纸坊沟流域农用地生态经济系统耦合关系研究

农用地生态经济系统的耦合态势是依据农用地资源与农业产业之间的循环链网结构予以表征的。该文基于农户尺度,采用耦合关联度和系统耦合度模型对纸坊沟流域农用地生态经济系统耦合关系及耦合态势进行了分析。结果表明:(1)农用地生态经济系统的耦合表现为农用地资源对农业产业的约束和农业产业对农用地资源的胁迫作用。耕地地块数、牧草利用率、化肥施用量、人口密度、人均耕地、可灌溉率是约束纸坊沟流域农业产业发展的主要因素;产业收入效应是影响农用地资源布局与利用的重要因素;(2)基于抽样调查的流域样本耦合度值基本介于0.5～0.8,系统耦合发展处于磨合耦合态势;(3)地理条件和农用地资源的分布状况成为影响农户农业生产的重要因素,同时也对农业产业的发展产生着制约作用,而相关的国家政策也对区域产业的发展起着重要的引导和制约作用。     

黄土丘陵区纸坊沟流域农用地功能变化动态分析

以纸坊沟流域1938—2008年调查数据为基础,对其农业生态经济系统各阶段的农用地功能进行判定,并采用单一动态度指数和土地利用综合指数分析了其动态变化过程。结果表明,随着农业生态经济系统的演变,该流域农用地功能经历着"生存、生态功能→收入、就业功能→生态、收入功能"的演变过程;流域农用地的利用方式也经历了林地向耕地流转→耕地向园地和林地流转的过程;引起这一演变过程的驱动要素主要是流域人口、农民需求、农业效益以及国家政策的宏观调控。     

黄土丘陵区退耕前后典型流域农业生态经济系统能值分析

应用能值分析理论和方法,从资源的投入和产出结构角度对黄土丘陵区退耕还林草政策实施前后纸坊沟流域农业生态经济系统的资源利用、环境压力、能值指标变化及生态经济效益进行比较研究。结果表明：退耕前,该流域农业生态经济系统农产品总产出能值为7.53E+18 sej,退耕后减小了1.50E+17 sej,单位面积农产品生产力由退耕前的5.38E+15 sej/hm2上升到退耕后的1.68E+16 sej/hm2,畜产品的产出能值有所下降。退耕后系统生产优势度指数由退耕前的0.60上升到0.72,系统稳定性指数由退耕前的0.51增加到退耕后的0.53,退耕后流域人口承载力较退耕前大。退耕前后该流域能值投入率及环境负荷几乎无变化,净能值产出率由0.11增加到0.29,退耕前流域人均能值用量为5.16×1015 sej,退耕后增加到5.41×1015 sej,系统可持续发展指数由退耕前的2.55上升到退耕之后的6.69。退耕后,能值－货币比为2.21×1012 sej/＄,与退耕前相比变化不大。为了使该流域的农业生态系统更加持续稳定的发展,需进一步调整农业结构,优化资源投入配置,提高资源生产效率,减小环境负荷,逐步走向系统可持续性不断增强的健康发展轨道。     

退耕区农户生计策略与农业产业-资源系统耦合机制的演化过程分析——以纸坊沟流域为例

退耕还林(还草)工程的实施改善了区域生态坏境,而增加的林草资源并未得到相关产业的有效利用,退耕区农业产业—资源系统相悖态势存在,阻碍了该区农业的发展及经济水平的提高。从农户生计策略变迁视角研究了农业产业—资源系统的变化,可揭示农业产业—资源系统耦合机制及其作用路径,进而有效促进农业产业—资源系统的良性耦合。结合国内外相关研究,对退耕区域农户生计策略与农业产业—资源系统耦合机制进行了理论分析,并选取退耕区典型代表流域——纸坊沟流域进行了实证。结果表明:(1)农户是农业产业—资源耦合系统的动力源,农户生计策略与系统耦合机制互制互动,农户生计策略受制于所拥有的生计资本和农业产业—资源系统耦合机制,系统耦合机制又服务于生计策略,二者的主要驱动要素是生计资本、国家政策和农户经营理念。(2)农户生计策略包括自然型生计策略、扩张型生计策略、多样化生计策略、集约化生计策略和迁移型生计策略,纸坊沟流域先后经历了前4种生计策略。其中,自然型生计策略与系统耦合机制协同一致,其他3种生计策略与系统耦合机制总体上相协调,但局部驱动要素间出现冲突。(3)目前纸坊沟流域仍是集约化生计策略,其主要问题是大量林草资源未得到利用,资源禀赋与国家政策未达到有效耦合。因此,需考虑农户的生计策略,建立良性耦合机制,尽量将生态效益与农户的经济效益相结合,促使资源优化配置,实现农业产业—资源优化耦合。     

县南沟流域农业产业-资源系统耦合过程模型的建立与分析

针对黄土丘陵区农业产业—资源系统演变轨迹发生变化的现实,参照农业生态经济系统耦合过程模型,建立农业产业—资源系统耦合过程模型。并对模型参数(k1,k2,k3,k4)的变化过程及其代表的生态经济意义进行重点讨论,在此基础上对县南沟流域进行了实证。结果表明:不同参数k值组合,形成了不同的农业产业—资源系统互动关系。退耕后,县南沟流域资源所依赖的环境系统的提升空间现已达到极限,产业发展未建立在对资源的合理、有效利用上。现阶段资源系统发展态势与资源系统演化速度和产业系统演化速度都成负相关,产业系统发展态势与资源系统演化速度和产业系统演化速度都成正相关。将碳汇产业融入系统后,可使资源系统演化速度提升2.56倍,若通过"轮牧+舍饲"养殖模式进一步改良,可使资源系统演化速度提升4.66倍,使得资源得到合理、高效利用,加速产业结构优化升级。     

黄土丘陵区流域农业生态经济安全问题初探

流域农业生态经济安全系指满足流域生态经济可持续发展的一种态势，包含了3个层次的内容，具有3个重要特征。依据黄土丘陵区流域发展现状，农业生态经济安全状况可以划分为4个等级：安全、亚安全、不安全、极端不安全，大部分流域处于亚安全或不安全态势；以纸坊沟流域为例，分析了系统在亚安全态势下的具体表现。针对系统亚安全或不安全态势下的主要问题，提出了对策建议：发展商品型生态农业，强化产业与资源的耦合关系；调整产业结构，促进产业优化升级；建立流域农业生态经济安全预警系统．及时调整系统外物、能输入。     

基于农户尺度的纸坊沟流域商品型生态农业发展模式的驱动力分析

基于2008年纸坊沟流域农户调查资料,运用主成分分析的方法,探讨纸坊沟流域商品型牛态农业建设过程中的驱动力,结果表明:社会经济条件是其发展的主要驱动力,自然生态环境是影响纸坊沟流域商品型生态农业建设的基础,目前对其经济发展起支柱作用的是"果-农、草-牧"型发展模式.针对纸坊沟流域商品型生态农业发展的主要动力及其建设过程中所存在的问题,今后应对农业生态经济系统进行一定程度的调控和干预,使农、林、牧各子系统内部的循环链逐步完善.     

黄土丘陵区纸坊沟流域农业生态经济安全评价

以近70年纸坊沟流域农业生态经济系统演变过程为基础,利用国家“九五”科技攻关项目中所提出的评价指标体系,对纸坊沟流域不同发展阶段标志年份的农业生态经济安全状况进行了评价,得出：农业生态经济系统在1938、2000、2005年处于亚安全状态,1958、1975年处于极端不安全状态,1985、1990、1995年处于不安全状态。通过对农业生态经济安全变化驱动力的分析,预测了纸坊沟流域农业生态经济安全的发展趋势,提出了黄土丘陵区实现农业生态经济安全的策略：以培育主导产业为中心,完善农业系统循环链网,调整产业结构,实现农业资源的有效、永续利用。     

基于层次分析法的纸坊沟流域农业生态经济系统效益评价

通过对农业生态经济系统效益进行量化,判断区域农业生态经济效益的发展趋势,为优化产业结构提供依据。以纸坊沟流域为例,对2001-2008年农业经济调查数据进行分析,运用层次分析法对农业生态经济系统效益评价体系进行分析,通过专家咨询法确定关键指标及其权重,结合相关评价标准及打分法（10分制）对数据进行标准化,利用权重及标准化值对数据进行归一化处理,得出农业生态经济系统效益评价的量化结果。结果表明:2001年、2005年和2008年纸坊沟流域农业生态经济系统效益综合分值分别为5.409、6.153和7.026,分别为“中等”和“良好”级。层次分析法可进行定量-定性转换,更加直观地表达流域农业生态经济系统效益变化趋势。     

黄土丘陵区纸坊沟流域“退耕还林”工程实施后生态足迹变化分析

以黄土丘陵区纸坊沟流域所辖3个自然村农户的调查资料为依据,利用生态足迹理论及模型对该流域生态足迹与生态承载力进行了测算。结果表明,纸坊沟流域退耕还林工程实施前（1999年）生态足迹0．9910hm2／cap,生态承载力0．8926hm2／cap,生态赤字0．0984hm2／cap;退耕还林工程一期结束后（2007年）生态足迹1．0188hm2／cap．生态承载力1．2703hm2／cap,生态盈余0．2515hm2／cap,说明退耕还林丁程的实施已见成效;同时退耕还林一期工程实施前后3个自然村生态足迹顺序并未发生变化,这与其区位特征一致。根据该流域及其3个自然村的发展特点,为实现其可持续发展,应发展商品型生态农业,强化产业与资源的耦合。     

黄河中上游区土地使用结构与布局复合优化

黄河中上游地区生态环境脆弱,空间发展问题突出,探索该区域土地使用结构和布局优化配置是实现黄河流域生态保护和高质量发展的有效途径。该研究以黄河中上游地区为研究对象,基于该区域土地使用、社会经济等数据,运用多目标规划（multi-objective programming, MOP）和PLUS模型模拟了惯性发展、生态保护、经济优先和生态-经济均衡4种情景下研究区未来土地格局和变化趋势,并在平衡生态与经济的目标下提出最优土地使用结构和布局方案。结果表明：1）4种情景下,土地使用比例结构存在较大差异;2）均衡情景下的区域土地使用结构和空间布局方案为最优,其综合效益值最高且达到19481.01亿元,与生态保护情景相比其经济效益（12223.88亿元）增长了4.03%,与经济优先情景相比其生态价值（77257.12亿元）增长了2.32%;3）经济优先情景下综合效益值为20273.96亿元,是4种情景下最高的。研究可为黄河中上游区域未来土地使用规划编制和土地可持续利用规划提供依据。     

喀斯特山区土地利用/覆被变化情景模拟

该文运用CLUE-S模型模拟研究了贵州中部猫跳河流域在不同情景模式下未来十年内土地覆被的空间变化情况。根据研究区土地覆被结构的现状以及影响土地覆被变化的宏观因素，作者设计了生态安全目标、粮食安全目标、经济发展目标以及综合发展目标等4种可能出现的情景。结果表明，在不同土地利用情景下，猫跳河流域未来十年的土地覆被格局及其效应存在明显的差别。生态安全目标情景能在较大程度上改善流域的生态环境，但会对流域的粮食安全构成较大的威胁。粮食安全目标情景能够保障流域的粮食安全，但会导致区域生态环境质量下降。经济发展目标模式可充分保障经济建设用地的需求，但会威胁到流域的粮食安全。综合发展目标情景比较全面地考虑到了流域经济发展、生态保护以及粮食安全等需要，是研究区未来较为可取的土地利用模式。     

基于GIS和模糊数学方法的多方案下农用土地多宜性评价

在可持续发展理论的指导下,以湖北省潜江市后湖农场流塘分场为研究对象,运用地理信息系统(GIS)和模糊综合评价方法,建立了最大生产潜力和最高经济效益两种方案下的土地评价系统.系统中针对不同方案、不同作物分别确立不同的评价指标体系及评价指标分级标准,采用标准化函数的方法对分级标准及评价指标值进行标准化,应用模糊综合评判法和GIS技术确定各评价单元的适宜性等级并绘制土地多宜性评价专题图.结果表明流塘分场的大部分地区在两种方案下多宜性均较好,该结果符合当地实际,客观可行.     

基于系统动力学模型的扬州市土地利用结构多情景模拟与实现

[目的]对江苏省扬州市未来土地利用结构进行多情景预测模拟,并探索不同情景下各目标土地利用结构的实现路径,为土地利用规划方案制定与管理提供科学依据。[方法]采用系统动力学(SD)模型模拟土地利用系统开展研究。[结果]在不同情景下几类主要用地差异明显,耕地面积在耕地保护情景下较高,而在生态保护与经济发展情景下耕地缓慢下降;城镇工矿用地与交通水利用地面积在3种情景下均获得稳定增长,但经济发展情景下的增长快于其他2个情景;林地面积在生态保护情景下出现大幅上升,在另外2个情景下则基本保持不变甚至小幅下降。结合各情景指标设定可得出,耕地保护情景下,除控制城镇扩张占用耕地外,还要加强未利用地开发与农村居民点整理以补充耕地;生态保护情景下,则需加强植树造林、保护好具有丰富生态服务价值的水域、滩涂用地。[结论]SD模型不仅可模拟不同情景下土地利用变化,还可将土地利用与社会经济系统之间的复杂非线性关系显化,有利于土地资源可持续利用调控。     

基于GIS和模糊数学方法的多方案下农用土地多宜性评价

在可持续发展理论的指导下，以湖北省潜江市后湖农场流塘分场为研究对象，运用地理信息系统(GIS)和模糊综合评价方法，建立了最大生产潜力和最高经济效益两种方案下的土地评价系统。系统中针对不同方案、不同作物分别确立不同的评价指标体系及评价指标分级标准，采用标准化函数的方法对分级标准及评价指标值进行标准化，应用模糊综合评判法和GIS技术确定各评价单元的适宜性等级并绘制土地多宜性评价专题图。结果表明：流塘分场的大部分地区在两种方案下多宜性均较好，该结果符合当地实际，客观可行。     

基于CLUE-S模型县域土地利用情景模拟与碳排放效应分析

土地利用与变化产生的碳排放是国家温室气体排放清单核算中的重要组成部分。该研究以辽宁省沈阳市法库县为研究区域,基于2013年土地利用现状数据,运用CLUE-S模型对法库县2019年土地利用变化格局进行模拟与验证。在此基础上,通过设置基线情景、农业发展、建设发展、生态保护、土地利用结构优化5种模拟情景预测2030年法库县土地利用分布空间格局及各情景下土地利用碳收支状况。结果表明：1）CLUE-S模型对法库县土地利用格局变化具有良好的模拟能力,Kappa系数为0.989 6,模拟总体精度达到99.14%;2）在5种模拟情景中,土地利用结构优化情景下2030年法库县土地资源利用效果最优,是法库县中长期发展阶段较为适宜的土地利用模式;3）法库县2013-2019年碳排放量增长5.53%。5种模拟情景同2019年相比,除生态保护和农业发展情景外,其余模拟情景下法库县碳排放量均呈现增长趋势,其中土地利用结构优化情景增幅最小,为2.29%。研究结果可为法库县土地利用优化布局、国土空间规划编制及碳减排相关政策制订提供参考依据和决策支持,研究方法也可为其他区域土地利用格局预测及碳收支变化提供借鉴。     

基于改进CoMOLA模型的镇域土地利用优化

全域土地综合整治是实施乡村振兴战略的重要抓手,也是提升农村土地整治效果的有效途径。为探索服务全域整治目标的土地利用优化配置方法,借助非优势排序遗传算法在进化模拟、全局搜索等多目标决策优化中的优势,从转型条件、面积约束、效益测算等方面构建约束多目标土地利用优化配置模型（Constrained Multi-objective Optimization of Land-use Allocation,CoMOLA）,同时借鉴首位度理论改进模型并选取典型研究区进行案例分析。通过设置经济优先、生态优先及生产优先3种不同发展情景优化土地利用土地管理配置,利用中间结果识别未来发展可能的冲突,为规划制定提供依据。研究结果表明：1）经济优先情景下,研究区2030年经济效益较基期年（2018年）增长了12.33%,生态效益和生产产量分别减少了11.41%和3.73%;生态优先和生产优先情景下,生态效益和生产产量分别提高了51.68%、11.63%;2）土地利用数量结构与空间结构在3种情景中均存在一定的极化趋势,绝对冲突地块面积分别为1.98%、3.12%和1.71%。需结合发展目标等多重因素,参考冲突识别结果,因地制宜制定发展方案。综合而言,运用改进约束多目标土地利用优化配置模型进行研究,能同时满足土地利用的时空特征,得到较为客观的土地利用土地管理优化方案,且其中间结果可作为地类发展冲突识别依据,可为多目标优化问题提供新的方法借鉴。     

耦合MOP与FLUS模型的杭州市土地利用格局优化及权衡分析

调整优化城市土地利用结构与布局,实现社会经济发展和生态保护的协同优化是城市土地利用规划管理和决策的关键。该研究使用多目标规划(multiple objective planning,MOP)模型和未来土地利用模拟(future land use simulation model,FLUS)模型相结合的方法,运用权衡分析制定多目标权衡下的土地利用优化配置情景方案,以期为杭州市土地利用优化配置规划和管理提供科学参考。结果表明:1)通过耦合MOP模型和FLUS模型,从土地利用生态-经济转化效率视角可以有效实现土地利用结构和布局的优化配置情景模拟。2)通过比较单位经济效益的减少比例可产生的生态效益增加比例,确定土地利用经济与生态效益权重比例为4:6的发展情景是权衡土地利用社会、经济和生态效益下的杭州市土地利用结构最优方案。3)最优土地利用结构方案的建设用地扩张规模介于经济发展优化和生态保护优先情景方案间,耕地规模较其他情景方案减少幅度放缓,在空间上减少对生态用地的侵占,土地利用景观格局破碎度和复杂性降低。该研究的方法和结果可为区域土地利用规划决策和可持续发展提供理论与应用参考。     

未来10年珠江流域土地利用多情景模拟及碳储量评估

[目的] 分析珠江流域过去20年及未来10年土地利用与碳储量的时空变化,以期为该地区的土地利用格局优化和生态系统固碳管理提供参考依据。[方法] 基于2002年、2012年、2022年3期土地利用数据,分析土地利用类型变化,使用PLUS模型模拟2032年自然发展情景、耕地保护情景和生态保护情景下的土地利用格局,利用InVEST模型评估3种情景下生态系统碳储量变化情况。[结果] 近20年,珠江流域土地类型发生较大变化,耕地向建设用地的单向转化以及耕地与林地间的双向转化是该地区土地利用变化的主要特点;同期陆地生态系统碳储量整体呈下降趋势,降幅为0.52%;2032年碳储量预测显示,生态保护情景下碳储量明显高于耕地保护情景和自然发展情景,分别高出4.81×10⁶,10.22×10⁶ t。[结论] 采取有效的生态保护政策可提高区域碳储量,维系生态系统的健康发展,未来在制定土地利用规划时应考虑经济发展与生态保护的平衡关系,强化流域生态保护和绿色发展理念,增加土地碳存储功能,助力“双碳”目标的实现和区域可持续发展。     

FLUS-CSLE模型预测黄土高原典型流域不同土地利用变化情景土壤侵蚀

流域土壤侵蚀预测对于了解未来土壤侵蚀发展趋势,制定未来水土保持治理策略具有重要意义。为了提出一种适用于黄土高原地区的易于评估未来不同土地利用管理策略的土壤侵蚀预测方法,该研究基于地形、降雨、土壤、遥感影像数据,完成韭园沟流域2010-2020年的土地利用空间分布解译,并计算历史时期（2010-2020）的土壤侵蚀模数,基于未来土地利用模拟（Future Land Use Simulation,FLUS）模型完成流域2025年土地利用分布状况预测,以此为基础获得未来植被覆盖措施因子和耕作措施因子,结合CSLE模型预测2025年自然发展、经济增长、生态保护3种不同土地利用变化情景下土壤侵蚀状况。结果表明：1）韭园沟流域土地利用类型主要为草地（面积占比62.23%）和林地（28.41%）,其次是耕地、建筑物和水体,在2010-2020年期间土地利用空间分布格局经历了较大变化,林、草地面积增加8.36%,耕地面积减少30.3%。2）流域2010、2015、2020年这3 a间土壤侵蚀模数平均值分别为19.49、15.83、20.7 t/(hm2·a),整体呈现先降低后增加的趋势,不同土地利用类型的土壤侵蚀模数由大到小为耕地（40.56 t/(hm2·a)）、草地（18.79 t/(hm2·a)）、建设用地（10.25 t/(hm2·a)）、林地（8.02 t/(hm2·a)）。3）在积极的生态保护情景下,2025年林、草地面积较自然发展情景基本持平但林地面积比例有所增加,较经济增长情景林、草地面积增加5.06%,耕地面积较自然发展情景增加1.20%,较经济增长情景减少14.73%。4）2025年流域自然发展、经济增长、生态保护情景下土壤侵蚀模数分别为24.3、22.9、18.3 t/(hm2·a)。采取积极的生态保护情景发展模式,建设用地面积适度扩张可以兼顾生态保护和经济发展的需要。该研究为流域未来的土地利用规划以及水土保持治理提供参考。