小尺度乡村景观生态评价及重构研究

本文旨在小尺度上对乡村景观进行生态化评价, 辨识乡村景观建设的主要生态环境问题。在北京市大兴区、河北省曲周县和江苏省常熟市各选取1个研究区, 基于高分辨率遥感影像, 通过实地野外调查建立小尺度景观数据库。从景观空间结构和属性两方面进行评价, 采用情景分析研究乡村景观植被建设潜力。研究结果显示, 不同研究区整体上形成高度相似的网格化景观格局。线状景观组成在3个区域间差异显著, 注重田埂、田间路、防护林和沟渠的建设以维持农田景观多样性。农田防护林普遍存在主林带间隔过大的问题。农田基础设施地表过度硬化成为当前建设模式突出的生态问题, 在大兴区和常熟市分别达到28.46%和56.19%。防护林在林木覆盖率与绿量评价上显示出不弱于面状林地的重要性, 但面临结构简单、树种多样性低下、残缺断带率高达18%~38%的不足。情景评价显示线状植被具备较大的建设潜力, 合理规划能有效提升乡村林木覆盖率0.58%~1.16%、增加绿量2.22%~19.59%。本研究表明, 小尺度评价能辨识出乡村景观建设所面临的主要生态环境问题以及生态景观建设方向。     

下辽河平原区典型县域非耕作土地对作物干旱减缓效应

干旱是北方多数农业区作物的主要灾害之一。农田系统内的水塘,沟渠等非耕作土地可为旱季作物提供一定水源,但其形态、大小和空间格局不同对作物干旱减缓效应可能会有所不同。基于此,以下辽河平原台安县为研究区,选择典型干旱年(2014年),采用作物干旱敏感指数(DSI)和非耕作土地景观指数,对非耕作土地景观特征与作物干旱等级进行相关性分析。结果表明:2014年8月台安县农田作物干旱主要为中度和轻度,受极端干旱气候影响较为明显。台安县农田非耕作土地景观整体异质性不强,破碎度和多样性相对较高。非耕作土地的景观指数与作物干旱敏感指数(DSI)有显著相关性。当地块的非耕作土地景观破碎度(景观分离度指数、景观形状指数)和多样性(香农多样性指数、香农均匀度指数)增加时,作物受旱程度也增强。研究结论可为通过优化农田中非耕作土地的景观格局来减缓作物干旱等土地生态整治提供有益参考和借鉴。     

土地整治过程中农田防护林的生态景观设计

如何快速有效地提高农田防护林的生态景观效益是土地整治绿色基础建设中亟待探讨的命题。该文在野外实地调查的基础上,定量计算了现有防护林带的疏透度、有效防护距离和占地面积,并基于农田防护林生态化建设标准,分析了现有林带乔灌木结构配置、林带间距以及林带宽度的合理性,且对不合理的林带结构进行了生态化设计。同时,定性分析了项目区现有防护林带的优势景观空间、景观节点、重要景观轴线和功能区的景观建设需求。最后,结合生态化和景观化两个过程进行了防护林带空间结构和植物景观配置的综合设计。结果表明,综合了生态化和景观化的土地整治农田防护林设计,提高了项目区林带生态和景观结构的合理性。该研究为实现快速化农田防护林生态景观设计提供方法。     

基于限制程度排序的卢龙县耕地质量提升重点区域划定研究

耕地是保证国家粮食安全的先决条件,也是保障社会安全及社会可持续发展的物质基础。中国耕地总体数量基数大,但整体的质量水平却很低。为明确耕地整治方向,针对不同地区进行不同重点的耕地整治,本文基于秦皇岛卢龙县农用地分等定级,构建耕地质量评价指标体系,运用得分因子标识法,确定限制因子组合类型,引入障碍度模型对限制因子组合进行修正,对卢龙县进行限制因子重点区域划定。结果显示,卢龙县15 981个耕地地块都存在高限制因子,汇总95种限制因子组合类型,共计43 909.71 hm~2。引入障碍度模型修正后卢龙县耕地可划分为5个主导限制因子重点区域:道路通达度限制因子主导区、地形坡度限制因子主导区、灌溉保证率限制因子主导区、农田防护林比率限制因子主导区和有效土层厚度限制因子主导区;其中农田防护林比率限制因子主导区整治面积最大,为37 680.91 hm~2,占耕地总面积的85.81%,主要分布在卢龙镇、燕河营镇和双望镇;其次为有效土层厚度限制因子主导区,面积为3 861.32 hm~2,主要分布在印庄乡;道路通达度限制因子主导区整治面积为1 876.16 hm~2,主要分布在双望镇;灌溉保证率限制因子主导区整治面积为319.44 hm~2,主要分布在燕河营镇;地形坡度限制因子主导区整治面积最小,为171.87 hm~2,占耕地总面积的0.39%,主要分布在刘田各庄镇。结合重点区域内限制因子可知,卢龙县主要限制因子以农田防护林比率和有效土层厚度为主,灌溉保证率和道路通达度为辅;在进行耕地整治时,可重点加强防护林建设,增加有效土层厚度,改良土壤,提高土壤肥力,加强农田设施及田间道路建设,确保粮食稳中增产,保障区域内粮食安全。研究结果可为丘陵山区整治规划、划定耕地质量提升重点区域提供技术支持,为今后耕地整治提供科学依据。     

大都市郊区景观生态型土地整治模式设计

开展景观生态型土地整治规划,是实现土地整治多功能发展战略的迫切需求。以上海市金泽镇土地整治项目为例,评价项目区景观格局与污染风险,提出江南水乡景观重建的土地整治目标。依据不同类型景观基底及生态功能需求设计景观调整优化模式:水系景观整治模式通过河网贯通、圩堤建设与堤边绿化,提高湖、河、塘的景观连通度;点源污染整治设置"乔灌草"缓冲带,提高隔离防护功能;基本农田整治模式强调田块撤并与农田水利建设,提高农田景观生产功能;村庄整治模式建设生活基础服务与休闲观光设施,改善村庄景观的生活休闲功能。景观生态型土地整治与传统的农地整治,在模式设计的思路与工程设置方面存在明显差异。     

基于无人机遥感影像监测土地整治项目道路沟渠利用情况

为客观监测和有效评价土地整治项目基础设施建后利用情况,初步探讨利用无人机航拍影像结合智能算法识别设施利用状态的可能性,该文选取典型项目,利用多旋翼无人机航拍获取高分辨率影像,提取田间道路和骨干沟渠影像网格切片,通过BoW模型构建典型地物样本特征库基于样本纹理特征进行分类,利用支持向量机模型对研究区骨干线状基础设施利用状况进行识别,并依据目视解译和实地勘察对识别结果进行了精度验证。结果显示无人机遥感方法可以初步识别研究区基础设施建后利用情况;研究区田间道路病害和骨干沟渠淤塞情况识别总体分类精度达到80%和70%;田间道路分类误差主要来自通行不畅与路面裂缝,骨干沟渠分类误差主要来自轻度淤塞;提高影像精度情况下,田间道路利用状况识别精度有所提升但不显著,骨干沟渠通畅状况识别精度无明显变化,模型对宽度2 m以下沟渠识别结果精度较差。研究表明,基于无人机遥感对土地整治项目基础设施利用情况进行自动分类识别具有可行性且效率较高,而监测精度有待于后期进一步提升。     

SPOT5遥感影像城郊耕地景观提取与廊道立地分析

城郊耕地立地受多种因素影响复杂多变,利用高分辨率遥感影像提取耕地及其廊道地类,并分析耕地与廊道地类间关系,对于耕地保护和基本农田划定具有重要意义。以北京市大兴区为例,对2004年和2007年SPOT5遥感影像,采用面向对象分类方法开展耕地与其他景观类型提取,包括交通运输用地、河流水面、水工建筑用地、农田水利用地、农田防护林地,并对道路提取宽度进行评价。采用景观生态学廊道的分析方法与GIS空间分析方法,分析4 a间5种廊道地类的数量变化和空间分布变化。借助目视解译评价分类总精度和Kappa系数都超过了90%,道路提取宽度在4～70 m之间;农田防护林地数量变化最为明显,呈零散分布状态,农业水利用地空间分布较为均匀,而交通运输用地中二级道路较大变化,主要分布在受城市化和工业化影响较大的研究区北部。研究表明：面向对象分类方法能够充分利用地类相关特征,提取过程即体现地类立地信息,多尺度分割能够实现在不同层次提取不同地类;廊道空间分布与耕地空间分布表现出一定的相关性,农田防护林地和农业水利用地分布密集的地区耕地流失的可能性较小,交通运输用地密度较高的地区也是耕地流失集中地区。     

利用网格法确定县域农田整治优先度

为了科学测算农田整治难度系数,合理确定不同评价单元整治的优先次序,该文根据研究区域农田整治特点,以江苏省宝应县为例,以规则网格为评价单元,从土地利用结构、农田空间格局、可提高生产能力、土壤环境质量、人口社会因素等5个影响因素,构建农田整治优先度评价指标体系。对研究区按1′×1′的经纬度网格划分的532个网格评价单元进行农田整治优先度测算,并根据计算结果,按整治优先顺序将整个研究区划分为近期、中期和远期网格单元,分别占42%、31%和27%。远期网格单元分布在宝应县中部和南部的平原区,该区域农田的连片性、细碎度和质量等别等优于其他区域。研究结果表明,该文提出的区域农田整治优先度评价方法,有助于确定农田整治先后顺序,明确优先开展整治区域和方向。该方法为区域土地整治规划提供支撑,也为中国各县市开展高标准基本农田建设提供科学参考。     

农田缓冲带规划建设与天敌保护效果研究

缓冲带建设可以提供多种生态服务功能,是国内外现代生态农业发展的重要实践措施。论文以北京市顺义区都市型现代农业示范区建设项目为例,探讨农田缓冲带的规划和建设方法,并针对天敌保护效果进行监测,旨在探索村镇尺度下生态农业建设的景观规划途径。主要研究结论:1)经过目标确定、现状调查、总体空间布局设计、工程设计、施工监管与管护5个步骤,在研究区完成了渠道、道路和防护林3种类型共7种模式的农田缓冲带空间布局规划、种植模式设计与建设;2)害虫与天敌取样监测结果表明,人工林地缓冲带具有最大的蜘蛛活动密度,渠道、道路缓冲带等人工边界的天敌/蚜虫比例最高,初步证明了农田缓冲带建设的天敌保护效果;3)今后的生态农业建设应当加强农田缓冲带等生态景观化技术的大尺度空间规划与集成示范,其生态服务功能提升效果还需要针对不同农田类型进行长期监测试验进行验证。     

区域土地可持续利用景观生态评价研究

本文以景观生态学理论为支撑,以景观格局分析为技术手段,以重庆市江津区为个案,从景观功效性、景观受胁度与景观稳定性3方面构建土地利用可持续性的景观生态评价指标体系,采用极差标准化处理法、权重加权法等对研究区进行土地可持续利用景观生态评价。结果表明：根据土地利用可持续程度,可把研究区划分为土地利用强持续区、准持续区和非持续区。并依据各区自然地理、社会经济及景观格局等特点提出土地利用对策。     

耕地整治质量潜力测算方法

现有耕地整治质量潜力测算大都直接利用农用地分等成果进行,忽略了耕地整治工程措施可改造的耕地质量限制因素与农用地分等因素的非衔接关系,掩盖了土地整治对耕地限制因素可改造程度差异。该文基于耕地整治可改造因素修正,以沈阳市为例,建立了服务于土地整治的耕地质量评价指标体系及质量潜力计算模型（修正法）。结果表明：该方法评价整治前沈阳市耕地质量利用等为5.6等,整治后耕地质量可提高1.2个利用等;得到的耕地利用等指数与基准作物实际产量相关系数R2为0.8517,精度高于农用地分等结果。修正法测算的耕地整治质量潜力增强了耕地整治工程措施与耕地质量限制因素的结合程度,避免了某些限制因子难以改造或难以达到最优值而导致的整治潜力结果偏差,提高了潜力测算结果的科学性和应用性,可为市级土地整治规划提供方法参考。     

大城市郊区农村土地利用格局及整治方向分析--以北京大兴区为例

利用景观格局和空间分析方法,以SPOT卫星影像为主要信息源,分析了北京大兴区农村土地利用格局及土地整治方向。结果表明:①该区后备耕地资源贫乏,土地破碎严重,不同地类镶嵌且分散分布,同类土地集聚度较低;②村庄用地总面积大,人均用地极高,斑块数量多,分布均匀,整理潜力和难度大;③设施农用地、园地和设施耕地等集约利用程度较高的农用地比例很大,但规模化程度较低;④畜禽养殖用地离村庄用地和道路太近,且用于消纳畜禽废弃物的农用地不足,防疫和污染风险较高;上述问题表明该区亟需开展土地综合整治,优化用地结构和空间布局。     

基于High-1卫星影像的土地整治遥感监测方法研究与实践

为了找到一种可靠且高效的技术手段来提高国土部门对土地整治成效的有效监管,该文以High-1高分辨率卫星影像为基础数据,以ENVI、Auto CAD和Arc GIS软件为工具,提出了完整的利用高分辨率遥感影像对土地整治成果进行监测的技术方法和操作流程,研究了利用土地整治成果矢量图提取新增耕地、新增道路和新增沟渠信息的方法。最后利用该文方法对南水北调汉江沿线的土地整治工程的某个项目区进行了整治成果的监测和评估,通过实际应用,该方法对新增耕地、新增道路和新增沟渠的监测比分别达到了88.40%,97.34%和98.26%,监测完成后,详细的分析了三者之间监测比产生差异的原因,重点阐述了新增耕地监测比过低的原因,证明了该文方法对土地整治成果监测具有较高的效率,能够应用于土地整治的监管实践。     

基于自然适宜性的农业生产景观分区与调控——以湖南省长沙县金井镇为例

农业生产景观自然适宜性研究是新农村建设中农业景观规划和土地整治的基础。本文在界定农业景观内涵和提取出农业生产景观类型的基础上,构建农业生产景观自然适宜性评价指标体系,利用GIS栅格技术与自然适宜性综合评价模型进行农业生产景观自然适宜性评价,将湖南省金井镇农业生产景观类型划分为高度适宜类、中度适宜类和低度适宜3个等级。在此基础上,将金井镇农业生产景观划分为粮菜生产区、经济园林生产区、农业生产限制区,进而提出其相应的发展调控模式。研究结果为区域农业生产景观规划和农业土地综合整治提供有力的技术手段和科学支撑。     

基于熵权可拓物元模型的农村土地整理项目绩效评价

在剖析农村土地整理项目绩效内涵的基础上,从决策绩效、实施绩效、运营绩效三个方面构建了评价指标体系,建立了农村土地整理项目绩效评价的熵权可拓物元模型,并以苏州市农村土地整理项目为例进行了实证研究。研究结果表明:(1)苏州市农村土地整理项目绩效水平参差不齐,项目之间的差异较大:两个项目绩效处于"良好"水平,三个项目绩效接近"良好"水平,一个项目绩效接近"较差"水平;(2)植被覆盖提高率、粮食产能提高量、农地年收入增加量、土地利用提高率、灌溉面积增加率、防护林网密度、机耕面积增加率等指标是农村土地整理项目绩效水平提升的关键制约因素。(3)应进一步加强农村土地整理项目管理建设,建立景观生态型农村土地整理模式,健全农村土地整理后期管护机制,合理实施农地规模经营,优化种植结构等,进而促进农村土地整理项目绩效水平不断提升。     

黄土丘陵沟壑区沟道土地整治对乡村人地系统的影响

深入开展土地整治对区域乡村人地系统的影响研究对于优化土地整治模式、促进乡村振兴具有积极意义。该文以延安市某典型小流域为例,结合高分影像数据、景观格局分析和人文实地调查,从土地利用、景观格局、生态安全、社会响应和综合研判等角度探讨了黄土丘陵沟壑区沟道土地整治对当地乡村人地系统的影响。研究表明:1)在土地整治工程措施的作用下,沟道底部及其两侧的台地、坡耕地、灌木林地和草地大多转变为高产稳产的坝地,部分灌木林地由于生物措施转变为生态功能更强的乡土适生林地;坝地和林地分别增加159.06 hm2和69.75 hm2,灌木林地、草地和坡耕地分别减少112.37、63.26和59.06 hm2。2)坝地平均斑块面积和凝聚度增加,生产功能提升;乔木林地和灌木林地的景观指数、斑块凝聚度指数均保持在较高水平,生态功能稳定;流域整体的景观破碎化程度降低,景观趋于多样化和均衡化发展,景观抗干扰能力和生态系统稳定性得到提升。3)从生态安全效应来看,流域植被和生态环境明显改善,土壤侵蚀显著减少,防洪能力明显提升,但局部存在生态安全隐患。4)人类活动对流域地理环境变化有所响应,土地规模化、农业机械化、就业兼业化和非农化程度提高;但仍存在农业结构单一、效益不高等问题。应着力创新"共同商议、协同推进"的乡村治理机制,进而发挥土地整治综合效能,促进流域乡村转型与振兴。     

人地协调的土地整治模式与实践

为丰富转型期中国农村土地整治的理论与实践,该文综合论述了人地协调的土地整治理念、模式与技术途径,并结合典型案例进行了实证。结果表明,作为人地关系系统正向反馈的土地利用调控路径,人地协调的土地整治需立足于生产、生活、生态三大空间的结构优化与功能整合,积极响应社会经济发展阶段需求。在转型期,人地协调的土地整治模式应以保障粮食安全和食品安全、推动农业现代化发展,支撑新农村建设、优化城乡发展空间,构建生态安全格局、提升生态景观服务功能为导向,在整治目标、整治重点、运作模式上与乡村地域空间结构与功能相匹配,在行为理性上坚持价值理性与工具理性的有机统一,在技术上强调生产空间农用地整合技术、生活空间农村建设用地盘活技术和生态空间生态景观提升技术三者的智能融合。通过人地协调的土地整治模式实践,研究区生产空间的适度规模经营面积比例由整治前的18.00%增至整治后的30.53%,户均耕地地块数降低1.6块,耕地灌溉保证率由29.68%增至51.22%,综合机械化率由42.50%增至61.80%,特色优势产业壮大;生活空间24个片块的闲置废弃农村居民点被复垦再利用,乡村景观协调性、田块连片性及聚落的风貌形象得到提升;生态空间形成了以生态节点修复与完善、生态廊道连通、核心生态用地保护为主导,"点—线—面"一体化的生态景观格局。因此,在中国高度紧张的人地关系背景下,土地综合整治的思路应由不同整治类型的组合转向整治内容的融合,从人地关系调控入手确立人地协调的土地整治模式,是应对人地关系、城乡关系矛盾和转型发展需求的理性选择。