基于分区决策树的省级耕地地力评价——以山西省为例

省级耕地地力评价对快速准确掌握大区域耕地地力水平,有效的进行农业区划并指导农业生产有着重要的作用。本研究在收集分析山西省2005~2014年县域耕地地力评价数据、测土配方施肥采样点数据以及土地利用现状等数据的基础上,运用多尺度指标分区方法将山西省划分为5个区域。基于决策树方法构建了隶属各区的不同评价指标体系并对耕地地力进行了评价与分级,将山西省耕地划分为1~10等地。其中,1至3等地的耕地占总面积的11.56%,该部分耕地地力较高,为山西省的优质耕地;4至6等的耕地占耕地总面积的61.22%,可以通过进行一系列耕地保护措施有效提高耕地质量以提升粮食产量;7至10等的耕地占耕地总面积的27.22%,该部分耕地生产障碍因素突出,应通过加强生态保护继续开展农田建设以提高耕地地力水平。评价结果可为省级耕地资源管理及辅助决策提供依据。     

彭水县耕地地力情况及改良利用方式初探

分析彭水县耕地质量存在的主要问题;针对“丘陵河谷潮土、紫色土、黄壤区,低、中山黄壤区,中山黄棕壤区”3个大的土壤类型分区,介绍其区域范围及土壤特点,分别探讨耕地发展方向及改良利用措施.     

彭水县耕地地力情况及改良利用方式初探

分析彭水县耕地质量存在的主要问题;针对"丘陵河谷潮土、紫色土、黄壤区,低、中山黄壤区,中山黄棕壤区"3个大的土壤类型分区,介绍其区域范围及土壤特点,分别探讨耕地发展方向及改良利用措施。     

耕地地力对化肥养分利用的影响机制及其调控研究进展

耕地地力影响了化肥养分的利用效率,是调控养分利用率的基础途径。本文概述了耕地土壤障碍对养分利用的制约机制、耕地地力培育对养分利用的促进机制、提高养分资源利用效率的耕地培肥模式3个方面的研究进展。针对我国主要的耕地土壤–作物系统,提高化肥养分利用率需要解决4个地力调控方面的关键问题:地力与养分利用率关系及其时空变化规律、土壤障碍制约养分高效蓄积转化机制与消减原理、地力培肥促进根系–土壤–微生物互作提高养分耦合利用机制及调控途径、肥沃耕层构建与生物功能提升对养分蓄纳供应的协同驱动增效机制与调控理论。本文提出基于多时空尺度综合研究,建立稳定提升土壤功能–加速养分循环利用的"双核驱动"地力综合管理理论,在不同区域构建并应用化肥减施增效的耕地地力综合管理模式,实现耕地大面积均衡减施化肥的目标。     

基于GIS的华中丘陵区耕地地力评价研究

在GIS支持下,利用土壤图、土地利用现状图叠置划分法确定评价单元,选取土壤养分状况、理化性状、剖面性状、立地条件、土壤管理等5个方面13个影响因子,建立耕地地力评价体系及其模型。以鄂州市为研究试区,采取专家打分和特尔斐法确定各影响因子的隶属函数,运用层次分析法和模糊数学方法对耕地地力进行综合评价,并就其空间分布进行了分析。结果表明,在该市40892.4 hm²耕地中,一至六等地分别占耕地的3.39%、19.18%、39.21%、31.08%、6.32%、0.82%,这一评价结果符合当地实际。该研究结果不仅直接应用于试区农业生产,而且为我国华中丘陵区开展耕地地力评价在方法上进行了有益探索。     

基本农田信息系统的建立及其应用──Ⅰ.耕地地力等级体系研究

本文以高邮市为评价区,建立了ＧＩＳ支持下的基本农田信息系统峄拥有的资料进行系统的诉管理;应用相样分析、因子分析,模糊评价,层次分析等数学分析原理,选择评价要素,构造层次结构、建立单因素评价以及计算单因素的权重,建立了一种定性与定量相结合的耕地地力等级评价的方法。评价结果表明：利用计算机技术可以完全依据耕地自然要素评价地力,由此获得的评价结果既克服了凭经验确定分级指数主观方法的弊端,又避免了纯数学方     

基于GIS的耕地地力评价研究——以辽宁省瓦房店市北部5乡镇为例

在瓦房店市耕地地力调查和相关资料收集与整理的基础上,采用GIS技术、层次分析法、模糊综合评价法等,对瓦房店市北部5个乡镇的耕地地力进行了评价。结果表明,瓦房店市北部5个乡镇1等地占4.70%;2等地占32.61%;3等地占17.24%;4等地占30.59%;5等地占12.97%,6等占1.88%。结合当地的几种主要的土地利用类型进一步分析得出:果园、菜地和设施农业用地主要集中在1、2、3等地,地力较高,具有较大的生产潜力;旱地主要为4、5等地,说明旱地生产力水平普遍较低。因此,在旱地田间管理上必须重视使用有机肥,培肥地力,提高作物产量,促进农业生产的发展。     

流域多尺度耕地保护生态价值及其补偿标准

[目的] 测算并分析流域多尺度耕地生态价值及补偿标准,为完善耕地保护补偿机制及促进区域协调发展提供科学参考。[方法] 以吉林省辽河流域为例,运用当量子法、市场替代法、景观格局指数等,综合考虑耕地数量及空间配置情况、耕地质量差异及耕地生态负外部性,建立流域多尺度耕地生态价值核算体系,在此基础上,制定耕地生态补偿标准。[结果] ①吉林省辽河流域耕地具有非常重要的生态服务价值,且其价值具有显著的空间差异特征及尺度依赖效应。②2020年,辽河流域耕地生态价值为20 502.78元/hm²,各区县耕地生态价值取值在4 261.97～16 873.59元/hm²。不同区域分布不均衡,整体西北地区高于东南地区。③流域耕地生态补偿标准为4 319.36元/hm²,各区县的补偿标准在814.68～3 471.85元/hm²,差异较大。[结论] 针对不同空间尺度,应结合耕地生态价值及地区实际,建立差别化的耕地保护生态补偿标准及方案。     

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。     

多尺度下崇义县耕地质量空间分布差异特征研究

耕地质量优劣既取决于质量等别高低,又与空间分布特征密切相关。研究多层次的耕地质量内涵与空间结构性特征是加强耕地保护并合理配置土地资源的重要依据。本文以南方丘陵山地典型区域崇义县为例,运用Geoda、GS+等平台支持的空间自相关模型,探讨县级、乡镇级与村级空间尺度下耕地自然质量、利用质量与经济质量的空间相互作用和分布规律。结果表明：1）崇义县耕地质量存在显著相关性,耕地质量的Moran’s I值呈现自然质量（0.445） > 经济质量（0.406） > 利用质量（0.281）的特征;2）不同空间尺度下耕地质量具有多样的空间尺度效应,随着空间尺度缩小,自然质量差异最大、经济质量次之、利用质量差异最小,大空间尺度弱化了耕地质量的空间聚集差异特征,村级尺度下耕地质量空间聚集效应最显著;3）耕地质量正相关HH （高-高）型和LL （低-低）型多以团状或带状集中分布,负相关HL （高-低）型和LH （低-高）型无明显分布规律。研究结果揭示了耕地自然质量、利用质量与经济质量对于尺度变化的响应规律,对于各级行政主体监测保护耕地及制定精准高效的耕地质量建设方案具有一定的现实意义。     

耕地地力评价指标体系构建中的问题与分析逻辑

耕地地力评价指标选取的主导性、独立性原则在实践中不易落实;耕地地力评价试图应用到多尺度空间,却没有适应不同时空尺度的明确任务定位,从而很少考虑评价指标选择的尺度适应性。本文运用地学、农学、系统科学的观点,建立了针对上述问题的分析逻辑,认为:第一,耕地地力评价的任务、评价技术路线和评价指标对地力的指示意义均具有时空尺度特征。第二,评价指标应区分为直接说明作物光、温、水、养分满足程度的指标和间接指示这些条件的指标。大空间范围的耕地地力评价以长时效,低空间精度为特征,着重表现区域地理障碍和资源约束,宜选取稳定性和间接性评价指标;小空间范围以即时状态的耕地地力评价为主,并具有较高的空间精度,评价指标应具有即时性和直接性特征。第三,土地—作物—管理条件构成土地利用系统的整体,随土地系统的作物需求、土地和管理条件的变化,评价指标对耕地地力的意义应辩证分析。第四,共同说明光、温、水、养分的某一方面性质的自然土地条件和人工土地条件应作为整体对待,综合为一个指标,而不应在评价指标体系中分割。     

耕地地力评价方法及模型分析

耕地地力的定量评价和分等定级是测土配方施肥的重要内容,也是实现农田地力定向培育和精准农作的基础。该文从地力评价指标筛选、评价单元划分与赋值、评价指标的权重确定等方面介绍了国内外耕地地力评价的主要流程和重要研究进展,对中国农业部推荐方法(特尔斐法-层次分析法)、神经网络法、支持向量机和决策树法等评价方法的原理及其优劣进行了较系统的述评。进一步地,还对该领域目前存在的指标体系通用性、评价结果可比性、数据缺失等问题及可能的解决方案作了探讨。在未来的耕地地力评价工作中,应将传统的层次分析法与近年兴起的分类与回归树等数据挖掘新技术相结合,建立起更为客观、全面的地力定量评价模型,为中国精准农业生产提供方法学参考。     

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     

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。     

Impacts of land redistribution on land management and productivity in the Ethiopian highlands

The increasing problem of landlessness in Ethiopia has put pressure on regional governments to redistribute land. In 1997 and 1998, a major land redistribution was undertaken in the Amhara Region, reducing landlessness where implemented. While the impacts of such redistributions have been hotly debated, little empirical evidence exists concerning the actual impacts of redistribution. We find that land redistribution in the Amhara Region has had a positive impact on land productivity, by increasing access to land for farmers who are more interested or able to use purchased inputs such as fertilizer and herbicides. Our results, however, do not show much effect of the recent land redistribution or expectations of future redistribution on land improvement and management. Thus, to the extent that investments in land improvement are necessary for conservation purposes, it appears that policy change to stop land redistributions is unlikely to have a substantial impact on reducing land degradation. Credit and extension programmes and improving land rental markets, however, present better strategies for improving land management in this region of Ethiopia. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于SD的耕地与生态用地联合调配策略仿真与优选——以天津市为例

以复杂系统模拟为手段,以生态与经济双赢为目标,进行耕地与生态用地的联合调配策略的设计、仿真与优选,旨在通过两种土地的合理调配,在保障粮食安全前提下,以生态修复促超负荷耕地休养。在人口、经济、耕地和生态用地各子系统及其要素分析的基础上,以耕地污染严重、后备用地紧缺、地处《全国主体功能区规划》中的优化开发区域——天津市为例,建立耕地与生态用地联合调配的系统动力学模型（Tianjin System Dynamic,TSD）并进行有效性检验。结果显示,模型具有较好的稳定性,而且仿真值与实际值误差<5%,因此模型有效。在确定模型有效之后,应用TSD模型模拟不同策略下的天津市2016—2025年耕地与生态用地联合调配结果。本文设置了两种与系统惯性发展相比较的调配策略——耕地资源省域内调配策略和耕地资源跨省域调配策略,并对上述3种情景分别进行仿真。结果显示：1）按当前的惯性趋势发展,2025年受损耕地可以得到修复,耕地数量能够满足耕地红线要求,生态安全也能够得到保障,但是耕地产出压力会突破警戒阈值,因此存在潜在的粮食危机;2）耕地与生态用地省内调配情景下,虽然可以降低耕地的产出压力,但生态安全有所减损,而且耕地产出压力仍高于警戒阈值;3）允许耕地跨省域调配情景下,耕地产出压力可以降低到警戒值之下,而且生态安全能够得到更好的保障。比较3种仿真结果可知,允许耕地跨省域占补情景下的耕地与生态用地联合调配效果最好,可以使耕地与生态用地联合调配更灵活,更好地保障生态安全和粮食安全。以上说明本文所构建的TSD模型进行耕地与生态用地联合调配研究是有效的,一方面可以为耕地与生态用地联合调配策略的优选提供支撑,另一方面为后备耕地紧缺的优化开发地区确定跨省域占补数量提供科学依据。     

河北省不同耕作区综合产能空间分异规律

耕地综合产能精确地核算了耕地系统内部每个梯级绝对值水平,是农用地分等工作的深化与延续。基于农用地分等成果,通过抽样补充调查,依据自然等指数与理论抽样样点构建理论产能核算模型,利用等指数与现实抽样样点构建现实产能核算模型,统计数据核算实际产能,在河北省从东南-西北选取霸州、栾城、遵化、张北为典型耕作区域,分析不同耕作区产能差异及空间变异规律。结果表明：四个研究区域理论总产为2.52×109 kg,现实总产为1.88×109 kg,均高于实际总产1.44×109 kg,不同层次产能差异明显;各层次单产水平次序同自然等指数次序是一致的,依次为栾城县>遵化县>霸州市>张北县;空间分异的大小取决于区域单产的浮动水平,空间变异程度依次为霸州>遵化>张北>栾城。通过核算结果对比证实了从农用地分等多个层次上测算综合产能的科学性、合理性和可行性,是深化耕地资源数量、质量并重管理的重要途径和方法。     

基于净初级生产力的关中--天水经济区耕地利用分区研究

耕地净初级生产力(NPP)值越大说明耕地有机生物量越高,其对粮食作物的最终产量起关键作用,因此,研究NPP的变化可为解决粮食安全问题提供重要依据。功能分区是保证土地可持续利用的常用手段,将不同耕地利用模式布局在不同行政区域,可作为地区政府通过管理手段提高产能利用率的有效参照。利用2001—2009年遥感数据,使用遥感估算NPP作为耕地作物生物量代替传统粮食统计数据,通过神经网络算法对关中天水经济区(关天经济区)耕地利用模式进行分区并利用小波神经网络模型对各区的NPP进行预测,得出:(1)关天经济区耕地NPP估算量除2001年外,总量保持在1 600万t,这与粮食统计数据之间的波动规律差异较大,分区中使用NPP数据分区比使用统计数据普适性更强。(2)关天经济区中部和渭河谷地的区县应作为关天经济区农业重点发展地区,率先对其进行精细农业与产业化经营试点的布局。(3)小波神经网络预测显示后6年(2010—2015年)中单位面积NPP上升为主要趋势。该结果证实了在农业作物生物总量短期内难以大幅提高的情况下,在管理上提升农作物能量利用效率是当下缓解耕地安全问题的最有效途径。     

基于潜力衰减模型的东北-华北平原旱作区耕地生产力评价

在中国耕地资源日益紧缺、粮食安全问题愈发严峻的背景下,耕地生产力研究具有重要的现实意义。该研究以东北-华北平原旱作区为研究区域,以主要粮食作物玉米的光温生产潜力空间分布数据及相关县域统计数据为基础,结合土地利用、降水、土壤、社会经济等数据,运用潜力衰减模型,研究评价了东北-华北平原旱作区1995-2015年耕地生产力时空格局及其影响因素。结果表明:研究区光温-水生产力、光温-水-土生产力、光温-水-土-社会经济生产力均整体呈现东北平原旱作区高于华北平原旱作区的空间格局,且在东北平原旱作区和华北平原旱作区内部也均表现出南高北低的宏观趋势;通过分析各环境因子的订正系数发现,人为社会经济投入对当前耕地生产力的保障极为重要,特别是在耕地自然条件逐渐变差的华北平原旱作区表现的尤为显著;水分因子产量差在空间上整体呈现南低北高、东低西高的分布格局,土壤因子产量差明显呈现南高北低的空间格局,社会经济因子产量差呈现明显的北高南低空间格局,这与中国水热条件的地带性分布、东北平原地区优质的土壤条件及较高的自然禀赋等因素有关;研究区社会经济因子产量差>土壤因子产量差>水分因子产量差,且社会经济因子产量差在华北平原旱作区整体较小、土壤因子产量差在东北平原旱作区整体较小,进一步说明了社会经济投入是维系华北平原旱作区耕地生产力的最重要因素,而耕地本身的立地条件是保障东北平原旱作区耕地生产力的最主要原因。潜力衰减模型的应用对大尺度区域耕地生产力研究的方法创新方面有所裨益,评价结果可为不同农业区保持高产、稳产及耕地保育等方面提供科学参考。     

基于改进农业生态区划法的耕地综合量能指数模型构建

研究粮食产量与耕地产能间的关系以及区域差异,对于挖掘区域增产潜力,提高耕地资源利用效率,实现区域均衡增产,保障粮食安全战略具有重要意义。该文在农业生态区划法估算土地生产潜力基础上,提出基于耕地质量新内涵的耕地质量修正的耕地产能核算方法。通过探讨耕地综合产能的概念体系,构建了反映粮食产量与耕地产能关系的耕地综合量能指数模型,模型由耕地综合量能指数、耕地质量产能指数和耕地数量产能指数构成。并以曲周县为例,对该模型进行了实证研究,曲周县耕地综合量能指数为0.16,耕地质量产能指数为0.31,耕地数量产能指数为0.99,耕地总体产出效率不高,粮食增产的潜力较大,耕地粮食生产平均开发程度也不高,但数量增加潜力较小。