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。     

基于景观格局的卢龙县耕地细碎化评价及影响因素研究

以卢龙县为研究区,基于景观生态学原理选取平均地块面积指数(MPS)、斑块数量破碎化指数(FN)、平均最临近距离(MNN)、边界密度指数(ED)、面积加权形状指数(AWMSI)5个景观指数构建指标体系,对卢龙县耕地细碎化程度进行了评价,然后通过地理加权回归模型对耕地细碎化的影响因素进行了分析。结果表明:卢龙县耕地细碎化整体上处于较低的水平。其中重度细碎化村庄61个,主要分布在卢龙县西南、东南和县域北部;中度细碎化村庄232个,主要分布在县域东南、西南和中北部;轻度细碎化村庄289个,主要分布在县域中部和南部。卢龙县耕地细碎具有空间正相关性,呈现出明显空间聚类特征。坡度、居民点、河流、交通等因素对耕地细碎化的影响程度具有空间非平稳性。其中坡度影响程度以正影响为主,只有少量地区呈现负影响;居民点对耕地细碎化的正负影响区域各占50%左右,但正影响程度较小,以负影响为主;河流以正影响为主,负影响区域主要分布在县域东南部分地区。交通因素对耕地细碎化程度的正负影响区域大体相当,影响强度也较为相似。     

山区耕地细碎化对农户耕地撂荒的影响

研究山区耕地细碎化对耕地撂荒的影响对保障山区粮食安全、促进山区耕地整治与可持续利用具有重要意义。该研究以贵州省剑河县白都村为例,基于无人机高分辨率影像数据和农户调查数据,在提取农户耕地地块空间信息数据的基础上,选取综合指标测度法对农户耕地地块细碎程度进行刻画,从地块和农户两个层面分别运用Logistic和Tobit模型分析耕地地块细碎化对农户耕地撂荒的影响,探析农户耕地细碎化程度与其撂荒规模之间的关系。结果表明：1)研究区耕地细碎化程度较高,耕地撂荒现象严重。农户平均地块面积为0.044 hm²,平均耕地撂荒占比为29.50%;2)从地块层面看,耕地地块细碎化会加剧耕地撂荒,其中地块耕作距离对农户耕地撂荒具有显著的正向作用,地块面积对农户耕地撂荒具有显著的负向作用,且地块面积对农户耕地撂荒的作用强度高于地块耕作距离;3)从农户层面看,农户耕地细碎化程度越高,耕地撂荒规模愈大,农户耕地细碎化指数每提升10%,其耕地撂荒比例增加4.22%。研究结果可为推动山区细碎耕地资源的可持续利用与管理提供借鉴。     

基于景观指数的巢湖流域各县区耕地细碎化研究

选取巢湖流域14个县区为研究对象,基于2015年高分一号遥感影像数据提取了巢湖流域耕地的空间分布数据,以景观格局为视角,构建基于6个景观指数的耕地细碎度度量指标体系,并进行了主成分分析,形成两个主成分（F₁,F₂）的耕地细碎化综合测算模型,以期为巢湖流域的土地整治工作提供理论基础和可行建议。结果表明:所选取的6个景观格局指数综合了面积、形状和分布等因素,是度量巢湖流域耕地细碎化程度的重要指标体系;主成分分析法的前两个主成分方差累计贡献率达96.969%,能够表达6个原始景观指数的大部分信息,其中,第一主成分是描述斑块平均面积和分布的综合指标,第二主成分是代表斑块形状信息的综合性指标。巢湖流域各县区耕地细碎化空间差异大,东部细碎程度最低,可大力促进农业规模化的发展;西部和南部四个县区细碎程度中等,主要与原始地形起伏较大有关,建议通过平整土地、合并零星地块的方式降低细碎度;北部三个县可以通过土地整治规整田块形状来降低耕地细碎化;合肥市所辖四区耕地细碎程度最大,与城市的扩展对农田的占用具有一定的联系,在城市发展中应当合理考虑城市拓展与耕地保护的关系。     

嘉兴市耕地细碎化和空间集聚格局分析

为了探索耕地细碎化与区域社会经济的空间格局耦合关系,该文基于土地利用现状数据,获得嘉兴市耕地细碎化指数及其空间分布。基于空间自相关性分析的耕地细碎化结果表明,嘉兴市3个耕地细碎化指数的空间聚集程度顺序是斑块面积指数>斑块分散指数>斑块形状指数;嘉兴市3个耕地细碎化指数的局部空间自相关集中在H-H型(高-高关联)和L-L型(低-低关联)的镇(街道)占到了80%以上。耕地斑块面积指数强势H-H型主要分布在嘉兴地区西部的桐乡市和海宁市,耕地斑块分散指数强势H-H型主要分布在嘉兴地区东部的平湖市、南湖区和海盐县,耕地斑块形状指数强势H-H型主要分布在嘉兴地区东部的平湖市和嘉善县。进行耕地细碎化和社会经济发展的空间耦合性分析表明,农村居民点分散度指标和斑块面积指数以及斑块分散指数的空间耦合性最好。分析嘉兴市耕地细碎化空间格局及其与社会经济发展的关系能够为耕地保护在空间格局优化上提供参考和建议,对于农村土地整治和土地利用效率的提升具有指导意义。     

基于功能分区与多聚类算法集成的耕地细碎化评价及整治

基于图斑尺度的耕地细碎化评价及整治有利于耕地布局优化,促进农业规模化与集约化发展。该研究以耕地图斑为基本评价单元,引入聚合分析来量化图斑间空间位置关系,围绕耕地细碎化内涵选取评价指标;运用热点分析和二步聚类算法来对研究区功能分区,在功能分区基础上,基于带轮廓系数的k-means聚类算法,评价耕地图斑的细碎化程度。结果表明：1）根据功能分区的聚类结果,新北区被划分为不显著区、连片规整区、离散复杂区;2）评价结果将新北区耕地图斑分为3类：类别一,离散破碎类,包含图斑17 332块,平均图斑面积过小,连片度低,图斑面积集中在0～10 000 m2,面积占比21.98%,连片度集中在1～4,主要分布在新北区中心区域;类别二,形状复杂类,包含图斑4 535 块,图斑形状复杂不规整,面积占比9.65%,形状指数集中在1.5～2.5,均匀分布在全区;类别三,连片规整类,包含图斑4 091 块,图斑集中连片、形态规整,面积占比68.37%,连片度集中在5～10,形状指数集中在1～1.5,主要分布在外围区域;并基于各类别耕地细碎化属性差异,提出相应的优化模式和整治意见。研究结果可以为耕地细碎化整治提供一定参考。     

土地整治对耕地细碎化影响评价指标适用性分析

为分析土地整治对耕地细碎化影响评价的指标适用性,综合现有研究成果,采用土地利用数据和村域土地权属信息,基于景观指数视角选择27项评价指标,分析了不同数据来源、数据类型和粒度水平下土地整治前后的耕地细碎化状况,探讨了可有效表征项目区耕地细碎化变化的景观指标。研究结果如下:1)受基础数据类型、分析方法选择及空间格网粒度等因素的影响,项目区尺度下耕地细碎化的评价结果存在较大差异;2)基于矢量的景观指数对耕地细碎化的表征能力较强,但考虑到评价指标的全面性,仍需结合栅格数据计算,在项目区尺度粒度以10 m为宜;3)常用的景观指标应用于耕地细碎化评价存在内涵重复、方法依赖、粒度敏感和结果歧义等问题,可有效表征耕地细碎化程度的景观指标包括斑块个数(number of patches,NP)、平均斑块面积(mean patch size,MPS)、边界密度(edge density,ED)、斑块密度(patch density,PD)、斑块面积变异系数(patch size coefficient of variation,PSCOV)和香农均匀度指数(Shannon’s evenness index,SHEI)共6项;4)土地整治对耕地细碎化程度改善效果明显,表示地块数量、形状不规则程度的指标有所降低,NP、PD和ED分别降低了997、0.16和141.73;而表示地块规模和空间分布均衡性的指标有所增加,MPS、PSCOV和SHEI分别增加了0.118 hm~2、23.56和0.004。因此,在进行耕地细碎化景观指数评价时应注重基础数据的选择,筛选适宜指标,确定合理粒度。     

玛河流域耕地景观细碎化与利用效率的关联性探析

运用生态学景观格局指数测算了玛纳斯河流域耕地细碎化水平,利用DEA-Malmquist生产率指数方法测算了耕地利用的纯技术效率和规模效率,运用相关分析测度了细碎化水平与耕地利用的纯技术效率、规模效率和综合效率的关系。结果表明:研究区耕地逐渐由初期小面积斑块占主导、空间上破碎分布的格局趋于耕地景观连续化。20年间耕地景观综合效率为“降低—增加—降低”走势,同时耕地生产率呈现“增加—降低—增加”的趋势,耕地生产率和20年间的技术变化走势吻合。景观边缘复杂度和耕地景观规模度水平对耕地技术效率和全要素生产率产生一定负面影响。耕地景观形状的不规整阻碍了农业的发展及农业机械的采用,也造成农业经营效率的损失,无形中提高了使用机械的物质费用,降低了粮食生产的劳动生产率、土地生产率和成本产值率。     

杞麓湖流域生态安全性及在各因子中的变化特征

以杞麓湖流域主要生态环境问题为出发点,利用综合指数法、熵值法和GIS技术,选取坡度、海拔、植被覆盖度、土地覆盖类型、距水体距离、距其他建设用地距离、距居民点距离、距道路距离8个生态安全评价指标,对流域生态安全进行了评价,并分析了各单因子对生态安全影响的空间变化特征与形成机理。结果表明:（1）杞麓湖流域平均生态安全指数为2.59,生态安全以较低安全为主,占流域总面积的36.33%,中度安全和不安全次之,分别占流域总面积的23.36%和22.53%,高度安全面积最少,仅占17.77%。较低安全区主要分布在西北部、东南部和西南部,应加强对这些地区的生态保护建设;（2）通过对流域生态安全性及在各因子中的变化特征研究,表明在坡度较小和海拔较低区域以较低安全为主;有林地主要以高度安全为主,建设用地区不安全面积比例最大;距其他建设用地距离、距居民点距离和距道路距离越近生态不安全区面积越大,生态安全性越低;（3）流域生态安全性受多种因素综合影响,各因子间存在相互促进与相互抑制关系,植被覆盖度、土地覆盖类型、距其他建设用地距离、距居民点距离和距离道路远近因子对流域生态安全性有较大影响。     

中国耕地景观细碎度时空变化特征及其影响因素

耕地细碎化是中国耕地利用效率提高和农业现代化转型的关键制约因素。2014年以来中央政府试图通过鼓励土地经营权流转以实现耕地细碎度降低和适度规模经营耕地的目标。然而，少有研究开展中国全域尺度的耕地细碎化趋势分析，土地经营权流转政策的相关实施效果也尚不明晰。该研究基于长时序土地利用数据，辅以景观格局指数、趋势分析和动态面板模型等方法，对1990-2020年中国耕地景观细碎度的时空变化特征进行了识别，并剖析了土地流转政策实施对耕地景观细碎化的影响。结果表明，1）中国耕地景观细碎度大致呈"平原、盆地低、山地、高原高"的分布格局，东北平原、黄淮海平原、长江中下游平原以及四川盆地、准噶尔和塔里木盆地等地区耕地景观细碎度低，而二三级地势阶梯过渡地带以及黄土高原、云贵高原和东南丘陵等地区耕地景观相对细碎；2）1990-2020年中国耕地景观细碎度大致呈"持续细碎化-细碎化改善-波动细碎化"变化特征，其中2004-2013年耕地景观整体呈细碎化趋势，超过70%的县域耕地斑块密度（Patch Density，PD）/形状指数（Landscape Shape Index，LSI）显著增加、聚集度指数（Aggregation Index，AI）显著减小，集中分布在黄淮海平原、长江中下游平原、四川盆地以及两广地区，但2014-2020年70%的省份耕地景观细碎度有所改善，以两广地区表现最为典型；3）土地流转政策显著降低了耕地景观细碎度，此外，区域土地利用变化、非粮化耕地利用、坡度以及灌溉条件等因素也是影响中国耕地景观细碎度变化的重要因素。该研究从全域尺度剖析了中国耕地景观细碎度的时空变化特征并揭示土地流转政策等因素对其的影响，研究结果可为区域耕地景观细碎度变化以及不同土地利用/生态系统类型变化分析提供新思路。     

基于显隐性分析的青龙满族自治县景观生态风险评价空间分异研究

景观生态风险评价可揭示区域生态风险的时空变化规律,对维护区域生态安全和优化环境管理有重要意义。从景观生态风险的显隐性角度出发,选取不同的因子作为评价指标,构建了景观生态风险评价指标体系,结合GIS,Geoda等空间分析技术,并以青龙满族自治县为研究区域,进行了景观生态风险评价和空间相关性分析,揭示了景观生态风险时空分布格局。结果表明:景观斑块的破碎化等显性风险是区域风险升高的直接原因,而隐性风险例如长久以往的人类活动干扰而导致的生态系统结构稳定性的破坏无疑是诱因;2001—2013年,青龙满族自治县整体景观生态风险呈下降趋势,但风险指数仍处于较高等级,空间分布上风险等级呈西部高东部低的特征;研究期间景观生态风险指数在空间上存在着较强烈的空间自相关性,且HH聚类和LL聚类呈增强趋势;通过对风险变化区的地类变化分析可知,林地对于区域景观生态风险值的变化起着至关重要的作用,林地面积的增加有效降低了区域景观生态风险值,而未利用地对生态风险指数变化也有重要影响,应控制未利用地合理、适时、适度地开发。研究结果为研究区以及类似地域景观生态风险管理和土地利用生态布局提供参考。     

黑土区拜泉县耕地破碎化时空变化分析

为识别黑土区拜泉县耕地破碎化类型和评估耕地破碎化程度,基于2000年、2005年、2010年和2015年4期耕地利用数据,利用移动窗口技术,在像元水平上定量反映耕地破碎化过程,揭示了耕地破碎化的基本特征和时空格局,并在县级尺度和村级尺度上分析了耕地破碎化的变化规律和特征。结果表明:(1)2000—2015年拜泉县耕地破碎化程度整体呈现“缓慢—急剧—缓慢”的趋势,2005—2010年是耕地破碎化变化的快速时期;(2)拜泉县耕地破碎化空间上呈现“孔洞耕地为主导,核心耕地分布集中”的特点,2010年后斑块耕地一直处于增加的趋势,耕地破碎化问题日益突出;(3)乡镇级尺度上,2000—2005年西部和东部地区耕地破碎化程度较大,2010—2015年除中部地区外,其余地区斑块耕地比例均稳定增加,核心耕地比例减少,耕地破碎化程度呈上升趋势;(4)村级尺度上,拜泉县各个村的耕地破碎化程度有较大差异;(5)拜泉县耕地破碎化原因主要受自然、利用、设施和管理切割力的影响。综上,自然—人文双重因子作用导致研究区耕地破碎化的时空差异。     

基于证据权模型的退耕还林(草)驱动力因素分析——以陕西省吴起县为例

以2000年、2011年的Landsat TM影像为数据源,通过遥感解译和GIS空间技术集成,得到吴起县两期土地利用覆盖分类图,采用证据权模型研究吴起县154个村2000-2011年退耕还林（草）的格局演变及内在驱动机制。结果表明:11年来,吴起县耕地面积显著减少,林地、草地面积明显增加;耕地有84.6%退耕成林地、草地,其中,耕地的坡度、距离公路的距离、人均耕地面积与退耕还林（草）的分布呈正相关关系;高程与退耕还林（草）的分布呈倒U形关系;道路密度与退耕还林（草）分布呈负相关关系,但是显著程度并不明显;阴坡退耕还林（草）面积相对于阳坡面积较大;距离农村道路的距离对退耕还林（草）的分布没有显著的影响。气象数据相关变量中,年均相对湿度与退耕还林（草）分布呈倒U形关系,20-20时平均年降水量与退耕还林（草）分布呈正相关关系。     

景观格局视角下平山县耕地规模化整理潜力评价

从地形条件和土地景观格局两方面选取高程、地形起伏度、斑块面积指数等8项指标构建耕地规模化整理潜力评价指标体系。以平山县为研究区,在ArcGIS空间分析功能支撑下探讨了村级间耕地规模化整理难易程度,并采用障碍诊断分析方法分析制约了耕地规模化整理的限制因素,以期为今后区域土地整理提供科学依据。结果表明:平山县村级耕地规模化整理潜力指数分布在[0.12,0.9]区间内,村级间差异较大,整体上由西北向东南依次递增;从耕地规模化整理分区结果来看,四级区的耕地面积最多（51.2%）,其次为三级区（21.3%）,五级区和二级区耕地面积总和与三级区相当,一级区的耕地面积最少（0.9%）,分区等级越大耕地规模化整理越容易;整理由难变易时,主要障碍因素由耕地资源丰度（RI）和地形起伏度（RDLS）逐渐变为耕地聚集度（CI）和耕地资源丰度（RI）。     

村域尺度耕地利用效益时空格局演化分析

[目的]通过分析甘肃省广河县村域耕地利用效益的时空格局演化特征,为合理利用耕地资源,提高效益水平提供更切合农民生产生活需要的依据。[方法]应用改进熵值法、GIS技术、ESDA空间分析技术。[结果]广河县10a来村域耕地利用经济效益整体呈上升趋势,社会、生态及综合效益均呈先上升后下降的趋势。耕地利用经济效益的高效区围绕在川区村域,社会效益高效区多分布在红庄村等山区村域或川区边缘村域。各村耕地利用效益具有显著的空间正自相关性,总体上村际间的相互作用呈下降趋势,局部上高—高效益区在减少且以头家村等川区村域为中心的高—高类型区逐步向广河县西南方的村域转移。[结论]村域尺度效益评价更能具体反映农民对耕地的利用情况,并根据效益的高低集聚特征做出科学有效的调整措施。广河县应加快构建新型农业经营体系,形成村域间社会事业发展合力。     

陕北黄土高原县域土地利用结构及其空间布局

为更好的合理优化和配置土地资源,以陕西省府谷县2010年土地利用现状数据,借助ArcGIS、Fragstats等软件以及与数学模型分析相结合的方法,对府谷县的土地利用数量特征进行分析,并在此基础上引入地形位指数和景观格局指数分析各土地利用类型的空间分布特征。结果表明:府谷县土地资源类型较为齐全,草地、耕地和林地为主要景观类型,占全县土地面积的比例分别为57.74%,24.50%,12.12%,土地利用类型组合数相对较小,土地利用的地域差异明显;从空间格局分布来看林地、草地、耕地和水面连接度较高,呈片状分布,城乡建设用地空间分布零散,斑块形状复杂,聚集程度较低,破碎化程度较高,土地利用空间数量结构和空间格局结构结合分析的方法能较好地适用于地形复杂的地区。     

松嫩高平原黑土区耕地动态变化特征分析--以黑龙江省巴彦县为例

耕地动态变化特征的研究对耕地保护、整理和开发利用具有极其重要的意义。以巴彦县1991,2006和2009年3期遥感影像为数据源,利用GIS空间分析功能,提取3个时点耕地动态变化数据,分析了该区耕地变化幅度与速度特征、耕地转入转出特征、耕地变化空间分布特征及耕地景观格局分布特征。结果表明,巴彦县3个时点耕地面积持续增加,但年均净增速度却呈现下降趋势。未利用地、林地和建设用地始终是向耕地转变的主要土地利用类型;耕地主要向林地、未利用地、草地和建设用地转变。巴彦县耕地变化空间差异显著,新增耕地主要来自于研究区南部松花江沿岸河漫滩开垦、东北部低山丘陵地区毁林开荒及西北部建设用地转变。耕地斑块数量和斑块密度呈上升趋势,人类干扰程度加大,破碎化程度不断加剧;耕地景观形状指数和分形维数呈下降趋势,耕地景观的斑块形状更趋简单并越来越有规律;较高的耕地景观连通性,表明耕地景观在空间分布上具有较高的聚集度。