湖北省土地利用减碳增效系统仿真及结构优化研究

土地利用变化是引起碳排放的重要原因之一,土地经济效益是利用土地的目标之一,如何通过优化土地利用结构实现土地利用减碳增效是值得研究的重要问题。基于系统结构与功能相互作用的视角,梳理复杂系统内变量间的反馈关系,运用系统动力学(SD)进行建模,将约束条件纳入到多目标规划(MOP)中,实现MOP与SD模型整合,进行系统仿真并得出优化后2020年湖北省土地利用结构。结果显示,利用SD-MOP模型能够实现减碳增效目标下土地利用结构优化,与2008年真实值相比,耕地、林地、牧草地及建设用地分别增加了0.33×10~4、30.17×10~4、0.08×10~4和16.37×10~4 hm~2,其他农用地及未利用地分别减少7.23×10~4、33.15×10~4 hm~2;与无约束SD单模型仿真相比,土地利用碳排放量减少了58×10~4 t,经济效益年增长率维持在3.58%,优化方案具有可行性。SD-MOP模型优化的土地利用结构符合区域可持续发展要求,兼顾了土地利用碳减排和经济效益增长的双重目标,能为区域土地资源优化配置提供参考。     

Assessing local planning capacity to promote environmentally sustainable residential development

Smart growth and sustainability planning have, in recent years, become central issues in planning discourse. Scholars have argued that planning capacity at the local government level is critical for smart growth planning, and that planners have a fundamental role to play in advancing local and regional sustainability. In this paper, we investigate the extent to which local planning capacity enables communities to promote more sustainable, smart growth residential development. Based on a 2013 survey of 38 county and 53 municipal governments in the state of Wisconsin, USA, this study finds that the majority of the sample communities have permitted residential developments characterized as transit-oriented, New Urbanist, mixed use, infill developments, or conservation subdivisions as alternatives to low-density, automobile-dependent conventional developments. The study also finds that jurisdictions with higher planning capacities are more likely to overcome significant barriers to more sustainable residential development.     

基于安徽省土地利用变化的地形梯度效应分析

为揭示地形因素与土地利用空间格局演变的关系,以安徽省2000年、2005年以及2010年Landsat TM影像和DEM数据为数据源,利用坡向、地形起伏度、坡度变率和地形位指数多种地形因子,并结合地学信息图谱分析理论从综合角度系统研究土地利用结构时空分异格局在地形梯度上的变化特点及其规律。结果表明:1)研究区主要的土地利用类型是耕地和林地,其次是建设用地和未利用土地,且建设用地面积逐期增加趋势显著。2)2000~2010年研究区不同土地利用类型在不同地形梯度区间的分异规律存在明显差异。低地形梯度范围是耕地、水域和建设用地的优势分布区;中地形梯度范围是草地的集中分布区;林地的优势分布区集中在高地形梯度范围。3)2000~2010年研究区土地利用图谱以稳定型和后期变化型为主,低地形梯度和高地形梯度是稳定型图谱的集中分布区,中低、中高和高地形梯度范围是后期变化型图谱的优势分布区。2000~2005年林地的优势分布区有向较低地形位梯度扩张的趋势,其中,耕地是主要的转入来源。2005~2010年耕地的优势分布区有向较高地形位梯度扩张的趋势,变化模式主要为:"林地–耕地"、"未利用地–耕地"和"草地–耕地"。     

南京市农用地土壤中重金属形态特征分析

以南京市农用地土壤为研究对象,采用顺序提取的方法对Cu、Zn、Pb、Cd做化学形态分析,了解不同元素各形态下空间赋存的含量与占比。结果表明,在农用地土壤中,上述4种金属元素所赋存的化学形态活泼性顺序为CdPbCuZn,其中Cd主要为醋酸提取态,Pb主要为可还原态,各占总量的40%以上,具有较高的生物有效性和潜在危害性;Cu与Zn主要为残渣态,占总量的60%左右,生物可利用性较低。由因子分析法可知,土壤p H值越大,Zn与Cd就越趋于向稳定的化学形态转化,土壤有机质含量越高,对Cu与Pb的络合能力就越强,可以降低其环境危害性。     

农村居民点整理对农户土地投入影响研究

近年来,农村居民点整理被作为城乡统筹发展的重要措施,在各地广泛开展。其在改善农民居住环境、为工业化和城镇化发展置换建设用地空间的同时,也对区域农地资源可持续利用产生了巨大冲击,其中,土地投入变化是农户响应这些冲击的重要表现。本研究沿着"农村居民点整理-区域土地利用条件变化-农户土地利用行为响应"的逻辑思路,形成了农村居民点整理对农户土地投入影响的分析框架,并在此基础上,从总体效应和不同政策影响两个层次,构建了农村居民点整理对农户土地投入影响的两个模型。依据江苏省调研数据,从资金和劳动力两个方面,实证分析农村居民点整理项目对农户土地投入的净效应,以及不同居民点整理政策对农户土地投入的影响方向和大小。结果表明,农村居民点整理促进了农户的土地资金投入,但对农户的土地劳动力投入具有负向影响。不同居民点整理政策对农户土地投入的影响具有显著差异,其中,置换住房的宅基地补偿政策和农地产权稳定政策对农户的土地资金投入具有较好的积极作用,而安置公寓房政策则更可能带来农户土地资金投入减少;农地产权稳定政策和安置公寓房政策显著负向影响农户土地劳动投入,但宅基地补偿政策对农户土地劳动投入影响不显著。本研究对这些结果进行了合理解释,同时也估算了户主年龄、户主受教育程度、农业收入比例、非农就业水平、农业补贴收入、耕作距离和土地经营面积等控制变量对农户土地投入的影响情况。最后从强化规划引导、内涵拓展、宅基地补偿策略优化、土地流转制度完善等方面,提出农村居民点整理政策调整和合理引导农户土地投入行为的对策建议。     

Accounting for monogastric livestock as a driver in global land use and cover change assessments

Land systems are described based on various characteristics, including land cover composition and agricultural production. However, it is uncertain to what extent livestock, particularly monogastric livestock, determines land systems. We included monogastrics in a land system classification, and statistically analyzed the land cover composition and agricultural production of otherwise similar land systems with and without monogastric livestock. The results indicate that land systems with monogastrics are statistically different from their counterparts in the classification without monogastrics in terms of grassland area and crop yields, but are less different in terms of tree area, crop area, and ruminant livestock production. We then used a land systems map that includes monogastrics in the classification and a similar map that does not include monogastrics to project future changes in a novel manner that integrates livestock as a determinant of land systems. The results show that including monogastrics in otherwise similar projections yields less cropland intensification and more cropland expansion in several world regions, including Northern Africa and the Middle East. Other regions, such as Europe and Australia, were characterized by less decrease or more increase in tree area in the application with monogastrics, mainly due to the occurrence of open forests with monogastrics. This study prompts a call for improved characterization of land systems for land use and cover change (LUCC) assessments in order to better represent LUCC driven by monogastric livestock.     

长江经济带人口城镇化与土地城镇化协调发展时空差异研究

长江经济带是我国经济发展的战略区域,人口城镇化和土地城镇化的协调发展是推进新型城镇化发展的战略重点之一。本文以2006-2013年长江经济带126个地级市的人口、土地数据为基础,从长江经济带、区域和市域视角,采用熵值法、发展水平评价模型和均衡发展模型测度人口城镇化和土地城镇化协调发展度,结合空间分析方法对协调发展度进行分析,并使用ArcGIS10.2得出二者协调发展度的空间分布图。研究发现,从整体来看长江经济带2006-2013年人口城镇化与土地城镇化协调发展水平不断提高,并呈现相对平稳增长,2013年总体上达到较高协调发展水平。从区域视角来看,协调发展度呈现阶梯特征即下游地区中游地区上游地区的状态,且自2009年起3大区域协调发展度差距呈扩大趋势。从市域视角分析,长江经济带126个地级市2006-2008年协调发展度的发展速度慢,2009年后发展速度显著提升;在空间上呈现"东北-西南"的空间非均衡性和空间异质性,东北高、西南低,并表现明显的"城市群集聚"发展特征。长江经济带在人口城镇化和土地城镇化进程中应不断推进区域经济发展,加快中上游城市的城镇化进程,充分发挥"城市群"的经济辐射带动作用,同时转变土地财政思想,真正实现地区发展水平的提高,最终实现人口城镇化和土地城镇化协调发展。     

环境约束下大都市城郊土地利用结构评价——基于信息熵和非期望产出模型分析

土地利用过程中会产生期望和非期望产出,针对以往土地利用结构评价中忽略环境产生的非期望产出而影响土地利用结构效率真实性问题,以大都市城郊的上海青浦区为例,宏观上,运用信息熵模型对该区2005~2014年土地利用结构有序性进行评价;微观上,运用非期望产出模型测算青浦区研究期间土地利用结构效率,为寻求区域土地利用结构效率损失的原因及改善途径提供参考。结果表明:(1)2005~2014年青浦区土地利用结构信息熵值时序上呈现"M"形变化趋势,空间上由中部向东西两翼递减;(2)2005~2014年青浦区土地利用结构效率变化趋势在时间序列上呈现"W"形变化趋势,空间上由中部的中心城区向东西两翼递减格局;(3)将环境的负产出纳入非期望产出模型进行土地利用结构效率评价,能更加准确的反映土地利用结构效率的真实性;(4)影响青浦区土地利用结构效率水平变化的主要因素为纯技术效率的变化,资源过度消耗和环境污染物排放过量是制约青浦区土地利用结构效率提升的主要原因。针对土地利用结构效率损失的原因及区域差异提出效率提升途径。研究结果可为青浦区土地利用结构优化和可持续发展提供科学借鉴。     

长湖流域水质时空分布特征及影响因子

利用2009—2014年长湖5个水质监测点数据,采用时间序列法分析了长湖水质的时间变化规律,采用相关性分析法,分析了流域水污染的影响因子。结果表明:在时间上,长湖水污染物质量浓度季节变化明显,COD、TN、NH3-N均为7、9月较低,1、3月较高,丰水期水质好于枯水期。入湖地区TP质量浓度7月达最高值,且7月份入湖地区的桥河口、关沮口的NH3-N、TN含量稍高于5月。空间上,西北部入湖地区水质劣于湖心及东南部出湖地区。工业、生活等点源污水,以耕地为主的农业非点源以及天然降水量和径流量是影响水质的主要因素,入湖排污量、降水量和径流量与长湖水质呈显著相关关系(P0.05)。     

北京与津冀之间隐性土地资源流动研究

京津冀区域面临着严重的资源紧缺、生态环境恶化和发展失衡的问题,亟需制定科学合理的区域合作新机制。京津冀之间紧密的产品贸易背后隐藏的土地资源流动情况可以为新机制的建立提供科学支撑。这种隐性土地资源的流通情况可以用生态足迹来表征。因此,本研究主要运用京津冀三省市之间的投入产出矩阵来计算北京与津冀之间的生态足迹转入和转出量,并进行分析。研究结果表明,北京的社会经济发展需要周边津冀生态生产性土地资源的支撑,尤其是河北的农用地资源,包括耕地、林地和水产养殖用地。从生态贸易类型来看,2002年和2007年,就北京和河北之间生态足迹流通情况而言,北京是净生态输入型,属于"贸易逆差";河北是净生态输出型,属于"贸易顺差"。2007年北京对津冀生态资源的使用量比2002年有所下降。总体而言,北京对河北生态生产性土地资源的消耗对河北的生态压力不大,其中,水产养殖用地的生态压力最大,2007年水产养殖净流量占河北水产养殖土地的54.27%。2002年北京对天津生态生产性土地资源的依赖加大了天津的生态压力,林业用地和水产养殖用地的净流出量分别是天津相应承载土地面积的4.96倍和3.57倍;2007年,北京对天津生态土地资源利用程度降低,随之,北京对天津生态生产性土地资源的压力变小。尽管2007年与2002年相比,北京对河北生态生产性土地的消耗量降低了,但是,由于河北土地利用结构的变化影响着北京和区域的可利用的土地资源质量和生态环境质量,国家和北京应该帮助河北保护其土地资源,尤其是河北东南部的农田资源在区域中承担着重要的绿色隔离作用,应该受到严格的保护。此外,京津冀区域应该制定整体空间开发战略,加强土地资源保护力度,合理布局产业结构,构建生态安全格局。