陕西渭北旱塬区土地利用与生态系统服务价值变化——以陇县为例

以陕西省陇县为研究对象,基于该区域2000年、2005年、2010年、2014年四期遥感影像,探讨了陇县土地利用变化情况,并参照生态系统服务价值当量估算法定量分析了研究期内陇县的生态系统服务价值变化特征,以期为陇县生态环境保护和土地利用调控提供科学参考。结果表明:（1）近14年,陇县土地利用结构发生了明显变化,耕地、未利用地、水体的面积出现减少,林地、草地、建设用地的面积均有不同程度增加,草地面积增加最多,增长了15.18%,耕地面积减少最多,减少了2.68%。（2）研究期内,林地生态系统服务价值最高,依次为耕地、草地、水体和未利用地。陇县总生态系统服务价值增加了1.617×10⁷元,林地和草地的贡献度最大。耕地和水体面积减少引起食物生产、废物处理、水源涵养和娱乐文化的生态服务价值在不同时期出现下降。（3）不同时期,各地类的生态系统服务价值敏感系数均小于1,表明生态系统服务价值对价值系数变化缺乏弹性,研究结果具有可信度。     

陕西渭北旱塬烤烟施用钾肥技术研究

在渭北旱塬进行烤烟钾肥篱用量试验和氮磷钾肥配比试验,结果说明施钾肥可以提早旺长期,增加干物质积累,提高上中等烟比例和含钾量。在目前的土壤速 效钾水平下,旱塬施钾不应超过Ｋ２Ｏ１８０ｋｇ／ｍ＾２。在施氮６０ｋｇ／ｈｍ＾２的情况下,氮磷钾肥以１：２：３（Ｎ：Ｐ２Ｏ５：Ｋ２Ｏ）配合可达到较高的产量和产值,烟叶含钾量提高到２％以上。     

渭北旱塬区不同坡向土地利用类型对土壤性质的影响

为了研究不同坡向土地利用类型对土壤性质的影响,以渭北旱塬区5种土地利用类型(不同坡向)为研究对象,系统分析该区不同坡向土地利用类型剖面土壤物理、化学和生物性质的差异。结果表明:(1)除土壤pH和土壤颗粒组成外,5种土地利用类型土壤含水量、总孔隙度、有机质、全氮、微生物量碳和氮含量总体随土层加深呈下降趋势,土壤容重则相反。(2)0-30cm土层,阳坡农用地土壤含水量、黏粒含量和pH最高,粉粒和全氮含量最低;人工草地砂粒和全氮含量最高,黏粒含量最低;人工林地土壤总孔隙度、土壤有机质、微生物量碳和氮含量最高,土壤含水量、土壤容重和pH最低;天然草地土壤容重和粉粒含量最高,总孔隙度和砂粒含量最低;退耕地有机质、微生物量碳和氮含量最低。阴坡农用地土壤含水量、粉粒含量和pH最高,黏粒和全氮含量最低;人工草地土壤容重、黏粒和微生物量氮含量最高,土壤总孔隙度、粉粒、砂粒和有机质含量最低;人工林地有机质含量和微生物量碳含量最高;天然草地土壤总孔隙度、砂粒和全氮含量最高,土壤容重和pH最低;退耕地土壤含水量、微生物量碳和氮含量最低。(3)5种土地利用类型中,土壤容重、细黏粒、粗黏粒、细粉粒、粗砂粒、土壤pH和有机质(退耕地除外)表现为阳坡阴坡,土壤含水量(退耕地和农用地除外)、总孔隙度、粗粉粒、细砂粒、土壤质地粗化度、全氮(人工草地除外)、土壤微生物量碳和氮含量则为阴坡阳坡。     

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。     

渭北旱塬县域土地利用时空演变规律研究* ——以合阳县为例

为探讨渭北旱塬区土地利用时空变化规律,本研究以陕西渭北合阳县为研究区,在GIS与RS等技术支持下,以1990年、2000年Landsat TM影像以及2010年SPOT影像为数据源,运用地学信息图谱及土地利用转移矩阵的方法,对1990—2000年、2000—2010年2个不同时段土地利用数量变化及类型的空间转换特征进行了分析。结果表明:(1)20 a间合阳县耕地面积减少了31.25 km2,耕地主要转化为草地、林地、建设用地、水域。园地面积增加了21.26 km2,增幅达146.6%,主要由耕地、草地及林地转化而来。(2)研究区土地利用变化图谱以稳定型图谱和后变型图谱为主。稳定型图谱占全区总面积的86.66%,后变型图谱占全区总面积的7.32%。说明研究区土地利用类型图谱变化总体比较平稳,部分变化也主要发生在2000—2010年间。(3)研究区20 a间土地利用格局呈现一定的层次性。耕地、建设用地和水域主要分布在地形变化不大或地势较低的区域;草地及林地主要集中分布于中高地形梯度内;林地和未利用地在高地形梯度内呈现优势分布。地形与人类活动是该区土地利用/覆盖变化(LUCC)的主要因素,政策导向与市场经济需求对LUCC也有较大的影响。该研究结果为区域土地利用空间格局的优化配置提供科学依据,为生态建设规划提供决策支持。     

渭北旱塬梯田土壤钾素状况及影响因素分析

对渭北旱塬梯田土壤钾素特征、剖面变异性及影响因素的系统研究表明,表层各形态钾素中有效性钾和速效钾的空间变异性最大,钾素分布并不平衡;整体来看,因富钾矿物的作用导致钾储量（矿物钾和全钾）充盈,但约95％对植物长期无效;有效钾素（有效性钾和速效钾）的供应及潜在给源（缓效钾）都较富足。在80cm剖面内,各形态钾素的变异性既反映出它们之间可相互转化,也揭示出梯田植物受钾素影响的范围在60cm以内。有机质、CEC和粘粒对有效钾素影响较大CaCO3和pH值对各形态钾素呈负效影响,特别是CaCO3对缓效钾的“稀释效应”最为明显;坡位、坡向和梯田类型对土壤钾素都有一定程度的影响;研究区梯田耕种至少17年以上钾素开始衰退,但降幅较小。     

陕西渭北旱塬烤烟施用钾肥技术研究

在渭北旱塬进行烤烟钾肥施用量试验和氮磷钾肥配比试验,结果说明施钾肥可以提早旺长期,增加干物质积累,提高上中等烟比例和含钾量.在目前的土壤速效钾水平下,旱塬施钾不应超过K2O 180kg/hm2.在施氮60kg/hm2的情况下,氮磷钾肥以1∶2∶3(N∶P2O5∶K2O)配合可达到较高的产量和产值,烟叶含钾量提高到2%以上.     

渭北旱塬生态农业建设模式浅析

简析了陕西省渭北旱塬实施的以沼气为纽带的“三位一体”五配套良性循环生态农业模式、以退耕还林还草为核心的小流域综合治理模式及其经济、社会和生态三大效益。     

地布-地膜覆盖对渭北旱塬区土壤水分的影响

[目的]研究地布—地膜覆盖法的保湿效果及其耐久性,为渭北旱塬地区节水农业技术的进一步发展提供科学依据。[方法]针对地膜易风化,耐用性差,使用寿命短,残膜碎片对环境危害较大,而防草编织地布强度高,耐风化,但保水性差等优缺点,采用地布—地膜相结合(地膜在下,地布在上)的覆盖方式,开展为期1a的浅层土壤水分动态原位监测试验。[结果](1)无论地布—地膜覆盖区还是裸地区,其土壤含水量随深度的增加呈现出高—低—高的变化趋势。(2)地布—地膜覆盖区地面以下15,30,50cm土层的土壤水分比不覆膜处理区日平均提高11.2%,8.0%,5.3%。(3)有限的降雨对裸地土壤含水率的影响主要反映在表层15cm深度范围内,对覆盖条件下土壤含水率的影响则扩展到30cm深度。(4)试验期内,地布性能保存完好,地膜除了边缘外露处部分风化外,地布覆盖部分基本保持试验初期的完好状态。[结论]地布—地膜覆盖方式不但具有良好的保水防草效果,同时有效延长了地膜的使用寿命。     

中国省际耕地利用效率时空格局分异与机制分析

科学剖析省际耕地资源利用效率时空格局分异及机制,对推进省际耕地资源集约利用具有重要的理论及实践意义。该文以中国省域(除港、澳、台)作为研究案例区,从投入和产出2个维度构建指标体系,运用改进DEA(data envelopment analysis)模型测度1994—2012年中国省域单元耕地利用效率值;综合利用ESDA(exploratory spatial data analysis)关联模型、R/S(rescaled range analysis)分形模型等方法分析省际耕地利用效率时空格局分异特征,并通过Tobit回归模型揭示效率时空分异的驱动机制。结果表明:1994—2012年中国省际耕地利用效率DEA最优比例相对较小,空间表征出东部高、中西部低的分布格局;东部沿海、北部沿海、东北地区综合效率较高,呈上升发展趋势,技术效率与综合效率变化较相似,而规模效率呈现先上升后下降态势;全局上省际耕地利用效率呈现空间正自相关,以空间集聚为主要分布模式;局部上可划分4种类型:H-H(high-high)效率区、H-L(high-low)效率区、L-H(low-high)效率区、L-L(low-low)效率区,其中H-H效率区主要分布在长三角、京津地区,并逐渐向珠三角演化,而L-L效率区主要集聚在中国西北地区;未来省际耕地利用效率将表现出继续增长的分形特征,且增长高值区集聚在中国东部、北部沿海;经济发展水平、农业科技进步是影响效率空间分异的重要因素,自然环境条件是效率发展差异的基础因素,而农户自身特征也会对效率时空分异产生一定冲击;最后,从推动技术进步、调整产业结构、耕地整理流转、补偿激励机制等方面提出省际耕地集约利用政策建议。     

基于变化向量的耕地利用方式变化下耕地质量评价

耕地利用方式变化下耕地质量的变化研究意义重大。该文以浙江省耕地质量监测试点松阳县为例,以变化向量凸显耕地利用方式变化,探讨基于变化向量的耕地利用方式变化下耕地质量变化的快速评价方法。充分考虑各特征向量之间的联系以及不同意义不同量纲元素间的共同作用问题,选择典型相关分析CCA(canonical correlation analysis)构建变化向量;采用CCA为基础的多元变化检测MAD(multivariate alteration detection)最大限度的消除相关性影响,以方差最大的形式凸显耕地利用方式变化下耕地质量的变化;选择基于高斯混合模型(GMM)的期望最大化算法(EM)快速评价耕地利用方式变化下耕地质量的变化情况。重点分析基于快速评价的耕地利用方式变化下耕地质量变化区域的空间分布及其和传统因素法的对比分析。结果表明:基于变化向量法得到的耕地质量变化结果与传统的因素法在监测耕地质量水平不变的吻合度在80%~100%以上,耕地质量水平提高的吻合度在16.6%~50%,耕地质量水平下降的吻合度在66.7%~100%。提出的基于变化向量法的耕地质量变化评价模型能对耕地利用方式变化下耕地的质量变化做出正确的评价,评价方法科学、合理、易操作推广,为合理优化配置耕地利用方式提供定量数据支撑。     

陕西省耕地资源变化及耕地压力指数分析与预测

为了阐述陕西省的耕地面积变化及其压力状况,基于60 a统计数据,分析了陕西省耕地数量随时间变化特点,计算了耕地压力指数,利用GM（1,1）模型预测了全省未来10 a耕地面积及其人均耕地面积变化。结果表明,1949－2010年的60 a时间里,陕西省耕地面积总体呈现下降趋势,下降了152.41万hm2,旱地是耕地的主体,减少了181.35万hm2,而水浇地面积增加了77.51万hm2,耕地结构趋于合理;人均耕地面积下降了0.28 hm2, 1980年以前的30 a时间下降最明显,到2010年为0.10 hm2。未来10 a里,全省耕地面积和人均耕地面积会有一定的下降,但降幅不明显,且3种预案条件下（人均年粮食需求量380、400、420 kg）,耕地压力过大出现的时间不同,人均年粮食需求量420 kg下最小人均耕地面积出现的时间最早（2014年）,人均年粮食需求量400 kg下最小人均耕地面积出现在2017年,并基于此对陕西省粮食安全问题提出了相应建议。     

耕地多功能耦合协调发展时空格局与驱动力分析

为促进耕地多功能区域协调发展,保障国家耕地资源安全,基于陕西省2010、2015和2019年社会经济面板数据,采用综合指数法、耦合协调度模型和地理探测器等方法,从耕地分等指标区视角分析陕西省各区县耕地生产、社会保障和生态功能及多功能耦合协调关系的时空变化格局,并探究耕地多功能耦合协调度的驱动机制。研究表明：1）2010 -2019年陕西省耕地生产功能整体呈现减弱趋势,且关中渭河平原区和陕南低山平坝区减弱明显;社会保障功能整体处于低值水平,总体上呈现先减弱后增强的趋势;生态功能整体呈现增强趋势,除陕南低山平坝区以高值水平和较高值水平分布外,其他各耕地分等指标区由低值水平向中值水平和高值水平发展。2）陕西省耕地多功能耦合协调程度整体以濒临失调和基本协调为主,随时间变化耕地耦合协调程度由低协调向高耦合状态转变,主要体现在陕北黄土丘陵沟壑区和陕南秦巴中高山区由失调衰退向濒临失调和基本协调发展,陕北长城沿线风沙区和商洛山地丘陵区由濒临失调向基本协调和高度协调发展。3）区域本底条件和城镇化水平是耕地多功能耦合协调度变化的主要和关键驱动因素,农业发展水平随时间变化解释力增强;各因子间存在交互作用,共同影响耦合协调度发展变化。研究结果为提高耕地利用水平、加强耕地     

基于耕地发展权价值测算的陕西省耕地保护补偿研究

基于耕地发展权价值视角测算耕地保护补偿价值,建立耕地保护补偿机制,有利于明确耕地保护权责、调动耕地保护主体的积极性、促进各区域经济发展和耕地保护的均衡和谐。因此,为准确测量耕地发展权价值,建立起融合耕地发展权价值在内的耕地保护补偿机制,该文以陕西省为例,基于耕地发展权价值测算视角,构建耕地发展权价值测算方法体系,测算了耕地盈亏平衡和耕地发展权价值,最终依据该价值确定出相应的补给和受偿情况。研究结果表明:1)2015年陕西省总体处于耕地亏损区,总赤字面积为39.52×10~4 hm~2,人均耕地赤字面积为0.0136 hm~2,耕地总面积赤字率为9.89%;2)在省级层面,陕西省现实耕地发展权价值为50.57元/m~2,考虑到陕西省耕地盈亏量,陕西省总体耕地发展权价值处于亏损状态,因此在国家未给予政策优惠的情况下实际需要支付1998.50亿元的耕地发展权资金;3)在地级市层面,西安市、汉中市、商洛市、延安市、安康市和铜川市6市(亏损程度从重到轻排序)处于耕地发展权价值补给区域,而榆林市、渭南市、宝鸡市和咸阳市4市(盈余程度从高到低排序)则处于耕地发展权价值受偿区域。     

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     

陕西省耕地质量时空变化特征及其分异规律

为从省域层面、地理区域、市域层面等3个空间尺度系统分析陕西省耕地数量和质量时空变化特征及其分异规律,以期为保护耕地资源、划定基本农田区、制定耕地质量管护对策等提供科学依据。该文基于陕西省2005—2015年长时间序列的耕地分等评价数据,采用GIS的空间分析、数理统计分析、地统计学分析等方法,结果表明:1)陕西省耕地数量在2005—2015年间整体呈下降趋势,近些年通过占补平衡及高标准农田建设,减少趋势已得到遏制,基本达到耕地数量动态平衡;2)陕西省耕地质量整体不高,平均利用等11.33;近十年来全省耕地质量总体上变化不大,但呈下降趋势;3)陕北地区作为陕西省耕地后备资源,积极开展土地整治工程,同时进行生态建设,耕地数量和质量均有所提升。该项研究成果为土地整治等耕地质量建设提供科学依据,为基本农田划定、占补平衡等耕地质量管理提供了基础支撑。     

1980—2020年福建省耕地非农化的时空演变特征

[目的] 以县域为单位对1980-2020年福建省耕地非农化时空演变特征进行系统研究,揭示福建省耕地非农化的空间分布、迁移规律和集聚特征,以期为福建省耕地资源保护与可持续利用提供依据。[方法] 基于福建省1980,1990,2000,2010,2020年5期土地利用数据,运用重心模型、空间自相关等方法分析福建省耕地非农化时空演变特征。[结果] ①福建省耕地资源主要呈带状分布于东南沿海,且耕地面积随时间推移逐年减少。②福建省耕地非农化空间分布地域差异性显著,耕地非农化程度不断加剧,由东南沿海地区逐步向全省范围扩散。耕地非农化高等级区域主要分布在东南沿海地区和西北地区,以耕地转为建设用地、林地和草地为主要类型。③福建省耕地非农化重心偏离于几何中心,其分布具有非均衡性。耕地非农化重心主要位于该省几何中心东南方向,沿先西南后东南再西北的路径转移。福建省东南部地区的耕地非农化程度仍高于西北部地区,耕地非农化空间格局的总体趋势由东南部地区向西北部地区迁移。④福建省耕地非农化呈空间正相关性,空间集聚程度加深。"高-高"集聚和"低-低"集聚的空间变化对福建省耕地非农化空间自相关关系的格局演变起主导作用,"高-高"集聚由东南部地区向西北部地区转移,"低-低"集聚数量减少。[结论] 福建省耕地非农化程度不断加深,空间聚集度加强及耕地非农化重心逐渐向西北地区移动。为确保粮食安全,兼顾经济发展,应采取合理措施保护耕地,实现耕地资源的可持续发展。     

1990—2015年福建省耕地变化的空间格局分析

本文从图斑尺度探究福建省1990—2015年耕地变化的空间格局,除探讨耕地数量变化的空间特征外,重点挖掘耕地变化图斑个体空间属性特征和环境特征,旨在全面反映耕地变化情况,为政府进一步加强耕地保护提供建议。基于土地利用数据和DEM数据,运用数理统计和空间分析等方法,本文从耕地变化整体数量特征、耕地图斑变化属性特征和不同环境下耕地图斑变化特征3个方面开展研究。结果表明：1）2015年福建省耕地面积较1990年减少7.12%。从耕地净变化率空间分布看,耕地净流失区域不断扩大,但流失强度明显下降。25年来全省耕地转移动态度显著下降,反映耕地资源的稳定性提高;耕地转移动态度在空间上呈现东高西低的特点。2）1990—2015年福建省耕地变化图斑的分布方向一致,占用耕地图斑主要集中在东部沿海,而补充耕地图斑空间位置有所变化,逐步转移到东北和东南地区。占用和补充耕地图斑数量上趋于平衡,面积上存在“占大补小”的问题,形状上补充耕地图斑更规则。3）1990—2015年福建省耕地资源呈现出“上山” “上坡” “背阳” “远水”和“相对集中”的趋势。综上,福建省要继续遏制东部沿海地区的耕地流失,提高单块补充耕地的面积,并采取有效措施对海拔较低、坡度较低、向阳和灌溉条件较好的优质耕地进行保护。     

陕西省耕地生产能力的时空分布

为了明确陕西省耕地生产能力的现状,该文利用2008-2010年陕西省各县平均粮食产量数据,结合GIS分析描述陕西省各县耕地实际利用强度、理论利用强度、耕地可实现增产潜力和理论增产潜力及其空间分布变化规律;利用1978-2008年陕西省粮食产量和消费数据计算耕地压力指数的时序变化规律。结果表明:耕地实际利用强度较小地区集中在陕北中部、关中西部,这些地区提高利用强度空间较大,是生产技术投入和劳动力投入的主要区域;耕地理论利用强度呈现出中西部地区高,北部和东南部地区低的分布规律;耕地压力指数时序表明陕西省自1978年以来,耕地压力年级间波动较大,近几年由于科技进步和政策导向致使耕地压力减小,耕地保护与耕地占用之间矛盾缓和;可实现增产潜力较大区域分布于陕北中部和关中西部,而陕南大部分地区可实现增产潜力较小,陕北北部和关中北部可实现生产潜力居中;耕地理论增产潜力呈东南部高,西北部低的空间分布规律,该文为陕西省耕地利用规划、土地整理和粮食安全提供科学依据。     

浙江省耕地多功能时空格局变化、影响因素及空间溢出效应

探讨耕地多功能的时空变化规律、影响因素及其空间上的溢出效应或交互作用，对深化耕地多功能认知、提升耕地资源可持续利用能力具有重要意义。该研究选取浙江省为研究区域，基于耕地利用、气象、土壤、社会经济等数据，综合运用GIS制图、空间自相关分析和基于可拓展随机性环境影响评估（Stochastic Impacts by Regression on Population，Affluence and Technology，STIRPAT）的面板空间计量模型探讨了浙江省2000-2015年耕地多功能的时空变化特征、影响因素及空间溢出效应。结果表明：1）2000-2015年浙江省各区县耕地功能综合水平呈现"先减少，后增长"的变化趋势，耕地物质产出功能、净固碳功能和景观美学功能均呈上升趋势，水源涵养功能保持平稳，劳动力承载功能逐步降低；2）耕地多功能水平的提升对邻近地区有较强的辐射影响作用，本县域耕地多功能水平每增长1%将导致邻近县域耕地多功能水平增长0.224%。农业劳动力、农村居民可支配收入和农业机械水平对耕地多功能具有显著的正向效应，第二产业占比和城镇化水平对耕地多功能具有显著的负向效应；3）第二产业占比、农业现代化水平、农业劳动力投入对耕地多功能有直接效应，城乡居民收入、城镇化水平对耕地多功能水平有溢出效应。研究建议重视区县内部以及区县与邻近地区之间的空间交互作用，加强区域间土地整治、生态保护和农业技术升级等多方面合作。应充分考虑各县域资源禀赋的特殊性以及社会经济发展阶段的异质性，制定针对性的耕地保护和农业扶持适应策略。