去30a是一个优化的过程,其结构演变有利于资源优化配置利用和农业集约化发展。1983-1993年期间的退耕为种植业效益驱动下农户自发性质的退耕或者弃荒,1993-2009年期间则是科学宏观退耕并对前期自发退耕地和弃荒地的整理利用。该文为区域土地利用管理和政策制订提供了借鉴和参考。     

喀斯特地貌区耕地地力评价与分级

为了解喀斯特地貌区耕地地力详情并掌握土壤肥力演变规律,该文以广西壮族自治区德保县为研究区域,借助GPS（global positioning system）、RS（remote sensing）技术,通过野外调查采样、实验室化验等方法获得耕地地力评价相关信息,包括N、P、K、有机质、pH值、成土母质、排灌能力、障碍因素、耕层厚度、质地等74项基本信息。以GIS（geographic information system）技术为核心基础支撑,综合运用模糊评价、专家意见法、层次分析等方法和模型对耕地地力进行自动化、定量化评价。结果表明：德保县1～6级的耕地面积分别占总耕地面积的8.80%、13.84%、20.29%、39.63%、16.83%、0.61%。在量化分级的基础之上,将此次评价数据与1980年进行的土壤第二次土壤普查数据进行深入比较,比较发现：德保县的耕地地力总体水平上升;有机质、有效磷的含量水平明显上升;同时pH值趋于中性;速效钾呈下降趋势。该结果为喀斯特地貌区的个性化施肥、土壤改良、农业生产决策、绿色农产品的生产等提供了基础信息和科学依据。     

潮土区常规施肥下冬小麦农田基础地力演变规律

研究农民习惯施肥条件下潮土区冬小麦农田基础地力的演变规律,为加强潮土农田地力保育,挖掘农田生产潜力和增加作物产量提供依据。依托29个潮土国家级耕地土壤监测点,利用1988~2006年长期监测数据,从土壤性质出发构建了潮土区冬小麦农田基础地力指数(BSPI)模型,以此模型为基础分析了潮土区常规施肥下冬小麦农田基础地力的演变规律。经过19年的常规施肥,冬小麦农田基础地力呈显著的上升趋势,与监测初期相比BSPI提升了38.5%,年均增长速率为2.0%。不同地力水平下的冬小麦农田基础地力随时间演变规律不尽一致,低地力区BSPI呈显著上升趋势,年均增长速率为3.2%。高、中地力区BSPI均呈略微上升趋势,都未达到显著上升水平。不同省份间冬小麦农田基础地力指数差异也十分显著,在潮土监测区域,不同省份表现的趋势为江苏省的冬小麦农田基础地力最高,显著高于安徽、湖北、河北、山东、山西5地,而江苏、北京、河南3省间基础地力无显著差异。各省冬小麦农田基础地力指数大小顺序为江苏北京河南湖北、山东河北山西、安徽。长期化肥和有机肥的施用,以及配合小麦季部分秸秆还田对培肥低地力农田,提高土壤基础肥力作用显著;对于中、高地力农田,长期施肥能稳定土壤基础肥力,对提高和稳定潮土区粮食产量也十分重要。     

四川盆地丘陵区农户行为对耕地质量的影响

农户行为是耕地质量变化的直接推动者,农户对不同质量耕地的响应直接影响耕地现实生产能力。该文采用BP神经网络模型对重庆市大足县耕地自然质量进行评价,发现研究区水田自然质量等级以二等地和三等地为主,旱地以一等地和二等地为主,耕地自然质量总体偏高;但耕地自然质量仅仅是耕地自然属性的反映,因此在基于对研究区农户行为调查的基础上,采用“影响力系数”对耕地自然质量进行修正,并将农户收益作为耕地质量货币化价值的表现,进一步讨论了耕地自然质量和农户投资结构对这种价值的影响以反映对耕地质量的影响。结果显示,耕地自然质量指数和农户收益间的数学关系以三项式模型、二项式模型等曲线方程模拟效果最佳,重庆市大足县大部分乡镇都是受到某单一投入因素的制约,通过分析弹性系数大小可以调整研究区农户投资结构。该文阐明耕地质量不仅仅取决于耕地自然属性,还受到农户行为诸如投入水平、管理方式、种植模式等因素的制约,因此,应进一步规范农户行为以提高耕地质量。     

粮食作物种植视角下东北粮食主产区耕地利用的时空分化特征

作物种植是耕地最直接的利用方式。基于粮食作物种植视角研究耕地利用问题,是耕地利用领域研究的进一步细化,也是粮食安全的基础。该研究以东北粮食主产区典型地域为研究区,基于主要粮食作物大豆、玉米和水稻的不同耕地利用方式,以乡镇为单元,综合运用标准差椭圆、重心模型及探索性空间数据分析法,阐明2016—2019年研究区粮食作物的耕地利用空间分化特征。结果表明:1)研究区主要粮食作物的耕地利用结构变化明显,大豆与玉米的耕地种植面积出现明显"剪刀差"变化特征,水稻的耕地种植面积基本保持稳定。2)研究区主要粮食作物的耕地利用空间分布呈现"西北-东南"动态格局,种植大豆和玉米的耕地利用重心位于研究区的中东部地区,分别向东偏南和西偏南方向迁移。3)研究区种植主要粮食作物的耕地利用结构具有较强的正负空间关联性,正相关类型聚集性较强,表现出明显的区域一致性;负相关类型无明显聚集区域,面积较小,且零星分布。研究结果较好地反映了种植结构调整政策实施阶段研究区种植主要粮食作物的耕地区域空间布局分化和耕地种植结构的空间关系,为区域种植结构调整及保障粮食结构性安全提供科学依据。     

基于“质量-产出-效率”的辽宁省耕地利用分区

耕地利用分区是引导区域耕地未来发展方向的重要依据,保证区片空间的连通是增强耕地利用分区管理可实施性的关键。以辽宁省为研究区,采用两维图论聚类和GIS空间分析相结合的方法,基于耕地利用"质量-产出-效率"的分区指标进行耕地利用综合分区,并探究各分区耕地利用方向。结果表明:1)研究区各县(市)耕地自然质量、产出水平和利用效率之间存在一定空间差异,高值区主要分布于辽宁中部和北部地区,低值区主要分布在辽宁东部和南部,西部地区耕地利用状况参差不齐;2)将辽宁省划分为辽西粮食生产及生态保护区、辽中耕地综合开发先导区、辽东水田及特色农业种植区、辽南耕地效率及产能挖掘区和辽中南耕地利用转型升级区5个耕地利用区;3)两维图论聚类和GIS空间分析相结合的分区方法有效保证了耕地利用分区相邻单元空间上的连通性和行政区界的完整性,对于耕地利用分区具有较好的适用性。研究结果有利于耕地利用分区的统一管理和实施,对综合引导区域耕地利用方向具有一定参考作用。     

山区县耕地"非粮化"空间分异规律及关联因素

准确测算耕地“非粮化”率，掌握耕地“非粮化”的空间分异规律及其影响因素，对于科学管控耕地“非粮化”、保障粮食安全具有积极意义。研究以江西省信丰县为例，从种植结构和产业结构2个方面测算耕地“非粮化”率，综合运用空间关联分析研究山区县耕地“非粮化”的空间分异特征，并采用空间计量模型揭示影响耕地“非粮化”生产的关联因素。研究表明：1)信丰县耕地总体“非粮化”率为30.28%，其中种植结构“非粮化”和农业产业结构“非粮化”面积分别为6 601.94 hm²和7 679.98 hm²,“非粮化”率分别为13.84%和16.44%。但不同地形区“非粮化”空间分布异质性明显，高山丘陵区主要为农业产业结构“非粮化”，而低丘岗地区域主要表现耕地种植结构型“非粮化”。2)信丰县耕地“非粮化”呈集聚型空间格局，种植结构“非粮化”在中部低丘岗地区域呈高值集聚，农业产业结构“非粮化”在高山丘陵区域呈高值集聚。3)严格的耕地管护政策对于“非粮化”生产具有抑制作用。4)“非粮化”生产存在空间扩散效应。自然资源禀赋差异和社会经济发展的不均衡性，对山区县不同类型的耕地“非粮化...     

吉林省春玉米土地生产潜力时空变化及其与气候因子的关系

利用1961~2015年气象观测资料、春玉米生长发育及产量资料和土壤数据,计算了吉林省不同区域的春玉米土地生产潜力,并分析其时空变化特征及主要的气候影响因子。结果表明:吉林省各区域的太阳辐射均呈显著减小趋势(P0.05),≥10℃有效积温均呈极显著的增加趋势(P0.01),降水量变化趋势不显著。太阳辐射和≥10℃有效积温呈由西向东逐渐降低趋势,降水量呈由西向东逐渐增加趋势。春玉米土地生产潜力由西向东呈低-高-低的趋势分布。西部和中部区域土地生产潜力呈减小趋势,东部区域土地生产潜力呈上增加趋势,但变化趋势均不显著。西部、中部和东部区域土地生产潜力平均值分别为7544.5、12346.4和11878.0 kg hm~(-2)。土地生产潜力利用率由西向东逐渐降低,西部、中部和东部区域利用率平均值分别为74.2%、61.1%和47.5%。降水量是西部和中部土地生产潜力的主要气候影响因子,≥10℃有效积温是东部土地生产潜力的主要气候影响因子。     

景观格局视角下平山县耕地规模化整理潜力评价

从地形条件和土地景观格局两方面选取高程、地形起伏度、斑块面积指数等8项指标构建耕地规模化整理潜力评价指标体系。以平山县为研究区,在ArcGIS空间分析功能支撑下探讨了村级间耕地规模化整理难易程度,并采用障碍诊断分析方法分析制约了耕地规模化整理的限制因素,以期为今后区域土地整理提供科学依据。结果表明:平山县村级耕地规模化整理潜力指数分布在[0.12,0.9]区间内,村级间差异较大,整体上由西北向东南依次递增;从耕地规模化整理分区结果来看,四级区的耕地面积最多（51.2%）,其次为三级区（21.3%）,五级区和二级区耕地面积总和与三级区相当,一级区的耕地面积最少（0.9%）,分区等级越大耕地规模化整理越容易;整理由难变易时,主要障碍因素由耕地资源丰度（RI）和地形起伏度（RDLS）逐渐变为耕地聚集度（CI）和耕地资源丰度（RI）。     

基于地理加权回归的青龙满族自治县耕地细碎化及影响因子分析

以青龙满族自治县为例,依据景观生态学相关理论,重点从地块平均面积大小、地块形状的规则度以及地块分布方面选取平均地块面积、边界密度、面积加权平均形状指数和聚集度4个指标,借助数理统计方法和GIS技术对研究区耕地细碎化程度进行测算分级,并应用地理加权回归模型分析了研究区耕地细碎化综合指数与坡度、距村落距离、距河流距离、距道路距离之间的空间关系。结果表明:青龙满族自治县耕地细碎化以中度细碎化和重度细碎化为主,占比分别为45.18%,49.19%;距村落距离、距道路距离与耕地细碎化程度呈负相关关系,距河流距离、坡度与耕地细碎化程度呈正相关关系;各影响因素影响度都表现出了显著的空间非平稳性,且在空间上波动较大。研究所得结论对耕地规模化经营和土地利用效率的提升具有一定的参考意义。     

黄土高原区耕地质量评价--以陕西省延川县为例

为进一步验证自然资源部《耕地质量调查监测评价(试用稿)》中评价指标体系的科学性和合理性,选择陕西省延川县作为黄土高原区指标体系应用试点,以便科学制定符合黄土高原区的耕地质量评价指标体系。采用纵横对比法,依据改进前后的指标体系进行耕地质量评价,结合区域实际情况和评价结果精确性,提出指标体系的改进意见。结果表明:(1)纵向对比指标体系改进前后的耕地质量指数,其面积加权平均值由19.09增加到19.49,改进前后的耕地质量指数与国家自然等指数的最优相关系数由0.80增加到0.88;(2)横向对比指标体系改进后的耕地质量指数归一化值和国家自然等指数归一化值,差距值为-0.38~0.60;(3)延川县耕地质量指数为16.89~26.28。改进后的耕地质量评价指标体系能够更好地反映延川县耕地质量状况,有利于建立符合黄土高原区的耕地质量评价指标体系。     

云南石林巴江河岸土地利用/土地覆被结构变化研究

基于巴江河和石林公园的协同保护利用,采用遥感和地理信息系统技术分析了2014年、1992年、1984年云南石林县巴江河岸1 000 m范围的影像或土地利用/土地覆被变化。30年来,巴江河岸土地利用/土地覆被结构显著变化,耕地面积保持56%以上,林地面积减少了54%、草地面积减少了95%。但住宅仓储工矿用地增加106倍,园地面积增加7.6倍、石砾地裸地面积增加1.7倍,土地利用结构严重碎化。这种变化的直接动力是居民用地和仓储用地等向河岸带集中。石林公园列为世界地质公园/世界自然遗产地提升了巴江河作为其缓冲区河流的地位,但并没有带来巴江河岸土地利用结构的优化。作为石林世界地质公园组成部分和石林县重要的景观河保育,以2014年土地利用结构为基础,应调整河岸土地利用结构,河岸带林地可增加77%,分别来自减少的57%裸地石漠化地,10%的耕地调整以及住宅和园地增加的10%绿化。由此可知,巴江河上游地段土地利用结构应优先调整。     

1994－2018年新疆塔河干流农作物播种面积时空变化及影响因素分析

基于农作物物候信息和多季相遥感观测等相结合的方法,分析沙雅县1994-2018年的农作物播种面积变化的时空特征,并从水资源要素、耕地与胡杨林转化等分析播种面积变化的原因。研究结果表明：1）沙雅县农作物播种面积在1994-2018年呈现增长趋势,尤其在2006年以后加速增长;2）渭干河灌区的播种面积空间上呈现由内向外、由碎片化向集中连片化的趋势发展,而塔河干流区播种面积增加的区域沿着塔河两岸不停游移;3）渭干河灌区农作物播种面积的增加与渭干河上游的来水量变化呈现较强的相关性,而塔河干流区二者相关性较低;4）塔河干流的胡杨林区每年被耕地侵占的面积呈现增长趋势,尽管2006年以后胡杨林保护措施不断加强,然而林区的农作物播种面积在2008年以后呈现增速加快的趋势,出现了被侵占的胡杨林未能恢复、新的胡杨林又遭破坏的现象。