基于空间平衡法的县域耕地质量监测布样方法

县域监测样点布局是反映耕地质量等级变化的基础,样本点布设的质量直接影响到耕地质量监测的结果和精度。因此,该文提出了基于空间平衡法的县域耕地质量监测布样方法,对影响耕地质量监测成本和精度的主要因素进行分析,选取样本点距离道路远近、样本点所在位置坡度高低和自然质量各等别样本容量3个方面综合生成包含概率栅格图层,图层中的像元值指总体单元中一个单元相对于其他单元被抽中的相对概率,在此基础上,运用空间平衡算法对包含概率栅格层进行空间改造,抽样选取监测样点,以平均Kriging预测标准差和监测样本点距县级主要道路的平均距离作为优化评价准则,将该方法与传统抽样方法进行比较分析。以江西省吉安县为例,全县布设78个监测样点,结果表明,当样点数量相同时,该方法相较传统布样方法在抽样精度和抽样成本方面均有一定的优势,能有效地监测耕地质量变化,满足县域耕地质量监测的需求。     

基于遥感的吉林省中西部耕地数量和质量空间格局变化分析

耕地数量和质量变化直接关系到国家粮食安全和社会稳定,研究粮食主产区耕地数量和质量变化具有重要的现实意义。该研究利用2000年、2013年Landsat TM/ETM+/OLI遥感数据和2351个样点土壤实测数据,对吉林省中西部耕地分布的空间变化和由此引起的不同质量等级耕地的时空特征进行分析。结果表明:2000—2013年期间,吉林省中西部耕地总量稍有增加,面积由5.61×104 km2增加到5.64×104 km~2,其中旱田面积增加645 km2,水田面积减少350 km~2。研究区耕地分布表现出明显的西部增加、东部减少的趋势;新增耕地最主要来源于湿地(66.04%)和草地(21.12%),传统耕作区(主要为城市周边)耕地大面积减少,其中45.08%转化为人工表面,28.85%和22.61%转化为林地和湿地;水田与旱田之间的相互转化比较剧烈。2000—2013年期间,研究区耕地质量总体呈下降趋势,净减少的耕地为一、二等地,其中一等地净减少305 km~2,长春市占96%,净增加的耕地是三、四和五等地,分别为235、148和218 km~2,主要分布在白城市和松原市。城市化占用和耕地保护政策的实施是该区域耕地数量和质量变化的主要驱动因素,研究时段内吉林省中西部优质耕地流失严重,存在突出的占优补劣问题。     

基于耕地质量指数局部空间自相关的耕地保护分区

科学合理地制定耕地保护分区,是实现耕地差异化保护、精细化管理的重要保障。该文采用Moran散点图和局部空间自相关分析相结合的方法,以耕地质量指数为空间变量,探讨广宁县耕地质量的空间结构性特征和聚集性规律,并据此提出耕地保护分区方案。研究结果表明:广宁县耕地质量在空间分布上呈现出一定的聚集性规律,正相关类型(高-高和低-低型)多以"组团"形式出现,聚集性较强;负相关类型(高-低和低-高型)无明显集中区域,零星分布。基于局部空间自相关分析的耕地保护分区,既综合考虑了耕地自然条件、利用条件和经济条件,同时将耕地质量的空间属性作为第4维,纳入到耕地保护分区研究中,为耕地差异化保护、精细化管理提供了思路。最后,提出了基于局部空间自相关的耕地保护分区方案及相应的保护措施,可为研究区域耕地保护分区提供参考。     

基于耕地资源质量分类的辽宁省耕地土壤条件及空间分布特征分析

耕地土壤条件是耕地质量高低的重要体现,研究辽宁省耕地土壤条件及其空间分布,可以明晰辽宁省耕地土壤质量情况,为该区域耕地质量的保护与提升以及耕地资源的合理利用提供科学依据。本文基于第三次全国国土调查辽宁省数据,借助ArcGIS和数理统计软件,从耕地质量分类自然地理格局和行政区划的角度,对辽宁省土层厚度、土壤质地、土壤有机质含量和土壤pH值数据进行处理、分析和空间表达。研究结果表明:辽宁省耕地总面积为531.10 × 104 hm2,耕地土层厚度以小于60 cm为主,所占比例达到46.58%;土壤质地以壤质土为主,占比达到82.39%;有机质含量在10 ~ 20 g kg?1之间的耕地较多,占比达到70.12%;耕地土壤pH值以弱酸性为主,在5.5 ~ 6.5之间的面积最大,占比达到36.67%。辽宁省土层厚度大体呈现“东、西部薄中部厚”的空间分布特征;以壤质土壤为主,大体呈现“东、西和北壤为主,南砂中黏占少许”的空间分布特征;土壤肥力属于中等水平,整体呈现“东北高西南低”的空间分布特征;耕层土壤pH值以弱酸性为主,大体呈现“东酸西碱中适宜”的空间分布特征。     

地理空间视角下耕地资源新认知体系构建

耕地是在自然资源要素和人为活动的共同作用下，以食物生产为核心，兼具生活、生态、文化等多重功能的复杂综合体，其成为资源的本质是“空间的可利用性”。地理学特有的“要素、空间与时间相互融合的视角”为理解耕地资源空间格局、时空变化及影响、驱动因素等问题提供了重要支撑。发展地理空间视角下耕地资源综合认知理论与方法，是探索耕地保护与利用协同路径的关键环节。该文根据已有耕地资源质量、价值研究探讨耕地资源内涵，包括：解析耕地资源自然层、生计层、制度层、意识层的“要素-功能-价值”级联关系；梳理耕地资源多尺度、整体性、区域性与动态性特征。在此基础上，该文提出耕地资源认知理论框架，提出从耕地资源利用-本底-效益三方面综合认知耕地资源格局；发展耦合利用-本底-效益的耕地资源过程模型；解析文化传统、社会经济发展对农作物产量未来需求的影响机制。探讨了土地适宜性、资源环境承载力、耕地质量与价值、耕地集约利用、地理权衡、地理耦合、复杂地理系统等领域理论研究对认知耕地资源的支持。最后，从星空地-体化耕地资源感知、高性能时空数据处理、时空格局与过程分析、多情景空间模拟与优化四方面探讨耕地资源认知关键技术体系及面临难题。     

基于耕地保护价值空间特征的非农化区域补偿方法

耕地资源是中国重要的基础性、战略性资源,保护耕地资源是国家重大战略。基于耕地价值评价模型对中国31个省（市、自治区）耕地保护价值进行测算,通过定量刻画耕地保护价值空间特征,并建立耕地非农化区域补偿模拟,以期为耕地保护与耕地非农化区域补偿机制构建提供创新性思路。研究结果表明:1)耕地资源保护价值地区差异明显,最高为北京市,达185.21万元/hm~(2),最低为青海省,为44.61万元/hm~(2),两者相差近4.2倍。2)全国31个省（市、自治区）单位面积耕地保护价值具有一定的空间分布特征,经济价值呈现出东北及东部高、西部低的空间分布特征;社会价值中西部区域较高,主要受人口、耕地资源禀赋、经济社会发展水平等因素影响;生态服务价值整体呈现出北部及西北低、东南高的空间分布特征。3)根据耕地非农化区域补偿机制,中央政府作为耕地保护主体之一,2012年需向各省（市、自治区）支付耕地社会稳定与生态服务价值26764.068亿元,占当年全国GDP的5.15%;上海、安徽、广东、广西、宁夏减少的耕地保护收益与耕地非农化补偿支付成本总额分别达10.907亿元、10.283亿元、74.680亿元、66.495亿元、8.529亿元。基于此理论模型,地方政府与中央政府在耕地保护博弈过程中,耕地非农化成本收益自然会成为一个重要决定性因素,这也是耕地资源保护由单一的行政管理向市场配置管理转变的理论和实践基础。     

河北省太行山区域耕地资源空间分布特征研究

文根据遥感影像资料, 在对河北省境内太行山区域耕地资源进行解译的基础上, 应用GIS技术和空间分析方法, 对其空间分布特征从海拔高度、坡度及地形类型3个方面进行了分析研究。结果表明, 河北省太行山区域耕地的80.9%分布于海拔500 m以下, 93.7%分布于坡度15°以下, 70.3%分布于平地和U型谷地。由此可以看出, 目前河北省太行山区域耕地资源开发利用比较合理。本文对河北省太行山区域耕地资源空间分布特征的分析可为太行山区域耕地质量评估和合理利用提供科学依据和支持。     

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     

溧阳市耕地质量空间分布特征与保护分区研究

为进一步分析县域耕地质量空间分布格局,研究耕地保护的空间相关性,选取江苏省溧阳市为研究区,运用空间自相关分析方法,以耕地质量指数为空间变量,从县级和乡镇级尺度探讨耕地质量的空间分异规律及产生这一规律的原因,构建了耕地保护分区。结果表明:(1)整体上,溧阳市耕地质量的各属性都具有较强的空间正相关性;全局Moran’s I值和局部空间自相关指标值均表明,耕地经济质量等空间自相关性最强,利用质量等次之,自然质量等最弱;局部空间上呈现较强的变异特征,正相关类型(HH和LL型)多以组团形式存在,负相关类型(HL和LH)以点状形态零星存在。(2)空间尺度的变化对耕地质量指数空间相关性影响较大。县级尺度空间自相关水平普遍高于镇级平均水平,而且大部分乡镇的Moran’s I值均低于县级整体水平。(3)综合考虑3类耕地质量指数的空间分布特征,将溧阳市耕地划分为4类保护区,提出相应的保护措施。     

基于"要素-需求-调控"的云南坡耕地质量评价

坡耕地作为中国山丘区耕地资源的重要组成部分,科学评价其质量状况是实施坡耕地数量、质量、生态"三位一体"保护的基础。该文在分析坡耕地利用特征及质量内涵基础上,构建基于"要素-需求-调控"的坡耕地质量评价体系,对云南坡耕地质量进行定量化评价,分析坡耕地质量空间分布特征。结果表明:1)云南坡耕地质量评价最小数据集(MDS)指标体系由有效土层厚度、耕层厚度、土壤容重、土壤质地、土壤pH值、有机质、有效磷、速效钾、≥10℃积温、田块规整度、连片度、降雨量、灌溉保证率、田面坡度14个指标构成。2)坡耕地质量指数(Slope Farmland Integrated Fertility Index, SIFI)分布在0.36～0.81之间,均值为0.59,大部分评价单元SIFI0.6,不同评价单元SIFI差异显著(P0.05);5种坡耕地主要土壤类型SIFI从大到小依次为:赤红壤、红壤、紫色土、黄壤、黄棕壤;SIFI变化与高程有关,在0～1 000 m高程范围内SIFI随高程增加呈增长趋势,而在1 000 m高程范围内SIFI随高程增加而减小。3)坡耕地质量等级以六等地、五等地、七等地、四等地为主,空间分布上呈现显著的聚集特征,不同分区坡耕地质量等级洛伦兹曲线均呈"S"型分布格局,云南坡耕地质量等级总体偏低。研究可为完善坡耕地质量评价体系,开展坡耕地质量调控提供科学依据。     

基于可持续发展需求的耕地质量评价体系构建与应用

为满足新时期耕地数量、质量、生态"三位一体"管理工作需要,保障国家耕地资源安全,需要对耕地质量进行评价。该文从人类对耕地资源的层次需求出发,分析了耕地质量评价的理论框架,构建了地形特征、土壤性状、耕作条件、耕地健康状况和耕地生物特性5个维度的耕地质量评价指标体系,并对大兴区耕地质量进行评价。结果表明:在高产高效需求条件下,优等地占耕地总面积的88.27%,良等地占11.73%;在绿色健康需求条件下,优等地占耕地总面积的73.61%,良等地占26.39%;在可持续发展需求条件下,优等地占耕地总面积的3.03%,良等地占52.30%,中等地占40.39%,低等地占4.27%。空间分布上,高产高效需求、绿色健康需求和可持续发展需求三者的耕地质量评价结果均呈现东部偏高,西部偏低的趋势。通过比较不同需求条件下耕地质量评价结果,耕地健康状况和耕地生物特性对耕地质量影响较大。该项研究为耕地质量提升提供科学依据,为国家耕地数量、质量、生态管护提供有效支撑。     

基于模糊证据权模型的青藏高原区土地适宜性评价

在中国耕地保护形势日益严峻的情况下,如何在青藏高原区有效地开发耕地后备资源备受关注,开展自然质量适宜性评价研究是进行耕地后备资源开发利用的重要前提。该文以西藏一江两河流域为典型研究区,选取地形地貌、气候、土壤和水资源状况等4个方面的8个因子,引入知识与数据驱动一体化的模糊证据权模型,得出全域耕地后备资源自然质量适宜性等级,并与综合指数模型评价结果进行对比分析。结果表明：1）模糊证据权模型的评价结果显示, 99.38%的耕地"参照物"处于适宜性三等以上,说明该模型能有效评价耕地后备资源自然质量适宜性;2）对比综合指数模型评价结果中90.83%的耕地"参照物"处于三等以上,说明模糊证据权模型较综合指数模型在某种程度上能够更好地克服评价因子权重确定的主观性和自然条件多样化所带来的计算复杂性等问题;3）研究区11 434.1 km2耕地后备资源在自然质量上具有不同程度的适宜性,其中一等占9.6%,二等占5.5%,三等占38.6%,四等占22.8%,五等占23.4%;耕地后备资源开发可以重点关注日喀则市、贡嘎、扎囊、拉孜、乃东、拉萨市和白朗等县市。该文可为耕地后备资源适宜性评价提供方法借鉴,并为西藏一江两河流域耕地后备资源的合理开发提供依据。     

青藏高原土壤可蚀性K值的空间分布特征

土壤可蚀性反映了土壤对水力侵蚀作用的敏感性,是进行土壤侵蚀评价和预报的重要参数。收集了青藏高原1 255个典型土壤剖面资料,采用模型计算和面积加权分析方法确定了每一个土壤亚类的土壤可蚀性K值,结合青藏高原1∶100万土壤类型图,分析了青藏高原土壤可蚀性K值的空间格局特征。结果表明,青藏高原土壤可蚀性K值平均为0.230 8,低可蚀性、较低可蚀性、中等可蚀性、较高可蚀性和高可蚀性土壤面积分别占该区面积的5.60%,18.23%,24.35%,44.02%和7.80%。土壤可蚀性以中等可蚀性和较高可蚀性为主,二者分布面积之和达1.77×106 km2,占青藏高原总面积的68.37%;较高可蚀性、高可蚀性土壤主要分布在青藏高原中西部的羌塘高原、柴达木盆地和横断山区的低海拔河谷中。青藏高原土壤可蚀性K值具有明显的垂直分异特征,在横断山区最为显著,土壤可蚀性随海拔高度升高而降低。不同海拔高度的水热分异影响了土壤的理化特性,进而决定了青藏高原土壤可蚀性的垂直分带特征。     

基于GIS的新疆后备耕地资源评价

明确后备耕地资源的总量及分布是耕地资源跨区域流动的前提.该文构建了新疆后各耕地资源的自然-生态-经济适宜性评价指标体系,以1 km2栅格数据和统计数据为基础,基于GIS评价县域后备耕地资源数量及分布.结果表明:①自然-生态适宜的后备耕地资源147.41万hm2,各县分布面积从0.01～17.55万hm2不等;②自然-生态-经济适宜的后备耕地总量为97.61万hm2,分布在65个县;③适宜开展耕地跨区域开发的后备耕地资源97.19万hm2,分布在51个县.随着评价约束条件的增加,新疆适宜开发的后备耕地资源总量逐渐减少,生态风险和经济成本对耕地跨区域流动的影响需要更深入地研究.     

青藏高原冻融荒漠化退化区分布及影响因素

[目的]青藏高原由于其高海拔、气温低、冻融侵蚀强烈的特点,是冻融荒漠化的主要发生区。探究青藏高原冻融退化区分布及其原因,对该区水土保持工作和生态环境保护具有重要参考意义。[方法]选择植被覆盖度、冻融循环次数、土壤温度日较差、土壤含水量、年降水量和坡度作为冻融侵蚀因子,对2000—2019年青藏高原冻融侵蚀敏感性进行了评价,结合研究期内青藏高原荒漠化趋势,构建了一种判定冻融荒漠化退化区域的方法。[结果]2000—2019年青藏高原冻融侵蚀区总面积为1.531×10⁶ km²,中度及以上敏感性区域面积为9.131×10⁵ km²,占青藏高原总面积的35.92%。青藏高原冻融荒漠化退化区域面积约为1.113×10⁵ km²,主要分布于高原西南部,退化程度以中度退化为主,面积占比为44.35%。[结论]气温上升、湿润指数下降和净太阳辐射增强是青藏高原冻融荒漠化发生的主要自然驱动因素,高原南部部分地区由于气候条件的差异,三者发挥了相反的作用。     

基于因素组合的耕地质量等级监测样点布控方法

科学确定耕地质量等级监测样点布控方法,形成中国耕地质量动态监测布控体系,是掌握耕地质量动态、支撑国家粮食安全的重要技术依据。该文基于标准样地设置,以滇黔高原山地区为例,提出以耕地质量等别为控制,熟制—土壤类型—海拔—土地利用系数—土地经济系数因素组合确定监测样点的方法,即因素组合法;其步骤为：根据因素组合类型初步确定监测点数量;依据面积比例修正各等别监测点数量;基于GIS确定和选取监测点空间位置和来源,形成监测样点;构建模型对监测点代表性进行检验。结果表明,滇黔高原山地区确定144个监测样点,其中7个来源于国家级标准样地,44个来源于省级标准样地,93个来源于耕地分等单元图斑;采用因素组合法形成滇黔高原山地区监测样点,能够实现国家尺度上二级区内对耕地质量变化的动态监测,监测样点满足统计学要求和面积代表性。基于因素组合的耕地质量监测样点布控方法,可以为建立覆盖全国的耕地质量监测体系提供借鉴,为中国耕地数量、质量并重的宏观管理提供技术支撑。     

山东低山丘陵土地整治区耕地生态价值评价

耕地具有重要的生态价值,但难以定量评价。低山丘陵是中国土地整治的重要区域,整治前后耕地生态价值发生变化。该文以山东省莱芜市里辛土地整治项目为例,基于生态服务价值评价理论,采用替代法、市场定价法等方法,探讨了低山丘陵土地整治区耕地生态价值评价方法及整理前后耕地生态价值变化。结果表明,研究区耕地气体调节、营养循环、水源涵养和土壤保持4种生态服务功能的整理前后总价值分别为428.61和774.90万元,耕地具有较高的生态价值,其中气体调节价值最大。整理后耕地生态价值比整理前增加346.29万元,增值率80.79%,土地整理生态效益显著,其中气体调节价值增加最多。该研究方法对耕地生态价值定量评价有借鉴意义,评价结果可为莱芜市里辛土地整理绩效评价提供科学依据。