我国大宗农产品贸易格局及对外依存度研究——基于虚拟耕地资源的分析和评价

我国已成为农产品进口大国,而所有农产品中都隐含有一定的耕地资源,论文基于农产品虚拟耕地资源的分析和评价,系统研究了我国大宗农产品贸易格局及对外依存度。论文所涉及的大宗农产品及其制品主要是土地资源密集型产品,包括粮食、油料、木薯、植物油、棉花、糖、饲料粕类等7大类,24个具体品种,以2000-2016年分国别的贸易数据为基础,从消费者的角度对大宗农产品虚拟耕地资源贸易量进行了分析和评价。研究结果显示,我国大宗农产品虚拟耕地资源净进口量由2000年的675×10⁴ hm²增加到2016年的5 928×10⁴ hm²,其中美国和巴西是中国农产品虚拟耕地进口量最大的国家,进口量分别由2000年的342×10⁴和146×10⁴ hm²,增加到2016年的2 101×10⁴和2 192×10⁴ hm²,占我国虚拟耕地进口总量比例超过70%;2016年农业耕地资源对外依存度达到30.5%,对巴西和美国的依存度分别为11.3%和10.8%。土地密集型农产品的大量进口,在一定程度上缓解了我国耕地资源紧张的压力,保证了粮食安全。     

2000~2005年三江平原土地利用/覆被变化对植被净初级生产力的影响研究

区域土地利用/覆被变化对植被生产力的影响是LUCC环境效应的重要组成部分,对于区域陆地生态系统碳循环的研究具有重要意义。三江平原地区是我国土地利用变化最为剧烈的地区之一,然而,区域尺度上土地利用/覆被变化对植被生产力的影响研究不多。基于以上原因,论文应用以遥感观测和生态系统过程模型为基础的土地利用数据和植被净初级生产力NPP数据,估算土地利用变化过程对三江平原地区植被生产力的影响。结果表明,林地、草地和沼泽湿地向耕地的转化是三江平原土地利用/覆被变化的最主要特征。2000~2005年期间,耕地面积增加了43.28×10⁴hm²,主要来自林地、草地和湿地的转化,转化面积分别为26.20×10⁴、10.81×10⁴和22.45×10⁴hm²。过去5年间,三江平原平均NPP由401.1g C m^-2 a^-1下降为377.5g C m^-2 a^-1,其中沼泽湿地平均NPP下降了7.8%,耕地、林地和草地的平均NPP均呈下降趋势。2000~2005年期间,三江平原地区净初级生产总量由4.37×10⁴G g C a^-1下降为4.11×10⁴G g C a^-1,减少量为2 575.1G g C a^-1,减少率为5.9%。三江平原地区2000年和2005年的气候因子变化不大,其对NPP的影响可以忽略。土地覆被变化直接导致区域净初级生产力的降低,人类活动干扰的强度和频度加剧对于区域植被净初级生产力的降低具有重要影响。     

基于景观格局的干旱内陆河流域生态风险分析——以石羊河流域为例

合理评估流域生态风险,对于优化流域景观格局、建立流域生态风险预警机制、降低流域生态环境风险、维护流域生态功能具有十分重要的意义。文章以干旱内陆河典型流域为研究对象,以三期遥感数据为基础,构建生态风险指数,结合ArcGIS的空间分析功能,对流域生态风险的时空特征进行分析,结果表明：1987-2010 年,流域景观发生较大了变化,草地面积减少12.73×10⁴ hm²,未利用地面积增加15.59×10⁴ hm²;将生态风险划分为5 个等级,其中低生态风险区向流域上游不断迁移,面积减少31.89×10⁴ hm²,较低生态风险区向上游和中游不断延伸,面积增加29.30×10⁴ hm²,高生态风险区向下游不断扩展,面积增加58.69×10⁴hm²;流域生态风险转换方式共有7 种,低向高等级转化的总面积为122.56×10⁴ hm²,高向低等级转化的总面积为6.12×10⁴ hm²,生态风险呈增高趋势。     

三江平原湿地生态环境受威胁现状及其保育研究

三江平原位于黑龙江省东北隅,是全国著名的面积最大的自然湿地集中分布区之一。经过近50年大面积开发,天然湿地面积约从原来的534×10⁴hm²减少到113×10⁴hm²,仅占本区土地总面积10.39%的现有湿地基本上镶嵌在大型现代化农场群的耕地之中。自然湿地大量丧失,湿地景观破碎化,受到水源不足、水质下降威胁;湿地变成"孤岛"。湿地功能退化,湿地植物丰度下降,生物生产量下降,濒危植物增加,濒危动物,特别是珍稀水禽数量逐年减少。湿地资源开发对区域环境的影响应引起重视。为了改变湿地受威胁、生态与环境退化现状,必须实施湿地恢复、保育工程:即引水灌溉工程、廊道建设工程和关爱湿地工程。     

黑龙江省近50年来沼泽湿地退缩特征及其原因分析

在RS和GIS的支持下,综合集成1954年地形图和2000年TM影像重建黑龙江省1954~2000年沼泽湿地的空间信息矢量数据,结合斑块质心变化模型、景观参数和欧几里德最短距离函数,分析黑龙江省沼泽湿地退缩的区域分异特征,进一步从人类活动对沼泽退缩的影响的角度探讨沼泽退缩的原因。研究结果表明:黑龙江省近50年来,沼泽湿地面积急剧减少,由791.4×10⁴hm²减少到303.5×10⁴hm²;沼泽景观趋于破碎化;退缩的焦点区域主要集中在三江平原、大小兴安岭和松嫩平原。导致湿地退缩的人文原因主要包括三个方面:人口增加和耕地的不断开垦,国家建设国营农场的农业发展政策,与主要公路的空间区位关系。     

中国1990~2004年生态足迹动态变化效应的分解分析

通过构建生态足迹分解模型,论文将中国1990~2004年生态足迹的动态变化分解为经济规模、产业结构和足迹强度这3种因素的变化效应,并对各分解效应进行了测度与分析。结果表明:生态足迹年度间变化均值为1.065 5×10⁸hm²。其中,由经济规模、产业结构和足迹强度所引起的足迹变化分别为2.108 2×10⁸hm²,-0.439 8×10⁸hm²和-0.602 9×10⁸hm²。总的看,经济规模的变化助长了总足迹的增长,而足迹强度和产业结构的变化对总足迹的扩张起到了一定的遏制作用。生态足迹变化是由各因素共同作用的结果,而在不同时期各因素对足迹变化所发挥的效应不同。该研究结果对于理解我国生态足迹变化与经济发展之间的关系,以及产业发展政策调整及可持续发展研究具有一定参考价值。     

基于LMDI模型的中国粮食产量变化及作物构成分解研究

理清1980-2010 年间中国粮食产量变化的作物贡献及其主要贡献因子,为今后农业政策的调整提供决策依据。论文采用对数平均迪氏分解模型(LMDI)开展1980-2010 年间中国粮食产量变化及作物构成分解研究。研究结果表明:①30 a 间中国粮食产量增加了2.26×10⁸ t,粮食播种面积效应和粮食单产效应分别为-0.21×10⁸和2.47×10⁸ t;粮食单产水平提升对粮食增加量的贡献值大,但这一贡献效应的增加量在减弱。②稻谷、小麦和玉米三种作物产量在全国粮食总产量中的比例波动性上升;稻谷单产、小麦单产、玉米单产,以及玉米播种面积的增产效应最为明显,是驱动全国粮食产量增加的主要因素。③地区贡献以黑龙江和河南最为突出,累积贡献率约占1/3,省域粮食生产“北进中移”的趋势明显;各省域粮食产量的贡献因素差异显著,大豆、薯类和其他作物对粮食总产量变化的贡献较小。建议实施差别化的粮食生产政策,在继续提高粮食单产的同时稳定粮食播种面积,确保国家粮食安全。     

覆沙改良科尔沁沙地-松辽平原交错区盐碱地与造田技术研究

为了研究盐碱地改造利用,进行了沙土和盐碱土混合,研究混合后的"沙碱土"特性,并实验了其种植作物的幼苗表现。科尔沁沙地与松嫩平原盐碱地和辽河平原盐碱地在松辽分水岭两侧交错重叠分布,面积达350×10⁴hm²,具有可改造旱田100×10⁴hm²的潜力。当盐碱土中混入40%~60%的沙丘风沙土时,电导率指示的盐分含量降低20%~50%,碱化度降低40%~60%,满足种植玉米、向日葵等旱作作物的条件。此区进行盐碱地"覆沙造旱田"在理论和实践上都具有可行性。     

东南沿海地区土地利用转换态势与机制分析

引进土地利用动态度、利用优势度和类型复杂度评判指标,重点揭示20世纪90年代东南沿海地区土地利用类型转换程度、时空差异及其机制。研究表明:东南沿海地区耕地减少122.2×10⁴hm²,建设用地增加85.9×10⁴hm²。土地利用类型转换态势受区域经济社会发展水平及其结构变动的深刻影响。市场经济体制的完善和个体股份机制的创新为沿海土地利用类型快速转换提供了政策平台。人口增长与技术进步是土地利用类型转换的原动力,并通过推进各类产业园区(包括开发区)、中心村镇建设而作用于土地利用类型转换的全过程。     

中国耕地资源变化与保护研究——基于土地督察视角的考察

伴随着快速工业化、城镇化以及农业现代化进程,中国经济取得飞速发展,但中国经济的高速发展是以资源尤其是耕地资源的过度消耗和环境的不断恶化为代价的。论文在分析经济发展和耕地资源利用态势基础上,从现实和理论两个视角剖析耕地资源减少的危害、理论动因及保护与管理的缺陷,进而引出弥补管理缺陷的政策走向：土地督察制度的建立;并明确其历史使命：消减耕地过度性损失。然后,在构建模型测算耕地损失基础上,考察督察视角下不同区域理性耕地保护目标。结果表明：其一,我国1989~2006年之间耕地资源过度性损失达1930742.27hm²;其二,倘若延续当前的经济发展和生态建设态势,即使督察部门消减耕地过度性损失,2020年的耕地红线1.20×10⁸hm²必将在2009年底突破,粮食不安全将是“十二五”乃至以后时期的主要特征;其三,倘若国家暂缓生态退耕,经济发展即使延续过去占用耕地态势,2020年以前中国粮食处于安全状态;其四,在国家暂缓生态退耕前提下,从土地督察的历史使命判断,2020年全国理性耕地保护目标至少为1.21×10⁸hm²。最后,提出注重内涵发展和暂缓生态退耕等政策建议。     

1950s中期以来东北地区盐碱地时空变化及成因分析

论文以1950s中期1:100000地形图和2000年Landsat/TM影像为数据源,基于地学知识重塑1950s中期盐碱地分布状况,通过人机交互解译方式获取2000年盐碱地分布状况,然后采用GIS空间分析方法对近50年盐碱地时空变化特征进行分析。结果表明：①东北盐碱地主要分布在松嫩平原(占90%以上)和呼伦贝尔草原,盐碱地由58.51×10⁴hm²增至219.31×10⁴hm²,吉林省盐碱地扩展最显著,盐碱地面积最大;②盐碱化程度从以轻度盐碱化为主发展为以中重度盐碱化为主;③气候变化、水利灌溉设施和道路网建设、过牧和滥垦、油田开采等多种因素导致东北盐碱地扩大,但在局部地区由于生态恢复和改良利用措施、过量抽取地下水导致水位大幅度下降,使得盐碱地也有缩减。     

城市土地利用与地面热效应时空变化特征的关系——以成都市为例

利用2000-2008年TM/ETM+数据,基于遥感、GIS技术与人机交互式判读解译方法获取城市土地利用数据,运用单窗算法和空间建模方法定量反演城市地表温度;在此基础上,对城市土地利用与地面热效应时空变化特征的关系进行分析。结果表明:城市土地利用时空演变以耕地、林地向建设用地、水域转移导致面积快速下降与建设用地不断侵吞耕地为主要特征;土地利用变化导致地面低温区范围减少25.927×10⁴ hm²,常温区和高温区面积分别增加12.093×10⁴ hm²和5.834×10⁴ hm²;高温区中建设用地面积比例最大,建设用地与水域、水田的平均温度分别达最高与最低;地表温度空间格局表现为各温度区呈不同形状的带状分布,热源密集分布在成都市城南高新区、城西住宅区、城中心商贸区以及城东的工业基地等区域,二环路外温度呈下降趋势;建设用地加剧了城市热效应,而水域则缓解了城市热效,不透水性与地表温度的反演结果呈较强的正相关性。因此,研究结论对于热岛效应研究、改善人居环境具有科学意义和应用价值。     

基于水资源分区和地貌特征的新疆耕地资源变化分析

以新疆1995、 2000、 2005及2008年4个时期的土地利用数据为基础,结合水资源分区、 SRTM-DEM和数字地貌等数据,分析了基于水资源分区和地貌特征的新疆耕地资源的变化特征,结果表明:①总体上,不同时段各水资源分区耕地空间分布稍有变化,但总体格局保持不变。不同时段各水资源分区的耕地面积有增有减,但增加量远超过减少量,耕地总体呈现出持续增长的趋势,从1995年到2008年,共增加126.39×10⁴ hm²。②对比4个时期26个水资源分区的耕地数值、 变化和升降形式差异,可将耕地变化形式归纳为上升、 先降后升、 先升后降和升降波动四大类。③新疆耕地空间变化存在分区差异。1995至2008年期间,耕地增加值最大者为叶尔羌河流域,为17.36×10⁴ hm²;而额敏河流域耕地面积缩减量最大,减少3.15×10⁴ hm²。④新疆耕地资源主要分布在2 000 m以下的低海拔和中海拔区域,其中以500~2 000 m区域分布最广;耕地资源主要分布于地势相对低缓的平原和丘陵区,以开发流水地貌类型的山前平原地带为主。新疆耕地变化具有很强的空间差异性,与水资源量及利用状况的空间分异密切相关。     

1990—2013年中国东北地区湿地生态系统格局演变遥感监测分析

全球变化背景下,湿地生态系统极具敏感性和脆弱性。论文以Landsat TM/ETM+/OLI和国产环境卫星影像为数据源,重建1990、2000和2013年3期东北地区湿地生态系统分布格局;通过将东北地区划分为六大重要湿地分布区,探讨了区域天然湿地与人工湿地的分布和动态空间差异性及其驱动因素。结果表明：1990、2000、2013年东北地区湿地面积分别为11.75×10⁴、10.57×10⁴、10.41×10⁴ km²,湿地率分别为9.45%、8.50%、8.38%。湿地分布具有明显的地域特征,大兴安岭湿地区是最主要的天然湿地分布区,除水田外的人工湿地主要分布在辽河三角洲湿地区。1990—2013年东北地区湿地面积损失严重,损失面积为1.34×10⁴ km²,湿地相对损失率为11.4%,天然湿地相对损失率为14.3%,主要转化为耕地。三江平原湿地区的湿地率下降最明显,天然湿地损失面积为9 935.2 km²;松嫩平原湿地区人工湿地面积增加最明显,增加 1 141.9 km²。气候变化影响叠加人类活动干扰背景下,沼泽湿地是对全球变化响应最显著的湿地类型,损失面积为16 091.4 km²。气候要素和人文因子对湿地影响具有明显的空间差异性,人类活动的变化更加能够主导东北地区湿地面积的变化。     

气候变暖背景下典型冰川储量变化及其特征 ——以天山乌鲁木齐河源1号冰川为例

冰储量变化与冰川水资源变化及其对河川径流的贡献有密切关系。论文以天山乌鲁木齐河源1号冰川为例,基于雷达测厚、冰川测图等多年实测资料,通过GIS技术,计算出该冰川不同时期的储量值,并对其变化特征进行分析。结果表明,乌鲁木齐河源1号冰川1962、1981、1986、2001和2006年的储量分别为10 736.7×10⁴、10 296.2×10⁴、9 989.4×10⁴ m³、8 797.9×10⁴和8 115.0×10⁴ m³。1962-2006年44 a间,在气候变暖背景下,冰储量亏损24.4%,厚度减薄12.1%,面积减小14.0%,最大长度缩短7.6%,且均呈加速趋势。1981年之前,冰川面积和长度的减小是造成冰储量减少的主要原因;1981-2001年,冰川厚度、面积、长度的减小共同造成储量的减少,面积的缩小仍是主导因素;2001年以后,冰川厚度的减薄成为冰储量减少的主要因素。     

区域耕地非农化与粮食产量关系空间特征研究——以东北三省为例

由于我国人地关系紧张,耕地非农化对于耕地总量及粮食安全有一定的影响,因此耕地非农化与粮食产量关系的空间特征已经成为研究焦点。论文以东北三省为研究对象,应用GIS技术详细地分析了耕地非农化、耕地非农化与耕地综合质量关系及耕地非农化与粮食产量关系的空间特征。研究结果表明：①东北三省在1993~2003年10年间耕地非农化面积为16.599×10⁴hm²,耕地非农化率为1.012%,年均耕地非农化率为0.101%,吉林和黑龙江两省分别是耕地非农化程度最高、最低的两个省份,耕地非农化率分别为2.138%和0.215%,东北三省交通位置优越及沿海的县（市）耕地非农化程度较高;②吉林省耕地非农化面积最大,但以占用中下等耕地为主,中下等耕地非农化面积占该省总耕地非农化面积64.2%;而辽宁省和黑龙江省耕地非农化区域绝大部分都是上等地,分别占本省耕地非农化面积的90.9%和52.2%;③东北1993~2003年10年间因耕地非农化共导致粮食减产9.106×10⁸kg,以吉林省为最,占总量的59％。建议禁止辽宁省和黑龙江省建设用地占用上等耕地,而严格控制吉林省的建设用地过快发展,注重经济发展与耕地保护之间的协调,是落实东北三省未来“耕地总量动态平衡”政策的关键所在。     

北京湿地生态系统重要服务功能及其价值评估

论文基于北京市湿地资源调查数据,重点评估了湿地调蓄洪水、供给水源、净化水质、蒸发降温和维护生境等重要生态服务功能及其价值。结果表明,2014年北京市湿地面积5.14×10⁴ hm²,其中46%为自然湿地,并集中分布在密云、房山和门头沟等远郊区。北京市湿地生态系统年均调蓄洪水20.75×10⁸ m³、供给水源9.44×10⁸ m³、净化水体污染物（COD）4.22×10⁴ t、蒸发吸热3.03×10¹² kJ,并维护着较高质量生境0.96×10⁴ hm²,其经济价值分别为158.95×10⁸、11.89×10⁸、1.69×10⁸、4.21×10⁸和10.84×10⁸元。虽然这些重要生态系统服务的78%来自于北京市远郊区的湖库与河流湿地,但是主城区湿地同样提供着重要的生态服务功能,且受益人群数量较高,因而更需重点保护。     

近50a玛纳斯河流域土地利用/覆被变化对碳储量的影响

土地利用变化对碳收支的影响是当前全球变化研究领域的重点内容之一,中国西北干旱区土地利用变化对陆地生态系统碳收支的影响尚不清楚。论文以西北干旱区流域绿洲水土开发的典范--玛纳斯河流域为研究区,基于Bookkeeping模型,利用多期土地覆被类型图、植被和土壤碳密度历史文献及实地调查资料,开展玛纳斯河流域近50 a荒漠转变为绿洲农田和农田弃耕两种主要土地覆被变化对碳收支的影响研究。玛纳斯河流域的垦殖活动有利于碳储量的增加,在1962-2008年的46 a间,土地利用变化导致流域植被碳储量增加6.34×10⁵ t,土壤碳储量增加3.14×10⁶ t,总碳储量增加3.77×10⁶ t。受土地覆被变化面积和转换类型碳密度差异的影响,不同土地覆被类型转换对碳储量的影响存在显著差异:荒漠草地、裸地开垦为耕地均引起植被和土壤碳储量显著增加;林地开垦为耕地引起植被碳储量减少,土壤碳储量增加,总碳储量减少;而耕地弃耕通常会导致流域碳储量减少。     

东北地区粮食单产空间格局变化及其动因分析

基于东北地区183个县级行政区域的统计数据,运用数理统计和GIS空间分析等方法,分析1980-2005年该区粮食单产变化空间变化特征及其动因,并划分粮食单产变化的空间类型。结果表明：①粮食单产水平较高的县域主要集中在松嫩平原黑土区和辽河平原区,单产水平较低的县域主要分布在松嫩平原北部、大小兴安岭、长白山地丘陵区和三江平原区;②区域粮食单产总体呈增长态势,单产水平增加的县域占有绝对控制地位,约占全部县域的83.61%;③粮食单产变化的区域差异显著,单产水平较高的区域总体有由中部平原区向周边低山丘陵区扩张的趋势,单产水平较低的区域总体呈由东北地区南部向北部减缩的趋势;④农业投入变化是粮食单产格局变化的主要动因,农产品价格的影响不断扩大,自然灾害和农民收入变化的影响不容忽视;⑤依据1980年粮食单产和1980~2005年粮食单产平均增长率,可将东北地区粮食单产变化划分为5种空间类型。指出加快农业现代化建设、加强中低产田改造是提高区域粮食综合生产能力和增强粮食安全保障能力的主要途径。     

开都河灌区灌溉引水对博斯腾湖面积影响的定量分析

开都河是注入博斯腾湖的最大河流,1958～2002年间平均入湖水量达23.62×10⁸m³,占博斯腾湖总补给量的80%以上。1958年以来开都河灌区灌溉引水量维持在8.17×10⁸m³～13.18×10⁸m³之间,其中20世纪60年代灌溉引水量平均为10.14×10⁸m³/a,占开都河径流量的31.1%;70年代引水量上升到12.15×10⁸m³/a,为开都河径流量的36.5%;80年代引水量下降到11.29×10⁸m³/a,但引水量仍占开都河径流量的36.5%;90年代灌溉引水量进一步降至9.85×10⁸m³/a,仅占径流量的27.1%。通过水量平衡分析和相关回归计算,得出开都河灌区灌溉引水对博斯腾湖面积影响的数值:20世纪60年代平均值为62.4km²;70年代平均值为80.8km²;80年代、90年代分别为90.4km²、76.7km²,2000年以来平均仅为41.3km²。由此可见,45年来开都河灌区灌溉引水对博斯腾湖面积的影响经历了弱→强→弱的变化过程。