中国粮食生产时空变化及其耕地利用效应

基于粮食产量计量模型,运用LMDI方法,分解中国粮食生产时空变化的耕地利用四因素（规模、结构、强度、程度）,结果表明：1978-2012 年,耕地利用变化对粮食生产的累积效果表现为强度效应最大,结构效应和程度效应其次,规模效应最小。其间,造成粮食增量的强度效应逐步减弱,程度效应由负转正并渐强;造成粮食减量的结构效应逐步加大,规模效应后期显著放大。1996-2008 年,粮食生产出现从东南沿海地区向北部和西部内陆地区的空间转移,主要是因为沿海地区城镇密集,耕地利用结构变化与规模变化对粮食的减量效应更为明显,甚至有复种下调出现程度负效应,而耕地利用强度变化对粮食的增量效应相对较小,内陆农区耕地利用效应则呈相反趋向。由此论文最后探讨国家粮食可持续增产的耕地利用策略。     

黑龙江省粮食生产的时空格局及动因分析

采用空间自相关、聚类分析和多元回归模型等方法,论文探讨了2000 年以来黑龙江省粮食生产的时空动态及其主要影响因素.结果表明:① 黑龙江省粮食生产规模持续扩大,其中,大豆播种面积及其占农作物总播种面积的比重均经历了“上升-下降”的波动过程,玉米和水稻播种面积不断扩大,但其占农作物播种面积的比重分别在2009 和2011 年超过大豆;② 黑龙江省粮食生产具有一定的空间相关性,大豆空间集聚最显著,玉米次之,水稻最不明显;③ 粮食生产区域化和专门化态势增强,松嫩平原北部及大小兴安岭地区、松嫩平原东南部和三江平原北部分别形成了以大豆、玉米和水稻为主的粮食生产类型区;④ 多元回归分析表明,农业投入、经济环境、技术水平、市场因素是影响黑龙江省粮食生产及其结构时空变化的主要因素.     

三峡库区(重庆段)种植业污染负荷空间分布特征

以土地利用、农户访谈等数据为基础,运用化肥施用强度、单位面积污染负荷和农作物类型指数等指标,在ARCGIS和逐步回归方法的支持下,对库区(重庆段)种植业污染负荷的空间分布特征进行分析.结果表明:1库区(重庆段)种植业单位面积施肥折纯量为TN 23.25 t·km-2、TP 20.34 t·km-2,由其产生的污染负荷总量较高,达3.54 t·km-2;2种植业污染负荷总体展现出较大的空间差异,且这一分布与作物种植结构、种植业的集聚关系密切;3种植业距离区域中心点越近由施肥产生的污染负荷越高,具有"类点源"特征,且乡(镇)中心点较近区与较远区施肥产生污染负荷的空间分布差异比区(县)中心点的更显著;4(农作物类型指数、单位耕地面积产值和务农人员比例)、(农作物类型指数)和(单位耕地面积产值)分别对库区(重庆段)种植业污染负荷总量、TN和TP的影响较为显著;5除耕地流转外,其他因素对污染负荷总量、TN和TP均产生正向作用.     

农业生产效率对农业用水量的影响

2016年中国农业用水量占用水总量的60%以上,水资源成为国家农业安全的重要保障,而影响农业用水量的因素较多。论文首先采用非期望产出的Super-SBM模型测度1998—2015年中国30个省份（西藏、香港、澳门、台湾缺少资料,未计算）的农业生产效率,再利用非参数核密度估计演示主要年份农业生产效率和农业用水量的动态变化,然后借鉴Hansen的门槛模型检验农业生产效率对农业用水量的“门槛效应”。结果表明：1）我国农业生产效率呈倒“U”型走势,省际间差异性减弱;农业用水量先下降后上升,省际间差距存在扩大的趋势。2）提高农业生产效率是降低农业用水量的有效途径,农业生产效率对农业用水量存在显著的“门槛抑制效应”,抑制强度呈“N”型走势。3）扩大粮食作物种植比例、增加农村劳动力和提高农村居民收入均能有效抑制农业用水量增加,而水资源禀赋、水利投资和耕地灌溉面积与农业用水量呈正相关性,农民受教育水平回归结果不显著。     

长春市1998-2008年玉米虚拟水量动态变化研究

长春市玉米种植面积约占全市粮食种植面积的60%。通过对长春市1998-2008年玉米虚拟水量的计算与分析,探讨其时空分异规律,为长春市玉米生产的可持续发展提供科学依据。11年来长春市玉米虚拟水量呈现不断波动趋势,分别在1999年、2004年和2007年出现高峰值,2003年呈现最低值。对比分析1998年、2004年和2008年五县市区玉米虚拟水量的空间分布,1998年五县市区虚拟水量只分为四个等级,没有达到第五等级;2004年农安县达到第五等级,位居首位,榆树市虚拟水量仍然为第三等级,排名第2,德惠市和九台市均由第一等级上升为第二等级,排名第三,市区位于第一等级,排名最末。到2008年,榆树市由第三等级上升到第四等级,九台市由第二等级下降到第一等级,其他各县市区虚拟水量等级没有变化。     

海南省自然生态承载力研究

自然生态承载力是当前国际可持续发展定量研究的前沿问题之一。提出按照各类土地的实际生产能力和实际生态服务功能计算各类土地的生态承载力,将消纳污染和水资源的供给功能纳入区域自然生态承载力计算模型,并简称该方法为"实际供给法"。依据海南省统计年鉴资料和生态调查资料,应用"实际供给法"计算和分析了海南省1952~2004年自然生态承载力的动态变化特征:①海南省自然生态承载力长期持续增长,由1952年的7.0804hm²/人上升到2004年的8.5984hm²/人,增加了1.5180hm²/人,年均增长0.4%;②可再生资源生态承载力占总生态承载力的绝大部分,1952年和2004年分别占98.6%和92.3%,而不可再生资源生态承载力仅分别占1.4%和7.7%;③水资源生态承载力呈跳跃式下降,从1952年的6.8165hm²/人下降到2004年的0.4473hm²/人;耕地、海域和淡水水域的承载力呈上升趋势,分别从1952年的0.1277、0.0057和0.0001hm2/人上升到2004年的2.6066、3.1192和1.1468hm²/人,其它土地类型生态承载力变化不明显;④在生态承载力组成中,水资源比例由大到小变化显著,从96.3%下降到5.2%,耕地、海域的比例由小到大变化显著,分别从1.8%、0.1%上升到30.3%、36.3%,其它土地都由小到大,但所占比例较小;海域、耕地和水资源是海南生态承载力的主要贡献因素,三者之和占到总量的71.8%~98.2%。并分析了海南省自然生态承载力动态变化的原因。     

沈阳2001-2010年热岛变化研究

文章采用2001-2010年常规气象站资料,主要来自沈阳城区与郊区(法库、新民、康平、辽中)一日4次温度记录,分别为02、08、14、20时。分析结果:热岛强度10年间呈V字型变化,但是2005年后的几年还是比前几年高一些;1、2月份热岛有下降趋势,3月份有上升;4月份热岛强度变化不大,5月份热岛有上升趋势,6月份热岛后5年比前5年高;7月份热岛有升高趋势,2001年最低,2010年最高,8月份后5年比前5年有增加趋势,除了2005年和2004年,8月份在10年中热岛强度比较强,9月份前5年热岛强度较后5年高,热岛强度有下降趋势;10月份热岛强度月平均值最高和最低两年相差很大,前5年热岛强度平均值和后5年平均值差不多;11月份后5年热岛强度比前5年热岛强度高,热到强度成逐渐增加趋势,12月份后5年比前5年热岛强度高,有增加的趋势。然后用MM5模式模拟10年中强热岛日—2007年12月25日的风场、温度场,结果显示温度场模拟结果和观测结果基本一致;风场越稳定,热岛强度越强;越不稳定,热岛强度越弱。     

太湖流域粮食生产时空格局演变与粮食安全评价

太湖流域既是中国传统粮食高产区又是当前经济发展的前沿阵地。论文从宏观视角探讨了该区1985-2010年27个县域粮食生产时空变化格局及粮食安全水平,结果表明:时间演化上该区粮食产量不稳定,但总体呈下降趋势,历经波动发展-急剧减少-稳步增长三阶段;空间差异亦较显著,除西北4个县域,其余地区粮食产量均有不同程度下降,粮食生产重心逐渐由中部向西北偏移,县域粮食生产相对优势弱化,整体粮食生产能力降低;粮食总产变异系数和70%以上年份波动系数超全国平均水平,粮食安全风险大;粮食不安全县域增多,2010年59%的县域粮食不安全。未来该区仍受到耕地数量减少和质量退化威胁,完善耕地保护政策并提出保障粮食安全的区域差别化措施具有重要的现实意义。     

济南市土地利用变化及生态服务价值时空演变分析

通过2010～2016年济南市土地利用变化情况,研究土地利用和其生态服务价值,分析生态服务价值与社会经济因素的相关性。结果表明:济南市以耕地和城镇村及工矿用地为主;城镇村及工矿用地、交通运输用地面积有所增加,其他均减少;土地利用强度有上升趋势,但幅度较小;土地利用格局指数无明显波动;生态服务价值中耕地、水域、林地价值量最大;生态系统服务总价值及强度均逐年降低;生态服务价值强度指标与土地利用格局和人口无相关性;与土地与土地利用程度、GDP、GDP强度指标呈负相关;单位面积生态服务价值与土地利用程度呈弱相关、与GDP呈强相关、与GDP强度指标呈极强相关;人均生态服务价值与土地利用程度和GDP呈中等程度相关、与GDP强度指标呈极强相关。     

近35 a西藏拉萨河流域耕地时空变化趋势

利用4 期卫星遥感资料,分析了1976-2011 年西藏拉萨河流域耕地时空变化趋势。结果表明：①近35 a 拉萨河流域耕地从5.63×10⁴ hm²增加到6.56×10⁴ hm²,占流域总面积比例从1.71%上升到2.00%。其中,1976-1988 年为缓慢增长期,年增长率为0.09%,1988-2006 年为快速增长期,年增长率为0.59%,2006-2011 年为急速增长期,年增长率达0.86%。耕地增加主要来自草地,耕地减少则主要源于建设用地扩张。②耕地聚集度从下游到上游不断减少,其中拉萨市耕地聚集度最高但下降最快。耕地空间变化表现为中游以耕地增加为主,下游以耕地减少为主。中游的墨竹工卡县具有最高的耕地相对变化率,因而区域差异度最大。③耕地扩张不断向更高海拔和更大坡度的范围推进,其中4 000~4 200 m海拔高度和5°~10°坡度范围的耕地净增加量最多。     

中国粮食作物种植结构调整及其水土资源利用效应

粮食种植结构调整会影响农业资源的消耗需求。20世纪90年代中后期以来,玉米在我国粮食生产中的地位明显提升。以粮食种植结构无调整为参照情景,一定产量下,1996-2015年,在国家层面,因粮食种植结构调整对水土资源消耗的节省量约占现期需求量的4%左右。在区域层面,从结构调整对种植面积的减省效应看,耕地资源相对丰富的北方地区明显高于南方地区;从对水资源消耗的减省效应看,北方贫水区也普遍高于南方地区,干旱度最高的西北地区最高。期间区域分品种粮食生产广泛受到作物种植比例变化的影响。研究结果表明,要充分利用好南方水热资源,恢复水稻生产,主要取决于稻米需求及其种植效益,而北方地区则要尽可能按降水规律调整农作制度,合理控制水稻、小麦的种植面积。     

Which regional features of Danish agriculture favour the corn bunting in the contemporary farming landscape?

Corn buntings Miliaria calandra were abundant throughout arable agricultural landscapes in Europe, but have catastrophically declined since the mid 1970s with changes in farming practice and now give serious conservation cause for concern. Corn buntings declined in Denmark during 1976–1993, but (almost unique in Europe) have since increased (by up to 11% per annum) in some areas without specific conservation recovery actions. Based on breeding bird surveys in the mid 1990s, highest corn bunting densities occurred on mixed agriculture in west Denmark (Jylland); the species was rarer or absent in regions of highest arable land cover. Corn bunting density and extent of rotational and permanent grassland were correlated, but not with spring sown barley (all known to constitute important corn bunting winter habitat). The extent of spring barley rapidly declined in Denmark during the 1980s, but since 1990, most counties have since shown 2–3% annual increases in this crop, except in Nordjylland, where high densities of corn buntings have remained stable. Elsewhere in Jylland, corn buntings have increased in counties supporting highest densities during the mid 1990s, contrasting stable or declining trends in south and east Denmark where densities were originally lower. After dramatic decreases everywhere in Denmark, corn buntings retain highest breeding densities associated with mixed agriculture, especially where grassland and spring sown barley remained in greatest extent. Although purely based on land use correlation and bird surveillance, these results show an association between mixed farming and favourable conservation status of a species now red-listed throughout much of Europe. Further investigations of habitat use at small spatial scales and throughout the annual cycle are urgently required to better enlighten specific recommendations for wider applicability of guidelines for corn bunting recovery actions elsewhere.     

Energy efficiency of farming systems: Organic and conventional agriculture

An assessment was made of the energy efficiency, yield performance, and labor requirements for the production of corn, wheat, potatoes, and apples using organic (without synthetic chemical fertilizers and pesticides) and conventional farming technologies. Organic corn and wheat production was 29–70% more energy efficient than conventional production. However, conventional potato and apple production was 7–93% more energy efficient than organic production. For all four crops, the labor input per unit of yield was higher for organic systems compared with conventional production.     

Are landscape complexity and farm specialisation related to land-use intensity of annual crop fields?

Little is known about the predictive value of landscape complexity and farm specialisation for land-use intensity, although this is critical for regional agri–environmental schemes and conservation of biodiversity. Here, we analysed land-use intensity of annual crop fields of 30 farms in northern Germany that were located in 15 landscapes differing in structural complexity ranging from <15% to >65% non-crop habitats. The proportion of arable land per landscape was used as simple predictor of landscape complexity due to its close correlation with habitat-type diversity, and the proportion of arable land per farm acted as an indicator for farm specialisation due to its negative correlation with stock farming. Land-use intensity was quantified using questionnaires. Landscape complexity and farm specialisation were related to several but not all indicators of land-use intensity. Structurally simple landscapes were related to more nitrogen input and higher crop yields, and farms specialised on annual crops had reduced crop-species diversity, larger fields, higher crop yields and more pathogen species. In contrast to general expectations, pesticide use in annual crop fields was exceptionally high and not a function of landscape complexity or farm specialisation. Our results show that generalisations such as “farms specialised on annual crops and structurally simple landscapes show increased land-use intensity” may be misleading.     

Farming systems and insect predators

Predatory carabids, staphylinids and spiders were monitored from 1981 to 1987 in a Dutch project concerning the development of arable farming systems. During this period epigeic predators in the conventional, integrated and organic systems were sampled using pitfall traps. The effects of crop type and farming system on species diversity, abundance and guild structure was analysed using trap data from wheat, pea, sugar beet, potato, onion and carrot fields. Predator abundance and species composition were found to be clearly affected by the farming system. However, in most cases the type of crop appeared to be of greater importance. Crops with a greater cover early in the season, like winter wheat and peas appeared to be more favourable than late and open crops like onions or carrots. Both system and crop effects were more apparent in carabids than in spiders or staphylinids. Only minor effects of farm management were found on species richness. Again, the crop itself seemed to be the main structuring factor. It is concluded that the presence and quality of predator populations is mainly determined by crop structure and crop-related factors. The role of favourable crops and field size in predator enhancement is discussed in relation to the agroecological infrastructure of the landscape.     

长江三角洲近50年耕地数量变化的过程与驱动机制研究

长江三角洲是中国人口最密集、经济增长最快和土地集约化利用程度最高的地区之一,经济快速发展加剧的人地矛盾已经成为区域可持续发展面临的一个重要问题。论文利用近50年耕地长序列统计资料和近5年的土地详查与变更数据,研究揭示了长江三角洲高强度土地开发的特征和近50年耕地数量变化的基本过程及其空间差异,并初步探讨了耕地数量变化的主要驱动因子及其作用。研究表明,近50年来,长江三角洲地区耕地数量呈现明显的波动减少趋势,经历了由增加→急剧减少→缓慢减少→快速减少的基本变化过程,其中分别在1958～1963年、1985年前后和1993年前后出现了三次明显的耕地流失高峰,其形成机制主要是政策、经济发展和人口增长的驱动。     

Reconnecting crop and cattle farming to reduce nitrogen losses to river water of an intensive agricultural catchment (Seine basin,France): past,present and future

Nitrate and pesticide contamination of surface and groundwater has become a major problem in intensive farming regions in Europe, with nitrate concentrations reaching values above the standard defined in 2000 by the European Water Framework Directive. In the Seine basin, a major issue is the closure and abandonment of drinking-water wells, which force water managers and drinking-water producers to explore solutions for water resource protection. Organic farming has appeared as a credible alternative to conventional farming, and this study explores the potential of organic farming to reconcile agricultural production and water quality. On the basis of agricultural statistics, survey questionnaires and experimental data, the nitrogen soil surface balance (N-SSB) has been established at the scale of a small 104-km² catchment (The Orgeval sub-basin), representative of the intensive cash crop farming in the Seine basin. The N-surplus for arable land in specialized organic cash crop systems has been found to be half that of current conventional systems (15 kg N ha⁻¹ yr⁻¹ versus 30 kg N ha⁻¹ yr⁻¹, respectively). The N-yield in organic systems is 21% lower than in conventional systems, but total fertilization (mostly symbiotic N fixation) is also 26% lower. Whereas 2–3 years of forage legume (e.g., alfalfa) as a starter crop of the typical 7- to 10-year diversified rotation builds up N soil fertility and helps prevent weeds without pesticides, the existence of an outlet for this fodder production is a limiting factor for the economic sustainability and the environmental benefits of these farming systems. Therefore, we explored the possibility of a reconnection of livestock and crop farming systems in the Orgeval catchment, a traditional dairy farming and Brie cheese production region. We calculated the N-SSB for this type of a reconnected livestock and cropping system and found a value very close to the specialized organic cash crop system with full utilization of fodder production, leading to profitable animal production, essentially as milk in this farm design. This reconnected system is compared with the estimated situation in 1955 before separation of plant and livestock production. Furthermore, the N-SSB values were converted into infiltrating sub-root concentrations and used as a boundary condition to a biogeochemical model. Organic cropping and organic reconnected livestock cropping systems result in a 50% reduction of surface water nitrate concentrations, a surface water quality 20% better than that reconstructed for 1955, with an overall higher protein production.     

科尔沁沙地水资源投入对粮食生产的影响定量研究 ——以奈曼旗为例

借鉴Cobb-Douglas全要素生产函数,以粮食总产量为因变量,以包括年降水量等气候要素、 耕地面积等经济要素和化肥施用量等技术要素在内的10项投入为自变量,构建1987年至2008年期间奈曼旗农业生产投入产出模型。结果表明:①影响奈曼旗粮食总产量的关键因素为农业劳动力(t=9.44,P/=0.00)、 年降水量(t=8.33,P=0.00)和灌溉用水量(t=6.89,P=0.00)。 除农业劳动力外,其他两项因子均与水资源有关;年降水量和灌溉用水量的弹性系数均大于1,说明粮食总产量的增长倍数高于水资源投入的增长倍数,水资源的继续投入将导致粮食产出快速增长。②根据模型,农业劳动力、 灌溉用水量、 年降水量的回归系数分别为5.13、 1.55和1.46,显示当地劳动力投入及水资源投入均存在不足,单独增加某个投入要素即会导致粮食产出以更快速度增长;随着奈曼旗农业劳动力不断减少,且年降水量波动性增强且呈下降趋势,粗放式的灌溉明显加强。根据模型,其他投入要素不变、农业劳动力减少1%时,灌溉用水量增加3.31%;其他投入要素不变、 年降水量减少1%时,灌溉用水量增加0.94%。③降水的波动会导致粮食单产量的波动,而灌溉用水量在很大程度上影响了粮食单产量水平(R²=0.543);降水量的减少导致农民通过扩大播种面积来获得增产,因此降水量的年际变化和播种面积的年际变化之间呈现明显的反向变动关系。总体来讲,奈曼旗农业生产对灌溉用水的依赖程度不断加大。随着灌溉用水的持续投入,其增产作用将逐渐降低,并且对当地脆弱生态系统带来进一步的压力。     

地下水漏斗区农户冬小麦休耕意愿的影响因素及其生态补偿标准研究——以河北衡水为例

近年来,国家大力提倡耕地休养生息,推行土地休耕制度,以提高地力,保障农业可持续发展。由于水资源短缺已经成为制约我国华北地区经济社会发展的重要因素。华北地下水漏斗区作为土地休耕的三个试点之一,主要目标是退耕高耗水的冬小麦,实现“一季休耕、一季雨养”,以减少地下水用量,修复地下水环境。农户作为农村最主要的生产与经营主体,如何给予农户合理的补偿,使其有效地实施冬小麦休耕政策成为缓解华北地区水资源短缺的关键因素。论文运用问卷调查法、机会成本法与Logistic模型对意愿与补偿标准进行分析,探讨了河北衡水地下水漏斗区农户冬小麦休耕意愿的主要影响因素及其生态补偿标准的合理性,以便为我国科学合理地制定地下水漏斗区耕地轮作休耕政策提供理论依据。研究结果表明：1）农户的文化程度、家庭农业劳动力总数、抚养比、农户对地下水漏斗区冬小麦休耕态度、农户对政府实行政策的信任度与农户休耕意愿呈显著的正向影响;2）务农工日、耕地质量、人均耕地面积与农户休耕意愿呈显著的负向影响;3）只考虑冬小麦对地下水影响,不考虑农产品市场价格变化的影响,建议河北衡水地区休耕农户补偿标准为518元/亩（7 770元/hm²）。最后论文提出了因地制宜地制定地下水漏斗区冬小麦休耕的补偿政策,发展绿色产业,转移剩余劳动力,并做好休耕政策宣传力度等政策建议。     

黄淮平原不同多熟模式生产力特征与资源利用效率研究

对黄淮平原一麦三玉米、一麦二玉米和一麦一玉米三种多熟模式的产量、资源利用及经济效益状况进行了比较分析。结果表明，三种模式年亩产均超过吨粮，说明在集约栽培条件下黄淮平原亩产吨粮的现实性。三种模式产量梯度差异表明，在水肥供应基本充足的情况下，通过集约多熟种植并配合以合理调控技术是在高产基础上进一步提高产量的有效途径。一麦三玉米最高产量达２２０１ｔ／ｈｍ２（亩产１４６７ｋｇ），是在现有技术条件下接近与突破亩产吨半粮的有效种植模式之一。全年玉米总穗数增加是增产的关键。一麦三玉米模式通过接茬移栽等综合措施的有效配合，能维持较高的同化功能，光热资源利用效率提高。经济效益上表现为高投入高产出，但部分产投经济指标有下降的趋势。从综合考虑公顷产量与公顷纯收入及物质费用、用工等因素上综合评判，一麦三玉米模式总体上表现优势。