中国农业生态效率的时空演变及驱动因素

[目的]研究农业生态效率的时空演变及驱动因素,为推动生态农业的可持续发展提供理论支持。[方法]构建超效率DEA-Malmquist模型对2007—2016年中国农业生态效率值的动态变化进行研究,利用空间自相关模型分析其分布特征,运用灰色关联模型探讨了农业生态效率时空变化的主要驱动因素。[结果]观测期内,全要素农业生态效率值增长稳定,技术进步是农业生态效率提高的主要原因;农业生态效率空间分布具有全局自相关性,河南、山东等省份表现出"低—低"集聚特征;农业生态效率变化主要受科技支持、农地确权、农业机械密度、农业规模化水平等10个因素影响,各因素在不同时期作用存在差异。[结论]观测期内,农业机械密度代替城市化水平成为主要驱动因素;农业生态效率变化的驱动因素逐渐由宏观环境和政策导向转变为以农业自身发展为导向。     

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。     

长江经济带耕地集约利用多尺度时空特征与影响因素分析

科学分析区域耕地集约利用时空分异及影响因素,对于促进耕地资源集约潜力挖掘和高效利用具有重要现实意义。以长江经济带作为研究案例地,从投入强度、利用强度、产出效率及持续状况等维度上构建耕地集约利用评价指标体系,运用投影寻踪模型定量测度1978—2016年长江经济带耕地集约利用水平;基于流域、省域、市域多尺度视角,通过变异系数、ESDA、GIS模型,探究长江经济带耕地集约利用多尺度时空分异格局;运用地理探测器模型揭示长江经济带耕地集约利用分异的影响机制。结果表明:1)1978年以来流域尺度上长江经济带耕地集约利用水平表现提升态势,但演化过程中呈现"东高西低"差异特征;省域、市域尺度上长江经济带耕地集约利用呈现空间集聚特征,并且尺度越小空间集聚越显著。2)研究期间省域、市域尺度空间关联类型均以正向相关为主,且市域尺度上长江经济带耕地集约利用存在空间集聚"俱乐部趋同"现象,表现为H-H(high-high)型主要集聚在上海及苏南地区,并逐渐向绍杭、皖江地区演化;而L-L(low-low)型主要集聚在川西高原区。3)自然因素、人口增长、经济社会发展及制度政策可有效解释长江经济带耕地集约利用时空分异,其中人口因素、经济社会因素对耕地集约利用分异影响显著,而政策因素呈现较强驱动效应。4)最后从开展土地综合整治、加大要素投入力度、优化调整耕地结构、推进农业科技创新等方面提出促进长江经济带耕地集约利用提升政策建议。     

长江中游城市群农业生态效率时空演变及驱动因子研究

农业生态效率研究对真实反映农业经济发展与生态环境保护的协调关系具有重要意义。为科学评价长江中游城市群农业发展并为其策略制定提供依据,基于2000—2017年长江中游城市群各市面板数据,采用含有非期望产出的Super-SBM模型测算农业生态效率,分析其时空演变规律和空间相关性,并通过地理探测器模型对影响农业生态效率的驱动因子进行探测。结果表明:(1)2000—2017年长江中游城市群平均农业生态效率整体水平较高,呈现“降—升—降”的走势,湖南、江西省域与湖北省域差距较大,且地区农业生态效率发展不平衡,区域间差异逐年增大。(2)从空间相关性上看,长江中游城市群农业生态效率全局相关性呈现“随机—聚集”过程,且集聚现象随时间演进逐渐显著,局部空间相关性显示较弱,各相关类型随时间有不同程度的上升趋势,空间相关性逐渐向中心区域集中。(3)农业生态效率受多驱动因子共同作用,不同年份下部分驱动因子变化较大,驱动因子在不同地区对农业生态效率的影响表现出一定的地域性和差异性。长江中游城市群地区农业生态效率存在较大的提升空间,整体差异正在逐渐扩大,各地区应加强联系,采取合理措施促进“两型”农业发展。     

陕西关中农业现代化时空分异特征

农业现代化是农业发展的必然趋势，是国民经济快速增长的基础。分析区域农业现代化水平的空间分异规律为区域经济发展、城乡融合及生态环境建设提供基础资料。该研究以陕西关中平原为研究区，从农业生产、经济收益、人才、生态4个维度，构建区域农业现代化评价指标体系，探讨陕西关中平原农业现代化发展水平时空变化规律及影响因素。结果表明：1）2010－2020年关中平原农业现代化水平中高西低，整体呈现快速－缓慢提升趋势，西安市及邻县农业现代化达到成熟阶段；2）农业生产与产出水平提升强度相对较大且持续上升，人才与农业生态发展相对落后；3）区域农业现代化相对发展强度在时空上呈现"均衡发展－两极发展"趋势，各县域发展能力从相差较小转变为差异显著，这取决于区域现代农业类型；4）关中平原农业现代化表现出聚集模式的空间特征，且在发展格局上呈现方向性减弱、发展重心向东南方向迁移特征，但空间格局仍以东－西方向为主。研究区域农业现代化发展现状与空间分布规律有利于区域农业"对症下药"，因地发展农业模式，对推进区域农业现代化具有重要意义。     

农业科技投入对农业生态效率的空间效应分析

农业污染日益严重背景下,探究农业科技投入对农业生态效率的作用机制,对缓解农村生态压力、农村健康发展具有重要现实意义。鉴于此,本文在采用超效率SBM (super-efficiency slack-based measure)模型测度2000—2018年我国东中西部省际农业生态效率基础上,根据莫兰指数对农业生态效率及农业科技投入进行空间自相关检验,采用空间计量模型剖析农业科技投入对农业生态效率影响的空间溢出效应与门槛特征。结果表明,2000—2018年东中西部的农业生态效率呈现东西部高、中部低的态势; 2000—2018年东中西部的农业生态效率波动明显, 2000—2003年有小幅波动, 2004—2008年农业生态效率略有下降, 2008—2010年稍有上升, 2010年农业生态效率为0.731;之后2011—2014年稍有下降, 2015—2017年全国农业生态效率分别下降到0.5894、0.5839、0.5159; 2018年农业生态效率提升到0.5453。农村科技投入对农业生态效率影响呈现为"倒U"型,农业科技投入规模对农业生态效率有着显著的溢出效应。东中西部分组面板门槛回归显示:东中西部的农业科技投入门槛效应差别较大,东部表现为正向促进作用,中部农业科技投入对农业生态效率的积极作用没有东部稳定,西部农业科技投入对农业生态效率表现为负向抑制作用,中西部地区农业发展中的科技投入要兼顾经济与生态效率。为此,我国要大力推广绿色高效技术模式,积极采取有机肥替代化肥行动,加快实施科学施肥用药技术,抓好示范带动减量增效,提高农业生态效率。     

江苏省县域生态经济系统协调度的空间分异及影响因素

生态环境和经济社会的协调发展是实现区域可持续发展的必由之路。选取生态环境指标与生态服务指标来评价县域生态系统,选取经济指标和社会指标来评价县域经济系统,并利用模糊数学方法建立生态—经济系统协调度评价模型,揭示了江苏省县域生态—经济系统协调度的空间分异特征及影响因素。结果表明:(1)生态系统呈现出显著的空间集聚特征,高值区集聚分布在江苏省中部地区以及苏南山丘和环太湖地区,低值区集聚分布在苏北东北部地区和沿江地区;(2)经济系统仍旧延续着传统的南北梯度分布格局,但呈现出一种以环太湖地区为经济中心的同心环空间分布特征;(3)生态—经济系统协调度高值区主要位于苏北北部、东部沿海以及苏南山丘等地,低值区集聚分布在环太湖地区以及沿江地带;(4)城镇化率、工业化率、土地开发强度、区位优势度等因素的影响在强度和影响方向上显著不同。研究结果可为优化主体功能布局、完善空间管制政策以及推进生态文明建设提供科学参考。     

重庆市农村多维贫困空间分异及影响因素分析

为了探索区域农村多维贫困的空间分异特征及影响因素,从而有针对性地实施扶贫开发策略,促进贫困地区农民脱贫增收。该文构建农村多维贫困测度指标体系,并在此基础上运用多边形综合图示法、莫兰指数和地理探测器模型等方法对重庆市农村多维贫困程度、空间格局及影响因素进行了研究。研究结果表明:重庆市农村多维贫困程度较深且区域差异较大;空间分异特征表现为高贫困水平的区县主要分布在渝东北和渝东南地区,低贫困水平的区县主要分布在主城和主城外围地区;空间关联格局特征表现为农村多维贫困在空间上呈现出显著的集聚效益,各区县主要以HH型和LL型正相关空间格局为主,HH型区县主要集中在渝东北地区,LL型区县主要集中在主城地区;农村多维贫困的空间分异主要受到地形坡度、到重庆市政府驻地距离、耕地质量等因素的影响,不同区域的主导因素有所差异。     

中国土地集约利用与区域生态效率耦合协调度时空格局

土地集约利用与区域生态效率的耦合协调发展对城市可持续发展和生态文明建设意义重大。该文采用熵权法和非期望产出的超效率SBM模型分别评价了2004—2016年中国284个地级市土地集约利用程度和区域生态效率;在此基础上,分别运用耦合协调度模型和空间自相关分析方法研究了两者耦合协调度及空间关联格局的时空演变特征。研究结果表明:当前中国城市土地集约利用与区域生态效率协调性整体处于轻度失调阶段,但耦合协调度随时间呈逐步增强态势。协调度空间分布整体呈现“东部和中部高,西部低”的格局,且随时间推移发生较小改变。全局空间自相关结果表明:耦合协调度存在显著空间正相关性,且随时间推移关联程度先增强后减弱。局部空间自相关结果显示:正相关类型高高集聚(HH)与负相关类型低高集聚(LH)主要分布在东部地区,而正相关类型低低集聚(LL)和负相关类型高低集聚(HL)主要分布在西部地区,其中,HH、LH和LL型主要以“组团”形式出现,聚集性强,HL型则散乱分布。随时间推移,除HL型外,其余类型空间分布的整体格局较为稳定。应制定科学的环境经济和环境技术政策,加强对城市的差异化监控与管理,合理进行分区管控并推进市域之间的技术与创新合作等来增强土地集约利用与区域生态效率的协调性,促进城市可持续发展。     

中国耕地低碳利用效率时空演变及其驱动因素

探究耕地低碳利用效率演变规律及其驱动因素对实现耕地利用高效低碳、助力农业绿色发展具有重要意义。该研究构建耕地低碳利用效率评价体系，采用超效率SBM模型测度1998-2018年中国30个省级行政区耕地低碳利用效率，分别采用核密度估计、可视化制图和总体分异测度指数刻画耕地低碳利用效率时序特征、空间格局和区域差异，进而采用地理探测器模型识别耕地低碳利用效率演变驱动因素并剖析各因素驱动机制。研究结果表明：1）研究期内中国耕地低碳利用效率逐步提高并呈现"西高东低、北高南低"的空间格局，空间分布由分散转向集中。2）中国耕地低碳利用效率区域差异水平较低且逐步缩小，耕地低碳利用效率总体分异测度指数由0.185 4下降至0.141 8。不同地区耕地低碳利用效率区域差异程度为中部>东部>西部。其中，东部地区、中部地区和西部地区区域差异分别呈现"W"形波动式下降、"U"形先降后升和持续下降趋势，总体分异测度指数分别由0.159 8、0.261 1和0.131 6降至0.154 1、0.198 3和0.075 0。3）耕地低碳利用效率受自然环境条件、耕地资源禀赋、经济发展水平和农业生产条件共同影响。其中，复种指数、农村居民人均纯收入和灌溉指数驱动力分别由0.367 2、0.374 5和0.469 8降至0.339 4、0.129 1和0.397 7，人均耕地面积驱动力由0.302 4升至0.403 1。各因素交互作用类型均为双因子增强或非线性增强，交互作用正向强化了单因素对耕地低碳利用效率演变的驱动力。研究结果对于深化耕地利用效率研究具有指导意义，也可为推动耕地可持续利用和农业绿色发展提供决策支撑。     

苏北地区各城市绿地土壤的理化性状相关性分析

为了促进生态化城市建设和保证区域城市的可持续发展,对区域城市之间绿地土壤理化性状作一系统研究。运用GPS定位对苏北地区的徐州、连云港、宿迁、淮安、盐城等5个代表城市各绿地土壤的理化性状进行取样分析,结果表明:该地区各城市绿地土壤容重不1.35～1.57 g/cm³,明显高于当地一般的农林业土壤或自然土壤;土壤硬度大致在10.46～21.55 kg/cm²,基本能够满足当地植物生长发育的需要;土壤有机质含量0.79%～1.20%、全氮0.061%～0.087%、全磷0.048%～0.072%、全钾1.690%～1.981%,低于当地农业土壤相应含量,并且其有效养分含量不均;土壤pH值8.04～8.63,明显向碱性的方向演变。另外,该地区土壤养分及化学性质间有一定的相关性,各指标间总体相关性大小顺序为:宿迁>盐城>淮安>徐州>连云港。     

气候模拟数据订正方法在作物气候生产潜力预估中的应用 ——以江苏冬小麦为例

利用全球气候模式BCC_CSM1.1（Beijing Climate Center Climate System Model version 1.1）,耦合区域气候模式RegCM4（Regional Climate Model version 4）输出的1961-1990年（基准时段）气候模拟数据,并根据同期实测资料,确定模拟值和实测值之间的非线性传递函数与方差订正参数,构建气候模拟数据的误差订正模型。利用1991-2005年（验证时段）模拟数据与实测资料验证该模型的有效性,并对RCP（Representative Concentration Pathway）情景下2021-2050年（未来时段）气候模拟数据进行订正,同时通过潜力衰减方法预估未来江苏冬小麦气候生产潜力格局。结果表明：将气候模拟数据订正方法应用到作物气候生产潜力预估是有效的。以均值传递函数和方差信息建立的模型可以较好订正江苏逐日气候模拟数据。订正后的秋冬季气温、辐射量、蒸散量和冬春季降水量模拟偏差明显减小。在此基础上研究发现,冬小麦的成熟期在RCP4.5和RCP8.5情景下介于153~175和153~174,较基准时段均明显提前。两种情景下冬小麦气候生产潜力分别介于10335~14368kg·hm^-2和9991~13708kg·hm^-2,较基准时段呈下降趋势。其变异系数分别介于7.6%~14.6%和7.5%~13.6%,较基准时段呈增大趋势,表明江苏冬小麦气候生产潜力总体趋于不稳定。未来时段,徐州中北部、连云港东北部、宿迁西部以及盐城东南部冬小麦在RCP4.5和RCP8.5情景下可以保持相对较高的生产潜力（≥12501kg·hm^-2）,该省应确保这些地区的冬小麦种植用地。研究建议,作物气候生产潜力预估应考虑利用研究区实测资料对气候模拟数据进行订正,以提高预估可信度。     

西安市蔬菜种植区土壤属性的空间变异与肥力适宜性

[目的]对西安市蔬菜区土壤属性空间变异与肥力适宜性进行评价,为相关部门土壤培肥和蔬菜种植提供决策依据。[方法]选择与蔬菜生长密切相关的土壤pH值、电导率、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾六个指标,利用半变异函数进行空间变异分析,应用模糊综合法计算土壤肥力适宜性指数(SFI),对SFI进行Kriging插值,采用等间距法划分等级,并对土壤肥力进行综合评价。[结果]半变异函数能较好的拟合蔬菜区土壤空间变异特征,人为施肥成为影响土壤电导率、碱解氮空间变异的主要因素,土壤pH值和其他养分则同时受到结构性因素和随机性因素的作用。[结论]西安市蔬菜区土壤肥力适宜性处于中等较好水平,限制蔬菜生长的主要因素是土壤有机质和碱解氮含量。临潼区东南部,鄠邑区、周至县北部地区以及长安区和鄠邑区北部交界处蔬菜区土壤肥力有待提高,菜农需要采取措施提高土壤有机质含量和补施氮肥。     

徐州市北郊农业土壤重金属污染评价

研究评价徐州市北郊农业土壤重金属污染状况结果表明,该区农业土壤中Cu、Cd、Pb、Zn和Cr 5种重金属平均含量均高于土壤背景值,其农业土壤Cd、Cr为重污染,土壤Zn为污染警戒级(尚清洁水平),其他2种元素为安全级(清洁水平),其综合污染指数为Cr>Cd>Zn>Cu>Pb。     

江苏省种植业碳排放的测算及达峰分析

在实现“碳达峰、碳中和”的目标背景下，明确农业温室气体排放现状，模拟预测峰值，为促进江苏省农业低碳减排提供科学依据。基于农业物资投入和农田土壤利用2类碳源，采用IPCC碳排放系数法和清单法综合测算江苏省1990—2020年间种植业碳排放量，运用Tapio脱钩模型对农业碳排放量与农业经济增长的脱钩关系进行分析，并根据灰色预测模型GM(1,1)对2021—2060年碳排放量进行预测。结果表明：(1)2020年江苏省种植业碳排放为1 999.53万t, 1990—2020年间呈现先增加后降低再增加然后趋于平稳的趋势；种植业碳排放主要来源于农田土壤利用，农田土壤利用碳排放占比为77.73%～86.95%,农资投入碳排放占比为13.05%～22.27%;(2)化肥是农资投入碳排放源中最主要的排放源，其占比为69.15%～79.20%,其次是农药和农膜，农机、灌溉、翻耕占比均较低；(3)水稻是农田土壤利用排放源中最主要的排放源，其占农田土壤利用碳排放的79.76%～87.23%,其次是小麦和蔬菜，大豆、玉米、棉花占比均较低；(4)脱钩关系以弱脱钩和强脱钩为主，表明随着种植业生产总值的提高，农业种植...     

2005-2020年淮海经济区耕地碳储量时空演变特征及碳汇区识别

淮海经济区垦殖率约70%，是中国粮食主产区之一，掌握其耕地碳储量时空变化规律、识别耕地碳汇碳源区，对保护区域耕地质量和发挥耕地生态系统碳汇功能，助力"双碳"目标实现有重要意义。该研究基于淮海经济区土壤类型碳密度计算耕地土壤碳储量，再运用NEP（Net Ecosystem Productivity）模型计算耕地植被固碳量，同时借助ArcGIS空间分析和地理探测器等方法研究2005-2020年淮海经济区耕地碳储量时空演变特征、耕地"碳"属性及其驱动因子。结果表明：1）2005-2020年淮海经济区耕地土壤碳储量由于地类转移总体减少了1.393×107 t，在空间上呈"东高西低"分布；耕地植被固碳量则呈现出以2015年为拐点"先增加后减少"变化趋势，NEP在空间上呈现出"东南高，西北低"分布特征；随时间推移，耕地总碳储量空间分布集聚性呈下降趋势，其"高-高"类型区数量也逐渐减少，主要向不显著区和"低-高"离散区转变；2）淮海经济区耕地碳汇区县数32个，中强度碳汇区21个主要分布于淮海经济区西部，高强度碳汇区5个集中分布于东北部；3）驱动淮海经济区耕地碳储量时空分异的因子中，主要因子是交通通达度、粮食产量、归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）、高程、坡度和坡向，次要因子是人口。未来耕地保护过程中，耕地碳源区县可借鉴碳汇区耕地保护政策和管理措施，以减少耕地碳储量的流失、维持耕地质量，同时也让更多区县的耕地生态系统发挥碳汇作用。     

长三角城市群碳排放绩效与土地利用强度时空格局及协调发展特征

科学探索城市碳排放绩效与土地利用的协调发展特征，是在基础层面推动碳中和目标实现的必经之路。该研究在分析碳排放绩效与土地利用强度协调发展机理的基础上，以长三角城市群为例，利用超效率slacks-based measure(SBM)模型测度2003—2018年各市碳排放绩效，基于连续土地利用数据评估各市土地利用强度，并分析其时空演变格局；借助协调度模型揭示碳排放绩效与土地利用强度的协调发展特征与动态演化趋势。研究结果表明：1）长三角城市群碳排放绩效在时空上均呈现两阶段变化，2003-2013年区域碳排放绩效均值由0.63逐渐上升至0.77，高值区集中在浙江、江苏沿海地区，低值区零散分布在淮安、连云港，淮南等地。2013-2018年区域碳排放绩效均值小幅下降至0.68，高值区城市数量有所减少。2）区域土地利用强度均值由349.74逐渐上升至356.63，低值区主要集中在研究区南部的浙江部分城市，高值区主要分布在研究区北部，以江苏徐州、安徽淮北、毫州为代表。3）碳排放绩效与土地利用强度的协调度在16 a间波动上升，低值区主要分布在研究区西南部的浙江、安徽部分城市，高值区集中在江苏沿海城市如盐城...