耕地分布及其扩张过程与土壤类型空间相关分析

在遥感和地理信息系统支持下,分析了黑龙江省大庆市杜尔伯特蒙古族自治县耕地分布与土壤类型之间的相关关系;20世纪50年代以来耕地扩张过程与以土壤为主的土地质量之间的空间相关关系。结果表明该区耕地分布与土壤类型关系密切,主要分布在黑钙土、草甸土和砂土分布区;耕地扩张过程与土地质量空间相关关系密切,其联合熵达0.790。     

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。     

基于空间统计和多元统计的耕地影响因素及回归模型研究——以重庆市石柱县为例

[目的]通过空间自相关和多元回归分析,揭示耕地空间分布规律,为土地开发复垦及整理提供快速的评价方法。[方法]以耕地面积占比为空间变量,运用空间自相关及马塞克图分析耕地分布整体特征,通过距离、地形、NDWI和人口密度共9个因素对耕地空间分布进行多元回归分析,模拟耕地分布适宜性并进行了检验。[结果]空间自相关分析结果表明,距离和地形因素对耕地空间分布具有显著影响,空间自相关分析Moran’s I值为0.701 5,研究区耕地分布主要为不显著、LL(低空间自相关)和HH(高空间自相关)类型,其中不显著类型占研究区总面积的65%以上;基于多远回归分析结果表明:回归模型具有较高拟合优度和可靠性(R~2=0.846),模拟得到的耕地分布适宜性图与现有耕地分布基本吻合。[结论]研究区耕地空间分布总体上呈现较强的正相关关系,且受距离、地形因素影响明显;回归模型能够较好地揭示研究区耕地空间分布规律;研究区具有一定耕地补充潜力;将回归模型应用于土地开发复垦以及整理工作中,有利于提高补充耕地质量,减弱水土流失以及优化区域土地结构。     

华北平原农户主动退耕冬小麦的影响因素模型分析及政策启示

为揭示华北平原农户主动退耕冬小麦的现状及其影响因素,借助河北省沧县农户问卷调查数据,构建农户土地利用决策理论模型与多层二项logit模型。结果表明:1)案例区农户主动退耕冬小麦现象已较为普遍,2000年以来冬小麦退耕面积占耕地总面积的比例达28.18%;2)地块、农户和村庄3个层次在解释农户土地利用决策方面均发挥显著作用,其解释程度分别为52.1%、17.5%和30.4%;3)地块层次的土地质量、灌溉水源和地块面积在1%或5%水平下显著影响农户冬小麦退耕决策,且土地质量低下、灌溉水源稳定性较差、面积较小的地块更有可能退耕冬小麦;4)农户层次的平均务工收入、地均务农劳动力数量、受教育程度、农机设备和地块破碎度在5%或10%的水平发挥显著影响,且地均务农劳动力数量少、平均务工收入和地块破碎度高、农业决策者受教育程度高且不具备农机设备的农户退耕冬小麦的概率更高;5)村庄层次灌溉用电单价通过了5%的显著性检验,且灌溉用电单价越高时,农户越有可能发生冬小麦退耕行为。在此基础上,提出相关政策建议如下:农户主动退耕冬小麦背景下推行土地休耕制度须精准,应以严格的冬小麦种植摸底调查监测为前提,还应结合农村集体新型产业发展、农业水价综合改革等措施推进制度落实;同时,应加强地表水资源的合理配置与管理,稳定与适度发展地表水灌溉的小麦面积,为实现土地休耕与口粮安全"双赢"做出贡献。     

县级粮食生产效率空间聚集格局演变分析--以河北省为例

粮食安全是区域发展的长期战略问题,在人口激增,耕地面积减少趋势得不到有效抑制的客观背景下,提高粮食生产效率成为提高粮食生产量的关键。基于DEA Malmquist模型和ESDA技术,结合地理学研究中的空间格局分析方法,测算了我国粮食重点区河北省1990—2005年138个县的粮食生产效率,重点讨论了大尺度上县级层次近15 a来粮食生产效率空间聚集格局演化特征与规律。研究结果表明,研究期内河北省县级粮食生产效率存在空间聚集分布格局,粮食生产效率区际间的差异有所减小;各项粮食生产效率指数局部空间聚集格局显著,空间聚集格局演化规律明显。该项研究成果可从方法论上为定量测算粮食生产效率和空间格局特征提供借鉴,同时丰富粮食生产与耕地保护研究内容,为科学合理确定粮食生产功能分区,制定区域粮食安全战略提供重要的参考依据。     

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。     

农村地类分布格局及形成机理研究——以扬州市区为例

通过构建地类邻接比、村域土地城镇化率等指标,运用兼业农户选址理论模型,以扬州市区为例,从中观、微观尺度分析了农村地类分布格局及形成机理。研究表明:（1）农村地类分布具有空间耦合性,源地类对目标地类空间分布具有决定影响,其中集镇、公路分布对目标地类有中观尺度影响,坑塘水面（沟渠）、农村公路对目标地类分布有微观尺度影响;（2）微观尺度下,农村主要地类由于地形因素而分别呈现同心圆和带状分布模式;中观尺度下,农村地类往往呈U型分布,主要体现在土地城镇化率的空间差异,上述模式的形成是农户按生产空间成本最小化或比较利益最大化的选择结果;（3）运用地类邻接比指标可从微观尺度分析源地类与目标地类之间的空间依存度;兼业农户选址理论模型可从中观尺度分析农户居民地选址与经济发展之间的内在关系,具有一定的方法论意义。     

东北黑土漫岗区春耕期土壤水分空间变异及地形影响

土壤水分存在强空间变异特征,在多重尺度上受地形、土壤、土地利用、植被等因素综合影响,是农业生产和耕作的关键要素。为了揭示东北黑土漫岗区春耕期农田土壤水分空间变异特征及分析地形因子对其影响,以赵光农场为研究对象,利用Sentinel-1数据反演的土壤水分和DEM数据,采用半方差函数、集成推进树算法(ABT)等方法分析了春耕期土壤水分的空间变异及地形因子(坡度、坡向、坡位、高程、地形湿度指数)对土壤水分空间异质性的相对影响,并系统分析了土壤水分在不同坡位、坡度和坡向的变化特征。结果表明:研究区2018年4月24日处于春耕时期黑土漫岗区的土壤质量含水量分布在25%～37%; 地块内部变异系数为5.81%,相邻地块间变异系数为4.16%; 针对整个农场尺度土壤水分空间变异的有效变程为3 000 m,地块尺度上有效变程为300 m。土壤水分分布与地形湿度指数呈显著正相关,与坡度、坡向、高程、坡位呈显著负相关; 坡位、坡度、坡向是影响土壤水分空间变异的主控因子,其累计相对解释率超过了70%,其中坡位占36.28%。研究结果有助于了解东北黑土漫岗区春耕期农田土壤水分空间分异规律及影响机制,对黑土漫岗区土壤水分管理、春耕春播期农机科学调度、保障粮食安全具有重要意义。     

基于GIS的前哨农场耕地地力评价

准确地掌握区域耕地地力等级及其空间分布格局,对于提高耕地生产能力具有重要的参考价值。以黑龙江垦区的前哨农场为研究区,以耕地地块为评价单元,在GIS的支持下,应用层次分析法、模糊数学法、综合指数法定量评价了耕地地力,进而分析耕地地力空间地域分布特征与规律。结果表明:农场耕地地力划分为6个级别,旱地和水田都是三级地、四级地数量最多,呈现向五级地、二级地、六级地和一级地逐次减少的正态分布特征;大部分耕地的地力处于中上等水平,且水田地力水平略高于旱地;西南部的第一、第二和第九管理区土壤质地良好、养分丰富、管理措施得当,是该农场优质耕地的集中分布区域。     

东北典型黑土区耕地有机质与pH的空间分布规律及其相互关系

为了解东北黑土地有机质下降和酸化状况,明确有机质和pH区域分布规律及其相互关系,以东北典型黑土区耕地作为研究对象,利用GIS空间插值法和相关性统计分析方法,探讨了该区域耕地有机质和pH的空间分布规律及其相关关系。结果表明:研究区耕地有机质平均值为26.57 g·kg~(-1),总体呈现由北向南、由东向西递减的趋势;耕地pH平均值为6.42,研究区由东向西pH呈现逐渐增加趋势,而南北方向并未呈现出明显的规律性;东北典型黑土区有机质和pH总体呈极显著负相关性,但局部趋势不同,其中黑龙江省呈极显著负相关,辽宁省和吉林省呈极显著正相关,表明有机质和pH这两个因素在局部的作用关系还受到其他因素的影响。研究表明,在不同区域耕地质量保护和管理中要重视多因素耦合关联分析,这对区域耕地资源合理利用的评估具有重要科学意义。     

基于ESDA的广东省城镇建设用地空间分布模式分析

城镇建设用地是承载人们生产、生活以及非农产业活动的主要空间载体,研究城镇建设用地空间分布模式,能揭示城镇建设用地的空间演变规律,对全面认识城镇建设用地未来的发展具有十分重要的现实意义。以广东省县域单元为研究对象,将ESDA与GIS技术相结合,对城镇建设用地的空间分布模式进行了分析。结果表明:广东省城镇建设用地大致呈“中心—外围”空间分布模式,整体上存在显著的空间集聚现象;局部具有较强的空间正相关关系,珠江三角洲核心区域形成显著HH关联模式,粤北山区东部和西部保持显著LL关联模式;自然、社会经济和政策等是影响广东省城镇建设用地空间分布的主要因素。研究结果可为城镇建设用地合理布局提供参考。     

多尺度下崇义县耕地质量空间分布差异特征研究

耕地质量优劣既取决于质量等别高低,又与空间分布特征密切相关。研究多层次的耕地质量内涵与空间结构性特征是加强耕地保护并合理配置土地资源的重要依据。本文以南方丘陵山地典型区域崇义县为例,运用Geoda、GS+等平台支持的空间自相关模型,探讨县级、乡镇级与村级空间尺度下耕地自然质量、利用质量与经济质量的空间相互作用和分布规律。结果表明：1）崇义县耕地质量存在显著相关性,耕地质量的Moran’s I值呈现自然质量（0.445） > 经济质量（0.406） > 利用质量（0.281）的特征;2）不同空间尺度下耕地质量具有多样的空间尺度效应,随着空间尺度缩小,自然质量差异最大、经济质量次之、利用质量差异最小,大空间尺度弱化了耕地质量的空间聚集差异特征,村级尺度下耕地质量空间聚集效应最显著;3）耕地质量正相关HH （高-高）型和LL （低-低）型多以团状或带状集中分布,负相关HL （高-低）型和LH （低-高）型无明显分布规律。研究结果揭示了耕地自然质量、利用质量与经济质量对于尺度变化的响应规律,对于各级行政主体监测保护耕地及制定精准高效的耕地质量建设方案具有一定的现实意义。     

基于地理加权回归的青龙满族自治县耕地细碎化及影响因子分析

以青龙满族自治县为例,依据景观生态学相关理论,重点从地块平均面积大小、地块形状的规则度以及地块分布方面选取平均地块面积、边界密度、面积加权平均形状指数和聚集度4个指标,借助数理统计方法和GIS技术对研究区耕地细碎化程度进行测算分级,并应用地理加权回归模型分析了研究区耕地细碎化综合指数与坡度、距村落距离、距河流距离、距道路距离之间的空间关系。结果表明:青龙满族自治县耕地细碎化以中度细碎化和重度细碎化为主,占比分别为45.18%,49.19%;距村落距离、距道路距离与耕地细碎化程度呈负相关关系,距河流距离、坡度与耕地细碎化程度呈正相关关系;各影响因素影响度都表现出了显著的空间非平稳性,且在空间上波动较大。研究所得结论对耕地规模化经营和土地利用效率的提升具有一定的参考意义。     

中国土地集约利用与区域生态效率耦合协调度时空格局

土地集约利用与区域生态效率的耦合协调发展对城市可持续发展和生态文明建设意义重大。该文采用熵权法和非期望产出的超效率SBM模型分别评价了2004—2016年中国284个地级市土地集约利用程度和区域生态效率;在此基础上,分别运用耦合协调度模型和空间自相关分析方法研究了两者耦合协调度及空间关联格局的时空演变特征。研究结果表明:当前中国城市土地集约利用与区域生态效率协调性整体处于轻度失调阶段,但耦合协调度随时间呈逐步增强态势。协调度空间分布整体呈现“东部和中部高,西部低”的格局,且随时间推移发生较小改变。全局空间自相关结果表明:耦合协调度存在显著空间正相关性,且随时间推移关联程度先增强后减弱。局部空间自相关结果显示:正相关类型高高集聚(HH)与负相关类型低高集聚(LH)主要分布在东部地区,而正相关类型低低集聚(LL)和负相关类型高低集聚(HL)主要分布在西部地区,其中,HH、LH和LL型主要以“组团”形式出现,聚集性强,HL型则散乱分布。随时间推移,除HL型外,其余类型空间分布的整体格局较为稳定。应制定科学的环境经济和环境技术政策,加强对城市的差异化监控与管理,合理进行分区管控并推进市域之间的技术与创新合作等来增强土地集约利用与区域生态效率的协调性,促进城市可持续发展。     

基于GIS的沂蒙山区植被格局变化驱动力研究

沂蒙山区植被格局变化受多方面影响,在驱动力分析的基础上,构建驱动力评价指标体系。综合运用空间主成份分析和GIS的先进技术,对沂蒙山区植被格局变化的自然质量、人为干扰和驱动力进行评价。研究表明,沂蒙山区植被格局变化的驱动力水平以显著和较显著为主,二者面积之和占研究区总面积的66.57%。自然条件差、人类社会经济活动的干扰是植被格局趋于退化的重要原因。     

拉西瓦水电站建设对区域景观格局与生境质量的影响

评价水电站建设对景观格局与生境质量的影响对改善当地生态环境质量、减少水土流失具有重要意义。以拉西瓦水电站周边区域为研究区,基于2000年、2005年、2010年、2015年土地利用和DEM等数据,利用移动窗口法分析水电站建设各时期景观格局指数的时空演变规律,结合InVEST模型研究生境质量的时空分布特征,探究水电站建设对周边区域景观格局与生境质量造成的影响。在此基础上,采用空间自相关方法分析生境质量的时空聚集模式,探讨高原地区水电站建设对周边区域生境质量时空聚集造成的影响。结果表明:(1)在2005—2010年水电站建设中期,景观格局指数空间分布发生明显变化,2000—2005年水电站建设前期与2010—2015年水电站建设后期几乎不变。(2)研究区的生境质量数值为0.3～0.7,在2005—2010年水电站建设中期,"中等"生境质量的面积占比由35.15%变成45.26%,"良好"生境质量的面积占比由48.23%变成40.28%。(3)2000年、2005年、2010年、2015年4期生境质量的Moran’s I均为正值,在空间上呈现非随机性,"高—高"空间聚集主要为河流与裸土地地区,"低—低"空间聚集为稀疏草地与建设用地地区,2005—2010年在水电站位置的西北区域,"不显著"空间聚集转为"低—低"空间聚集。     

江西省县域耕地集约利用水平时空差异研究

在构建衡量耕地集约利用水平的P—S—R模式指标体系基础上,以县域为基本空间单元,将GIS技术与空间相关分析等方法相结合,测度了江西省耕地集约利用水平状况,划分为5个利用水平等级与4种分异类型,并从时空角度探讨集约利用水平变化及其空间分异性。结果表明:近年来江西耕地集约利用总水平与单项水平不断提高,状态准则为影响主导因素;集约利用水平呈现出较明显的空间集聚特征与区域差异性,平原区集约水平高于丘陵与山区,经济发展较快地区水平相对较高;局域空间上,水平高、低区域各自集聚;LISA集聚类型中,以“H—H”、“L—L”类型为主,分别对应于高、低水平等级。其中,“H—H”关联的县域主要分布在北部平原区、经济实力较强的县（市）,而赣东北、西北及南部的丘陵山区则表现出较为明显的“L-L”关联特征。     

基于质量指数和空间自相关分析的耕地保护分区研究

以河南省漯河市为例,从耕地质量综合评价视角出发,分别计算各图斑的土壤条件、立地条件、管理水平质量指数,借助空间转换方法将耕地图斑转换为村级行政区作为质量指数空间评价单元,用空间自相关方法分析耕地质量的空间相关性和集聚特征,并据此划分耕地保护区。研究结果表明:（1）就全局而言,漯河市耕地质量指数具有一定的聚类特征,表现为较强的空间正相关性,且相关程度为管理水平指数 > 立地条件指数 > 土壤条件指数;（2）就局部而言,研究区内临近村庄间耕地质量空间属性以正相关为主,多为块状、条状集中分布;负相关仅占极小比重,呈零星分散分布;（3）基于耕地质量指数集聚性特征和耕地质量限制因子,将漯河市耕地划分为优质农田保护区、单一限制因子改良区、复合限制因子提升区和综合整治提升区,针对各保护区特点提出具体管护措施。     

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。     

陕西省城镇化与耕地利用生态效率耦合协调时空分析

[目的]探究陕西省耕地利用生态效率与城镇化进程的耦合协调关系,为陕西省城镇化开发和耕地保护相关政策制定提供理论依据。[方法]基于陕西省2005—2019年各县域面板数据,建立耕地利用生态效率评价指标体系和城镇化发展水平评价指标体系,测算县域单元耕地利用生态效率及城镇化水平,采用耦合协调度模型探索两者间的耦合协调关系,利用空间自相关方法分析各县域单元耕地利用生态效率和城镇化发展的空间格局演化特征。[结果]2005—2019年陕西省耕地利用生态效率水平由0.765下降至0.684,但整体耕地利用生态效率值相对较高,且县域间存在空间差异性,各区县耕地利用生态效率以团块状聚集,陕北、关中和陕南地区间差异随时间逐渐缩小;2005—2019年陕西省综合城镇化水平提高了198.24%,整体呈“中部高、南北低”的分布态势,关中地区是人口城镇化、经济城镇化、土地城镇化的核心区域,变化速率整体表现为：经济城镇化>人口城镇化>土地城镇化;2005—2019年,陕西省县域单元耕地利用生态效率与城镇化耦合度等级主要处于低水平耦合向拮抗耦合过渡阶段,25%的区县耦合度有所提高;2005—2019年,陕...