基于耕地多功能需求的巨型城市区耕地保护阈值探讨——以珠江三角洲为例

耕地保护是基于耕地功能需求的保护,生产功能、生态服务功能和景观文化功能等需求是巨型城市区基本的耕地功能需求,其耕地保护阈值应考虑这种耕地多功能需求的区域特殊性。论文以耕地多功能管理为基本理论依据,以现有耕地保护阈值研究为基础,结合生态绿当量、碳氧平衡法和景观格局分析等最小生态用地需求量测算理论和方法,构建了集粮食生产功能和生态服务功能需求于一体的巨型城市区耕地保护阈值测算模型。模型侧重于潜在粮食生产能力的保护和现实生态用地结构的优化,将保护阈值区分为实有耕地保护阈值和其他可耕地保护阈值两部分。到2030年末珠江三角洲耕地保护总阈值为104.17×10⁴ hm²,其中实有耕地保护阈值48.16×10⁴ hm²,其他可耕地保护阈值56.01×10⁴ hm²,模型具有一定的可行性。     

太湖流域耕地变化及其对生态服务功能影响研究

人类活动驱动下的土地利用变化对生态系统服务功能影响是当前生态学研究的前沿和热点,中国东部沿海经济发达地区耕地变化对生态系统服务功能影响尚不清楚。论文以中国经济快速发展和典型商品粮基地--太湖流域为研究区,利用多期遥感解译数据、统计资料和历史文献,分析太湖流域25 a 来耕地变化情况,并选取农产品生产、碳蓄积、水源涵养三个关键指标探讨耕地变化对生态系统服务功能的影响。结果表明:① 25 a 来太湖流域耕地减少显著,以城市建设用地占用为主,1985-2000 年流域耕地仅减少1 346.82 km²,主要集中在上海市和江苏省,态势并不严峻;2000-2010 年是流域耕地减少的主要时期,减少面积达4 317.46 km²,县级市耕地减少明显加剧。② 25 a 间太湖流域耕地变化造成生态服务功能退化明显,供给服务功能中仅小麦产量有所提高,稻谷和油料产量分别下降39.60%、56.56%,调节服务功能中土壤碳储量降低显著,但对水源涵养能力影响较小。建议加强耕地保护力度,协调耕地保护、经济发展和生态服务之间的平衡,有助于减缓流域耕地减少对生态服务功能退化的压力。     

基于SMOP模型的耕地保护目标决策研究

耕地保护是保证区域社会经济可持续发展的基础所在,保护的程度不够会危及到粮食安全、社会稳定,保护过度又会影响到建设用地的供给。选择合理的耕地保护目标,成为了一个亟待解决的问题。论文在系统研究耕地保护的影响因素,以及耕地与其他各类用地关系的基础上,构建了情景-多目标规划模型(SMOP)。以浙江省为例,通过模型的运算,得出了不同情景模式下耕地的保有量。结果表明,8个情景模式中,只有情景B和F求出了最优解(低人口增长水平、生存用粮自给、较高的粮食单产水平情景以及高人口增长水平、生存用粮自给、较高的粮食单产水平情景)。通过进一步分析,其他情景模式无法得出最优解的原因是耕地需求超过了耕地供给能力。也就是说在其他情景模式下,耕地均存在一定的缺口,粮食安全受到了不同程度的威胁。情景G(高人口增长水平、营养用粮自给、稳定的粮食单产水平情景)的耕地缺口数和耕地压力指数最大。浙江省必须从挖掘耕地生产潜力以及建立健全粮食市场入手才能实现经济发展和粮食安全的双赢。SMOP模型能够较好地体现系统的复杂性和不确定性,其结果真实地反映了浙江省的资源禀赋和未来的发展可能。     

基于生态账户的农田生态补偿空间转移研究——以武汉城市圈48个县(市、区)为例

论文以区域农田生态服务价值为基础,以经济发展程度、区域农田生态赤字/盈余与区域提供的生态承载力比值为调节系数,建立农田生态补偿空间转移模型,基于农田生态账户的概念从县(市、区)级层面对武汉城市圈48个县(市、区)的农田生态补偿空间转移额度进行测算。结果显示:1武汉城市圈农田生态系统服务总价值为75.00×108元,涉及农田生态补偿空间转移额2.31×108元。2 48个县(市、区)中,24个为农田生态支付区,支付区中武昌区的支付量最大,达到5 967.92×104元,最小为14.94×104元(铁山区);24个受偿区中最大受偿额为238.91×104元(黄陂区),最小为5.14×104元(英山县)。3农田生态补偿空间转移量占地方当年财政收入的比例在0.07%~5.24%之间波动。论文提出的农田生态补偿空间转移模型简单、可行,也适用于其他更高或更低的尺度上有农田分布的地区进行农田生态补偿空间转移额度的核算。     

基于粮食生产能力的耕地非农可转量测算模型

土地需求的增长性与土地稀缺性之间的不协调是土地利用规划需要重点解决的问题,合理确定区域耕地资源可转化为非农建设用地的数量具有重要价值。论文在保障区域粮食安全前提下,以耕地粮食生产能力为切入点,构建了基于粮食生产能力的耕地非农可转量测算模型(MMCLNT),并以河北省卢龙县为例,验证了该模型的可应用性。研究结果表明:①以粮食生产能力为基础的耕地非农可转量是一数值区间,其数值取决于非农转化耕地的质量;②应用该模型得到2020年卢龙县耕地非农可转量取值范围为851.87~1 547.86 hm²。以粮食生产能力为切入点的区域耕地非农转化定量分析,为协调土地利用规划提供了新的思路与方法。     

中国耕地多功能管理的实践路径探讨

论文立足城乡居民生存与发展需求,试图从耕地多功能角度探寻我国耕地保护的可能出路。在理解耕地多功能内涵的基础上,通过梳理耕地功能利用发展过程提出,解决耕地功能利用外部性问题,引导耕地功能利用合理竞争,从而优化耕地功能利用的社会效用是耕地功能管理的核心问题。据此,将耕地功能管理分为单功能管理与多功能管理两种模式。其中,耕地单功能管理是城乡居民需求发展过程中耕地资源管理的过渡阶段,而耕地多功能管理是耕地资源管理的发展方向。然后,就我国耕地保护、 荷兰及美国农地保护的特点分别对以上两种模式进行了实证。最后,在耕地功能管理国际比较的基础上,综合荷兰与美国的实践经验及我国的特殊性,设计了我国耕地多功能管理的实践路径。     

基于GIS的城市最小生态用地空间分析模型研究——以深圳市为例

21世纪,全球范围内城市化已经成为人类社会发展的必然趋势,城市扩张不可避免地将大量的森林、农田、草地、湿地和水域等发挥着重要生态服务功能的生态用地转化为城市建设用地,对城市、区域乃至全球的生态系统造成较大的影响。在未来快速城市化过程中,保护必需的生态用地对于维持城市自身生态系统健康、改善城市居民生活质量和城市可持续发展有着重要意义。研究以中国经济特区深圳市为例,将景观生态概念模型与生态系统服务功能价值评估方法结合起来,在GIS技术的支持下,构建了城市最小生态用地空间分析模型,并分别按照保留城市面积30%、40%、50%和60%生态用地的4种情景,分析最小生态用地空间分布的合理性,结果表明论文所构建的最小生态用地模型能够很好地将城市当中具有重要生态系统服务功能的土地提取出来。     

我国耕地保护经济补偿分区及其补偿额度测算——基于省级耕地-经济协调性视角

正确处理耕地保护与经济发展之间的关系,对保障我国粮食安全具有十分重要的意义。论文从省级耕地资源禀赋与经济增长协调性出发,基于粮食安全及区域耕地生产力均衡视角确定了耕地盈余区、平衡区、赤字区,并利用机会成本法测算了耕地保护经济补偿标准以及补偿额度。结果表明:1)2007—2015年我国耕地资源禀赋与经济增长间存在非协调性,需要进行区际间耕地保护利益协调;2)将全国划分为8个耕地盈余区、11个耕地平衡区及12个耕地赤字区;3)2015年全国平均耕地保护经济补偿标准为2.90万元/hm2,其中,耕地赤字区最高,耕地盈余区次之,耕地平衡区最低;4)基于情景模拟法得出,不同区域的耕地盈亏量及耕地保护补偿额度存在较大差异。据此提出:实行差别化耕地保护政策;建立动态化的耕地保护制度,制定合理的区域差异化的耕地保护经济补偿标准,尽快建立健全耕地保护利益协调机制,以保障我国粮食安全的目标。     

青藏高原高山峡谷区建设用地和耕地适宜性评价方法及应用——以林芝市为例

青藏高原是中国乃至亚洲的重要生态屏障区,进行建设用地和耕地适宜性评价对于青藏高原生态保护、严格人类活动空间具有重要意义。针对中国现行建设用地和耕地适宜性评价方法在高海拔地区应用中存在的不足,分别构建了适用于青藏高原高山峡谷区的建设用地和耕地适宜性评价模型,提出了空气密度、坡地适建、气温和土壤抗蚀四个控制参数测算方法;以100 m间隔高程分级和1°间隔坡度分级为基准情景,选择林芝市为典型案例开展实证应用研究,并对两种增大高程和坡度间隔分级情景进行论证。结果表明：（1）林芝市建设用地和耕地适宜性均以不适宜为主体,不适宜区面积占土地总面积比例分别为87.48%和87.42%,欠适宜区比例分别为5.58%和4.58%,适宜、较适宜和一般适宜区的面积之和占比分别仅为6.94%、7.60%;(2)基准情景下建设用地和耕地适宜性评价结果与现状建设用地和耕地的适配效果较好,适配精度分别达到93.59%和90.89%,米林县、巴宜区和波密县的适配精度达到95%以上;（3）情景1和情景2下建设用地适宜性的适配精度与基准情景的误差分别为-0.48%和-2.31%,耕地适宜性的适配精度与基准情景的误差分别为+...     

江苏沿海地区耕地利用转型及其生态系统服务价值变化响应

论文以江苏沿海地区1990、2000和2010年3期土地利用空间数据为基础,在GIS、地学信息图谱理论和Costanza等生态系统服务价值测算方法的支持下合成时间序列表征下的耕地利用转型图谱、耕地利用转型模式图谱和生态系统服务价值图谱,据此揭示江苏沿海地区耕地转型时空变化特征及其生态系统服务价值变化响应规律。结果表明：1）1990-2000年阶段耕地以建设用地、水域和林地占用为主,补充耕地来源除建设用地、水域和林地外,还包括了草地,耕地占用大于补充。空间差异以“耕地→建设用地”、“草地→耕地”最为明显,空间分离度低。2）2000-2010年阶段耕地占用的去向增加了未利用地,草地仍是主要的耕地补充来源。空间上以“耕地→建设用地”和“耕地→水域”图谱变化最为显著,空间分离度变大。3）1990-2010年耕地利用转型模式以后期变化最为显著。4）近20 a间,江苏沿海生态系统服务总价值由170.85×10⁸元提升为182.23×10⁸元,水域是提高生态系统服务价值最主要的贡献类型。耕地利用转型导致耕地的生态系统服务价值降低,“耕地→建设用地”是最主要的生态减值图谱 类型。     

基于选择实验法的耕地生态补偿额度测算

生态补偿机制是一种有效协调耕地保护与经济发展矛保盾的经济激励措施。其中,生态补偿额度的确定是补偿机制构建的核心和难点。论文以武汉市民的调查为实例,从利益相关者的视角应用选择实验法模拟和构建耕地生态补偿政策及其交易市场,测算出武汉市民对不同耕地保护属性水平的偏好及不同组合方案的福利水平价值变化差异,从而间接得出市民对耕地资源生态补偿的支付意愿及额度。研究结果表明:对保护耕地资源而言,市民更关注耕地周边景观与生态环境属性,并愿意为耕地周边景观与生态环境的改善每年支付154元;众多属性组合中,市民愿意支付的最佳组合为方案7,即耕地面积属性保持不变、耕地质量与肥力属性改善、耕地周边景观与生态环境属性改善的组合方案,其支付意愿为每年247元。不同组合方案的福利水平价值差异化,为耕地生态补偿机制建设中确定具有一定弹性的生态补偿标准提供了参考依据。     

高度城市化地区碳汇资源基本特征及其提升策略

作为全球碳循环和当前低碳发展的重要组成内容之一,城市碳汇资源研究受到广泛关注.以高度城市化的深圳市为例,利用IPCC缺省碳汇系数法和相关研究模型,分析了城市碳汇资源的基本特征.结果显示:深圳市2005年碳汇总量约为347.85×104 t,其中林地、耕地、草地、湿地和海洋的碳汇总量分别为317.52×104、4.50×104、2.10×104、12.60×104和11.13×104 t.碳汇资源持续减少、碳汇资源量较低、碳汇品质较差、碳汇资源保护形势严峻、碳汇能力提升压力较大等是当前深圳碳汇资源的主要特征,表明要推动高度城市化地区低碳生态城市建设,必须重视城市碳汇资源相关工作的开展,促进碳汇资源持续增加和碳汇品质持续提升.结合深圳城市发展实际,从碳汇资源保护、碳汇资源建设、碳汇品质提升、碳汇服务交易等角度提出了深圳城市碳汇资源提升的主要策略.      

基于现代田园城市的成都市景观格局优化

区域景观格局优化对提升生态系统的功能及价值、限制城市格局无序蔓延具有重要意义。以成都市为研究区,应用RS与GIS技术,运用景观指数和生态服务功能评价方法深入分析研究区景观格局时空变化特征和区域生态功能空间差异,并在此基础上辨识生态源地的空间分布,以"田园城市"理念为指导,应用累积耗费距离模型,构建区域生态廊道和生态节点,探索现代田园城市景观格局优化的途径。结果表明:在城市化建设中,有大量的耕地被转化成了建设用地;区域生态功能强度空间差异性显著;生态源地主要分布在龙门山、邛崃山、长丘山和龙泉山一带;根据研究区实际情况构建了"四环六射"的道路生态廊道、河流廊道以及圈层农业廊道;形成了交汇点、湿地和森林公园为主的生态节点。该研究方法及结果对成都市建设世界现代田园城市及解决中国大都市发展中的"大城市病"问题具有重要的参考依据。     

喀斯特槽谷区耕地生态服务价值时空演变分析:以印江县为例

耕地生态服务价值对喀斯特槽谷区耕地资源持续利用及环境保护具有指导意义,其研究可为耕地保护、区域生态环境建设提供依据。运用价值量法、空间统计方法对印江县及其所辖17个乡镇的耕地生态服务价值进行测算,分析时空变化规律。结果显示:2000-2015年,印江县耕地生态服务价值呈先减后增的趋势,总价值共增加25 041.74万元,其中水源涵养价值的贡献率最大,大气调节价值的贡献率最小。各乡镇的耕地生态服务价值,除缠溪镇和永义乡呈波动变化以外,均呈先减后增趋势。印江县耕地生态服务价值的高值均呈"东北-北-西南"分布,区域耕地生态服务价值存在较大差异,且整体耕地生态服务价值的高值呈现向北转移的趋势。在耕地资源利用及环境保护方面应充分考虑耕地生态服务价值,优化农业布局,合理开展生态建设,促使区域耕地资源持续利用及环境保护。     

黑龙江省生态足迹计算与动态分析

生态足迹模型是定量评估可持续发展状态的代表之一.1978年以来,全省总生态足迹以40.2万hm2/年的速度增长,各类生态足迹也不断增长,化石能源增长速度快,省人均生态足迹从1.4832 hm2/人增加至2010年的1.905 7 hm2/人,增加0.422 5 hm2/人,上升28.49％,对生态足迹贡献率排序:化石能源用地＞耕地＞建设用地＞水域＞草地＞林地;生态承载力78年时为7 995.23万hm2,2010年达7 726.37万hm2,2010年贡献率排序为林地＞耕地＞水域＞化石能源用地＞草地＞建设用地;1993年后处于生态赤字状态,从单项土地类型来看,水域和林地处于生态盈余状态.     

我国耕地总量的动力预测及其建议

近年来,我国耕地资源总量正在以较大的幅度逐年减少,其原因主要有:建设用地、生态退耕、农业结构调整、灾害损毁等占用,这将危及国家的粮食安全。为解决耕地面积大幅下降的情况,根据我国国情,建立了若干耕地总量动力方程。依据《中国的粮食问题》白皮书提出的实现粮食95%的自给目标,2010年耕地保有量应达到1.2166×10⁸hm2的要求,在数值模拟的基础上提出了若干保护耕地的方案,并对2004～2010年我国的耕地总量进行数值预测。预测表明:①以目前的耕地减损速度仅依靠每年从耕地后备资源中开发补充耕地很难保障国家粮食安全;②在我国耕地减少总量中,生态退耕占了很大的比重,如何协调好二者的关系是保证国家粮食安全的重要方面。因此,建议我国应在降低逐年上升的建设用地对耕地的占用,制订合理的退耕计划下,提倡精准农业、提高粮食单产、降低肉类消费。     

东北黑土区典型地域耕地生态退化时空分异——以富锦市为例

耕地生态退化严重威胁黑土区耕地的可持续利用,明确其时空分异规律是提高黑土耕地产能实现农业可持续发展的重要科学命题。以东北黑土区典型地域富锦市为研究区,立足于耕地外部扰动变化所引发的环境胁迫与生态恢复,利用遥感驱动的多源环境胁迫监测模型、改进的CRITIC模型、优化的InVEST模型,明确二者间的作用结果,揭示研究区2000—2020年耕地生态退化的时空分异规律。研究结果表明：（1）研究区耕地外源环境胁迫强度整体偏低,呈现出以东部、西部、北部高,中部、南部低为主基调的时空分异格局;（2）研究区耕地內源生态恢复强度高于胁迫强度,表现出以西部—东部—中部梯度衰减的时空分异格局;（3）研究区共有968.12 km²耕地发生生态退化,展现出以团块状集中分布在研究区东部和中部,零星分布在其他区域的空间分异格局。研究明晰了多源环境胁迫/多源生态恢复之间的交互效应,实现了各耕地图斑对多种环境胁迫力和生态恢复力的动态敏感度测算,进一步刻画出了生态退化过程,测度结果与现实耕地利用强度吻合,为准确诊断黑土区耕地生态退化提供了理论参考和技术支撑。     

博斯腾湖流域景观生态风险评价与时空变化

以博斯腾湖流域为研究区,利用eCognition软件对博斯腾湖流域1990年、2000年、2010年和2015年4期Landsat遥感影像分类。基于土地利用类型的生态脆弱度和景观干扰度指数构建景观生态风险评价模型,并利用空间自相关分析方法,开展博斯腾湖流域景观生态风险评价的时空变化研究。结果表明:(1)1990-2015年,博斯腾湖流域景观格局变化明显,主要特征为水域景观面积减少了64.33%,景观优势度降低;林地、耕地和城镇用地增幅显著,三者分别增加了47.96%、44.77%和85.15%;草地仍是流域主导景观类型。流域整体斑块数量减少,景观破碎化程度减弱。(2)低风险区和较低风险区主要分布在流域北部,土地利用以草地为主;高风险区主要分布在流域东南部,土地利用以未利用地为主;较高风险区主要围绕高风险区分布;中等风险区分布比较零散。(3)1990-2015年间,高风险区面积增加了386 263 hm2,低风险区面积减少了217 216 hm2,研究区总体生态风险等级增加,博斯腾湖流域生态质量存在进一步退化的趋势。     

松嫩平原西部生态脆弱区生态系统服务功能价值的变化

本文在遥感和地理信息系统技术支持下,以1986~2000年的1∶100 000 LandsatTM图像解译数据为基础,全面分析了1986~2000年该区土地利用/覆被的动态变化特征,运用Cost-anza等人对全球生态系统服务价值的计算方法,对松嫩平原西部生态脆弱区土地利用/土地覆被变化(LUCC)引起的生态环境质量变化进行了评估。计算结果表明:在1986~2000年间,由于土地利用面积的变化而使该地区的生态系统的生态价值减少,松嫩平原西部耕地和城乡建设用地有所增加,其他林地、草地、水域和未利用地的面积均减少。耕地面积增加的比例为9.80%、城乡建设用地增加0.66%;林地、草地、水域和未利用地面积减少的比例分别为1.10%、6.80%、1.20%和1.20%,15年的时间里松嫩平原西部生态脆弱区生态系统总价值减少7 000.15×104美元,相当于人民币57 891.24×104元,使生态系统服务价值损失9.74%。     

基于生态系统服务的稻改旱工程多层次补偿标准

为探讨稻改旱工程科学合理的生态补偿标准,完善流域生态补偿机制,从生态系统服务视角出发,基于外部性理论构建生态补偿标准的经济学模型,并以参与稻改旱工程的河北省赤城县为例,提出基于生态系统服务的稻改旱工程多层次的补偿标准.生态补偿标准经济学模型的构建主要运用经济学边际分析方法,通过对流域生态系统服务供给与需求均衡条件的讨论,同时考虑生态补偿的公众参与,确定稻改旱工程补偿的最低标准、最高标准和参考标准.结果表明:稻改旱工程补偿的最低标准应为上游农民减少的种植收入,最高标准应为下游居民获得的生态系统服务价值增量,参考标准为当地居民的受偿意愿.稻改旱工程实施后,区域淡水供给服务和水质净化服务年增加量分别为2 194.35×104和0.38×104 元,同时造成当地居民年种植收入损失845.95×104 元,70%以上当地居民受偿意愿高于7 500元/hm2.多层次生态补偿标准核算结果显示,赤城县稻改旱工程补偿的最低标准为3 965.40元/hm2,最高标准为10 287.75元/hm2,工程实施的参考标准为9 760.50元/hm2.该研究结果有助于进一步完善稻改旱工程生态补偿机制,调控区域生态-经济间的流量关系,促进稻改旱工程上下游地区的协调发展.