黑河干流中游地区适宜绿洲及耕地规模确定

为了确定黑河干流中游地区适宜绿洲及耕地规模,利用黑河干流中游地区1954－2012年水文气象资料及黑河流域2000年和2011年土地利用数据,采用水热平衡原理建立适宜绿洲规模计算模型,并在模型中考虑林地和草地的腾发量计算不同来水情景下适宜绿洲规模;根据分带理论建立适宜耕地规模模型,计算不同来水情景下绿洲适宜耕地规模。基于GIS建立黑河干流中游土地利用马尔科夫链模型,并利用此模型预测2015年和2020年黑河干流中游地区绿洲规模和耕地规模的变化,并对未来绿洲发展的适宜性进行评价。结果表明：黑河干流中游地区地表径流存在丰枯变化;在丰水年、平水年和枯水年的适宜绿洲规模分别为3 245～4 868、2 635～3 953和2 422～3 633 km2;相应的适宜耕地规模分别为2 337、2 004和1 878 km2;现状年2011年为丰水年,实际绿洲规模和耕地规模分别为4 035和2 366 km2,现状绿洲规模适宜性指数为0.6;预测2015年绿洲规模和耕地规模分别扩张到4 155和2 527 km2,绿洲规模适宜性指数下降到0.44～0.59;2020年绿洲和耕地规模扩张到4 304和2 719 km2,规模适宜性指数比2015年下降0.02～0.03,2011年、2015年、2020年的耕地规模都高于绿洲适宜耕地规模。干旱地区适宜绿洲规模及耕地规模研究为区域水资源可持续利用提供依据。     

石羊河流域中下游绿洲地区耕地利用变化研究(英)

基于1995和2000年Landsat TM影像的土地利用空间数据(1:100000),运用GIS空间分析方法研究了1995～2000年甘肃省石羊河流域中下游地区武威绿洲和民勤绿洲耕地利用现状、耕地扩展与流失的空间分布特征、变化幅度.结果表明:1)耕地是武威绿洲和民勤绿洲最主要土地利用类型之一.耕地与其他土地利用类型之间的相互转化空间分布广泛;2)中下游耕地均处于快速增长状态.1995～2000年下游民勤绿洲耕地年变化率为0.3282,年平均增长率达到2.18%;3)中游武威绿洲耕地扩展来源于草地和未利用地,二者占耕地增长面积的90.83%;耕地流失主要为农村居民用地扩展和耕地退化;4)下游民勤绿洲耕地扩展突出为草地转耕地,占耕地扩展总面积的54.58%.耕地流失最主要是耕地退化为未利用地和荒草地;5)缓冲空间分析表明,石羊河流域中游耕地扩展面积与下游耕地流失面积呈现显著正相关,相关系数为0.8856.中游武威绿洲耕地每增加1 hm2,将导致下游民勤绿洲3 hm2左右耕地减少.     

沧州市人口-耕地-粮食协调发展关系时空变异

人口、耕地和粮食的协调发展是区域可持续发展的重要保障,也是当今社会的关注热点。以沧州市为研究对象,应用协调度函数模型对沧州市14个县（市）的人口—耕地—粮食系统协调发展度进行综合评价,以确定和识别沧州市2003—2012年该系统的演进态势,研究分析了各区域协调发展关系的时空变异。结果表明:沧州市人口—耕地—粮食系统协调发展水平总体不高,协调发展度D值约为0.52,处于基本协调水平。从时间序列上看,沧州市人口—耕地—粮食系统协调发展水平呈波动起伏变化,无明显规律可循,但总体上呈上升态势。所辖14个县（市）由2003年的以极不协调为主发展为2012年以比较协调和高度协调为主。从空间分布来看,沧州市所辖14个县（市）人口—耕地—粮食系统协调发展水平及年平均增长率均存在显著差异,吴桥县协调发展水平在沧州市始终最高,海兴县最低,协调发展度平均增长率青县最高,为8.60%;吴桥县最低,为0.33%。协调发展水平总体上呈现出西南部最高,中部地区次之,西部再次,东部最低。研究为制定区域粮食安全预警机制,制定差异化三农政策,推动区域内各地区农业生态经济系统的均衡发展提供参考依据。     

人类活动对土地沙漠化的影响研究——以塔里木河下游为例

塔里木河下游地区是干旱区中沙漠化进程最显著的地区之一。由于近50a以来人类不合理的开发活动,造成生态环境出现严重的退化。特别是以天然植被为主体的生态系统和生态过程因对水资源时空格局的人为改变而受到严重影响,造成环境恶化、天然植被全面衰败、沙漠化加剧。本研究主要从引起塔里木河下游沙漠化的原因入手,从整体、部分的关系进一步发现塔里木河下游流域沙漠化原因,运用3S技术和有关统计资料分析塔里木河干流区域人口增长、水资源利用对塔里木河下游土地沙漠化的影响途径以及影响程度。分析结果表明,新疆塔里木河下游土地沙漠化的直接成因是干流耗水量的增加和下游来水量的减少,而来水量的减少与上中游流域段耕地面积的增加有密切关系。人口数量的增长和耕地面积也有很大的相关性。进一步发现在塔里木河这样典型的内陆河流域,人口增长对耕地面积(在干旱区流域基本等同于灌溉面积)不仅有密切的关系,而且不同的流域段人口增长对耕地增大的驱动效果也不同,人口增长的驱动对下游土地退化的影响具有从源流向下游的传递性,下游的土地沙化主要通过源流和上中游人口增长对下游来水量的影响传递产生。     

人为干扰对塔里木河干流水文情势的影响

 结合塔里木河下游正在实施的生态应急输水工程,以输水年(2000年)前后干流不同测站的径流量以及下游地下水位的变化为基础,分析人为干扰后,塔里木河干流水文情势的变化。结果表明:由于源流区农业灌溉引水剧增,到达干流的水量逐年减少,进入塔里木河干流的水量20世纪50—90年代以0.2亿m3/年的速度递减,但90年代中期以后有略微增加的趋势;中游英巴扎的径流在输水年前后仍继续减少;下游卡拉站由于人工输水径流量呈增加趋势,从春季到初冬,径流量都大幅度增加,夏季洪峰流量是输水前的2倍,且在时间上有所推后。人工输水后,下游9个生态监测断面的地下水位发生较大变化。纵向上,从大西海子水库向台特马湖方向,地下水位抬升幅度呈逐级递减的趋势;横向上,各个断面的监测井水位呈波段式上升,且愈远离河道波动愈小,5次输水的响应范围达到1200 m。下游区生态输水的积极干扰,在一定程度上缓和了源干流上游区人为干扰的负面影响。应急输水工程产生了明显的生态效益。     

基于联立方程组的东北区粮食生产力和耕地变化影响要素分析

东北区是中国粮食主产区,研究其粮食生产力和耕地变化的影响要素对提高粮食生产、保证国家粮食安全具有重要的现实意义。该研究利用土地利用数据、自然环境数据、气象数据、区位和交通数据与社会经济数据,采用联立方程组模型实现了东北区粮食生产力、耕地向建设用地转移及耕地向林/草地转移这3个区域生态过程的内生变量和外生变量之间相互作用关系的定量表达。从人口规模、社会、经济、政策、区位和自然条件等方面进行了定量分析。研究结果表明社会经济因素在较短的时间内对东北区粮食生产力起着显著作用,农业人口增长、生产投入要素的作用也相对显著。在耕地向建设用地转移过程中,人口规模、经济发展、区位条件、坡度及政策是其关键影响因素。耕地向林/草地转移过程主要受农业人口比例、地形坡度、区位和交通条件、政策、气候等关键控制变量的影响。该研究结论将为研究区的土地利用规划和耕地保护政策提供重要的参考信息。     

塔里木河上游人工与天然绿洲相互转化过程与适宜比例

通过对塔里木河上游1990—2010年人工绿洲和天然绿洲的变化规律及其比例进行分析,探讨了该区人工绿洲和天然绿洲的适宜配比。基于RS/GIS技术,利用1990年、2000年、2010年3期Landsat TM/ETM遥感影像,分别提取了土地利用/覆被类型信息,分析了人工与天然绿洲转化情况。结果表明:1990—2010年,塔里木河上游人工绿洲面积增长了1 458.69km~2,扩张速度为72.93km~2/a,天然绿洲减少了1 394.04km~2,减小速度为69.70km~2/a;1990—2010年,草地、林地等向耕地、人工建筑用地转化,高覆盖草地向中、低覆盖草地转化,中覆盖草地向低覆盖草地转化,灌木林地逐渐退化为草地,低覆盖草地向沙漠转化;近20年来塔里木河上游人工与天然绿洲面积比例在近20年呈增加的趋势,在1990年、2000年、2010年,人工与天然绿洲面积比值分别是2∶8,2∶8,3∶7。1990—2010年,天然绿洲逐渐被人工绿洲替代,人工绿洲呈不断扩张、天然绿洲面积不断缩小,平均每增加1份人工绿洲面积就要失去0.7份天然绿洲面积。     

塔里木河干流植被覆盖度动态变化及驱动因素分析

针对经济发展和全球气候变化给塔里木河干流植被恢复带来的严重威胁,为加快塔里木河干流植被保护和恢复进程,对保护成效进行动态监测和准确评估,该研究选取2001-2021年MODIS遥感数据分析塔里木河干流植被覆盖动态变化特征;采用趋势分析法、变异系数法分析塔里木河干流植被发展趋势及稳定性,通过相关分析及地理探测器等方法,研究各驱动因素对植被覆盖变化的影响。结果表明：塔里木河干流植被覆盖度总体呈现相对稳定的波动上升趋势,且变化趋势具有明显季节性,在夏季植被覆盖度高达28.56%;植被覆盖度由高到低的顺序为上游、中游、下游,在空间上存在明显地域差异,7月份上游干流区域平均植被覆盖度可达到下游的3.26倍;塔里木河66.5%的区域植被覆盖度呈增加趋势,其中大部分区域（49.0%）为显著增加（P<0.05）;自然因素和人类活动的共同作用是塔里木河干流植被覆盖度呈现快速增加和空间差异的主要原因,其中又以人类活动对植被覆盖度影响更为直接。研究结果为当地生态环境保护提供科学依据。     

基于人粮关系的湖南省耕地资源人口承载力研究

从人粮关系角度估算土地生产潜力,对耕地资源人口承载力进行研究,对保障国家粮食安全和区域可持续发展都具有十分重要的意义。通过应用土地资源人口承载力和土地资源人口承载指数模型研究了湖南省2000—2008年耕地资源的人粮关系状况,结果如下:(1)在现有生产力水平下,湖南省耕地资源可承载人口7 423.38万人,人口承载力指数为0.922,人粮关系基本平衡,但人粮关系状况分布不均衡,地区差异较大。(2)湖南省中北部、西部和南部3大区域耕地资源人口承载力2000—2004年处于逐年下降趋势,之后则逐年上升。(3)中北部人粮关系2004年后由盈余状态转为富裕状态,西部一直处于超载和临界超载的边缘,南部则多为盈余状态。表明湖南省耕地资源人口承载力地区差异较大,人口增长空间十分有限,今后应加强土地综合整治,改善土地生产条件,提高农业科技水平,以实现区域资源、人口与环境的可持续发展。     

陕西省米脂县耕地动态变化与粮食安全研究

根据米脂县1990-2007年粮食生产的相关数据,对该县耕地、人口和粮食生产动态变化以及粮食总产与其影响因素进行了灰色关联度分析.结果表明,退耕还林还草工程是耕地总面积迅速减少的主要原因;提高粮食单产保障粮食总产是实现粮食安全的最关键因子;持续增长的人口造成耕地的承载压力越来越大,并对该区实现粮食安全提出了更大的挑战.最后,根据分析结果提出了增加科技投入,提高单产,保护耕地,挖掘耕地潜力等措施以保障该区域的粮食安全,为政府部门制定相关粮食安全政策提供科学的理论依据.     

山西省耕地资源合理配置的初步探讨

耕地是农用土地中产出效果最大的一种土壤。耕地资源合理配置关系到国民经济发展速度,关系到粮食生产安全,关系到优质高效农业生产,关系到土地资源的质量保护与数量保护。本文通过对山西省耕地现实生产能力、潜在生产能力、未来生活需求的分析,提出耕地资源合理配置的基本思路,即保留3670.67 km2的耕地,才能保证粮食生产安全,耕地中粮经种植比例以6:4较为适宜。同时,还提出了耕地资源合理利用的意见及建议。     

1992-2015年中亚五国LUCC特征及耕地驱动力研究

中亚五国地处亚欧大陆的中心地带,是"一带一路"重要的沿线节点之一。借助GIS空间统计分析方法,以欧洲太空局气候变化项目全球土地覆盖数据为基础,利用土地利用程度、动态度和转移矩阵对中亚五国1992—2015年土地利用/覆盖变化(LUCC)特征进行分析,并运用地理探测器对耕地驱动力进行深入研究。结果表明:1)1992—2015年,中亚五国的土地利用格局总体上表现为耕地和城镇用地持续增加,林地、草地和水域呈减少的趋势。耕地的增加主要来自林地(7.88万km~2)和草地(5.27万km~2)的转入,城镇用地的增加主要来自耕地(0.50万km~2)的转入,耕地是仅次于城镇用地增速较快、变化最为显著的土地利用类型;城镇用地在各国均呈现增加的趋势,耕地除乌兹别克斯坦之外,在其他4国均呈现增加的趋势。2)1992—2015年中亚五国土地利用程度总体呈缓慢上升趋势(土地利用程度综合指数从1992年的193.34增加到2015年的197.41),即土地利用处于发展阶段;土地利用程度为耕地林地草地未利用地水域城镇用地。3)地理探测器对耕地变化驱动因素的分析结果表明,自然因素中年平均降水量对耕地变化的作用较为显著,但在短时间内社会和农业因素发挥决定性的作用;因子探测表明人口总数(0.882)和农村人口(0.881)对耕地扩张的影响力最大,其次为粮食单产(0.746);交互探测表明各因子交互作用均为互相增强,其中,农村人口与粮食单产的叠加作用对耕地扩张的解释力度最大(0.972),影响耕地扩张的主要因素可归纳为人口增长和粮食单产提高。本研究可为中亚五国土地利用格局演变、区域土地利用规划和土地资源可持续利用提供决策支持。     

基于净初级生产力的关中--天水经济区耕地利用分区研究

耕地净初级生产力(NPP)值越大说明耕地有机生物量越高,其对粮食作物的最终产量起关键作用,因此,研究NPP的变化可为解决粮食安全问题提供重要依据。功能分区是保证土地可持续利用的常用手段,将不同耕地利用模式布局在不同行政区域,可作为地区政府通过管理手段提高产能利用率的有效参照。利用2001—2009年遥感数据,使用遥感估算NPP作为耕地作物生物量代替传统粮食统计数据,通过神经网络算法对关中天水经济区(关天经济区)耕地利用模式进行分区并利用小波神经网络模型对各区的NPP进行预测,得出:(1)关天经济区耕地NPP估算量除2001年外,总量保持在1 600万t,这与粮食统计数据之间的波动规律差异较大,分区中使用NPP数据分区比使用统计数据普适性更强。(2)关天经济区中部和渭河谷地的区县应作为关天经济区农业重点发展地区,率先对其进行精细农业与产业化经营试点的布局。(3)小波神经网络预测显示后6年(2010—2015年)中单位面积NPP上升为主要趋势。该结果证实了在农业作物生物总量短期内难以大幅提高的情况下,在管理上提升农作物能量利用效率是当下缓解耕地安全问题的最有效途径。     

3种尾菜饲料化利用技术研究

蔬菜商品化处理产生的尾菜,已成为蔬菜产区污染源。为了解决环境污染,探寻资源化利用途径,针对尾菜量大集中、水分含量高、易腐烂变质等特点,采用畜禽粗饲料制粒和制块工艺,研制了由清洗、打浆、压滤、水处理、混合、制粒及制块单元组成的尾菜饲料化生产线,并利用单因素和正交试验对主要设备工艺参数及尾菜生产畜禽颗粒及蜂窝块状粗饲料辅料配比进行了优化。结果表明,清洗、打浆为粒径约10.0 mm的白菜、莲花菜、芹菜商品化处理产生的尾菜,在气泡清洗机输送带运行速度分别为6~7 m·min-1、7~8m·min-1、8~9 m·min-1,芹菜使用单丝滤布、白菜和莲花菜使用涤纶750B滤布,在隔膜压榨压力0.05~0.06 MPa,时间20 min的条件下,尾菜饼含水率可降至35.0%,与占尾菜饼量12.5%的膨润土、10.0%次粉、15.0%稻壳粉、3.0%玉米蛋白粉混合,制粒及压块平均成型率为94.67%,吨料电耗22.0 kW·h-1·t-1,粗饲料密度920.0 kg·m-3,坚实度82.0%,均匀度95.0%,含水率10.0%,粗纤维10.3%,粗蛋白9.6%,粗灰分31.0%。生产应用表明,研制的尾菜饲料化生产线操作简单、高效、经济实用,具有自动化程度高等特点;生产的粗饲料营养丰富、适口性好、耐储存。尾菜饲料化利用技术,适合于蔬菜商品化处理、蔬菜精加工生产基地以及大型农贸市场等对尾菜治污和资源化利用。     

塔里木河下游土地沙漠化与区域可持续发展

塔里木河下游土地沙漠化及绿色走廊的保护直接关系到该地区社会经济的可持续发展,对整个塔里木河流域社会经济的发展也具有十分重要的意义。根据野外调查资料,结合已有的文献资料,从下游沙漠化的历史和现状,土地沙漠化的发生发展,沙漠化与可持续发展的关系等方面进行了分析与探讨。分析结果表明,塔里木河下游土地沙漠化的发展趋势呈现"整体扩大,局部逆转"的态势,治理与破坏并存,治理速度低于沙漠化速度,演变的结果是沙漠化与绿洲化并存,互有消长,但以沙进人退为主,而沙漠和绿洲之间由林地、草地和自然水域构成的过渡带不断缩小,防护功能持续减弱,形成了绿洲受到沙漠威胁的严峻态势,严重影响到该区域以致整个流域社会经济的可持续发展问题。针对该区沙漠化现状,提出了区域可持续发展的基本对策。     

"藏粮于地"视角下西北地区耕地适宜性及开发潜力评价

中国耕地资源匮乏,人均耕地不足世界平均水平的40%。西北"水三线"地区是中国耕地后备资源的关键区域,识别潜在耕地资源中适宜开发的土地数量及空间分布,对确保极端情况下国家耕地红线和粮食安全、推动西部大开发进入新格局具有重大现实意义。基于多源栅格数据,采用综合指数法与极限条件法评价潜在耕地资源的自然适宜性潜力;同时考虑土地利用结构风险、土壤侵蚀风险、土地荒漠化风险限制,构建潜在耕地开发的生态风险模型;将自然适宜性潜力和生态风险评价结果进行叠置分级,评估潜在耕地资源的综合开发潜力。结果表明:旱地农业情景下,西北"水三线"地区具备耕地开发潜力的土地面积约0.2万km~2,主要分布在内蒙古半干旱草原区;灌溉农业情景下,西北"水三线"地区具备耕地开发潜力的土地面积约9.5×10~4 km~2,这些土地需要通过引水灌溉和土壤改良等措施才能实现粮食生产,主要集中在天山北麓、塔里木河流域、疏勒河流域和内蒙古东部等内陆干旱区,未来如果具备灌溉水源条件,实施适宜的土壤改良措施,有较大可开发潜力。     

集成"质量-格局-功能"的中国耕地整治潜力综合分区

面向新时期耕地资源多功能综合保护的新要求,科学评价耕地整治潜力,合理确定整治分区是聚焦"新三农"、服务国土综合整治的有力抓手。该研究围绕耕地自然资源禀赋、空间格局、要素功能等3方面,构建了集成"质量-格局-功能"的耕地整治潜力评价指标体系,在对全国耕地进行整治潜力综合评价的基础上,采用k-means聚类方法划定耕地整治潜力综合分区,得到以下主要研究结果:1)通过构建集成"质量-格局-功能"的耕地整治潜力评价框架,采用"一级区-二级区-三级区"3个层级的潜力分区体系,并结合"聚类区域+农业格局+整治类型"的分区方法开展耕地整治潜力综合分区,对因地制宜布局农业生产格局、差别化开展新时期国土综合整治具有积极作用;2)中国耕地资源整治潜力在质量、格局及功能之间存在显著的空间分异,质量改善潜力区主要分布于长江流域、海河流域和淮河流域等地区;格局优化潜力区主要集中于黄河流域、东南诸河流域、内陆河流域及长江中下游等地区;功能提升潜力区主要分布于长江流域、珠江流域及内陆河流域等地区;3)采用k-means空间聚类分析方法,从整治潜力视角将中国耕地资源划分为7个一级分区、38个二级分区和409个三级类型区。研究结果有利于因地制宜推进以全要素整合为核心的耕地综合整治,提高耕地资源供给服务能力及区域农业资源配置效率。     

微观尺度分析挠力河流域耕地利用水土资源匹配时空动态

该文基于供给与需求视角,构建了微观尺度下的水土资源匹配指数测算模型,在综合考虑区域气候和水资源变化、耕地利用结构调整、作物各生育期需水量差异等因素基础上,研究2000—2015年挠力河流域作物全生育期和各生育期耕地利用水土资源匹配的时空动态。结果表明:除作物生育前期需水量围绕2.92×10~9 m~3上下波动和作物生育后期耕地利用水资源有效供给量波动降低外,作物全生育期和各生育期需水量和水资源有效供给量均呈增长态势。作物全生育期耕地利用水土资源匹配程度总体较低,其指数主要分布在0.45以下,但呈现出升高趋势且差异化增强。作物各生育期耕地利用水土资源匹配指数变化复杂,以2010年为界,表现出明显的阶段性特征;作物需水量、水资源有效供给量和水土资源匹配指数均呈现出其高值区由流域中游东部向流域中游西部和流域下游转移并扩张的空间动态特征。研究可为挠力河流域耕地利用水土资源高效利用提供参考。     

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。