基于CBDI的农户耕地撂荒行为模型构建及模拟研究——以陕西省米脂县冯阳坬村为例

目前,建立于复杂性科学基础上的多智能体模型（MAS）已成为模拟研究土地利用变化的重要方法。论文在MAS理论之上,构建一个基于Category-Belief-Desire-Intention（CBDI）决策结构的MAS模型,结合NetLogo软件平台,模拟分析农户Agent土地利用行为,并将结果与Belief-Desire-Intention（BDI）模型进行比较。论文以陕西省米脂县冯阳坬村为例进行研究,分析结果表明：1）通过对基于CBDI的MAS模型验证（模型精度为87.19%）,相比于传统的BDI决策模型精度有所提高;2）NetLogo平台能够展示农户决策的过程,直观地显示MAS模型的模拟结果;3）不同类型农户耕地撂荒的主要原因有所不同,该村种植户撂荒的主要因素为地理环境认知的差异和其他类农户的影响。有待进一步解决的问题：1）不同类Agent相互影响及其量化;2）高精度基础数据的获取和梯田DEM的引入。     

基于多智能体和土地转换模型的耕地撂荒模拟研究——以陕西省米脂县为例

多模型耦合已经成为国内外模拟LUCC有效途径之一。论文通过如下步骤阐明宏观耕地撂荒格局和微观主体行为间的互动机理。首先,将微观主体间的相互作用纳入其决策,构建有限理性多智能体决策模型(Multi-Agent System,MAS);其次,通过SNNS平台的训练学习以及与历史数据对比分析,验证土地转换模型(Land Transformation Model,LTM)模拟研究区宏观撂荒格局的有效性;最后,依据多模型耦合机理,耦合MAS模型与LTM模型,形成耕地撂荒模拟模型(Cropland Abandonment Simulation Model,CASM),并基于研究区耕地撂荒的实际数据,探讨模型的合理性和可行性。结果表明:与2013年历史土地利用数据对比,CASM模型的PCM(Percent Correct Metric)系数为71%,比单独利用LTM模型的模拟精度提高3%,不仅表明CASM能够较好地模拟分析米脂县耕地撂荒空间格局分布,而且可有效揭示宏观耕地撂荒格局的微观驱动机理;同时,文章指出未来研究中要考虑政策和市场的影响,进一步完善不同层次主体决策对撂荒的影响,以此来提高模型对现实耕地撂荒的解释力。     

移民搬迁是否加剧了山区耕地撂荒?——基于陕南三市1578户农户面板数据

山区移民搬迁是否加剧耕地撂荒关系到移民稳定性及国家粮食安全,具有重要的研究价值。基于陕西省南部地区商洛、安康、汉中3市8县（区）1578户农户调查数据,运用面板Logit和Tobit模型回归得出,移民年数对是否撂荒、撂荒面积及撂荒耕地占比在1%的水平上有正向影响;仅当移民距离超过0.5 km时,农户耕地撂荒面积及撂荒耕地占比显著增加;不同移民类型中,工程移民对耕地撂荒的影响程度最大,避灾移民影响程度最小;另外,户主特征、家庭特征、资源禀赋特征、农地流转特征显著影响了农户的耕地撂荒行为。可以得出,移民搬迁加剧了山区耕地撂荒,城镇生活的转变及务农时间机会成本的增加是耕地撂荒的主要原因。建议政府对工程移民农户进行有土安置,加大生态移民区退耕还林支持力度,扶持扶贫、避灾移民农户发展特色产业,加快农地流转信息平台建设。     

非农就业与土地流转对农户耕地撂荒行为的影响——以闽赣湘山区为例

耕地撂荒是世界各国长期普遍存在的一种土地利用变化现象。基于闽赣湘山区640户农户调查数据,运用Tobit和IV-Tobit模型回归分析得出：农户家庭非农就业每提升10%,耕地撂荒占比会增加1.11%;小规模农户土地转入会提升其耕地撂荒规模,此时扩大经营规模对耕地撂荒的减缓作用甚微,而土地转出会降低非农就业对耕地撂荒的正向影响。此外,农户的劳动力、土地与农业机械等要素投入,以及灌溉条件和地块数等均稳健影响其耕地撂荒行为。农业机械化和土地流转是缓解山区耕地撂荒的重要举措,政府在推动经营规模扩大的同时,应着重提高地块规模,鼓励留村务农劳动力换工,并提升农机社会化服务水平,以及拓宽农户家庭多元化的收入机会。     

新农保能促进农户土地流转吗?——基于CHARLS三期面板数据

基于2011年、2013年和2015年中国健康与养老追踪调查（CHARLS）数据库,构建了三期具备农村户口且拥有耕地的微观农户 面板数据,采用固定效应模型实证分析我国农村老龄化问题背景下新农保能否促进农户土地流转。研究发现：（1）2015年中国耕地的平均转出率和转入率仅为14%和6%,2011-2015年中国耕地呈现转出率逐年递增、转入率逐年递减的趋势,凸显中国耕地出现集聚现象。（2）中国土地流转行为区域差异性明显,耕地转出率顺序为：东北地区>东部地区>中部地区>西北地区>西南地区;耕地转入率除西北地区较高外（2015年为9%）,其余各区均在5%左右。（3）新型农村社会养老保险能够促进60岁以上老年农户的耕地转出。政策启示是：提高农村养老保险水平以弱化土地的养老保障功能,进而促进农村土地流转;完善耕地集聚化背景下的土地管理制度,培育一批具有带头作用的新型农民;发展区域差异化的农村耕地管理政策,首先重点针对土地流转潜力大的地区推行土地流转交易。     

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。     

多风险源驱动下的土地生态风险评价——以江苏省射阳县为例

我国正处于快速城镇化阶段,土地利用格局变化改变了土地生态系统的结构和功能,造成土地生态风险的进一步加剧和风险来源的多样化。论文根据风险来源、风险受体和风险效应的作用关系,提出了基于多源风险的发生概率、风险受体的抵御和自我恢复能力及其暴露于风险环境下可能发生的损失的土地生态风险表征方法。选取适当的指标计算得出风险来源指数、自然系统损失度和恢复力、社会系统损失度和恢复力、自然风险指数、社会风险指数和综合风险指数。论文以江苏射阳县为例开展实证研究,结果表明：射阳县城所在地社会风险指数最高,东部沿海丹顶鹤自然保护区自然风险指数最高,需要加强对这些地区的限制建设和生态保护。县城周边以及中东部大片区域综合风险指数较低,可以进行进一步的城镇发展和土地开发利用。论文提出的土地生态风险评价方法可为土地利用的风险评估提供方法参考,研究结论可为射阳新型城镇化发展与生态环境保护提供决策参考。     

基于住房价格的通勤碳排放空间分异——以济南市为例

住房价格能够影响居民的居住决策,进而影响其通勤碳排放。为研究住房价格与通勤碳排放的内在关系,构建住房价格影响个体通勤碳排放的理论模型,并利用“个体—街道”两水平线性模型,对济南市居民出行调查数据进行实证检验。研究发现：（1）通勤碳排放呈现出“中心低碳化、外围高碳化”,且外围趋于分化的空间格局。（2）住房价格通过虹吸效应影响居民的碳排放。具体表现为住房价格与碳排放负相关,外围低房价吸引居住者,而居住者的远程机动通勤导致外围高值碳排放;但住房价格的边际增碳程度随着远离市中心而先缓（距市中心 5 km）后增（距市中心5 km及以上）。（3）外围工资收入对虹吸效应起调节作用。工资水平较高的外围区域有利于实现职住平衡,抑制了虹吸效应,进而分化为碳排放的冷点区,工资水平较低的外围区域则分化为碳排放的热点区。研究认为,应通过多中心空间发展战略、提高居民的就业可达性、优化针对公租房的公共交通供给等措施,引导居民低碳通勤。     

耕地结构变化下水土资源匹配时空特征效应分析——以黑龙江省为例

基于耕地利用水资源的供需视角,在综合考虑耕地利用类型、作物种植结构、作物生长期等条件的基础上,结合黑龙江省的国家气象站数据,对耕地利用需水量与有效供水量从微观尺度上进行分析,并以此对1990—2018年内不同生长期耕地利用水土资源匹配的时空动态进行分析。结果表明：1990—2018年间黑龙江省耕地结构不断变化,旱改水现象在2010— 2018年间最为普遍;作物生育前期与中期需水量较多,后期需水量较少,需水量逐年上涨,与水田占比变化保持较为一致,并且空间上需水量高值地区偏移规律与同时段内的旱地水田化现象保持高度一致;1990—2018年间,作物各生育期水土资源匹配程度均先降后升,大部分的水土资源匹配高值地区分布在有效降水量的高值地区与旱地地区的交接地带,可见天然降水仍是满足耕地作物用水的主要来源;近年来三江平原南部地区水土资源匹配程度严重下降,粮食单产下滑,建议该部分地区减少旱改水工程量,同时,松嫩平原西部地区水土资源匹配水平与粮食单产逐年上升,可适当进行旱改水工程。     

农牧交错区农户生计分化及其对耕地利用的影响——以宁夏盐池县为例

农户生计与耕地利用之间的关系已经成为理解人地关系的重要切入点。论文以宁夏盐池县为例,在可持续生计框架下,从农户生计资本和生产要素配置两个角度,探讨农户生计分化及其对耕地利用的影响。结果表明：1）盐池县兼业户与非农就业户合计占调查农户的58%,农户非农化现象普遍;2）劳动力越多、人均耕地越少的农户,其家庭非农收入占比越高,生计资本是农户生计分化的“推力”;3）务农机会成本越高的农户其生计分化程度越高,务农机会成本是农户生计分化的“拉力”;4）随着生计分化程度的增加,耕地利用的生产要素投入强度呈递减态势,但是兼业户的耕地利用效率高于纯农户和非农就业户。农牧交错区同时面临着生态保护、农牧业生产、脱贫攻坚等挑战,政策制定需充分考虑当地农户的生计特征与人地关系的演变规律,加强非农就业引导,鼓励农户土地流转,促进农户生计多样化,实现生态、经济、社会效益“共赢”发展。     

基于水资源转化模拟的石羊河流域水资源优化配置

流域水循环过程是水资源合理配置对象依存和演化的基础。针对内陆河流域水资源多次转化多次利用的特点,建立以水资源转化过程为基础的流域水资源优化配置模型。按水力联系将内陆河流域系统分为独立的子系统。按水资源转化特点和用水格局将各独立水系统分渠灌区、井灌区和渠井混灌区三个一级计算单元,每个一级计算单元由若干灌区(二级计算单元)组成。运用水均衡模型和BP人工神经网络模型模拟一级计算单元间的水资源转化过程,分别模拟井灌区和渠井混灌区的来水量。建立一级计算单元和二级计算单元两层水资源优化模型,分别以灌溉用水效益最大和公平用水为配置目标。将一级计算单元的优化模型耦合到水资源转化模拟模型中。凉州区配置水量10.68×10⁸ m³,金川区为2.63×10⁸ m³,流域农业灌溉用水16.64×10⁸ m³,占总毛用水量的75％,相比现状有大幅下降。分别采用模拟寻优和遗传算法求解两层优化模型,将水量分配到灌区,进而分配到行政区,实现水资源的流域配置和行政区配置的统一,便于水资源统一管理。     

基于WNN模型的土地利用方式决策研究

基于小波神经网络(WNN)模型的土地利用方式决策研究为实现土地的可持续利用以及社会效益、经济效益和生态效益的最大化提供了决策依据。论文采用WNN模型,通过利用甘肃省榆中盆地第二次全国土地调查数据,构建了土地利用方式决策分析模型,分析出农业生产、建设发展和生态保护三种需求条件下的土地利用方式类型。结果表明:①榆中盆地农业生产需求用地的土地利用方式主要以半粗放利用为主;②建设发展需求用地的土地利用方式以过渡型利用为主,且偏于粗放利用;③生态保护需求用地的土地利用方式以半粗放和粗放利用为主。论文运用WNN模型对土地利用方式决策进行研究具有较好的科学性和可操作性。     

农户有限理性土地利用行为决策影响因素——以陕西省米脂县高西沟村为例

利用有限理性理论与方法进行行为决策研究已成为多样化决策研究中的热点。研究微观尺度土地利用变化中农户有限理性行为决策的影响因素,对于揭示农户土地利用驱动因子、调整农户决策行为与优化农业景观格局具有重要的理论与现实意义。论文以陕西省米脂县高西沟村为例,通过构建农户效应收益模型,利用2009—2011年农户调查数据揭示理性最优决策与农户实际决策之间的差异性;利用体现农户行为满意度的Probit模型分析有限理性决策的影响因素。结论为:①高西沟村农户理性最优决策与实际决策差异性较大,说明农户在实践中采用有限理性进行土地利用生产;②构建Probit模型模拟农户满意度决策行为态度,选取的4类变量较好地解释了农户决策的影响因子。其中,农业收入回归系数为0.78、反映相对经济地位下降变量0.41、退耕面积-0.42、耕地面积-0.62、打工收入-0.34、性别0.48、劳动力0.31,均处于显著相关水平。各变量估计结果与理论预测和实际调查结果相符合,具有较强的解释力。     

农户土地利用决策对农业景观格局的影响研究——以陕西省米脂县孟岔村为例

探讨微观主体——农户土地利用行为与宏观农业景观格局之间的互动机理,对于了解农户行为的变迁,认识和理解农业景观格局的演变特征和过程,进而调控农户土地利用行为和优化农业景观格局,显然具有重要的理论与现实意义。论文利用构建的农户土地利用决策模型、个体对群体与群体对整体权重影响模型,利用实际收集的陕西省米脂县孟岔村2007年与2008年数据(地籍、地块面积与农户收入等数据),探讨占优势的土地利用决策与占优势的农业景观格局关系。得出如下结论:①占优势的土地利用决策并不一定形成该土地利用方式占优势的土地利用格局;②当年占优势的农户整体土地利用决策并不一定形成次年该土地利用方式占优势的土地利用格局。并提出今后需要进一步研究与探讨的问题:①完善农户土地利用决策模型,在模型中增加风险规避、土地轮作、特殊地类转化等因素;②进一步探索整合地块面积及其空间布局与土地利用决策的方法。     

几种不同方法估算农田表层土壤固碳潜力:以甘肃庄浪县为例

通过采样分析,结合80年代全国第二次土壤普查以及2006年耕地质量评价土壤有机碳数据,采用几种不同的估算方法对庄浪县农田表层(0~20cm)土壤固碳潜力进行了估算.结果表明:1最大值法和分类定级法(高)对同一地区农田土壤理想固碳潜力估算结果差异不大.最大值法估算庄浪县农田表层土壤理想固碳潜力为1.13 Mt,而分类定级法(高)估算的理想固碳潜力为1.09 Mt.2分类定级法(中)、饱和值法、加权法这3种固碳潜力估算方法求得庄浪县农田土壤现实固碳潜力分别为0.37、0.32、0.28 Mt,约为理想固碳潜力水平的1/3.3采用分类定级法(中)、饱和值法和加权法估算现实固碳潜力,有机碳密度增量依次为6.76、5.21、4.56 t·hm~(-2).按照庄浪县近30年农田表层(0~20 cm)土壤的固碳速率,达到现实固碳潜力水平大约需要24~34 a.4在县域尺度上估算现实固碳潜力,加权法优于饱和值法,饱和值法优于分类定级法(中);估算理想固碳潜力,分类定级法(高)优于最大值法.     

基于农田畜禽承载力的县域养殖业环境管理研究—以寿光市为例

以山东省寿光市为例,分析了县域农田畜禽承载力,并提出了相应的环境管理对策。结果表明,寿光市畜禽养殖规模总体较为合理,且仍有承载103.3万头猪当量养殖量的发展空间,然而乡镇（街道）间畜禽养殖业发展不均衡,部分乡镇养殖量超过农田畜禽承载力2倍多,环境污染风险极高;2008—2013年间寿光市农田畜禽承载力无显著变化,预计到2018年养殖量将达到饱和;从空间分布来看,寿光市农田畜禽养殖环境压力呈“北肥南瘦”和南部地区“皮薄馅大”的特点。因此,提出控制畜禽养殖发展规模和奖励机制等管理对策,以期为县域养殖业环境管理制度的制定和农业生态环境保护提供参考。     

基于农户行为的土地利用人工社会模型的构造与应用

为探讨人工社会在土地利用变化研究领域中的应用,研究创建了一个模拟土地利用变化过程的人工社会模型(LUC-ASM)。该模型以农户和农民为两类主体(agents),模拟分析不同社会经济条件和政策影响下,两类主体对自己承包土地利用方式的微观决策所可能产生的宏观效应及其时空变化特征。以鄱阳湖区一个现实村落为主要研究对象,以农户从事各类生产活动的行为特征为准则,利用LUC-ASM模型模拟未来30年内该村落土地利用变化过程。结果表明,未来这一地区土地利用的变化与人口增长结构调整方式、国家土地利用与环保政策、社会经济发展态势等因素密切相关;在城市化的影响下,该地区的农业劳动力将会出现短缺,农村土地有可能被撂荒,需要及早采用政策措施予以避免。总体而言,LUC-ASM模型能够形象地反映土地利用变化过程的微观驱动机理及各种社会经济与环境因素影响的宏观效应,有助于深化我们对人与自然环境相互作用的认识。     

退耕还林工程对黄土高原土地利用/覆被变化的影响——以陕西省安塞县为例

退耕还林工程(Sloping land conversion program, SLCP)可快速改变土地利用/覆被格局。论文以黄土高原典型沟壑区--陕西省安塞县为例,利用MSS/TM/ETM+卫星遥感影像,获取研究区6个时期土地利用/覆被的时空信息,通过统计模型,定量分析了研究区SLCP对土地利用/覆被格局的影响。草地、耕地及林地为研究区三大主要土地利用/覆被类型,研究区土地利用/覆被变化整体处于不平衡态势;整个研究时段内,耕地先增后减,整体减少38.4%;林地先减后增,整体增加4.36%;灌木林地和草地减少,而未成林造林地快速增加;SLCP显著加强了耕地的递减趋势,并大幅增加了未成林造林地面积,至2010年未成林造林地面积显著大于天然林地的面积。这些变化可能具有降低土壤侵蚀与产流量、改善土壤结构、增加土壤碳吸收等效应;SLCP能提高农民收入,且大部分农民支持SLCP;但其负面效应亦不可忽视。研究将有助于对SLCP效应的全面理解,并可为该区生态恢复工程的规划与决策及生态环境保护提供参考。     

基于BP模型的大气污染预报方法的研究

BP模型是目前最为广泛应用的神经网络模型之一,它是一种简单而又非常有效的算法.笔者将BP网络模型引入到大气污染预报领域,并根据大气污染物含量与气象要素的关系建立了大气污染物含量的神经网络预报模型.计算结果表明,BP模型应用于大气污染预报具有较高的预测精度和良好的泛化能力,它为信息社会的城市空气污染预报工作提供了一种全新的思路和方法.