基于系统动力学的区域耕地压力指数研究

论文采用系统动力学的研究方法,运用Vensim软件建立区域耕地压力系统动力学模型,通过仿真技术预测湖北省2000—2020年耕地面积、粮食产量、耕地缺口、耕地压力指数等的变化趋势,并通过设置4种不同情景,模拟仿真湖北省耕地压力指数的变化。得出:①在粮食单产、科技水平受限,总人口、人均粮食消费量不断上升的状态下,湖北省的耕地缺口在未来一段时间将不断加大,耕地压力指数不断增高,耕地安全受到严重威胁;②合理调整耕地保护政策对耕地安全具有积极意义,确保每年耕地增加幅度保持在10%以上、耕地减少幅度控制在10%以内,才能保证湖北省的耕地在未来20 a内保持在安全状态。     

基于耕地资源约束的中国大豆生产能力研究

论文首先在理论上系统分析了耕地资源约束与农产品生产能力之间的关系;以东北地区和黄淮海地区的大豆生产为重点,对主产区大豆生产的经济效益及影响大豆生产的资源、环境等其他问题进行了研究;并以县为基本单元,对中国大豆主产区未来大豆最大可能生产规模进行了预测;在分析大豆主产区大豆综合生产潜力基础上,研究提出了2020年之前中国大豆的最大可能生产能力在2800×10⁴～3400×10⁴t左右。但由于中国大豆生产和大豆加工存在严重的空间布局错位,应实施“南进北出”的大豆贸易战略;东北平原区的三江平原和松嫩平原是大豆增产潜力最大的地区,但该地区也是玉米主产区,扩大大豆种植面积必然带来玉米种植面积的下降,也将影响未来中国玉米的供求,所以,在耕地资源有限的情况下,应在“耕地资源-农产品”系统中研究耕地资源与农产品的综合平衡问题。     

东北粮食主产区"两型"农业生产体系构建研究

重要的战略地位 主要作物生产情况我国东北拥有世界三大黑土带之一的东北平原,是我国最重要的商品粮生产基地.其中黑、吉、辽三省耕地面积约2000万公顷,占全国耕地总最的1/6.东北粮食主产区粮食生产在我国占有十分重要的地位,2006年东北粮食产量占全国粮食总产量的16.5%,东北提供的商品粮占全国粮食商品晕的近1/3,粮食的区际商品率和商品量、人均商品量均居全国首位,主要粮食作物玉米、大豆、水稻年均产量占全国的比重分别为30.03%、42.08%和8.O%左右.     

中国农产品贸易格局变化及海外农业资源利用对策

2017年中国大宗农产品虚拟耕地净进口量达到6784万hm²,对外依存度为33.4%,其中巴西和美国是主要的进口来源国。以大豆为重点的土地密集型农产品的大量进口,在一定程度上保证了中国粮食供给,但要从根本上保障中国粮食安全也应实施农业“走出去”战略。尽管近年中国海外农业投资逐年增加,但由于缺乏长远的投资战略指导,海外农产品资源的控制能力差,生产风险高。为此,为保障中国粮食安全,应从构建人类命运共同体、提高全球农产品供给能力的战略高度,选择最佳海外投资区域,优先开发中国进口量大、对外依存度高的国际大豆和棕榈油等油脂油料资源;扶持多类型企业主体参与海外农业资源开发;在农业投资目的国通过“订单+农户”模式进行深度合作,并融入全球农产品贸易体系。     

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。     

中国大豆资源的虚拟土贸易及进口依存度分析

论文把大豆、豆粕和豆油及其它大豆加工制成品等统称为大豆资源,而豆粕和豆油是两大最主要的大豆加工制品。受中国耕地资源限制和国际大豆市场的影响,中国大豆产量徘徊不前;而随着饲料业、畜牧业的发展,以及人们对植物油需求的增加,国内对大豆资源的需求不断增加,大豆及其加工制品的进口量也逐年增加。包括大豆资源在内的农产品及其加工制品,均含有一定的虚拟土。根据生产地生产该产品实际所需要的土地资源数量计算,能反映一个国家(或地区)虚拟土贸易的实际状况;而根据需求地生产该产品所需要的土地资源数量计算,可以反映进口国家(或地区)土地资源节约的真实情况。论文首先从理论上研究了大豆资源虚拟土的量化方法,并计算了不同国家大豆资源的虚拟土含量。然后分析了中国2000-2009年大豆资源国际贸易下隐含的虚拟土贸易、耕地资源节约以及进口依存度。研究结果显示:①中国大豆、豆粕和豆油的虚拟土含量分别为0.60、0.50和1.24 hm²/t,而世界平均含量分别为0.43、0.34和0.89 hm²/t;②中国大豆资源的虚拟土实际净进口量由2000年的413.54×10⁴ hm²增加到2009年的1 729.14×10⁴ hm²,2009年从美国、巴西和阿根廷的进口比重分别为44.5%、37.4%和15.4%;③中国耕地资源的实际节约量由2000年的687×10⁴ hm²增加到2009年的2 851×10⁴ hm²。大豆资源虚拟土贸易的进口依存度由42.0%提高到76.1%,2009年中国对美国、巴西和阿根廷的进口依存度分别为36.1%、28.1%和12.4%。     

地表基质在中国黑土地资源调查评价中的应用探讨——基于黑龙江宝清地区地表基质调查

地表基质是自然作用形成的,正在或可以孕育支撑各类自然资源的基础物质。岩、砾、砂、土、泥等不同类型的地表基质通过自然作用同水、气、生等物质有机组合形成地表基质层,与地表覆盖层相互孕育支撑、演替互馈,维持着地球表层生态系统正常运转,同时为人类提供生产、生态和生活服务。中国东北黑土地作为弥足珍贵的自然资源,是特殊的地表基质层,支撑孕育了大面积的耕地和林地,发挥了不容忽视的生产、生态服务功能。黑土资源合理利用和开发越来越受到国内外重视。通过宝清地区黑土地地表基质调查,构建黑土地地表基质调查内容、指标要素和技术要求,开展黑土地表基质数量、质量、结构、功能“四位一体”调查评价,在基本查明宝清地区黑土资源现状的基础上,提出了黑土资源合理开发的适宜性评价建议。基于地表基质的黑土地资源适宜性综合调查评价,对科学合理利用开发黑土资源具有十分重大而深远的意义。     

中国农产品贸易虚拟水转移及其影响因素研究

挑选与中国农产品贸易额较大且具有代表性的10个国家,构建包含资源环境要素的虚拟水投入产出模型,计算农产品贸易隐含虚拟水的转移情况.进而以国际贸易理论为基础构建了以虚拟水净进口量为被解释变量的贸易引力模型,重点探究了包括自由贸易协定和关税在内的各因素对虚拟水转移的影响.结果表明,中国的农业用水效率虽然在逐年提高,但与农业发达国家相比仍有较大差距;中国通过农产品国际贸易实现了对大部分国家虚拟水的贸易逆差;土地资源、劳动力数量、农业生产效率等方面的比较优势以及是否签订自由贸易协定、关税水平等变量是农产品贸易虚拟水流动的显著影响因素.中国通过进一步发展和壮大农产品国际贸易可以有效缓解国内水资源压力,因此应当在提高自身农业比较优势的同时,加快发展对外贸易关系,并充分发挥自由贸易协定在农产品国际贸易中的关键作用.     

基于粮食安全的耕地保护区域经济补偿标准测算

论文依据耕地保护的机会成本损失和基于区域粮食安全所折算的耕地赢余或赤字量,测算出耕地保护区域间的经济补偿标准,以矫正耕地保护的外部经济损失。在不同情景模式下的测算结果表明,粮食主产区为主要的补偿对象,黑龙江省所应补偿的金额最高,可获得543.24×10⁸元/年,而东部地区大多为耕地保护外部效益补偿金的主要支付者,上海市需要支付的补偿金最多,最低也应支付421.79×10⁸元/年。为了保障区域内粮食自给,一些地区维护粮食安全的成本会较高。在耕地保护过程中应该打破传统农业自给自足的封闭循环,遵循耕地保护机会成本的区域差异和区域土地利用的比较优势,统筹区域土地利用,使耕地保护成为实现农业区域专门化,取得规模经济效益和集聚效益的手段。     

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。     

东北典型黑土区讷谟尔河流域土地利用变化对沟蚀影响研究

论文以东北典型黑土区中的黑龙江省讷谟尔河流域作为研究区,以1965年的Corona 和2005年的SPOT5影像做为数据源,获取研究区1965和2005年的侵蚀沟分布数据;以地形图、Landsat/MSS影像和TM影像作为数据源,获取1954、1975、1995和2005年的土地利用数据,据此就研究区沟蚀动态和土地利用变化对沟蚀发展的影响进行分析。结果表明：40 a间侵蚀沟密度>250 m/km²的区域由1965年的0 km²增加到4 077.17 km²,占总侵蚀区面积的37.57%;侵蚀沟密度以北东—南西向为轴线从剧烈增加区逐渐过渡到微度增加区;耕地上沟蚀状况最严重,草地和沼泽地次之,林地侵蚀沟密度较小;耕地和草地之间的互相转换,侵蚀沟密度增加最大,分别为600.60和456.08 m/km²;其次是林地转变为耕地,侵蚀沟密度增加346.91 m/km²;各沟蚀变化区耕地的增加比例在29.21%~46.54%之间,草地减少的比例在27.10%~41.50%之间,沼泽地减少的比例在5.86%~12.50%之间。     

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。     

东北典型黑土区耕地轮作休耕的空间重构

轮作休耕是保障黑土区耕地资源可持续利用的重要手段。科学合理确定粮食作物轮作休耕的耕地利用规模及空间分布,对实现黑土区耕地修养生息、提升地力和平衡粮食供求结构具有重要意义。以东北典型黑土区——克山县、拜泉县和依安县为研究区,运用作物种植空间适宜性评价模型、多目标优化（MOP）模型和智能体土地布局优化配置（AgentLA）模型,基于地块尺度构建耕地轮作和休耕布局,适度调整轮作休耕规模及分布。结果发现：（1）研究区主要作物种植适宜性高值和低值区存在明显空间差异。玉米和大豆种植适宜性高值区交汇于依安县北部和克山县西部,是玉米—大豆轮作优势区域。主要作物种植适宜性低值区交汇于依安县南部和拜泉县西南部,是休耕的重点区域。（2）基于种植结构优化的轮作规模实现了大豆种植比例增加和玉米种植比例减少,缓解了目前玉米阶段性供大于求、大豆供给不足的现实矛盾。通过设定多种粮食供求情景确定休耕规模有利于灵活应对粮食市场变动。（3）兼顾耕地空间适宜性和集聚性的轮作休耕布局有利于充分利用耕地资源禀赋比较优势、发展规模化经营,对提高耕地利用效率具有重要作用。研究通过科学重构黑土区耕地轮作和休耕空间布局,实现了耕地空间适宜性、空间集聚性、种植结构合理性和粮食供求稳定性的同步提升,为实现黑土区耕地资源合理可持续利用和粮食安全提供政策参考。     

黑土区土壤侵蚀经济损失价值估算及其特征分析——以黑龙江克拜东部黑土区为例

论文在GIS技术支持下,依据环境经济学原理,利用2005年的坡面侵蚀和沟蚀数据,对黑龙江克拜东部黑土区由土壤侵蚀造成的直接经济损失进行了定量估算;在此基础上,将黑土区土壤侵蚀经济损失与西北黄土高原地区、北方土石山区、西南岩溶区进行了对比分析。结果表明：研究区2005年由土壤侵蚀所造成的直接经济损失总价值约为9414.20×10⁴元,占当地种植业总收入的17.19%,部分乡镇损失价值占种植业收入的1/4以上。将黑土区土壤侵蚀经济损失与我国其他水蚀区对比发现：东北黑土区虽以轻度侵蚀为主,土壤侵蚀量固然不能与黄土高原相提并论,但由于黑土腐殖质含量高、养分丰富,轻度侵蚀即可造成严重的养分流失,其单位面积土壤侵蚀直接经济损失价值是黄土高原的3～4倍。     

中国粮食主产区耕地撂荒程度及其对粮食产量的影响

耕地撂荒严重地影响着我国的粮食安全。以我国粮食主产区为研究区域,在识别撂荒地分布的基础上,测度了撂荒地空间分布格局,并建立耕地撂荒中介效应模型,探究了耕地撂荒对区域粮食产量的影响机制。结果表明：（1）中国粮食主产区耕地撂荒规模为405.53万hm²,撂荒率约为5.85%;空间上撂荒地规模分布呈“T”字形空间格局,黑龙江东北部、吉林西北部以及内蒙古南部地区为撂荒地主要集聚区。（2）耕地撂荒对于粮食主产区粮食产量具有显著负向影响,2017年我国粮食主产区因耕地撂荒损失的农田生产潜力达到1339.15万t,损失的粮食产量高达2265.6万t,损失比例达4.69%;内蒙古自治区成为粮食产出损失量和损失比例最大的地区。（3）粮食播种面积、农田生产潜力和农业技术投入均发挥了部分中介作用,系数分别为-0.194、-0.025和0.006。（4）应遵从城乡融合以及农业农村发展态势,强化粮食主产区农业生产现代要素投入与政策扶植,构建粮食生产—耕地休耕空间转换弹性机制,保障我国粮食安全。     

Soil loss and conservation in the black soil region of Northeast China: a retrospective study

The black soil region in Northeast China is an important region for cereal grain production in the country. However, several decades of overexploitation and unsustainable land use practices have caused substantial loss of soil and soil productivity. The dominant soil erosion processes in the black soil region are water, wind and meltwater erosion, of which water erosion on the slope farmland is the major contributor to soil erosion. According to landforms and characteristics of soil and water loss, the black soil region of Northeast China can be classified as the rolling hill area, the low mountain–hill ravine area, and the farming-pastoral area. As a result, land use strategies, including the Three Defense Lines control pattern, the Pyramid Style control pattern, and the control pattern of Minimum Exploiture and Maximal Protection, are proposed for the three respective areas. Moreover, conservation tillage and participatory management are the promising measures that have not been widely implemented in the black soil region until now.     

世界三大黑土区水土流失与防治比较分析

论文首先明晰了黑土及黑土区的概念与范围界定,将中国东北黑土区分为典型黑土区与黑土区两个层次。在此基础上对世界三大黑土区在成土条件,开发利用过程、水土流失及水土流失防治模式方面进行了对比分析。通过比较分析认为:在自然条件上虽然三大黑土区具有一定的相似性,但我国东北黑土区由于地势起伏相对较大,更易遭受水土流失的危害;国外两大黑土区大规模的开发利用比我国黑土区相对早一些,大规模的农业开垦与不合理的耕作方式是世界三大黑土区水土流失与土地退化的主要原因;国外两大黑土区主要以风蚀为主,我国东北黑土区则是以水蚀为主,但风蚀面积也较大;国外两大黑土区在耕作制度、土地使用政策、水土保持资金投入、水土保持宣传教育及科学试验等方面已经采取了相对有效的措施,我国在这些方面还相对滞后。通过对国外黑土区水土流失治理的借鉴与思考,提出了我国东北黑土区在水土流失防治方面亟待解决的几个问题。     

我国黑土地农田土壤除草剂残留特征研究及展望

粮食安全是“国之大者”.东北黑土地作为我国重要的粮仓,是保障国家粮食安全的“压舱石”.但黑土地农田除草剂的长期高强度施用,导致除草剂在土壤中积累和迁移,影响土壤质量、作物产量和品质,阻碍黑土地可持续利用和农业可持续发展.解决黑土地农田除草剂残留问题,既要从源头管控除草剂的施用,也要掌握除草剂的残留特征、时空演变和驱动因素,才能做到科学防控、精准施策.系统总结了我国黑土地农田除草剂的施用状况和存在的问题,全面梳理了除草剂的残留现状,指出了当前在黑土地农田除草剂残留特征、空间分布和污染诊断等研究上的不足,提出了我国黑土地农田除草剂残留诊断与风险管理研究思路与重点方向,为保障我国黑土地农田土壤健康、粮食安全和生态系统安全提供科技支撑.     

东北商品粮基地粮食生产的区域分异

论文以商品粮基地县为研究单元,运用数理统计和GIS空间分析结合的方法,揭示东北商品粮基地县粮食总产的区域差异。研究结果表明:①粮食总产低于平均水平的商品粮基地县占多数,高于平均水平的基地数量仅占36.36%,但粮食产量占全部基地县粮食总产量的64.74%;②粮食生产基本上形成了以玉米、大豆、水稻为主的生产能力格局,粮食总产的区域差异小于分品种粮食作物内部的区域差异;③从省域尺度看,粮食总产高于平均水平的基地县84.6%分布在黑龙江和吉林两省,粮食生产布局的区域化、专业化趋势明显,大宗粮食作物进一步向产粮大县集中;④从区域尺度看,粮食总产的空间格局高低交错,集中在以松嫩平原中部黑土区、辽河平原和三江平原为重心的平原地区,有由中部平原地区向周边递减的趋势。回归分析表明,播种面积的区域差异是导致商品粮基地县粮食总产区域分异的主要原因,农业现代化水平对其具有重要影响。应加强商品粮基地建设,加大中低产田的改造力度,走以提高粮食单产来提高粮食综合生产能力的内涵式发展道路。