基于GIS的省级耕地质量综合评价及时空演变分析——以贵州省为例

耕地质量直接关系国家粮食安全、社会经济及生态环境的可持续发展,对保证国家粮食安全、维系资源与环境的可持续发展,强化耕地质量保护具有十分迫切的现实意义,耕地质量评价及时空演变分析历来对耕地保护就具有重要指导作用。基于贵州省1989—2010年全省县域尺度的耕地变化数据,应用GIS空间分析技术构建了耕地质量评价指标体系,通过耕地模糊优选模型与理想点法相结合的耕地质量组合评价模型、相对变化率等方法对全省耕地质量及时空演变予以探讨。结果表明:1989—2010年,贵州省耕地质量明显提升,耕地总面积增加了9 202.69km~2,其中优等地、中等地、低等地分别增加7 854.11,2 054.80,1 273.09km~2;耕地土层、坡面构型、水土流失、"四化同步"进程、土地开发、建设用地、耕地保护制度、退耕还林项目、社会舆论导向等自然、经济及社会因素构成全省耕地质量及时空演变的主要驱动因素。     

山区耕地破碎化时空演化分析——以贵州省为例

耕地是人类生存发展的基本资料,对山区耕地破碎时空演化特征进行探究,以期为山区耕地合理利用提供相关参考。以贵州山区为研究区,采用综合景观指数法,结合Fragstats 4.2和GIS空间分析工具,在获取最佳分析尺度基础上,分析山区耕地破碎时空演化特征。结果表明：(1) 150 m粒度和600 m幅度是贵州省耕地破碎化分析的最佳尺度;(2) 2000—2018年耕地破碎化略有加重,呈现出低破碎在中心,较低破碎环绕,一般和高破碎广泛镶嵌,剧烈破碎填充的分布格局;(3) 19 a间,整体以一般和高破碎为主,占耕地总面积的51%以上,剧烈和一般破碎化次之,占32%左右,低破碎化面积最少,为13.69%～14.53%;(4)空间上,贵阳市、黔东南州、黔南州和铜仁市及六盘水市等破碎程度高,遵义市、毕节市、安顺市和黔西南州破碎低;(5)时间上,各区域破碎变化趋势有所差异,黔南州和贵阳市破碎化有所降低,其余市(州)耕地破碎化程度仍在增加。综上,山区耕地破碎具有一定的垂直梯度分异;自然条件对山区耕地破碎空间分布有着基础性作用,人类活动是其变化的核心驱动力。     

燕山山地丘陵区耕地质量提升时序研究——以河北省卢龙县为例

耕地质量提升可分别从地块尺度与项目尺度进行时序安排研究,对于了解县域耕地质量高低及其分布情况、合理布设提升建设项目具有重大意义。以河北省卢龙县为研究区,在农用地分等影响因子的基础上补充通过耕地整治工程可改善的耕地质量影响因子,构建耕地质量提升时序评价指标体系。运用逼近理想点法求得耕地质量提升地块尺度的时序,并用贴近度作为提升地块尺度时序安排的度量;并对地块尺度时序中的耕地图斑进行距离分析,得到耕地质量提升建设项目的时序。结果表明:卢龙县耕地质量优先提升区耕地总面积为13 501.16hm~2,次优先提升区耕地总面积为13 131.85hm~2,后优先提升区的耕地总面积为14 093.62hm~2。结合卢龙县实际得出可布设耕地质量提升建设项目的面积情况为:优先提升区共10 839.45hm~2,安排6个建设项目;次优先提升区共3 824.31hm~2,安排4个建设项目;后优先提升区共8 726.37hm~2,安排7个建设项目。该研究可为开展具有区域特色和务实高效的耕地质量提升的建设工作提供科学参考。     

基于GWR模型的贵州省耕地集约利用水平时空变化特征及影响因素分析

为贯彻落实我国粮食安全战略,缓解贵州省人地矛盾,参考大量相关文献,结合贵州省实的际情况,从投入强度、利用程度、产出效益和持续状况4个方面,构建了具有14个二级指标的耕地集约水平评价模型,运用较为客观的均方差法对各指标赋予权重,分析了贵州省近16年来耕地集约度时空演变与空间分异特征,并运用GWR模型探寻其影响因子。结果表明:(1)贵州省2003—2018年耕地集约利用水平总体呈现上升趋势。(2)贵州省各市(州)耕地集约利用水平中,仅贵阳市的耕地集约水平逐渐下降,安顺市、六盘水市、黔东南州、遵义市4个地区稳步发展,其余地区略有波动。(3)通过GWR模型的分析发现,投入强度和持续状况是影响区内耕地集约利用水平的主要因素,利用程度地区分异较小,产出效益地区分异则较大。研究结果可为贵州省提升耕地集约利用水平提供科学参考。     

基于景观格局指数的天津市蓟州区耕地细碎化评价与预测

[目的] 评价与预测耕地细碎化程度,为缓解蓟州区耕地细碎化问题提供借鉴。[方法] 采用评价指标体系构建、因子分析赋权等方式对2000—2020年耕地细碎化时空演变特征进行分析,基于CA-Markov模型得到的2025年土地利用数据,评价、预测未来耕地细碎化发展,并对多年耕地评价结果进行空间自相关分析,由此判断耕地细碎化水平空间分布特征。[结果] ①2000—2005年,耕地细碎化呈现出由南部平原向北部山地递增的态势;②2005—2020年,南部细碎化加深程度较北部更为明显;③2025年蓟州区18个乡镇耕地细碎化均有不同程度的缓解,但总体来看,北部耕地细碎化程度仍比南部严重;④2000—2025年蓟州南部乡镇耕地细碎化持续保持低—低集聚特征,偶有高—低型出现,蓟州北部于桥水库周边乡镇除2020年出现了低—高集聚特征外,其余年份呈现出高—高集聚的空间分布特征。[结论] 天津市蓟州区耕地细碎化时空演变特征明显,其量化结果存在集聚性规律,应进行南北分治与重点引导。     

基于CA-Markov和InVEST模型的土地利用格局与生境质量时空演变及预测——以江西省南昌市为例

为揭示土地利用变化对区域生境质量时空演变的影响,促进土地资源的合理利用和生态规划体系的建立健全,以江西省南昌市为例,基于1995年、2005年和2015年的土地利用数据,应用CA-Markov和MCE模型并结合InVEST模型,评价和预测了土地利用演变角度下的生境演化特征。结果表明:(1) 1995—2015年,草地、耕地及水域是南昌市的主要土地利用类别,占比超过90%;建设用地急剧扩张,20 a间涨幅高达96.44%,耕地和林地是流转为建设用地的重要地类。(2)研究区整体景观生境质量显著下降,大量高等级生境景观向低等级生境景观转化;城市附近和各个流域的生境退化比较显著;生境稀缺性高的用地类型大多是耕地和林地。(3) 2015—2025年期间,区内景观格局和生境质量继续保持1995—2015年的演变趋势,建设用地等生境适宜度较低的地类高速扩张,进而侵扰林地、水域和草地等生境质量优质地区,致使威胁源规模和影响范畴急剧扩大,景观破碎度水平升高,稳定性降低,这将引起研究区生境质量的持续下降。1995—2025年研究区生境质量明显退化,城镇化扩张与生态用地缩减是其主要原因。     

中国省际耕地利用效率时空格局分异与机制分析

科学剖析省际耕地资源利用效率时空格局分异及机制,对推进省际耕地资源集约利用具有重要的理论及实践意义。该文以中国省域(除港、澳、台)作为研究案例区,从投入和产出2个维度构建指标体系,运用改进DEA(data envelopment analysis)模型测度1994—2012年中国省域单元耕地利用效率值;综合利用ESDA(exploratory spatial data analysis)关联模型、R/S(rescaled range analysis)分形模型等方法分析省际耕地利用效率时空格局分异特征,并通过Tobit回归模型揭示效率时空分异的驱动机制。结果表明:1994—2012年中国省际耕地利用效率DEA最优比例相对较小,空间表征出东部高、中西部低的分布格局;东部沿海、北部沿海、东北地区综合效率较高,呈上升发展趋势,技术效率与综合效率变化较相似,而规模效率呈现先上升后下降态势;全局上省际耕地利用效率呈现空间正自相关,以空间集聚为主要分布模式;局部上可划分4种类型:H-H(high-high)效率区、H-L(high-low)效率区、L-H(low-high)效率区、L-L(low-low)效率区,其中H-H效率区主要分布在长三角、京津地区,并逐渐向珠三角演化,而L-L效率区主要集聚在中国西北地区;未来省际耕地利用效率将表现出继续增长的分形特征,且增长高值区集聚在中国东部、北部沿海;经济发展水平、农业科技进步是影响效率空间分异的重要因素,自然环境条件是效率发展差异的基础因素,而农户自身特征也会对效率时空分异产生一定冲击;最后,从推动技术进步、调整产业结构、耕地整理流转、补偿激励机制等方面提出省际耕地集约利用政策建议。     

基于土地利用变化的贵州省耕地显性边际化时空演变及其影响因素

[目的]探究贵州省2010—2020年耕地显性边际化的时空演变格局及其影响因素,为山区耕地集约利用提供政策指导。[方法]综合运用土地利用转移矩阵、空间自相关模型和地理探测器,系统分析贵州省耕地显性边际化的总体态势、空间集聚效应以及相关影响因素。[结果](1)2010—2020年,贵州省耕地显性边际化率为10.20%,总体以自然边际化为主,但经济边际化发展较为迅速,并随着经济社会发展,耕地显性边际化速度不断加快。(2)贵州省2010—2020年,耕地显性边际化水平整体呈现出南高北低的格局并逐渐向西部和东南部扩张的趋势,其中2010—2015年呈现出南高北低格局,2015—2020年呈现中部高四周低格局。(3)人均耕地面积、城镇化率、植被覆盖度等因素是贵州省耕地显性边际化空间差异的主要影响因素。[结论]贵州省耕地显性边际化时空演变差异性显著,地势起伏度、坡度、植被覆盖度等自然条件是影响耕地显性变化时空差异性的基础特征,人均耕地面积、城镇化率与GDP密度等社会经济因素是其快速发展的主要推动力。     

不同地貌区县域耕地质量与耕地景观格局关联性特征分析

为深入分析不同地貌区县域耕地质量与耕地景观格局的关联性特征,运用LESA评价体系和景观指数计算方法,对比分析平原、丘陵及山地三种地貌类型下的县域耕地质量及其景观格局特征,应用地理加权回归模型,探讨不同地貌条件下耕地景观格局对耕地质量的影响机制。研究结果表明:平原区县域耕地质量优于丘陵及山地区,丘陵及山地区耕地破碎化和景观多样性程度高于平原区,耕地景观优势度低于平原区;在三种地貌类型下耕地景观格局对耕地质量均有一定的解释和影响能力,其中聚合度指数(AI)是平原和丘陵区耕地质量最主要的景观影响因素,斑块密度(PD)和最大斑块指数(LPI)对耕地质量影响强度表现为山地区>丘陵区>平原区,面积加权平均形状因子(AWMSI)在不同地貌区对耕地质量均呈显著负向影响,香浓多样性指数(SHDI)在平原区表现为正向影响,在丘陵和山地区表现为负向影响。县域内各景观格局指数对耕地质量的影响具有空间差异性。研究结果为不同地貌区从优化耕地景观格局角度提升耕地质量提供新思路。     

内蒙古赤峰市松山区耕地演变模拟

[目的]揭示赤峰松山区耕地演变规律,为该区土地利用合理规划管理、生态恢复和经济发展政策的制定提供科学依据。[方法]基于1990,2000,2010年TM遥感影像解译数据,分析研究区耕地动态变化特征,采用GIS中多标准评价(MCE)方法,结合元胞自动机—马尔可夫(CA-Markov)模型,对2020年耕地空间格局变化进行模拟。[结果]耕地的演变空间差异性显著:(1)城郊区由于城镇化速度的加快,大量耕地转化为建设用地。(2)松山区西部石质山区,该地区海拔较高,坡耕地较多,水土流失严重,土壤贫瘠,导致撂荒弃耕严重,同时由于退耕还林政策的实施,耕地在不断减少。(3)松山区东部黄土丘陵台地区,海拔相对较低,地势平坦,适宜于耕地开发,增加的耕地主要源于未利用地和草地。(4)2020年研究区土地利用格局模拟图显示耕地的破碎化程度将有所缓减,开始向规模化发展,同时松山区耕地空间格局稳定性逐渐增强。[结论]该模型模拟结果的精度较高,依据耕地演变趋势,科学合理的利用耕地,制定相应的政策,同时研究结果可为土地资源优化配置奠定基础。     

贵州陡坡退耕地立地分类系统研究

按逐级控制、逐级分类、全覆盖及主导因子原则,将贵州省陡坡退耕地以大地貌及气候条件分6个类型区,以岩组性质分5个类型小区,以坡度等为2个类型组。在非可溶岩分布区按土层厚度分3个类型,喀斯特地区按土被连续性分4个类型。共形成30个常态地貌区的类型组合及喀斯特地貌区的8个类型组合。为贵州陡坡退耕地水土保持工程建设提供规划依据。     

河南省整治后耕地质量标准构建

整治后耕地质量标准研究是目前土地利用研究的重要内容。以河南省为例,在对整治后耕地质量影响因素分析的基础上,从耕地的土壤理化性状以及配套设施条件等方面入手,分区构建整治后耕地质量评价指标体系,然后运用耕地质量综合指数测算、区间划分和相关分析方法构建河南省整治后耕地质量标准,并应用于实践之中。     

云南省不同海拔梯度耕地自然质量等特征分析

针对农用地分等规程中未将海拔作为分等因素的情况,以云南省为例,探明耕地自然质量等随海拔梯度变化的规律。通过采用传统数理统计分析和统计学空间分析相结合的方法,综合分析耕地自然质量与海拔梯度的相关性。结果表明:自然质量等总体上呈现随海拔升高而降低的趋势,但海拔梯度在1 500～2 000 m和3 500 m以上的区域内有轻微的回升。因此,海拔层面的垂直分布直接影响到区域耕地结构,准确反映不同海拔区域耕地资源配置状况,对合理利用和保护耕地资源,挖掘资源潜力,提高农业资源利用效率,促进经济社会的可持续发展有着重要的现实意义。     

基于趋势面的耕地质量空间分异特征及影响因素

耕地质量监测工作的本质不仅是要掌握耕地质量现状,更重要的是探究其分布规律的内在机理,以对区域整体的发展趋势进行预测评价。对影响耕地质量的因素进行分析研究,从空间上揭示耕地质量分异的特性,可在耕地质量建设过程中有针对性地提出差别化管理措施,切实满足提升区域耕地综合生产保障能力的需要。结合农用地分等成果,以北京市大兴区为例,运用趋势面分析和相关分析相结合的方法研究了耕地质量空间分布规律及影响因素。研究得出了大兴区耕地质量总体呈现由东北部到西南部以斜向条带状降低的趋势的结论,并在此基础上将大兴区的耕地质量分布划为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ级质量潜力区;Ⅰ级区是大兴区质量一般的耕地,其利用价值提升空间最大。各级区内耕地质量具有较强的空间相关性,Ⅰ级区内质量分异主要源于土壤有机质;Ⅱ级区内质量分异主要源于土壤质地;Ⅲ级区内质量分异主要源于土壤质地,据此提出了差别化的耕地质量分区管控的建议。     

黑龙江明水县耕地质量综合评价

耕地质量评价是改善农田质量状况、提高耕地生产能力的基础,是基本农田保护与高标准基本农田建设等工作科学开展的重要前提。在深入剖析耕地质量评价理论与方法的基础上,从质地、土层、气候、地貌、农田基础设施和规模等方面建立评价指标体系,运用综合指数模型、模糊聚类及GIS技术,从地块、乡、县三个尺度评价该县耕地质量及其空间分布。结果表明:自然等别中,一类地面积12 832.17 hm²,占8.89%;二类地面积111 269.06 hm²,占77.05%;三类地面积20 301.55 hm²,占14.06%。该县耕地总体质量一般,西部基本为二类地,东部主要为三类地。综合等别中,一类地面积60 794.01 hm²,占42.10%;二类地面积56 950.72 hm²,占39.44%;三类地面积60 794.01 hm²,占18.45%,一类耕地面积比例比自然质量耕地面积比例提高了33.21%,说明耕地质量提升潜力较大,农田基础设施建设对提高耕地生产能力作用显著。     

土地开发整理与耕地质量管理

讨论了土地开发与土地整理的内涵，分析了土地开发整理在实施耕地总量动态平衡中的作用，强调了在通过土地开发整理补充耕地的过程中，应对占用的和开发整理增加的耕地进行地力鉴定；对开发整理项目区的土地进行宜耕评价；加强对土地开发整理区内耕地的环境管理。     

云南省耕地自然质量等流域空间分布特征研究

合理利用耕地资源的首要问题是明确耕地自然质量状况,掌握其数量、质量和空间分布。以云南省129个县农用地分等省级数据为基础,结合该省流域分布现状,分析了全省耕地自然质量等别、质量等级在空间上的分布特征。结果表明:(1)云南省耕地自然质量等呈典型偏正态分布,以6—11等为主,占比高达67.69%;伊洛瓦底江流域耕地随自然质量等别变化呈波浪式起伏分布,其他流域耕地自然质量等别均呈偏正态分布。(2)云南省耕地自然质量等总体水平趋于中等偏低,其平均等为9.8等。伊落瓦底江流域耕地平均自然质量等最高,为12.7等;金沙江流域最低,为8.9等;优等地平均自然质量等最高,为24.1等;低等地最低,为6.0等。6大流域耕地自然质量等级平均等发展趋势与全省平均等一致。(3)云南省耕地以中、低等地为主,所占比例高达88.29%,其中金沙江流域分布中、低等地比例最高,红河与南盘江流域则主要分布中等地;优等地主要分布在金沙江流域,占流域耕地总面积76.38%,但仅占全省0.81%;高等地除在伊洛瓦底江流域占比较高外,其他5大流域分布占比相对均匀。     

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。