空间交互视角下中国城市群耕地变化影响因素分析

城镇化发展对耕地变化的影响因素是中国长期关注的热点问题。传统研究较多关注城市个体增长与耕地非农转换间的关系,鲜有关于城市空间联系及协同发展视角下耕地变化影响因素的研究,而随着城市空间交互作用的加强,人口集聚、产业结构调整、基础设施建设等催生出的多元用地需求激化了其与耕地保护间的复杂用地矛盾。城市群是中国当下新型城镇化的主体,从城市群视角探讨耕地变化的影响机制更具前瞻性和现势性。该文采用引力模型与城市流强度模型对城市群空间联系进行度量,从城市与城市群双重尺度出发,构建了耕地非农转换影响因素的多层线性回归分析模型,探索2005—2015年间全国主要城市群耕地变化的影响因素及区域分异特征。结果表明,城市群耕地数量变化的尺度效应和地区分异特征显著。在城市尺度上,耕地变化与农业人口、工业经济及农业科技均呈正相关关系,与城镇化背景下建设用地扩张、经济全球化带来的外资增长存在负相关关系;城市群尺度空间联系指标均与耕地面积变化呈负相关关系。区域差异体现在农业人口、城镇人口规模等级、建设用地面积对内陆城市群耕地面积变化影响较大,而工业化、农业机械化水平在沿海有着更大推动作用;城市群空间经济联系的影响在沿海地区较明显,外向功能作用力则在内陆有所体现。与零模型、半条件模型的对比分析表明,多层线性回归用于城市群耕地变化影响因素研究具有有效性,同时也揭示了不同尺度因素对耕地变化的影响机制,从而为国土空间开发战略下城市群发展与耕地保护提供有力的决策支持。     

宁夏沿黄生态经济带耕地的时空演变及驱动力

[目的] 研究耕地空间分布格局与演变的驱动机制,为严守耕地保护红线及宁夏沿黄生态经济带制定耕地资源保护政策与措施,优化耕地保护格局提供参考。[方法] 利用土地变更调查数据和社会经济数据,采用核密度、空间自相关、土地利用动态度、转移矩阵、二元Logistic回归模型等方法,分析2010—2018年宁夏沿黄生态经济带耕地的空间分布、时空演变及其驱动机制。[结果] ①研究区耕地的空间分布呈现出明显的差异性,整体以中、低密度区分布为主,且由低、高密度区向中密度区演变;②耕地空间分布呈正相性,高—高聚类区域主要集中在银川平原,低—低聚类区域分布在灵武市东部、沙坡头区中西部等生态相对脆弱区;③研究区耕地的双向流转是以未利用地—耕地—建设用地为主的生态转换系统,耕地数量稳中有增;④耕地动态度变化有明显的空间聚类现象,且与距离城市的距离成正比,与城市规模成反比;⑤自然条件因子是耕地增加的主要驱动因素,社会经济因子是耕地减少主要驱动因素。[结论] 宁夏沿黄经济带耕地保护基本实现动态平衡。耕地变化是以一定的自然条件因子为基础,受经济、人口等社会经济因子综合作用下的效益择优过程。     

武汉城市圈城镇化与土地生态系统服务价值空间相关特征

为促进新型城镇化进程下区域生态环境质量提升和土地资源可持续利用,该文基于武汉城市圈2010年土地利用数据,计算不同地域空间的生态系统服务价值;运用空间计量方法,分析研究区人口城镇化、空间城镇化、经济城镇化、生活城镇化和生态系统服务价值的空间分异特征,进而运用双变量空间自相关分析探讨不同城镇化水平对生态系统服务价值空间分异的影响。结果显示:除经济城镇化外,人口城镇化、空间城镇化和生活城镇化均与生态服务价值存在空间负相关关系,其中人口城镇化与生态服务价值的空间负相关性较强,其次分别为空间城镇化和生活城镇化。具体的,空间城镇化和生活城镇化与原材料生产价值之间的负相关性最强,人口、空间和生活城镇化与大气调节和保持土壤之间也分别存在明显的负相关性。不同城镇化水平与生态服务价值的双变量LISA图也具有相似的空间特征,高-低聚集区多分布于武汉城市圈经济水平相对发达的中部地区,而低-高聚集区主要分布在南部幕阜山区和北部的大别山一带。该研究能够为区域新型城镇化建设和生态环境管护提供决策参考。     

陕西省旬邑县耕地面积变化及驱动力分析

根据旬邑县1989-2009年统计资料,分析该县近二十年来耕地面积动态变化过程,并选取GDP、人口、城镇化水平等10个社会经济因子,采用单因子关联分析和多因子主成分分析法,研究社会经济发展对耕地面积变化的影响,并揭示了引起耕地数量变化的驱动机制,为生态脆弱区合理保护耕地资源提供参考.结果表明:1989-2009年旬邑县耕地面积总体上呈现下降趋势,经历了稳步减少(1989-2000年)、缓慢减少(2000-2003年)到平稳(2003-2009年)的发展阶段.主成分分析结果表明导致该县耕地面积变化的驱动因素为经济发展、人口增长和农业科技进步.     

北京市平谷区耕地面积变化及其驱动力的数理分析

以北京市平谷区为研究区域,讨论了不同地貌区耕地数量变化的空间差异及其流向,并利用多元回归方法分析了整个研究区以及各地貌区耕地数量变化的驱动机制。研究结果表明:①虽然各地貌区耕地数量变化具有空间差异性,但总体上均表现出强度大、比率高等特点;②整个研究区耕地数量变化的主要流向是园地,其次是建设用地;③对整个研究区以及各个地貌区两个层次上驱动机制的数理分析表明,不同区域耕地数量的变化是由不同的驱动因素导致的,但总体而言,其转化都是由社会经济环境和自然环境共同引起的,其中社会经济环境中的人文因素影响更大;④不论在何种地貌区域,耕地资源禀赋,即耕地本身的数量和质量,并不是一个驱动因子,说明耕地的转化程度不随耕地数量和质量的变化而变化,因此应加大对优质耕地以及重点区域耕地的保护力度。     

基于多智能体的土地利用变化模拟

建立土地利用变化模型,模拟多种情景下的土地利用变化过程,能够为科学的土地利用决策提供辅助支持。以常州市新北区为研究区,从政策特征因子、全局特征因子和空间特征因子3个方面构建土地利用情景特征因子体系;运用多智能体建模方法构建基于主体的土地利用情景模拟模型;设定快、中、慢3种经济社会发展条件下的土地利用情景(I、II、III),模拟研究区2006-2020年土地利用变化。结果表明:3种土地利用类型的空间全局拟合度都相对较高,城镇用地、农村居民点用地和耕地的空间全局拟合度分别为78.45%、99.85%、98.35%;空间变化拟合度较低,分别为55.18%、0.02%、69.11%。在3种土地利用情景下,城镇用地增加面积分别为3788.44、2922.83和2114.64hm2,农村居民点用地减少面积分别为1106.60、858.61和592.35hm2,耕地减少面积分别为5378.72、4817.03和4238.97hm2。说明情景I下城镇化速度较快,城乡用地转换明显,农村居民点整治力度较大;情景II下城镇用地空间扩张和人口增长都减缓速度,耕地资源的流失得到一定程度控制;情景III下城乡用地变化速度显著放缓,耕地资源流失得到有效控制。     

江西省耕地的动态变化及驱动因子

利用江西省1990—2009年耕地变化数据以及社会经济资料,分析了该区域耕地动态变化的时空特征,并将主成分分析和多元线性回归分析相结合,揭示了江西省耕地数量变化的主要驱动力。结果表明,江西省耕地数量变化在时序上呈现出先减少后增加的趋势;在空间上区域差异性较大,不同时期各市耕地利用动态度波动较大;江西省耕地动态变化的主要驱动因子包括经济增长、社会发展和农业科技提高3个主要类别,总体上,耕地数量变化与人口、GDP、全社会固定资产投资、3大产业、耕地产出率以及农机机械总动力之间存在着显著相关性,在第1主成分中经济和人口两大因子是主要的驱动因素,第2主成分中农业科技进步是主要因子。     

采煤塌陷区景观格局演变的驱动力分析

为探究采煤塌陷区景观格局演变的驱动机制,以山东省微山县地面塌陷较严重的11个乡镇作为研究区,基于遥感影像解译结果,分析研究区2000—2016年土地利用变化特征,在此基础上,选取自然、社会经济等多个驱动因子,运用CLUE-S模型及二元Logistic逐步回归模型,进行研究区各土地利用类型与驱动因子间的相互关系及驱动机制研究。结果表明:耕地在整个研究期呈减少、增加、减少的趋势,城乡建设用地、塌陷积水区2000—2005年面积增幅最大;距居民点的距离是影响耕地、城乡建设用地及水域变化的最主要驱动因子,距工矿的距离是影响塌陷积水区变化的最主要驱动因子。研究结果可为当地政府制定科学合理的土地整治、保护等相关政策提供理论依据。     

基于CLUE-S模型的矿业城市土地利用变化情景模拟

为了对矿业城市的土地利用情景进行预测,该文以典型矿业城市武安市为例,将 GIS 技术和 CLUE-S （conversion of land use and its effects at small regional extent）模型应用到武安市土地利用变化情景模拟研究中,通过土地利用结构变化、矿业城市土地利用空间分布和驱动因子的定量关系对武安市土地利用变化进行相应约束,设计了趋势发展情景、耕地保护情景、生态安全情景3种模式,生成2020年不同情景方案下土地利用预测图,并对预测结果进行比较分析。研究结果表明：在趋势发展情景下,林地、建筑用地呈现上升趋势,体现了经济发展和环境保护双管齐下的成效,这也与实际情况相吻合;耕地保护情景下,耕地分布制约了建设用地的适度扩张;生态安全情景下,受生态环境政策影响,林地增长趋势明显,工矿用地急剧减少。综合考虑到武安市社会、经济、生态以及耕地保护等多方面的协调发展,研究认为趋势发展情景更为合理,其他2种情景可为趋势发展情景进行适度的修正和补充。该研究为区域土地资源的优化配置提供决策依据,同时研究结果也进一步验证了CLUE-S模型能够较好地模拟预测不同约束条件下矿业城市土地利用空间变化。     

东北地区县域耕地利用系统安全驱动力因子及其空间分异

[目的]确定耕地利用系统安全变化的驱动力空间差异,为保护耕地和保障粮食安全服务。[方法]以东北区典型区域巴彦县为研究区,运用"3S"技术,采用相关分析和Logistic回归模型,对影响耕地利用系统安全的驱动力因子进行识别和分析;采用单因子评价法和Kriging插值法分析驱动因子影响程度及其空间分布,揭示空间分异规律。[结果](1)地貌类型、土壤类型、土壤质地、速效磷、排涝能力和政策法规对系统安全具有促进作用,高程、比值植被指数、人口密度和水土流失对系统安全具有抑制作用。(2)各驱动力因子在空间上打破了原来的耕地利用分区,呈现出以地理空间为基础的空间分异特征。[结论](1)各驱动因子对研究区耕地利用系统安全均有不同程度的影响。(2)各驱动因子对耕地利用系统安全的影响程度在地域空间上有明显的分异规律。     

黄淮海平原耕地变化及对粮食生产格局变化的影响

研究区域耕地资源时空变化特征及其对粮食生产格局变化的影响是保障区域粮食安全的重要基础。该研究采用耕地变化强度模型、分异指数模型、粮食生产空间转移模型等方法,分析黄淮海平原2000-2008年间耕地资源数量、质量时空变化及其对粮食生产格局变化的影响。结果表明,2000-2008年黄淮海平原耕地数量净减少38.49万hm2,形成北京-保定-石家庄-邯郸-新乡-郑州和天津-沧州-济南-济宁-徐州-连云港2条耕地锐减廊道,造成粮播面积净损失46.45万hm2,而耕地质量降低则造成粮食产量净损失270.37万t。粮食播种面积和高等地的增加主导海河平原东、东南部和黄淮平原东、南部县域粮食生产能力增强,而粮食播种面积减少和低等地补充大量被占用的高、中等地则主导海河平原西、北部和黄淮平原东北、西北部县域粮食生产能力退化,为黄淮海平原粮食安全政策制定和土地利用规划提供重要依据。     

人口和经济增长对耕地资源影响的计量分析

在对贵州省毕节地区耕地面积、城镇化率、区域经济增长趋势变化分析的基础上,运用多元回归分析,探讨耕地面积与固定资产投资额、工业生产总值及城镇化率之间关系。结果表明,该区耕地面积从1988年的4.02×105hm2下降到2008年的3.65×105hm2,年平均递减率为0.48%。人均耕地面积由1988年的0.069 hm2下降到了2008年的0.047 hm2,年均递减率为1.90%;固定资产投资、工业发展、城镇化率对耕地面积的减少都有显著影响,弹性系数分别为-0.030,-0.002和-0.046,其中人口城镇化对耕地面积减少的影响最大。20 a间毕节地区城镇化的发展导致耕地非农化的产生,仍然是以牺牲耕地资源为代价,城市土地的集约节约利用水平有待提高。     

新疆库尔勒市城市化发展与耕地资源协调性分析

城市化水平是衡量一个国家经济发达程度,特别是工业化水平高低的一个重要标志,而耕地非农化是城市化过程中的一种必然现象,耕地数量变化体现一定的社会经济发展规律。基于库尔勒市1989—2012年的社会、经济统计数据应用一元线性回归模型和协调度分析法分析库尔勒市城市化水平和耕地资源的变动情况、相关性以及协调性,并采用1990年,2000年,2010年3期Landsat TM,ETM+,ALOS/AVNIR-2数据作为数据源,提取城市和耕地面积信息,结果表明:近24 a库尔勒市的城市化水平有所提高,年均城市化水平增长率达到0.2%,年均耕地面积增长率达到4%,人均耕地面积增长率是1.5%。库尔勒市近年耕地资源与城市化水平呈现出相互促进的正相关关系;从协调度时序上看,库尔勒市城市化水平与耕地资源的协调度总体呈现出“基本协调和较协调→不协调→调和和较调和”的趋势。     

基于二分类Logistic回归模型的太行山丘陵区县域耕地资源潜力估算

耕地红线划定与人-地资源矛盾日益突出背景下,耕地资源潜力的研究与开发日显重要。我国耕地面积近2/3分布在山区,因此山区耕地资源的合理开发利用及其资源潜力的研究尤为重要。本文以华北地区的太行山为研究区域,选择耕地占比和资源潜力最大的丘陵区典型县——河北省井陉县为研究案例,选取13个影响耕地资源潜力的基本生态要素,包括5个地形要素和8个直接气象要素或由气象要素计算得到的间接气象要素,引入二分类Logistic回归分析方法,运用偏最大似然估计向前引入法的拟合方法,筛选提取影响耕地资源潜力的关键生态要素;由模型参数Waldc2统计量分析影响耕地资源潜力的关键生态要素的贡献率排序;由模型参数回归系数β分析耕地资源潜力与生态要素的相关关系;由模型参数发生比率OR分析量化关键生态要素对耕地资源潜力的影响,最终建立Logistic回归模型。基于此模型,在GIS软件中得到井陉县耕地资源潜力分布图,进而估算出县域耕地资源潜力。研究结果表明:13个影响井陉县耕地资源潜力的基本生态要素中8个为关键生态要素;关键生态要素中地形要素配置比气象要素配置更为重要;年平均气温和寒冷指数与耕地资源潜力呈负相关关系,其余生态要素则呈正相关关系;由回归模型估算出井陉县具备垦殖为耕地资源的土地面积为60 400 hm~2,而根据遥感影像解译结果得出的现有耕地资源为45 600 hm~2,由此井陉县尚具有14 800 hm~2的后备耕地资源,相当于现有耕地面积的32.5%,这说明在不考虑垦殖所带来的可能负效应的前提下,井陉县具有较大的后备耕地资源开发潜力,该结论为井陉县后备耕地资源的开发与可持续利用提供了理论依据。     

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。     

浙江省工业化、城市化与建设占用耕地规模的关系——基于工业化和城市化阶段划分的视角

[目的]探索不同工业化和城市化阶段,浙江省工业化、城市化与建设占用耕地规模之间的计量关系。[方法]采用多元逐步回归分析方法。[结果](1)浙江省工业化经历了初期、中期和后期3个阶段,而城市化仅经历初期和中期。两者之间的发展历程并不完全协调。(2)浙江省历年耕地面积呈明显的下降态势,下降速度为"先快后慢"。而历年建设占用耕地面积并没有明显的变化特征,总体上可以概括为在起伏中逐渐增加。从工业化初期到中期、后期,该省年均建设占用耕地面积"先增加后基本平稳"。从城市化初期到中期,年均建设占用耕地面积逐渐增加。(3)在整个研究期间,浙江省城市化的发展导致了建设占用耕地面积的增加;而工业化的发展并没有引起建设占用耕地面积的变化。还有其他因素导致浙江省建设占用耕地面积的变化。(4)在工业化发展的不同阶段,工业化或城市化的发展对建设占用耕地面积的影响是不同的。而在城市化的初期和中期阶段,工业化和城市化的发展都没有引起建设占用耕地面积的变化。[结论]工业化和城市化的发展并非会引起建设占用耕地面积增加,相反两者可能会起到保护耕地的作用。     

贵阳市耕地面积变化的驱动力研究

根据贵阳市1996—2009年的统计资料,选取总人口、国内生产总值、农业机械化水平、城镇化率等12个社会经济因子,运用SPSS数据处理软件进行相关分析和主成分分析,对近14a来贵阳市耕地面积变化趋势以及变化因子进行了综合分析研究,并揭示了引起耕地数量变化的驱动机制。结果表明,近14a来贵阳市耕地面积总体呈下降趋势,人均耕地面积变化态势与总耕地数量变化保持一致。通过主成分分析得出导致贵阳市耕地面积变化的驱动因素为人口的增长,经济的发展和农业科技水平的进步。在此基础上提出了保护耕地的措施,以确保该市耕地资源得到安全和可持续利用。     

县域耕地后备资源与规划期内数量质量并重的占补平衡分析

耕地后备资源是耕地的重要补充来源,在耕地占补平衡中具有重要作用,但在补充耕地能力上长期存在偏主观、重数量等情况。利用国土部新一轮耕地后备资源调查评价试点县成果,在新增耕地系数和等级折算系数的基础上提出了耕地数量与耕地数量质量并重的平衡测算方法,分析县域规划期内实现耕地占补平衡的能力。以湖南省沅江市为例,测算至2020年实现数量平衡和数量质量平衡需开发的耕地后备资源面积。结果显示,满足耕地数量平衡需开发耕地后备资源面积为1 083.37 hm2;满足数量质量并重平衡,最低需开发耕地后备资源面积1 083.37 hm2,最高需开发1 351.65 hm2。通过测算,沅江市耕地后备资源开发可满足县域耕地占补数量、质量平衡的需要,但存在较大压力,尤以数量质量并重平衡为甚。因此,明晰县域耕地后备资源补充耕地的能力有利于合理安排新增建设项目,确保实现土地利用总体规划保护耕地的目标。     

雄安新区耕地质量空间分布特征与建设占用推荐分区

为识别雄安新区耕地质量现状空间特征,以2016年雄县、容城县、安新县的耕地质量等级补充完善成果作为基础数据,应用面积加权平均法、等别均值二分法、局部自相关分析法,揭示新区耕地等别的空间分布特征,分析不同尺度的耕地等别特征、平均等别、质量差异以及新区耕地质量空间聚集特征,并以此作为建设用地占用耕地分区的基础。研究表明雄安新区耕地质量分布在6~14等之间,平均等别为9.42等,总体上以中等地为主;耕地质量离差在–3.42~4.58之间,质量离散程度较低耕地主要分布在新区北部和东部,离散程度较高的耕地主要分布在中部和南部;耕地质量在空间分布上表现出较强的正相关性,LL型(高等地聚集型)耕地主要分布在新区东北部和西南部,HH型(低等地聚集型)耕地主要分布在新区西北部、东部及南部的部分区域。根据耕地局部空间自相关类型制定了建设占用耕地区域划定规则,将新区耕地划分为建设优先占用区、建设后备占用区、耕地保持区和水系调控区等建设占用耕地推荐分区,并对其合理性进行了分析。基于以上结果以及新区建设不可避免会占用耕地的现实,建议优先安排占用建设优先占用区耕地,尽量保护耕地保持区和水系调控区的现状。     

黑龙江省耕地资源安全预警分析及预警系统的构建

耕地资源安全预警是保护耕地和实现耕地资源可持续利用的有效手段。该文以黑龙江省为研究区,从耕地保护角度,结合研究区的耕地数量、质量和生态环境3个方面,构建耕地资源安全预警指标体系,利用纵比判断法,以研究区1996-2008年耕地资源安全定量评价值为基础数据,确定研究区耕地资源安全度的阈值。应用灰色模型GM(1.1)与BP人工神经网络技术,对黑龙江省2012-2015年耕地资源安全度及变化趋势进行了预测和分析,并构建了耕地资源预警系统框架体系。结果表明,1996-2008年黑龙江省耕地资源安全值呈不规则下降趋势。2012年黑龙江省耕地资源警度为轻警、2013-2015年为中警,警度有上升趋势;2012年耕地质量略有升高,但耕地数量减少幅度较大,2013-2015年,随着耕地数量的增加,耕地质量不断下降,2012-2015年生态环境呈平缓上升趋势。耕地数量与耕地质量不协调发展是黑龙江省耕地资源在预测期主要致警原因,城市化水平、水土流失比率和抗逆指数等是影响黑龙江省耕地资源安全状况的敏感因子。该文为相关预警研究提供参考。