中国粮食主产区耕地生产能力空间分布特征

核算区域耕地资源生产能力,揭示耕地生产能力层次差异,分析耕地资源生产潜力的空间分布特征,对于科学确定区域耕地利用与保护对策,特别是支撑区域土地整治以及高标准农田建设,保障国家耕地资源安全战略具有重要意义。该文以中国粮食主产区(黑龙江省、吉林省、辽宁省、河北省、山东省、江苏省6省)乡镇尺度的耕地资源生产能力核算数据为基础,核算了粮食主产区理论生产能力、可实现生产能力和实际生产能力差值以及生产能力特征,并分析了耕地生产能力在省级及二级区尺度上的分布特征,揭示了耕地区县级利用强度与利用潜力。研究结果表明:中国粮食主产区(6省)的耕地理论生产能力、可实现生产能力和实际生产能力分别为5.12、4.03和3.28亿t。江苏省的江淮平原区理论单产、可实现单产和实际单产均最高,黑龙江省的大小兴安岭山地区理论单产最低,河北省的后山坝上高原区可实现单产、实际单产最低。河北平原区及山东省理论利用潜力明显高于其他地区。耕地资源理论生产能力较高表明通过实施高标准农田建设,粮食主产区增产潜力巨大;而6省区可实现利用潜力普遍较低,表明通过政策提升耕地生产能力的空间有限。该文为粮食主产区耕地资源数量、生产能力并重管理提供了决策依据。     

省域尺度耕地产能空间分异规律及其影响因子

耕地产能核算是耕地分等的深化和延续,对于落实严格保护耕地的战略目标具有重要意义。基于耕地分等成果,该文采用耕地分等与农业统计结合的产能核算方法,对江苏省耕地产能进行了核算,分析了江苏省省域尺度下耕地产能的空间格局及其分异规律,并探讨了各因素指标区耕地产能的主导影响因子。结果表明：江苏省不同层次耕地产能总产分异规律基本一致, 总产大小表现出苏北＞苏中＞苏南的格局,这主要受耕地面积分布格局的影响,因此,耕地面积是粮食安全的重要保证,合理开发耕地后备资源是未来挖掘耕地产能的一个重要途径;从耕地单产分异规律来看,理论单产与可实现单产的空间分异规律基本一致,表现出南北高,中间低的分布格局,耕地实际单产的分布格局较为复杂,呈现出岛状分布的特点,高值岛出现在里下河平原区;有机质、农业灌排条件和利用系数是影响省域尺度耕地单产的主导因子。通过分析,全面掌握了江苏省耕地产能的空间分异状况,为区域性土地资源宏观调控与调整提供依据;同时,各指标区尺度的主导因子有所差异,今后可根据不同指标区的主导影响因子,采取针对措施,以有效提高各指标区的耕地产能。     

东北粮食主产区耕地资源变化驱动机制及其对粮食产量的影响

以东北粮食主产区巴彦县为研究区,以3S技术为手段,运用Logistic模型识别研究区耕地资源变化驱动因子,采用单因素指标法及通径分析法,探讨了单因子及复合因子对研究区粮食产量的影响。结果表明:(1)研究区耕地资源变化驱动因子主要为坡度、土壤类型、地均GDP等8个敏感性因子,且每个驱动因子对耕地资源变化的驱动机制各不相同;(2)单一驱动因子指标分级变化会引起粮食产量的改变,变化最大值为土壤有机质含量在1—2级间的改变,最小值为政策法规在2—3级间的改变;(3)复合因子对粮食产量主要表现为耕地资源变化驱动因子复合总效应每改变0.1,粮食产量的变化值约在950kg/hm2。耕地资源变化的单因子及复合因子对粮食产量均产生较大影响,粮食生产能力的提高应根据驱动因子的不同特征制定具体措施。     

基于植被初级生产力的农用地理论和可实现产能核算研究

为解决传统基于农用地分等成果计算农用地理论产能和可实现产能时遇到的问题,本文将植被初级生产力(NPP)测算应用于农用地产能核算。以湖北省武汉市为研究区,运用CASA模型测算研究区农用地NPP,通过样点调查分别建立NPP与农用地理论单产和可实现单产的线性回归模型,在此基础上进行农用地理论产能和可实现产能核算。通过核算得到研究区75个乡镇的农用地理论产能及单产和可实现产能及单产,理论和可实现产能较大的乡镇主要分布在研究区北部及东南部地区,理论和可实现单产较大的乡镇则主要分布在研究区西部和东北地区,而靠近主城区周边乡镇的理论和可实现产能及单产均较低。将核算结果与传统方法计算得到的农用地产能核算成果进行对比分析,发现两种方法的核算成果在乡镇理论和可实现产能分布上非常接近,具有较高一致性;但在乡镇理论单产和可实现单产分布上并不完全一致。研究结果表明基于NPP测算的农用地产能核算方法是可行的,该方法避免了传统核算方法资料收集繁琐,主观性强等不足,且不以农用地分等定级成果为基础,可实现农用地产能快速核算。     

经济快速发展地区耕地生产能力空间格局

为准确把握区域经济快速发展地区耕地生产能力空间格局,基于农用地分等成果,通过抽样补充调查,建立耕地生产能力核算模型,在此基础上分析3个层次产能（理论产能、可实现产能和实际产能）的空间分布得到：较高的理论单产和可实现单产主要分布在以唐山市为中心向四周延伸的各个乡镇;而较高的实际单产主要分布在唐山市南部地区和东北部地区的乡镇;处在北部山地丘陵区的迁西县和迁安市等地区的一些乡镇的3个层次的产能单产都比较低;以唐山市为中心的西部和东部及东南部地区的一些乡镇的3个层次产能的总产都比较高,北部的山地丘陵区的产能总产比     

退耕还林(草)背景下黄土高塬沟壑区长武县粮食潜力及安全分析

鉴于黄土高塬沟壑区退耕还林(草)工程和林果业迅速发展所带来的粮食-人口-资源矛盾问题,收集农业气象、耕地等数据,基于GIS技术,采用机制法分析了退耕还林(草)工程实施前后的1993年和2009年黄土高塬沟壑区长武县粮食潜力和安全问题,明确了气候要素限制下长武县各层次粮食生产潜力及开发程度。长武县1993年到2009年可实现粮食潜力总量下降了7.8%,而实际粮食生产总量增产了4.0%,潜力实现率由61.58%增至68.59%。17a间,主要粮食作物播种面积减少了27.8%,单产平均提高44.1%,而人口增长了12.5%,人均播种面积下降了35.9%,人均粮食产量由320.1kg减少至296.0kg,下降了7.5%。温度和土地有效系数的提高是促进可实现粮食潜力增加的主要因素,耕地减少是限制粮食增幅的直接原因,单产提高是促进增产的主要因素。耕地减少、人口增加是该区粮食安全的核心问题,粮食单产的提高是维持该区粮食安全稳定的保障。针对该区粮食安全问题的严峻性,提出必须以全面提高粮食单产为目标,科学增加辅助能量投入,推进基本农田建设,大力推广耕地保育技术和持续高效现代农业。     

松嫩高平原黑土区耕地资源安全的驱动机制分析

为了深入剖析影响区域耕地资源安全驱动因子的作用机理,研究区域耕地资源安全驱动机制。该文以松嫩高平原黑土区巴彦县为例,运用Matlab编程,采用遗传算法对神经网络模型进行改进,结合相关分析法,识别影响耕地资源安全的关键性因子及其与之相关的因子,应用多元回归分析和完全二次回归分析方法,阐明影响因子间的协同作用关系,进而揭示其对耕地资源安全影响的作用机理和驱动机制。结果表明：1）影响研究区耕地资源安全的协同作用关系中,不同影响因子间的协同作用正向和负向交互进行,且不同因子间协同作用大小也不尽相同;2）影响研究区耕地资源安全的自然因素、社会经济因素、生态因素中,自然因素对研究区耕地资源安全起促进作用,社会经济因素和生态因素起抑制作用,且社会经济因素对研究区耕地资源安全的抑制作用最强,生态因素的抑制作用次之;3）在主要影响因子中,土壤质地对耕地资源安全的促进作用最强,pH 值次之,黑土层厚度的促进作用最弱,而高程对耕地资源安全抑制作用最强,水土流失量仅次之,氟的抑制作用最弱。该研究成果可为黑土区耕地资源保护及耕地资源的合理利用提供参考。     

陕西省耕地生产能力的时空分布

为了明确陕西省耕地生产能力的现状,该文利用2008-2010年陕西省各县平均粮食产量数据,结合GIS分析描述陕西省各县耕地实际利用强度、理论利用强度、耕地可实现增产潜力和理论增产潜力及其空间分布变化规律;利用1978-2008年陕西省粮食产量和消费数据计算耕地压力指数的时序变化规律。结果表明:耕地实际利用强度较小地区集中在陕北中部、关中西部,这些地区提高利用强度空间较大,是生产技术投入和劳动力投入的主要区域;耕地理论利用强度呈现出中西部地区高,北部和东南部地区低的分布规律;耕地压力指数时序表明陕西省自1978年以来,耕地压力年级间波动较大,近几年由于科技进步和政策导向致使耕地压力减小,耕地保护与耕地占用之间矛盾缓和;可实现增产潜力较大区域分布于陕北中部和关中西部,而陕南大部分地区可实现增产潜力较小,陕北北部和关中北部可实现生产潜力居中;耕地理论增产潜力呈东南部高,西北部低的空间分布规律,该文为陕西省耕地利用规划、土地整理和粮食安全提供科学依据。     

基于ArcGIS的耕地整治潜力测算与分级研究——以湖北省房县为例

土地整治工作是一项综合性的系统工程,潜力测算与分级是土地整治工作的前提和基础。以ArcGIS软件为平台,采用基于新增耕地系数的数量潜力测算方法,通过调查待整治耕地面积,确定新增耕地系数,测算出房县的耕地整治数量潜力为1 210.18 hm²;质量潜力测算采用基于农用地分等定级成果和产能核算理论的方法,通过计算耕地现实单产和最高单产,分别计算出待整治耕地提升产能和新增耕地产能,得出房县耕地整治的质量潜力为9 485.38万kg;最后以质量潜力测算后的耕地总产能作为潜力分级标准,将整治潜力划分为三个级别,并绘制了以乡（镇）为单元的潜力分级图。根据潜力级别划分结果,结合各乡镇的地形地貌、经济发展水平、农民整治意愿等条件,将一级潜力区、二级潜力区和三级潜力区按照整治时序分别确定为房县耕地近期重点整治区、中期适宜整治区、远期一般整治区。     

广东省不同典型区耕地产能利用潜力分析

在广东省农用地三个层次产能核算成果的基础上,分析了五个典型区农用地产能理论利用潜力(远景产能潜力)和可实现利用潜力(近期产能潜力)的空间分布格局,最后结合广东省农用地分等成果,根据各农用地分等参评因子的因子距和相关分析,分析了各典型区近期农用地产能提升的关键方向。结果表明:广东省粤北和潮汕地区农用地利用强度最高,农用地产能潜力较小,未来产能提升空间较低,尤其是潮汕平原区,有的地方已经基本用尽潜力。雷州半岛、粤西南、粤中南地区产能潜力较高,未来产能有较大的提升空间。雷州半岛地区产能提升主要靠提高灌溉保证率;粤西南和粤中南提升的主要方向均是农田基础设施整治,提高灌溉保证率,同时改善土壤pH和提高土壤肥力分别是粤西南区和粤中南区的另一个产能提升的重要方向;粤北主要靠提高灌溉保证率和有机质含量、改善田面坡度来提升产能;潮汕平原区农用地产能提升潜力较低,可通过对沿海土壤盐渍化的改善提升部分农用地产能。     

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。     

县域尺度耕地生产能力的空间变异

研究河北省雄县耕地生产能力空间变异性特征及其主控因素,为黑龙港典型区耕地质量等级与生产能力提升及可持续利用提供指导。该文在分析县域和景观尺度耕地生产能力变异性特征的基础上,引用分类回归树模型探讨耕地自然属性因素和耕地管理因素对不同尺度耕地生产能力的影响。结果表明：县域尺度上耕地生产能力差异显著,呈现出西南部和东部高,东南部和中西部低的空间分布格局。5种景观尺度上耕地生产能力由高到低依次为：轻壤蒙金型小二坡地＞轻壤均质型小二坡地>黏壤均质型小低平地>砂壤蒙金型准缓岗>砂壤均质型准缓岗;耕地管理因素较耕地自然属性因素更能解释县域耕地生产能力空间变异性,主控因素依次是灌溉保证率、氮肥施用量、耕地速效氮和耕地有机质,贡献率总计51%。耕地自然属性因素是不同景观尺度间的主控因素,依次为阳离子交换量、有机质、速效钾和速效氮含量,贡献率总计55%;不同景观尺度上耕地生产能力主要受耕地管理因素所主控。因此,要想维持区域高水平耕地生产能力应注意调整耕地管理措施,包括节约集约用水,控制氮肥施用量（不宜超过240.34 kg/hm2）和加强耕地培肥管理。     

黄土丘陵沟壑区耕地细碎化评价与土地整治工程分区——以吴起县为例

为研究黄土丘陵沟壑区耕地细碎化的特征,提高农业机械化水平,以延安市吴起县为研究区,以行政村为单元,基于ArcGIS与Fragstats软件,运用景观指数、地理探测器等方法评价了吴起县的耕地细碎化程度,分析影响因素,并划分土地整治工程分区。结果表明:(1)吴起县耕地综合细碎化程度总体较高,各程度细碎化的行政村数量排序为中度细碎>重度细碎>轻度破碎。轻度细碎化集中分布于吴起县北部,重度细碎化主要分布在中部、南部、西南部,中部地区的重度细碎化呈现出西北—东南走向的条带状。吴起县耕地细碎化的主要类型为面积细碎化,形状细碎化与分布细碎化程度相对较低。(2)吴起县耕地综合细碎化的主要影响因素为高程、坡度、距河流的距离、距农村居民点的距离,影响力大小排序为距河流的距离>坡度>高程>距农村居民点的距离。坡度、距河流距离分别与距农村道路距离、距农村居民点距离有很强的交互作用。(3)基于耕地细碎化评价与影响因素分析结果,划分土地权属调整区、土地平整工程主导区、农田水利工程主导区、农村道路工程主导区、土地工程综合整治区共5个整治工程分区,为吴起县耕地细碎化整治提供方向性引导。可见,吴起县耕地细碎化水平较高,空间异质性较强,主要受地形、水源、耕作便利性等多因素影响,需要以权属调整、土地整治等手段改善。     

基于限制因子的粤北丘陵山区耕地宜机化整治分区

耕地宜机化整治是推进丘陵山区农业机械化的重要途径。该研究以粤北为研究区,以行政村为评价单元,基于限制因子可改良程度,运用加权求和法和改进障碍度模型确定整治潜力和难度,进而运用四象限法划定耕地宜机化整治分区。结果表明：1）高潜力整治区主要分布在丘陵山地,低潜力整治区主要分布于盆地。2）机耕道建设数量不足,地块较为分散,地块形状不规整是制约研究区耕地宜机化的主要原因。3）按整治潜力和难度,分为优先整治区、稍加整治区、全面整治区和后备整治区,面积占比分别为10.48%、46.57%、34.52%和4.80%。4）制定耕地宜机化整治专项规划,出台相关技术标准,因地制宜,建设为互联互通地块、水平条田、水平梯田、缓坡旱地、梯台旱地等不同类型宜机化耕地。基于整治潜力和整治难度的耕地宜机化整治分区方法能够用于耕地宜机化整治规划,利于后续耕地宜机化整治决策,研究结果在一定程度上指导耕地宜机化整治时序安排。     

耕地质量观的演变与再认识

耕地质量对农业效益、粮食安全、耕地资源可持续利用能力具有重要影响。明确耕地质量概念、构成、特点和影响因素,对于加强耕地质量基础理论研究、推动土地整治与高标准农田建设、开展耕地质量管理实践工作具有重要意义。该文在梳理当前3种主要耕地质量观、剖析质量与土地质量内涵的基础上,阐述了新的耕地质量观。主要结论如下:1)当前主要存在基于耕地自然属性、自然-经济双重属性和多重属性的3种耕地质量观,他们既存在先后演化关系,又同时并存、互有区别;2)质量是产品一组固有特性满足要求的程度,土地质量是土地满足某种利用类型特定要求的能力和程度;3)耕地质量是耕地本身的特性满足农业生产并获取经济利润,以及满足人类福祉的程度,包括地力质量、工程质量、空间质量、生态环境质量、美学与文化质量;4)耕地质量具有生产性、内在性、综合性、空间性和时间性,耕地质量受到自然要素、工程要素和社会因素及其组合特征的影响。在耕地质量的理论研究与管理实践中,应充分考虑耕地质量的综合性,防止以偏概全;应将耕地质量的客观性与耕地质量需求的主观性有机统一;应根据耕地评价目的、监测的空间尺度和时间频率,科学构建耕地质量指标及评价指标体系,以科学合理地评价耕地质量状况。     

基于可改良限制因子的耕地质量等别提升潜力研究

分析不同尺度耕地质量等别提升理论潜力和实际潜力空间分布特征,为加强耕地保护和提升耕地质量提供依据。该文以辽宁省大石桥市为研究区,基于大石桥市农用地分等结果,筛选土地整治工程可改良限制因子,构建指数提升潜力模型测算研究区耕地质量自然等、利用等和经济等指数的理论潜力与实际潜力。运用面积加权法和局部空间自相关法,揭示研究区乡镇、村级和地块不同尺度的耕地质量等别提升潜力的空间分布特征。结果表明:1)各乡镇耕地质量等别提升潜力空间差异明显,呈现东高西低,依次递减;2)各行政村耕地质量等别提升潜力东部属于正相关类型(高-高型)且集中连片,中部正相关类型(低-低型)面积较小且零星分布,西部为随机分布;3)东中部地块耕地质量等别提升潜力较大,东部坡耕地宜实施土地平整工程,中部耕地宜实施灌溉与排水工程。研究结果可为区域规划土地整治重点工程和划定耕地保护分区提供理论与技术支持。     

基于多时相Sentinel-1A的丘陵山区耕地非粮化特征识别及驱动机制

为更加科学地识别丘陵山区耕地非粮化水平特征，探究耕地非粮化驱动机制，该研究采用多时相Sentinel-1A后向散色系数分析、监督分类、空间特征分析、地理探测器等方法，选取江西省典型丘陵山区修水县开展实证研究，探究了丘陵山区耕地非粮化的技术识别、空间特征及影响机制。结果表明：1）修水县耕地非粮化面积17899.59 hm²，耕地非粮化率为57.47%，并呈现东南及西北集聚的特征，且呈现空间正相关性，包括了“低-低”、“高-高”、“低-高”集聚等不同形式。2）在社会经济特征上，修水县耕地非粮化主要呈环工业中心镇分布的特征，分布密度西高东低，逐渐向东北倾斜，且经济作物主导的乡镇非粮化水平显著高于其他地区。3）修水县耕地非粮化受多个因子综合影响，包括到农村道路的距离、坡度、粮食生产功能区、高程、水土流失强度、到城镇中心的距离、到城市公路的距离、到水源的距离。各因子对耕地非粮化的影响呈非线性增强的相互作用关系，其中尤以到农村道路的距离、到城镇中心的距离、粮食功能主产区等3个因素与其他因子的相互作用特征明显。该研究成果可为新形势下推进耕地资源保护利用提供参考，为科学诊断区域耕地非粮化问题提供依据。     

山东省西部经济隆起带耕地集约利用评价与空间分异研究

[目的]以山东省西部经济隆起带各县(市、区)为研究对象,对山东省西部经济隆起带耕地集约利用与空间分异进行评价和研究,为科学规划该区耕地资源,提高耕地集约利用水平,增加耕地产出及统筹区域农业发展提供参考。[方法]基于县域尺度采用熵权TOPSIS法和GIS计算山东省西部经济隆起带各县(市、区)的耕地集约利用水平和空间格局。[结果]山东省西部经济隆起带耕地集约利用水平分布表现为以东平县为界南部耕地集约利用水平低,北部高,北部中又以东北部耕地集约利用水平高,西南部低,中间一般,并存在"俱乐部趋同"的态势,即同一集约利用水平的耕地表现为集中成片分布态势;耕地集约利用水平各县(市、区)数量上呈现"金字塔"的趋势,即水平越高数量越少,水平越低数量越多;从指标层指标来看,化肥投入指数、机械投入指数、复种指数、机械化率、粮食安全指数、耕地安全指数、粮食单产和人均产粮是影响山东省西部经济隆起带耕地集约利用水平的主要指标。[结论]山东省西部经济隆起带耕地集约利用水平分布具有明显的空间差异。     

贵州中部岩溶山区坡耕地时空演变特征及驱动因素分析

坡耕地是中国西南岩溶山区粮食安全和生态保护的重要保障，深入研究其时空演变特征具有重要意义。该研究选用2004－2020年高精度遥感影像和数字高程模型，从地形位指数、核密度、耕地利用动态指标分析典型岩溶山区普定县坡耕地时空演变在不同地形位等级上的响应，并对坡耕地演变的驱动机制进行探究。结果表明：1）2004－2020年，研究区坡耕地在空间上呈"东南多、东北少、西部较少"的分布特征。坡耕地分3个阶段收缩：急剧收缩阶段（2004－2009年）高地形位坡耕地撂荒收缩速度最快，缓慢收缩阶段（2009－2015年）中地形位坡耕地收缩速度最快，加速收缩阶段（2015－2020年）低地形位坡耕地收缩速度最快；2）第一级、第三级地形位范围内坡耕地变化面积最大，高地形位劣质坡耕地向林草地转型占总体转型面积的69.67%，低地形位坡耕地向园地及建设用地转型占总体转型面积的38.14%；3）坡耕地演变由陡坡向缓坡转移、由高海拔向低海拔转移，聚集度下降，高地形位坡耕地转型提高区域生态效益，中、低地形位坡耕地转型实现区域生态经济双赢效益；4）自然地理环境是坡耕地时空演变的基础支撑，社会经济是主导因素，政策是外在拉力，不同梯度地形位坡耕地影响的主导因素差异明显。研究结果可为西南岩溶山区不同地形土地利用优化及生态保护提供科学参考。