武汉市耕地非农化的空间非均衡发展与空间扩散路径分析

在5 期时间跨度20 多年的武汉市土地利用数据基础上,利用ArcGIS 的空间统计和空间分析功能,拟合出武汉市耕地非农化的空间洛仑兹曲线并制作了基于耕地非农化速度分级的重心曲线,结合统计数据分析耕地非农化扩散路径及其与经济、人口重心曲线变化的相关关系。研究结果表明:①武汉市是个典型的单中心城市,其耕地分布不均衡,耕地非农化仍是在围绕城市中心进行,耕地非农化在乡镇级别上是非均衡发展的,但非均衡程度在逐年减缓;②基于耕地非农化速度分级的耕地非农化重心曲线表明,耕地非农化速度快的点到速度慢的点的密度有逐步降低的趋势,并且速度快的点到速度慢的点还有向外围扩散的趋势;③武汉市耕地非农化扩散路径、GDP重心变化路径和人口重心变化路径在移动方向上大体上都符合在南北向是向北,转而向南又复向北;而在东西向是先向西然后向东,武汉市的耕地非农化与经济和人口的相关性表明武汉市的耕地非农化在空间上是有序发展的。研究结果能较好地揭示武汉市耕地非农化的空间非均衡发展状况,实现了武汉市耕地非农化空间非均衡发展的可视化,反映了武汉市耕地非农化、经济和人口之间的关系。     

松嫩平原北部耕地空间分布及其变化特征

耕地资源是人类赖以生存的基础性资源,科学地判定其变化特征以及空间分布格局,对促进耕地资源的空间优化布局以及保护耕地等方面具有非常重要的意义。选取松嫩平原北部的典型区域黑龙江省黑河市嫩江县为研究区,通过对研究区1984年和2011年Landsat8TM遥感影像进行解译,运用Arc GIS10. 0软件、耕地指数法、GIS空间分析法对研究区耕地资源空间分布及其变化特征进行研究。结果表明:1)研究区1984年耕地主要分布在北部及东部,2011年耕地主要分布在中部及北部; 2)研究区西部耕地分布呈现出密集分布的空间特征,东部呈现出稀疏分布的空间特征; 3) 1984—2011年研究区耕地空间格局发生了明显变化,南部乡镇变化较大,中部和西部乡镇变化居中,北部和东部乡镇变化最小,行政区划上双山镇耕地变化最大。研究成果可在一定程度上为嫩江县耕地资源的合理配置,耕地资源的保护及耕地空间布局优化提供参考。     

滨海集约农区耕地质量演变趋势研究——以山东省广饶县为例

论文以山东省广饶县为研究对象,基于GIS技术,选取广饶县1979、 2007年两期耕地质量评价相关数据,以50 m×50 m栅格为评价单元,以综合指数法为评价方法评价了广饶县两期耕地综合质量,并分析了从1979年到2007年广饶县耕地综合质量的变化情况.研究发现:1979年耕地质量等级占主要比例的为三四等地,2007年耕地质量等级占主要比例的为一二等地;两期耕地质量等级分布规律相似,耕地质量等级都是从西南内陆到东北沿海逐步降低;从1979年到2007年,广饶县耕地基础设施逐步完善,耕地养分含量普遍提高,使得广饶县的耕地质量等级普遍提高,较大面积的三四等耕地转换为一二等耕地,特别是南部地区耕地质量等级提高程度明显.     

中国区域性耕地变化与粮食生产的关系研究——以东北地区为例

以东北地区为例,结合监测数据和农业统计数据,利用GIS技术分别开展耕地数量变化对粮播面积的影响分析、高中低产田内部各县粮食单产变化趋势分析、高中低产田内部耕地数量变化对粮食总产的影响以及粮食作物种植结构变化对粮食生产能力的影响评价与分析。结果表明:①东北地区耕地数量增加了188.8×10⁴hm²,总体呈北增南减趋势;②粮播面积增加了162.67×10⁴hm²,高产区的粮食单产多呈上升趋势,中产区的粮食单产稳中有升,低产区各县的粮食单产有增有减,但多数仍呈上升趋势;③高产田的粮食单产和低产田作物种植面积扩大促进了东北地区粮食总产的增加;④东北地区玉米生产进一步向吉林省集中,大豆、水稻、小麦向黑龙江集中,粮食生产的专业化、区域化趋势明显。     

基于GIS的小尺度耕地质量综合评价研究——以山东省丁庄镇为例

小尺度耕地综合评价是小区域范围内耕地质量保护和管理的重要手段。研究对影响丁庄镇耕地质量的土壤养分状况、耕地立地条件、耕地理化性状和耕地土壤污染状况分别进行了评价。采用土壤图和土地利用现状图叠置方法划分评价单元,系统聚类和DELPHI法筛选评价因素,层次分析法确定权重,模糊评价法确定耕地质量等级。研究结果表明：①丁庄镇耕地土壤养分含量较高,一二级地占总面积的54.41%;②立地条件和理化性状较好,一二级地分别占总面积的58.26%和60.00%;③土壤污染较轻的一二级地占61.02%,主要集中在中部和北部地区;④耕地综合质量状况总体良好,其中一级地占总面积的21.17%,二级地占31.60%,三级占29.38%,四级占17.85%,耕地等级分布与当地实际产出相一致。     

基于RS与GIS的区域生态环境质量综合评价研究——以山东省为例

利用ＲＳ和ＧＩＳ有关理论和技术，选择区域生态环境综合评价的指标体系，利用ＡＨＰ和Ｄｅｌｐｈｉ法确定其权重系数，构造了区域数字环境模型，对山东省生态环境质量进行了定量综合评价，并根据评价结果将山东省生态环境质量划分为五个级别，分析了存在的主要问题。     

干旱区绿洲城镇扩张对耕地空间影响及预测——以河西走廊区域为例

绿洲城镇是干旱地区人类活动最剧烈、人口集聚度最高、"人—地"关系矛盾最为突出的生态环境脆弱区。受全球气候变化影响及西部大开发战略推动,区域城镇与绿洲耕地之间的动态变化及利弊权衡成为当前关注的热点。基于1990—2015年多时相遥感影像数据,以典型绿洲城镇河西走廊为研究区,引入Markov和ANN-CA模型对河西走廊城镇用地与耕地的时空动态转换特征与规律展开探索,揭示了城镇扩张对耕地的影响过程与机制。研究结果表明:(1)河西走廊土地总体以未利用土地和草地为主,城镇用地与耕地仅占区域总面积的0.63%、6.35%,且城镇与耕地面积共同经历了先减少后增加的"V"型变化趋势。(2)1990—2015年河西走廊城镇面积扩张了1.53倍,其中15.67%的城镇扩张用地来自耕地占用,其他主要来源于草地,沙漠和戈壁等未利用土地。另外,区域内5个地市城镇扩张的耕地占用差异较大。(3)结合Markov与ANN-CA模型的模拟和预测结果表明,2015—2030年河西走廊79.77%的城镇扩张用地将来源于周边耕地,且城镇空间扩张方式以外延扩展为主,未来耕地被城镇侵占压力较大。研究结果将为干旱区相似区域空间规划...     

中国2000—2010年耕地低效转化的空间特征

耕地向经济效益相对较低的用地类型转化具有多重社会及生态效应。论文首先将耕地向草地、灌丛地和裸地的转化定义为“耕地低效转化”,然后以GlobeLand30为基础,提取2000—2010年的低效转化耕地,并结合耕地资源禀赋和地形条件,从多尺度、多角度深入揭示了我国耕地低效转化的空间分布特征。结果表明：1）全国总体的耕地低效转化率仅为1.50%,但区域差异明显,空间分布极不均衡;2）耕地低效转化依照地势的三级阶梯呈现明显的区域分异规律,农牧交错带的耕地转化问题最为严重,但耕作条件好、原有耕地比例高的东部地区,耕地低效转化水平一般较低;3）耕地低效转化率大体随海拔和坡度的增加而增加,但会受到地形复杂度的影响。     

高自然价值耕地内涵解析、特征识别与分类管控——以成都平原经济区为例

中国耕地生态系统受损日趋严重,识别具有重要生态系统保护价值的耕地并进行差异化管控意义重大。参考欧盟高自然价值农田理念并结合中国国情,提出高自然价值耕地的内涵,建立涵盖空间组成结构和关键功能的纵向传导识别方法,基于“利用强度—邻域环境—本底条件”的综合分类体系,对高自然价值耕地进行空间识别和类型划分,并以成都平原经济区为例开展实证研究。结果表明：(1)高自然价值耕地以保护资源本底为目标,在具备基本生产功能的同时,对维持生物多样性、景观异质性等方面具有重要作用;(2)研究区共有高自然价值耕地21.04×10⁴hm²,占耕地总量的11.6%,主要分布于中部平原向西部山地的过渡地带以及南部浅丘地区;(3)研究区的高自然价值耕地包括自然演退防治类、综合效益提升类、人为干扰管控类、区域特色挖掘类、立地优化整理类和现状重点保护类。研究结果可为推动耕地多元功能保护,创新耕地生态系统保护提供有益参考。     

基于外部性理论的区域耕地保护补偿机制研究——以山东省潍坊市为例

论文通过研究认为耕地保护收益区域分配不平衡是我国耕地快速减少的主要原因之一,构建区域耕地保护补偿机制有利于提高地方耕地保护积极性,抑制耕地减少趋势。论文以经济外部性理论为依据,建立了区域耕地保护补偿机制的理论模型和经验模型,理论模型重点模拟区域耕地保护外部性的影响及对策,而经验模型则探讨了补偿的主体、补偿标准的计算、补偿方式、制度保障和机构设置;最后以潍坊市为例,计算了2005年潍坊市各区市县的区域耕地保护补偿标准,将潍坊市12个县级行政单元划分为7个保护区和5个补偿区,模拟构建了潍坊市2005年区域耕地保护补偿机制。结果表明:在耕地保护外部效益得到补偿后,保护区的土地利用效益得到提升,其保护耕地的积极性也将随之提高,区域耕地保护外部性带来的耕地资源浪费和耕地保护效率缺失问题得到有效解决。     

中国农田土壤重金属空间分布特征及污染评价

土壤是农业生产过程中不可或缺的自然资源,掌握农田土壤重金属的空间分布特征及污染水平,对于农田生态系统安全及人类健康具有重要意义.基于2002年来中国各行政区农田土壤重金属实测数据,探讨了农田土壤Cr、Cd、Pb、Zn、Cu、As和Hg等7种重金属的空间分布特征,并采用地累积指数法对污染状况展开评价.结果表明中国农田土壤重金属的空间分布特征差异较为明显,南方农田土壤重金属含量明显高于北方;平均值统计结果表明,湖南、云南、贵州、四川、福建、广西以及上海的农田土壤重金属含量较高;污染评价结果显示7种重金属的污染程度大小依次为Cd>Hg>Pb>Cu>Zn>As>Cr,其中福建、广东、海南、浙江、湖南、陕西、甘肃、河南、重庆、山西、天津、内蒙古和安徽的富集程度较高.     

中国耕地利用投入的时空差异

耕地投入量在不同农作物间配置格局转变的信息对于国家制定粮食安全政策非常重要。论文在将农作物划分为谷物作物、豆类作物、油料作物、纤维作物、糖料作物和蔬菜作物的基础上,测算了我国耕地利用投入,并进一步分析了耕地利用投入及其内部构成的时空差异。结果表明:①我国耕地利用投入从1998年的27.67×10¹⁰元增加到2011年的38.15×10¹⁰元,1999年起蔬菜作物投入超过谷物作物,我国耕地利用的投入格局已从谷物作物转向蔬菜作物;②耕地利用高投入的省份集中在黄淮海平原,低投入的省份主要分布在西北地区,耕地利用投入增长集中于北方和西南省份;③我国粮食主产省份的谷物作物投入比例大,东部沿海地区的蔬菜作物投入比例大;④种植集约度上升对经济较发达省份的谷物和蔬菜作物投入增长具有明显的推动作用,而大多数西部省份的谷物和蔬菜作物投入增长的主要原因为播种面积增加。     

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。     

农户家庭耕地利用的功能异质性及个体差异评价——以湖北省典型地区为实例

以湖北省重点开发区、农产品主产区及生态功能区等典型地区为实证,利用基于熵权的TOPSIS模型对农户家庭耕地利用功能及贡献度进行评价,结合农户兼业类型与耕地资源禀赋状况分析农户耕地利用功能指标强弱及个体差异。研究表明：1）农户家庭耕地利用功能的强弱依次为：经济贡献功能>养老就业功能>选择馈赠功能>食物生产功能>生态保障功能。其中,重点开发区和生态功能区的农户尤其注重经济贡献功能,农产品主产区农户偏重养老就业功能。2）从农户兼业情况来看,纯农户和非农户重视养老就业功能,兼业农户强化经济贡献功能。建议建立耕地多功能管理体系,深化以主体功能区为导向的管理机制,转变传统单一的耕地保护模式,根据农户家庭耕地利用特征协调主体功能区经济发展目标与耕地保护管理决策的关系。     

中国农田土壤重金属富集状况及其空间分布研究

在统计有关我国农田土壤重金属相关文献数据的基础上,探讨了我国农田土壤重金属Pb、Cd、Cu、Zn和Cr的空间富集现状.收集到有关土壤Pb、Cd、Cu、Zn和Cr含量的研究分别为173、138、156、139、140个.首先剔除异常值,然后利用剩余样本进行克里金插值,并统计各省地区重金属含量平均值.结果表明我国重金属空间分布具有明显的区域特征,西南地区土壤重金属含量较高,其他地区相对较低;与分省的土壤背景值相比较,农田土壤Pb和Cd的含量明显高于背景值.土壤Pb在云南省超出背景值最高,为背景值的1.91倍;Cd在辽宁省超出背景值最高,为23.02倍;Zn在云南省富集最为严重,是背景值的1.55倍,Cu最高的是广东省,达到背景值的2.92倍.     

农村居民食物消费结构对耕地需求的影响——以西藏“一江两河”流域为例

发展人工种草是缓解西藏草畜矛盾和生态环境问题的重要途径之一。食物消费结构趋向多元化,内地食物消费比重增加,缓解了西藏地区食物生产压力,为西藏农业地区发展种草提供了有利条件。论文基于农户食物生产和消费调研数据、市场调研数据并且结合统计数据资料,在利用和改进Gerbens-Leenes等(2002)发展的食物消费与耕地需求之间关系的方法基础之上,系统分析了"一江两河"流域(拉萨地区、日喀则地区和山南地区)农户腾出耕地种草的潜力。结果显示,西藏农区居民家庭食物消费结构耕地需求不高,理论上腾出耕地种草潜力较大。2010年"一江两河"流域中的拉萨市、日喀则地区以及山南地区户均耕地需求分别为5 542.3、7 400.1和5 521.7 m~2,而腾出耕地种草的潜力分别为4 777.5、2 977.3和2 054.4 m~2,拉萨地区、日喀则地区和山南地区分别占到户均耕地面积的46.3%、28.7%以及27.1%。但是,考虑到当地快速的人口增长以及脆弱的生态环境对农业生产的不利因素,"一江两河"流域不同地区应该根据各自农业生产特点以及畜牧业发展水平,有针对性地开展农牧业结构调整,通过种草补贴等激励措施和政策,提高农户种草积极性,开拓饲草市场,统筹土地的种粮和种草功能,优化配置土地饲草资源,缓解当地草畜矛盾,增加农户种草收入。     

北京市畜禽养殖的空间分布特征及其粪便耕地施用的可达性

论文基于G IS技术,采用缓冲区与分区统计等空间分析方法,分析了北京市畜禽养殖空间分布与海拔、距居民点和道路距离之间的关系。引入畜禽粪便施用耕地空间分布可达性分析,探讨了北京地区畜禽养殖空间分布特征和畜禽粪便农田施用的可行性。结果表明,北京市畜禽养殖分布与距居民点距离以及海拔高度成反比,同时,在一定程度上也受到道路分布的影响。从粪便施用耕地可达性分析来看,全市50.8%的畜禽粪便可在1 h内被运送到可施用的农田。其中,大兴和通州区畜禽粪便产生地与可施用耕地的距离最近,1 h内分别有91.5%和89.5%的畜禽粪便可运输到附近耕地。由于单位时间可达的畜禽粪便量与适宜施用耕地分布之间存在着空间上的不均衡,北京东北部区县(密云、平谷、顺义、怀柔、延庆)畜禽粪便的耕地承载大于西南部地区(大兴、通州、房山、门头沟、昌平)。根据耕地承载能力以及分布特征,科学合理地布局畜禽养殖业,是降低局部地区畜禽粪便耕地承载压力及其环境风险、实现畜禽养殖业可持续发展的根本。     

中国水土资源本底匹配状况研究

论文以中国水资源二级区为基本单元,利用单位面积水资源量法和基尼系数法,以二级区水资源总量和潜在可开垦耕地面积为数据基础,评价中国水土资源本底匹配状况,为中国水土资源优化配置提供科学依据。首先根据适宜农作物耕种的高程、坡度和土壤类型条件,得到中国潜在可开垦耕地分布;然后,计算单位潜在可开垦耕地面积水资源量,评价中国水土资源本底匹配分布状况;最后,绘制水土资源洛伦兹曲线,计算基尼系数,对中国水土资源本底匹配总体状况进行评价。研究结果表明： 1）中国北部区域潜在可开垦耕地较多,西南部和南部沿海区域分布较少,未来具有较大耕地开发潜力的区域主要分布在北方; 2）中国本底水资源和潜在可开垦耕地资源空间分布存在严重错位; 3）较之已有研究成果中依据水资源量和耕地面积计算的基尼系数0.566,论文以本底水资源和潜在耕地为基础数据计算的基尼系数0.712要大很多,表征中国本底水土资源不匹配程度要严重得多,中国80%的水资源服务不到23%的潜在可开垦耕地。     

土地资源空间异质性与经济发展水平的关系研究——以武汉城市圈为例

从土地资源属性出发,采用主成分分析法综合测度武汉城市圈土地资源空间异质性,利用Tobit 模型对土地资源空间异质性与经济发展水平的关系进行分析。研究表明:城市圈土地资源空间异质性是土地质量、结构、数量和禀赋等特征异质的综合反映,其中土地质量和结构异质是主因;城市圈土地资源空间异质性指数区间为[0.015, 0.737],可分为高异质区、中高异质区、一般异质区、中低异质区、低异质区5 个梯度区;城市圈土地资源空间异质性呈现出“中心高、边缘低”的分布特征,各异质梯度区内研究单元数量和面积差异明显;城市化水平和人均GDP对土地资源空间异质性具有显著的正向影响,第三产业比重具有显著的负向影响,提高第三产业比重能够降低城市圈土地资源异质性。