基于耕地—粮食—人口系统的休耕区域耕地压力时空演变及预测——以河北省为例

基于河北省65 a耕地面积、粮食产量和人口数量等统计数据,分析全省耕地—粮食—人口系统随时间变化的特点,结合人均最小耕地面积公式计算耕地压力指数并分析其时空特征,利用灰色预测GM(1,1)模型预测河北省未来11 a耕地压力指数。结果表明:(1)河北省1949—2014年65 a时间内耕地面积由726.58×10~4hm~2下降至653.77×10~4hm~2,人均耕地面积由0.24 hm~2下降至0.09 hm~2,粮食总产量由469.51×10~4t上升至3 360.2×10~4t,人均粮食产量由152.14 kg上升至455.07 kg,总人口数由3 086.06万人上升至7 384万人;(2)耕地压力指数在人均年粮食需求量取值为380、400、420 kg的情景下均呈下降趋势,分别在2005年、2008年、2010年之后持续低于1,65 a中全省11市耕地压力指数均呈现下降趋势,2010年底仅4市耕地压力指数大于1,耕地压力指数的全局Moran’s I指数从弱正相关到弱负相关再到明显的正相关性,其空间聚集性变强;(3)未来11 a全省耕地压力指数保持稳定微弱下降趋势,均小于1,耕地压力较小。针对河北省粮食安全问题提出了建议。     

宁夏粮食生产与耕地压力变化的分析与预测

本文基于最小人均耕地面积、耕地压力指数模型和时间序列平滑外推预测的方法对宁夏回族自治区自建国以来50多年进行粮食生产、耕地压力指数作动态变化分析,对未来15年的粮食生产、耕地变化、人口、耕地压力指数预测。结果表明:(1)粮食总产量大幅增加的趋势,1950年宁夏的粮食总产量为33512×104kg,人均占有量为266.05kg,到2004年粮食总产量为290488×104kg,是1950年粮食总产量的8.87倍。(2)耕地压力指数变化大致分为四个阶段。第一阶段,1950-1957年,耕地压力指数迅速减小,从1950年的1.46减少至1957年的1.16。第二阶段,1957-1961年,粮食产量急剧下降,耕地压力指数高达1.61,该区域的粮食处于严重不安全的状态。第三阶段,1962-1984年,耕地压力指数呈下降的趋势,到1984年降至最低点0.9,粮食安全处于富余状态。第四阶段,1984-2004年,处于波动有升的趋势。(3)1950-2004年,人均耕地面积和最小人均耕地面积一直处于减少的趋势,分别从1950年的0.57hm2和0.832hm2降至2004年的0.19hm2和0.22hm2。(4)在未来的15年里,宁夏的耕地压力指数有下降的趋势,人口继续的增加,到2020年可能达7435792人,粮食产量也将会提高,到2020年预计可达426663kg。区域粮食安全隐患较小,但耕地面积减少的趋势很严重,所以对耕地的保护需要进一步的加强。     

基于GIS的陕西省水资源潜力及承载力研究

基于GIS技术,依据《国家人口发展功能区工作技术导则》,计算了陕西省县域尺度和流域尺度的水资源潜力及承载力,并针对不同的水资源承载区提出相应的开发利用对策和建议。结果表明:1)县域尺度上,陕北地区的水资源承载指数为2.34,人口超载率为133.97%,水资源承载状况属于过载;关中地区的水资源承载指数为2.38,人口超载率为137.52%,水资源承载状况属于过载;陕南地区的水资源承载指数为0.52,水资源盈余率为48.00%,水资源承载状况属于盈余;2)流域尺度上,黄河流域范围,只有渭河宝鸡峡以上流域的水资源承载类型属人水平衡型,其余各三级流域的水资源承载类型均属水资源超载型;长江流域范围,各三级流域的水资源承载类型均属水资源盈余型。研究为实现水资源在县域尺度、流域尺度等不同等级区域中的合理均衡和分配提供科学参考。     

西北旱区生态服务价值时空动态研究

为探明西北旱区生态服务价值的时空差异性,以2004—2012年相关数据为基础,对其生态服务价值进行计算。结果表明:(1)2012年西北旱区的生态服务价值较2004年增加了166.1×109元,而人均生态服务价值却减少了8元,说明人口的增速比生态服务价值的增速大,应适当控制人口增长;(2)西北旱区各省区生态服务价值变化大小依次为甘肃陕西中北部新疆内蒙古中西部青海宁夏,其中宁夏和青海为负变化;(3)2004—2012年间西北旱区生态经济协调度为0.33,表明生态环境和经济发展处于轻度协调状态;(4)敏感性指数小于1,说明西北旱区生态服务价值对生态价值系数弹性较弱,本文研究结果真实可信。研究期内的土地利用变化取得了较明显的生态效益,为西北旱区的经济建设和社会发展提供了良好的环境平台。     

甘肃省耕地数量变化特征及其对粮食安全的影响

利用51年的耕地统计数据和近年的土地利用详查变更数据,揭示了甘肃省土地利用结构和耕地面积变化的总体特征,1955～2005年,甘肃省耕地面积和人均耕地面积呈现出逐年下降趋势,而粮食产量和人均粮食产量却呈现出上升趋势,最小人均耕地面积和耕地面积压力指数虽逐渐减小,但耕地压力指数历年都大于1,说明此期粮食的供给小于需求,粮食处于不安全状态。运用回归分析方法、预测理论、最小人均耕地面积和耕地压力指数模型,对耕地面积变化的主要驱动因子进行了分析,在定量分析耕地数量变化和人口增长及经济发展关系的基础上,对未来15年耕地、人口、粮食、最小人均耕地面积和耕地压力指数进行了预测。结果显示:2006～2020年,耕地压力指数继续减小,且越来越接近1,这说明耕地面积-人口-粮食之间的供需矛盾减小,粮食安全形势有所缓解。     

基于耕地生态压力指数的中国耕地压力时空差异分析

根据生态足迹的基本原理和计算方法,利用耕地生态压力指数对中国1995~2005年的耕地压力进行测算。结果表明:1)近11年的中国耕地生态压力指数比较大,并处于上升趋势,其主要原因是我国耕地面积持续大量的减少和人口快速的增加;2)耕地压力省际差异比较大,东南和西南地区的耕地压力明显高于中部和北部地区;3)直辖市和东南部地区耕地生态压力指数等级增高,北部、西北和中部的大部分地区指数等级无变化,仅中部和东北部的少数地区指数等级变小,但并不明显。基于我国耕地压力现状,为缓解我国的耕地压力提出相应的建议。     

西北旱区农业水土资源空间变异特征研究

农业水土资源是人类赖以生存的物质基础。为合理利用和开发西北旱区农业水土资源,利用经典统计学和地统计学方法研究了其水资源指数和耕地资源指数的空间变异特征。结果表明:西北旱区水资源指数和耕地资源指数均具有中等变异性特征,其半方差最优拟合模型分别是高斯模型和指数模型,且均呈现空间不均衡分布,分别具有较强和中等空间相关性,其空间变异主要受结构性因子的影响。研究结果不仅可为西北旱区农业水土资源的配置、高效利用和优化提供依据,也为在较大研究范围内开展空间因子变异特征研究提供了方法参考。     

粮食安全新政背景下保障我国谷物基本自给的耕地需求研究

耕地是粮食生产最基本的生产资料,科学预测满足我国三大谷物基本自给的耕地需求,对我国粮食安全新政目标的实现具有非常重要的意义。根据FAO统计数据计算了1961~2009年间我国人均谷物直接、间接消费,以及全国谷物总消费所需耕地面积及其变化情况,并对我国人口高峰年满足居民谷物基本自给的耕地需求作了预测。主要结论如下:(1)我国居民人均直接谷物消费所需耕地呈单边下降趋势,具体从1961年的人均所需676.9m2/人下降到2009年的318.6m2/人,下降幅度达52.9%;(2)我国居民人均间接谷物消费所需耕地在过去的49年间呈急剧增长态势,从1961年的人均125.1m2/人上升到2009年的355.6m2/人,增长幅度达184.2%;(3)虽然我国人均谷物总消费所需耕地面积保持相对稳定,但由于人口总量的增长,我国居民谷物消费所需的耕地总面积从1961年的6.14亿亩上升到2009年的10.86亿亩;(4)人口高峰年,我国居民在平衡膳食模式和保持当前膳食摄入水平两种情景模式下,保障我国居民谷物基本自给分别需要耕地8.34亿亩和11.24亿亩,两者相差2.90亿亩。     

甘肃省粮食和耕地变化及其趋势分析

实现粮食安全的最基本条件是保证粮食基本自给,而耕地资源是粮食自给能力的基础。随着人口数量的增加和城市化进程的加快,甘肃省粮食需求压力日益增大,耕地资源日益减少,人地矛盾将更趋尖锐。运用回归分析方法、预测理论、最小人均耕地面积和耕地压力指数模型,在分析甘肃省2000-2007年耕地、人口、粮食动态变化的基础上,分析了最小...     

陕北黄土丘陵沟壑区退耕还林对粮食安全的影响——以榆林市米脂县为例

以榆林市米脂县为例,选择最小人均耕地面积和耕地压力指数模型对其退耕还林工程实施前后的粮食生产进行了对比分析;以1995~2005年的统计数据为基础,运用GM(1,1)模型预测了该县2010年的粮食供需前景。研究结果表明:与退耕前相比,米脂县的最小人均耕地面积减少了25.15%,耕地压力指数增加了7.99%;粮食供需预测显示,2010年米脂县粮食总供给量为42522 t,当人均粮食需求量分别为190kg、230kg、260kg时,粮食总需求量为39847 t、48236 t、54527 t,粮食盈余率为6.29%、-13.44%、-28.23%。这说明在低的需求下,目前退耕还林工程没有对该县的粮食安全构成较大威胁,但随着需求水平提高粮食安全威胁迅速加大。因此,决不能对粮食安全放松警惕,并据此提出了保证未来粮食安全的有效途径。     

陕西省耕地资源禀赋与贫困关系量化研究

对陕西省108个县(区)的耕地资源指标和贫困指标进行了相关分析。运用Excel软件和Supermap软件处理耕地资源与人类社会经济关系的一系列指标。结论:1)陕西省耕地资源丰富县与贫困县相关性分析结果为无相关性;陕西省耕地资源禀赋与经济贫困之间的相关分析结果为无相关性;所以陕西省耕地资源禀赋与贫困之间没有相关性。2)陕西省贫困地区分布特点:全省贫困县主要分布在陕北和陕南;耕地资源丰富县主要分布在陕北和关中的山区;耕地资源丰富且贫困的地区主要分布在陕北和关中的山区;既非贫困县又非耕地资源丰富县主要分布在关中的平原地区。     

中国西北干旱区城市水、大气污染排放与FDI关系研究

"一带一路"倡议在中国西北干旱半干旱区的实施,是否会带来水、大气的污染转移效应引起广泛关注。匮乏的水资源、脆弱的生态环境决定了其不宜引入污染密集型的外商直接投资(FDI)。有别于以往文献从国家、省级层面或分东、中、西地区对FDI的污染转移效应进行研究,本文使用更能体现干旱半干旱区生态、经济差异的城市级数据,运用灰色关联、双重差分方法,研究"一带一路"倡议下,FDI是否对中国西北干旱半干旱区城市水、大气产生污染转移效应。结果显示,"一带一路"倡议实施以来,西北干旱区城市水、大气污染排放与FDI的关联程度下降;且半干旱区远大于干旱区的FDI增幅,并没有导致城市间显著的水、大气污染排放的差异。     

生态安全对防止耕地隐性流失和保证粮食安全的意义

从生态安全的角度探讨了我国的耕地流失和粮食安全问题。笔者认为,生态退耕和农业结构调整所引起的耕地面积减少不应简单地算入耕地流失之列。应从大农业的角度看待农用土地在不同利用方式下的合理转换。畜牧业等农业内部产业的用地固然会减少粮用耕地的面积,但会减轻畜牧业以及人类消费对粮食的需求。各种形式的生态劣变是耕地资源流失和耕地质量下降的主要原因。生态退耕应看作是对土地资源的一种保护措施和对耕地资源贮备形式。由于国民生活水平的提高和食物结构趋于多样化,口粮在食物构成中的比例趋于减少,简单以粮食占有量来评价国家粮食安全形势是不够全面的。从人体营养需求、国家粮食生产能力、消费趋势、国际市场潜力等方面分析了我国的粮食安全问题。由于人口增长缓慢,利农政策及价格对粮食生产的刺激,以及国际粮食生产和市场的巨大潜力,我国的粮食安全不存在大的问题。     

鄂尔多斯高原潜水同位素特征及其成因分析

西北干旱半干旱区地下水的补给来源和方式仍没有统一的认识。通过对比鄂尔多斯高原不同水体氢氧稳定同位素特征,发现鄂尔多斯高原潜水的δD、δ~(18)O平均值(-71.75‰,-9.64‰)相对于当地降水均值(-65.00‰,-8.79‰)偏负。通过综合分析区内气候特点、地下水补给方式、潜水位动态等方面因素,认为潜水δD、δ~(18)O偏负现象与干旱地区降水的雨量效应和季节性冻土冻融作用下降水入渗补给地下水过程有关。δD、δ~(18)O值偏负的大降水补给地下水的能力较强,可能使潜水δD、δ~(18)O值偏负;冻土冻融条件下δD、δ~(18)O值偏负的冬季降水有效入渗补给能力较强,是潜水δD、δ~(18)O值偏负的另一可能原因。研究表明,利用氢氧稳定同位素研究干旱半干旱区地下水的补给来源和方式,需要考虑不同降水条件及冻土冻融作用下地下水补给能力的差异及其对地下水同位素组成的影响。     

保护性耕作下黑土水热动态研究

通过连续监测东北典型黑土耕作长期定位试验下的土壤含水量和温度,研究了保护性耕作措施下农田黑土水热动态规律。结果表明:免耕秸秆覆盖(NTS)可显著提高0~50 cm土层水分含量,其中免耕在0~20 cm土层平均土壤体积含水量最高值分别比少耕(RT)和传统(CT)高3%~10%,尤其是可提高作物播种期表层土壤含水量。0~10 cm土层深度范围内RT土壤温度均高于NTS和CT,其中5 cm土层土壤温度日平均最高值较NTS和CT分别高3.04℃和5.27℃。三种耕作措施下的水热动态表明,少耕是我国东北旱作黑土区最佳的保护性耕作措施。     

青海高原东北部耕地变化及驱动力分析

以青海高原东部农业区为研究区域,以1996-2005年土地利用现状调查与变更调查统计数据及统计年鉴提供的各类社会经济数据为依据,采用定性与定量相结合的方法,分析耕地变化过程与特点,探寻耕地变化驱动机制。研究结果表明,1996-2005年海东地区耕地面积总体呈下降趋势;耕地变化的主要驱动因素包括社会经济发展、政策调控驱动力两方面。其中,社会经济发展驱动力因子主要有人口、GDP、固定资产投资。政策调控驱动力因子主要有农业结构调整和生态退耕因素。     

西汉时期西北地区农业开发的自然灾害背景

西汉时期是中国历史上西北开发的关键时期,尤其是汉武帝一朝,西北开发功勋卓著。在西汉时期大规模开发西北的决策过程中,政治、经济、军事等方面的因素发挥了重要的影响作用,但是自然灾害对西北开发的影响作用也不容忽视。西汉时期严峻的灾害形势对关中和山东农区造成了重大破坏作用,国家粮食安全岌岌可危。出于化解灾害风险的现实需要,西汉王朝不得不以战争的手段解决北部匈奴问题,依靠农业生产扩大西北地区耕地面积,移民实边。经过两百年的刻苦经营,西汉时期终于奠定了西北农业生产的基本格局,关中、河套、河西、河湟主要农业生产区全面形成,中国传统农业阶段第一个人口高峰出现并维持了一千多年之久。     

干旱区资源型城市可持续发展研究——以嘉峪关市为例

利用生态足迹和生态承载力的理论和方法,以干旱区资源型城市嘉峪关市为例,对其可持续发展状况及程度进行了评价和度量.结果表明:嘉峪关市2000-2003年人均生态足迹在14.270 6～21.928 3 hm2,人均生态承载力在0.127 2～0.129 1 hm2,生态足迹远超过其生态承载力,已对生态系统构成极大压力.在此基础上,提出了降低生态赤字的途径,为嘉峪关市的可持续发展提供了理论参考.     

西北干旱区不宜作为我国耕地后备资源基地

我国人口众多、粮食安全意义重大,但我国西北干旱区不能承受"耕地后备资源基地"之重任。西北干旱区面临严峻的环境问题,包括高山冰川资源减少、河流萎缩、荒漠化、盐渍化、沙尘(暴)等,对我国生态安全与区域可持续发展影响深远。西北干旱区所谓的"耕地后备资源",其实就是沙漠与绿洲之间具有较好植被覆盖的过渡带,也是宝贵的绿洲缓冲带,对于绿洲稳定性具有重要的保护作用;它们一旦被开垦,恢复起来非常困难甚至难以恢复,开垦的生态成本过大。在我国大规模实施退耕还林、生态安全建设、可持续发展战略的大背景下,耕地后备资源的概念,特别是干旱区作为主要耕地后备资源基地的概念,需要做出适当调整和淡化。从全国生态安全格局来看,西北干旱区防治荒漠化威胁具有全局性战略意义,应该突出区域生态服务功能,走节水与高产之路,使有限的水资源发挥最大的作用。为此,建议中央政府考虑在西北干旱区颁布"禁垦令",严格限制耕地扩张并适度减少耕地面积。我国粮食增产、稳产的重任只能放在东部粮食主产区,靠科技进步、提高单产来实现。     

人类活动对亚洲中部水环境安全的威胁

主要依赖河流出山口的径流量维系山地-绿洲-荒漠间脆弱生态平衡的亚洲中部干旱区,其水分循环过程完全不同于湿润区。平原区不产生径流,地表水和地下水同源于山区,一个流域就是一个以地表水和地下水相互依赖的生态功能单元,其中河流是纽带,连接山区径流形成区与平原径流散失区或消耗区,以水分循环为主体,并与生物、生态系统紧密相联系,构成一个独特而又完整的內陆水分循环体系。自然要素的变化,特别是人类的参与或介入,改变了水分循环的规律,对亚洲中部干旱区水和环境的形成具有很大的威胁。用多年的观测数据来讨论人类活动的影响,并提出维系和保持干旱区水环境的建议。