东北黑土区典型县域耕地质量对耕地水田化的空间响应

[目的]耕地水田化过程对耕地质量具有至关重要的影响，明确东北黑土区耕地质量对耕地水田化的空间响应，是提升黑土耕地质量实现耕地可持续利用的重要前提。[方法]构建LESA耕地质量评价体系，采用CRITIC模型、双变量局部空间自相关模型，揭示耕地质量和耕地利用变化之间的空间响应关系。[结果](1)研究区耕地水田化现象剧烈，呈现出东部最强、西部次之、中部最弱的时空分异格局；(2)研究区耕地质量变化显著，耕地质量下降比例低于质量提升比例，表现出中部下降最高、西部下降次高、东部下降最低的时空格局；(3)研究区耕地质量对水田化的响应具有双重效应，负向响应更为敏感，整体呈现出东部耕地质量响应程度高于其他区域的空间格局。[结论]研究区耕地水田化对耕地质量具有正、负两种效应，依据效应方向进行耕地利用结构调整，是保护黑土耕地的重要途径。对于具有正向效应的区域应适度推进旱改水项目，而针对具有负向效应的区域应停止旱改水工程，积极进行水田休耕，并可适当地将其恢复为旱地。     

粮食安全背景下东北典型黑土区耕地压力动态变化及趋势分析

东北黑土区耕地肩负国家粮食安全的重任,目前其耕层变浅、质量下降等耕地压力问题逐渐显现。为了掌握区域尺度上黑土耕地压力分布及其动态变化,保护黑土资源,该研究选取21个典型黑土县区,采用修正的耕地压力指数模型、灰色-BP组合预测模型分析测算耕地压力指数及耕地压力变化趋势,并依此对现有黑土地保护政策提出细化建议。结果表明：1）耕地压力指数受到耕地质量（负向影响）、实际人均耕地面积（负向影响）、粮食安全保障范围（正向影响）、社会经济发展水平（负向影响）等综合影响,得出典型黑土区域耕地压力的时空变化特征。2）耕地压力可表征粮食安全压力,但粮食安全压力无法准确反映耕地压力状况。3）耕地压力变化趋势为整体向好,局部堪忧。2004-2019年21个研究单元中除拜泉县以外耕地压力均下降至安全范围,2020-2024年有15个县区处于无压力平稳区或压力下降区,其余县区处于不同程度的压力状态。最后,对于不同压力区域提出因地制宜的黑土地保护政策建议。研究结果可为缓解黑土耕地压力、实现国家粮食安全提供科学依据。     

华北集约化农区耕地土壤肥力时空演变特征——以河北省曲周县为例

科学准确地进行耕地土壤肥力评价以及揭示其时空演化特征,对于指导农业生产与耕地资源可持续利用具有重要意义。本文以华北集约化农区典型县域河北省曲周县为研究区,基于耕地土壤样点测试数据和耕地利用数据,综合运用模糊综合评价和地统计学方法,以耕地利用图斑为评价单元对耕地土壤肥力进行评价,并揭示耕地土壤肥力的时空演变特征。结果表明：2000-2018年研究区耕地土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾平均含量均有所增加,pH有所降低,且均受到结构性因素和随机性因素的共同影响;2000-2018年研究区耕地土壤肥力指数均值由0.25增长为0.54,增长率为116.00%,耕地土壤肥力由较低水平转变为中等水平,且总体变异程度和空间自相关程度均处于中等水平;2000年和2018年耕地土壤肥力等级分别以Ⅱ级和Ⅲ级为主,为总面积的83.92%和50.43%,广泛分布于除侯村镇和依庄乡之外的各个乡镇;2000-2018年研究区耕地土壤肥力Ⅰ级和Ⅱ级面积减少,Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级面积有所增加,Ⅱ级转出面积和轻度增加的面积最大,但最高等级和高度增加的耕地面积相对较小,其面积比重分别为1.86%和3.34%。因此,曲周县土壤肥力受到自然本底特征与人为农业生产活动的共同影响,有效地平衡与协调土壤养分元素含量有助于提升耕地土壤肥力以及土地资源的可持续利用程度。     

基于时空扫描统计的耕地质量等级变化监测——以福建省闽侯县为例

[目的]分析福建省闽侯县多年耕地质量等级的时空变化及布局,为东南丘陵区复杂地貌地带耕地质量的时空格局演变研究提供新思路与新助力。[方法]将时空统计扫描法引入多时序耕地质量监测中,结合传统空间分析方法,对县域耕地质量的连续变化趋势及空间分布进行研究。进一步地,将引入时空扫描模型产生的试验结果与运用传统空间自相关分析法中的局部自相关模型的试验结果进行比对。[结果](1)在挖掘高值的聚类特征上,时空扫描模型优于局部自相关模型;(2)2018—2019年闽侯县耕地质量等级在变化幅度和空间分布广度上均大于2019—2020年的耕地质量等级变化与分布状况;(3)2018—2020年闽侯县整体的耕地质量逐年稳定并呈现上升趋势。(4)根据闽侯县耕地质量的时空格局变异情况将耕地划分为高级优质提升区、低级优质提升区、首要重点整治区、次要重点整治区、适度改良区5个区。[结论]补足养分因子、兴建水利和平衡土壤pH值是防止并逆转耕地质量劣化和保持农田高质量、高产出的重要实施方案。此外建立耕地保护区,防范耕地非农化也有助于耕地质量的稳固和提升。     

东北黑土区侵蚀沟发展状况及其对粮食安全的影响

通过对东北黑土区典型流域1965和2005年各种类型侵蚀沟的数量、长度、密度、面积(主要为吞食耕地面积)和分布情况以及40年来侵蚀沟的时空变化特征等进行分析,研究东北黑土区侵蚀沟发展状况对粮食安全的影响。结果表明:1)从1965至2005年的40年,研究区侵蚀沟总面积增加85.27 km2,条数增加13 168条,总长度增加6 183.70 km,沟壑密度由1965年的0.034 km/km2变化为2005年的0.193 km/km2,侵蚀沟条数、面积和密度呈快速增加趋势;2)40年间,耕地上的侵蚀沟面积增加81.83 km2,条数增加12 825条,长度增加5 981.23 km,沟壑密度增加0.271 km/km2,林地与其他用地上的侵蚀沟面积增加3.44 km2,条数增加343条,长度增加202.47 km,沟壑密度增加0.02 km/km2;3)典型黑土区侵蚀沟发生在耕地上的比例极大,其中面积所占比例达96%,条数所占比例达97.4%,说明40年来侵蚀沟的发展主要在耕地上。研究结果对区域的粮食生产和国家的粮食安全具有重要意义。     

植被覆盖和降雨因子变化及对东北黑土区土壤侵蚀的影响

[目的]研究东北黑土区植被覆盖和降雨侵蚀力因子对土壤侵蚀时空变化的影响程度,为该区水土流失治理和可持续发展提供科学依据.[方法]运用修正后的通用土壤流失方程(RUSLE)得到了2000-2018年东北黑土区土壤侵蚀分布特征,并探究土壤侵蚀模数与因子时空分布变化规律,得出侵蚀模数对于植被覆盖和降雨侵蚀力因子变化的敏感性....     

基于Moran’s I的安徽省太湖县耕地质量时空格局分析

[目的] 探究耕地质量时空格局演变规律,为各级土地管理部门进行耕地分区利用与保护提供决策依据,为提升耕地质量和优化土地空间布局提供参考。[方法] 基于安徽省太湖县2008年及2018年耕地质量等级评价成果,以ArcGIS和GeoDa为平台,利用时间序列法和空间自相关分析等研究方法,分别从全局自相关和局部自相关两方面分析太湖县10 a跨度的耕地质量时空格局变异情况,划分制定4类分区管理方案：限制建设区、综合改良区、适度改良区和重点整治区,并有针对地提出符合实际情况的耕地管护措施。[结果] ①2008—2018年,太湖县总耕地面积增加6 474.45 hm²;②2008年及2018年全局自相关Moran’s I分别为：0.419 478,0.288 328,Z得分分别为：8.677 693,5.527 830;③在空间分布上太湖县耕地质量空间正相关类型多以“组团”聚类形式出现,负相关类型无明显集中区域。[结论] 太湖县10 a时间跨度上耕地面积增加了6 474.45 hm²,耕地资源的10 a平均变化率P=1.65%,耕地质量平均等级提升1.68等;在空间分布上呈显著空间自相关特征和空间聚集特征。     

武汉城市圈耕地集约利用时空分异特征

为加强对武汉城市圈耕地集约利用时空变化规律的认识,该文从投入强度、利用程度和产出效益3个方面构建了包含10项指标的耕地集约利用评价指标体系;以县级单元作为基本分析尺度,运用全局主成分分析方法,对划分的35个评价单元2002－2009年间的耕地集约利用水平进行综合评价,分析武汉城市圈耕地集约利用的时空分异特征。结果表明：2002－2009年,随着资本投入和科技投入的波动性增长,武汉城市圈耕地集约水平呈现出"稳定上升-平稳发展-阶段下降-迅速上升"的变化过程,平均分值由58.40提高至61.62,整体保持了增长态势;受区域地貌特征、耕作条件的影响,武汉城市圈各地区耕地集约利用水平差异显著,集约度较高的区域主要分布于东西沿江平原一线,南北丘陵山区耕地集约度较低,总体呈现"中间高、两翼低"的空间分异格局;但随着城市圈整体集约度的提高,各地区间耕地利用集约度的差异正在逐步缩小并趋于稳定;研究期内,各地区耕地集约度变化呈现明显的空间分异特征,多数地区耕地集约度变化呈现波动上升趋势,但城市圈中心武汉市区及其周边部分地区,由于耕地产值的大幅下降,耕地集约度有所下降。该文为武汉城市圈耕地集约利用水平的提高提供了科学依据。     

燕山山地丘陵区耕地质量提升时序研究——以河北省卢龙县为例

耕地质量提升可分别从地块尺度与项目尺度进行时序安排研究,对于了解县域耕地质量高低及其分布情况、合理布设提升建设项目具有重大意义。以河北省卢龙县为研究区,在农用地分等影响因子的基础上补充通过耕地整治工程可改善的耕地质量影响因子,构建耕地质量提升时序评价指标体系。运用逼近理想点法求得耕地质量提升地块尺度的时序,并用贴近度作为提升地块尺度时序安排的度量;并对地块尺度时序中的耕地图斑进行距离分析,得到耕地质量提升建设项目的时序。结果表明:卢龙县耕地质量优先提升区耕地总面积为13 501.16hm~2,次优先提升区耕地总面积为13 131.85hm~2,后优先提升区的耕地总面积为14 093.62hm~2。结合卢龙县实际得出可布设耕地质量提升建设项目的面积情况为:优先提升区共10 839.45hm~2,安排6个建设项目;次优先提升区共3 824.31hm~2,安排4个建设项目;后优先提升区共8 726.37hm~2,安排7个建设项目。该研究可为开展具有区域特色和务实高效的耕地质量提升的建设工作提供科学参考。     

东北粮食主产区耕地资源时空变化及其对粮食生产能力的影响

为了揭示耕地资源时空变化对粮食生产能力的影响,该文以东北粮食主产区巴彦县为研究区,以1991年土地详查数据库、2006年土地利用变更数据库和2009年SPOT5影像为基本信息源,以粮食单产等统计数据为基本数据源,运用遥感及地理信息手段,采用土地综合指数评价法分析研究区耕地资源数量、质量时空变化及其对粮食生产能力的影响,结果表明:1991-2009年研究区耕地资源数量呈持续增加的趋势,耕地向非耕地的转换主要发生在林地和其他用地之间;1991-2006年研究区增加耕地资源中三等地耕地面积增加最多,一等地增加最少。减少的耕地资源中二等地和三等地耕地减少最多,而一等地减少最少;2006-2009年增加耕地中二等地耕地增加最多,一等地耕地增加最少;减少的耕地资源中,三等地耕地减少最多,一等地耕地减少最少;位于北部岗平原农牧区的二等地耕地是影响粮食生产能力最大的区域,三等地和四等地耕地面积虽占到总耕地面积的50%左右,但受到自然因素和土壤因素的制约,粮食生产能力也受到影响。     

基于TOPSIS模型的典型黑土区耕地质量评价及土壤侵蚀耦合协调分析

黑土区是中国重要的粮食产区，掌握黑土区耕地质量状况，探索耕地质量与土壤侵蚀的耦合协调发展关系，可以进一步保持耕地的健康发展。为探讨黑土区耕地质量与土壤侵蚀的耦合协调发展关系，以嫩江市为研究区，利用层次分析法及CRITIC权重法确定22项选取指标的综合权重，通过综合质量指数法构建地学特征、土壤特性、土壤健康、基础设施建设及植被生长5个维度的质量指数，引入TOPSIS模型分析确定嫩江市耕地质量等级，开展黑土区障碍因子诊断、侵蚀状况模型评估及耦合协调研究。结果表明：1）嫩江市以中等级耕地为主，占总耕地面积的29.6%，高等级耕地较少，占比为10.1%。耕地质量等级存在较大差异，集聚类型以不显著为主，且在市域内呈现散碎分布的空间格局。2）根据障碍因子诊断发现，指标层中土壤pH值、排水能力、灌溉能力、地块连片度及比值植被指数指数的障碍度较高，是制约耕地质量的主要因素。准则层中耕地的基础设施建设指数障碍度最高，对于耕地质量具有显著影响。3）嫩江市西南部区域土壤侵蚀强度相对较弱，侵蚀较为严重区域主要分布在嫩江市的北部及东部区域，空间分布格局呈现东北高西南低。4）空间耦合协调分析发现，耕地质量与土壤侵蚀强度的空间耦合度介于0.22～1.00之间，具有明显的耦合响应特征，呈现出一定的空间差异性，总体上土壤侵蚀与耕地质量处于良好的协同发展状态。研究为松嫩平原农业健康生产及黑土区耕地质量监测评价提供参考依据。     

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。     

黄河西岸陕西各县市耕地质量时空变化特征及其分异规律

为推动黄河流域高质量发展,以黄河流域为地理单元,从县域层面系统分析黄河西岸陕西各县市耕地数量和质量时空变化特征及其分异规律。基于陕西省2005-2018年耕地质量等别评价成果,采用动态度模型法、面积加权平均法、耕地质量区位指数法、重心迁移模型法研究黄河西岸陕西各县市耕地质量变化。结果表明:(1)时间上,2005-2018年黄河西岸陕西各县市耕地资源数量上表现下降趋势,质量上平均利用等别不高且变化不大。数量方面:年平均下降率为5.86%,在2005-2010年、2010-2015年、2015-2018年为先下降、后上升、再下降的变化态势,平均年变化率分别为17.46%,3.58%,1.60%,耕地数量变化更加平稳;质量方面:2005年、2010年、2015年、2018年平均利用等别不高且变化不大,分别为12.46,12.60,12.50,12.50。相比全国平均耕地利用等9.96,黄河西岸陕西各县市耕地利用等处于较低水平,相比陕西省平均利用等11.34,耕地利用等约低于省内一个等。(2)空间上,2005-2018年黄河西岸陕西各县市耕地质量大致呈现自南向北逐渐降低的分异格局。区位指数角度:位于关中平原的潼关县和大荔县耕地利用等较高,为高等地的聚集区,但开展城市建设占用优质耕地,补充一般耕地,造成耕地质量有所下降。陕北地区耕地质量较差,中、低等地的区位指数较高,由于积极开展土地整治工程耕地利用等别均有提升。重心迁移角度:高等地重心在2005-2018年期间处于大荔县,中等地重心由合阳县向黄龙县迁移,低等地重心由佳县迁向米脂县,再迁回佳县。且中等地重心坐标迁移量>低等地重心坐标迁移量>高等地重心坐标迁移量。黄河西岸陕西各县市耕地数量、质量变化均愈加平稳,耕地质量大致呈现自南向北逐渐降低的格局,应保证潼关县和大荔县耕地质量不降低的同时保持黄河西岸陕北县市耕地质量增长趋势。本研究成果为黄河流域生态保护提供耕地管护支持,为基本农田划定、国土空间规划编制和耕地质量管理提供了基础支撑。     

基于地貌分区的河北省近10年耕地时空变化分析

地貌可以制约地表水分和热量的分配，对耕地质量具有决定性的意义。该研究基于土地利用现状、地貌区划和降水等数据，利用空间分析、单一地类流向分析等方法，分三个时段从地貌分区的角度研究了河北省2009－2018年耕地时空变化情况。结果表明：1）近10年耕地面积基本保持稳定。耕地共减少2.91万hm2，平均每年减少0.32万hm2；平原和盆地耕地减少，丘陵、山地和高原耕地增加。2）耕地重心向北移动，耕地"上山"现象明显。2009－2012、2012－2015、2015－2018这3个时段内流入耕地较流出耕地平均海拔分别升高了321.89、120.25、102.78 m；流入耕地重心较流出耕地重心向分别向西北、东北、北方向移动了78.19、38.05、18.06 km。3）耕地向降水少、气温低的区域转移。流入耕地平均降水和气温低于流出耕地。降水量小于400 mm的区域耕地面积增加1.57万hm2，降水量大于400 mm的区域耕地面积减少4.48万hm2；平均气温大于8 ℃的区域耕地面积减少5.06万hm2，平均气温低于8 ℃的区域耕地面积增加2.15万hm2。4）流入耕地的主要来源为未利用地，流出耕地的主要去向为建设用地，村庄建设占用是最主要的去向。研究结果可为完善耕地占补平衡政策和耕地后期监管提供决策支撑。     

宣城市耕地质量等级及土壤养分空间分布特征

[目的]研究宣城市耕地质量及土壤养分特征,为其因地制宜提升耕地质量提供科学依据.[方法]基于GIS技术,从立地条件、剖面性状、耕层理化性状、土壤养分、健康状况、农田管理6个方面选取15个评价指标,利用模糊数学法和层次分析法开展宣城市耕地质量等级评价与土壤养分空间分布特征研究.[结果]宣城市耕地一至十等地均有分布.其中,...     

昆嵛山国家级自然保护区生态系统服务价值演变

昆嵛山国家级自然保护区位于山东省东部沿海,是胶东半岛重要的生态屏障区,研究该区土地利用类型和生态系统服务价值的动态变化,为进一步明确该区域主体服务功能,完善昆嵛山自然保护地体系构建提供科学依据。通过解译2008—2018年的遥感影像数据,分析不同土地利用类型动态变化,运用当量因子法估算昆嵛山国家级自然保护区生态系统服务价值。结果表明2008—2018年昆嵛山国家级自然保护区土地利用类型变化主要是裸地及其他、耕地和林地之间的转移,面积增加最多的土地利用类型是林地,面积减少较大的土地利用类型是耕地、裸地及其他。2008—2018年,昆嵛山国家级自然保护区生态系统服务价值由3.36亿元增长至3.68亿元,食物生产功能价值呈减少趋势,原料生产、水资源供给、气体调节、气候调节、净化环境、水文调节、土壤保持、维持养分循环、生物多样性、美学景观功能价值均呈不同程度的增长趋势,其中气候调节和水文调节功能价值增长显著。生态功能是昆嵛山的主要服务功能,其中调节服务是昆嵛山的主要生态功能。不同土地利用类型中,林地的生态服务能力较高,也是维持昆嵛山生态系统服务的主体,昆嵛山自然保护区土地利用结构向着增强其生态功能的方向发展。     

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。     

大都市郊区土地利用时空演变特征与生境质量评价

为探究大都市郊区"土地利用-生境质量"可持续机制,以天津市郊区武清区为例,通过分析1980—2018年的土地利用数据,以In VEST模型对其进行Habitat Quality模块水平数值测度,研究京津都市圈发展对大都市郊区土地利用转型与生境质量的影响。研究结果:1)1980—2018年武清区土地利用类型以耕地为主导,但耕地面积下降明显,城镇用地和农村居民点用地面积快速增长,未利用地面积大幅缩减,林地和草地占比较小。2)武清区土地利用类型转换剧烈,耕地转移面积最大,林地和草地集中向城镇用地和农村居民点用地转移,水域集中转向耕地,城镇用地和农村居民点用地转移面积较大,未利用地转换面积较小,但转移概率最为剧烈。3)武清区土地利用综合动态度增长了2.87%,具体表现为城镇用地、农村居民点用地和水域的土地利用变化速率保持正向增长,耕地变化速率呈现负增长。4)总体上,武清区呈现出"城扩耕缩"、"人进草退"的态势,但局部年份也有"草进水进"的转态;武清区生境质量处于中等级,但中等级面积趋于下降,低等级生境质量面积趋于上升,较低等级面积较小且呈下降趋势,较高和高等级生境质量区面积趋于扩大;生境质量低值区以武清城区为核心集中分布,且零星分布于武清区东北、西北地区;生境质量高值区集中分布于武清区东部。研究表明:在我国推进新型城镇化发展,特别是加强跨区域都市圈建设中,应当严格保护大都市郊区生态源地,统筹调控大都市郊区生态安全分区,推进大都市郊区生态廊道和全域生态节点建设。