基于随机森林的耕地利用效率测度模型构建及其应用

构建合适的量化分析模型是科学把握耕地利用状况及利用效率的基础性工作,可为制定合理有效的耕地资源管控政策,实现耕地利用与生态环境的协调发展提供决策依据。为了更准确地反映耕地利用系统的复杂性、动态性及差异性等特征,鉴于随机森林的基本思想,运用随机抽样Bootstrap法在合理构建分类树的基础上,构造了耕地利用效率测度的RF模型,进而以中国粮食主产区172个城市为例训练该模型并将其运用至2003-2015年的耕地利用效率测度中,同时将BP神经网络和熵权法作为对比验证其一致性、代表性和优越性。结果表明：（1）耕地利用效率测度的RF模型不受量纲限制,运行所需参数少,运算过程简化,能够较为精确地模拟各评价指标间的复杂联系,科学量化各评价指标对耕地利用效率的贡献。（2）对同一空间单元的效率值而言,RF>BPNN>EW,RF与BPNN所得效率值的总体分布格局相似,且均与EW的测度结果存在较大差异。（3）从评价结果与现实的匹配度和精度表征参数来看,RF的测度结果与自然和社会经济发展等客观事实更相符,具有较高的适用性与可靠性。同时,与其余两种常用模型相比,RF能够降低计算复杂度,提高训练效率,其测度结果的相关系数R为0.8685,M_RPD为2.3533,且具有最小M_MSE0.0174和M_MAE0.0211,更适用于复杂非线性特征的耕地利用效率研究。     

宁夏南部山区新修水平梯田耕地质量提升技术研究

本文针对宁南山区新修水平梯田水土流失和土壤肥力持续衰退的问题,从梯田培肥技术、耕作技术和管理措施3个方面研究总结了宁南山区新修水平梯田耕地质量提升关键技术,为提高宁南山区新修水平梯田生产力提供了技术保障.     

区域人均基本农田需求面积测算模型及应用——以江苏省为例

为估计一定区域内基本农田保护面积,论文在探讨基本农田涵义的基础上,提出了区域人均基本农田需求面积的计算模型。该模型综合考虑了城乡居民对农产品的消费、复种指数、粮食作物播种面积比例、单产水平以及城市化水平等因素。以江苏省为例,计算1985-2004年江苏省城乡居民人均粮食消耗总当量。在此基础上,计算1985-2004年江苏省人均基本农田需求面积以及估计2005-2020年江苏省人均基本农田需求面积。结果表明,1985-2004年之间,江苏省人均基本农田需求面积平均值为0.054hm₂,考虑在外饮食情况时,该值为0.059hm₂;2005-2020年之间江苏省人均基本农田需求面积平均值为0.057hm₂。     

条件价值评估法本土化改进及其验证——来自武汉的实证研究

运用条件价值评估法(CVM)评估资源环境等非市场物品价值是近年来国外研究的热点问题。20世纪90年代后期,国内开始陆续出现以CVM评估非市场价值的研究案例,多数文献集中在该方法的应用层面。论文以武汉市耕地非市场价值评估为研究目标,紧密结合现实国情和武汉市的具体情况,针对耕地非市场价值内涵界定、WTP与WTA选择、价值评估影响人群界定、WTP累加、支付方式选择等多个技术环节展开探索性研究,结合实际对传统CVM理论模型进行了修正。CVM问卷调查分析表明,在论文所定义的耕地价值内涵下,具有武汉户籍农村居民的平均WTP为22d,耕地非市场价值为1523.83元/hm₂。     

自然经济限制性下天津市农村居民点整理潜力估算

农村居民点整理增加耕地潜力的测算既要考虑其自然适宜性,也要考虑其经济可行性。论文探讨了天津市农村居民点整理在自然、经济条件限制性下增加耕地的潜力。首先,选取了7个自然指标建立了农村居民点整理的自然适宜性评价指标体系,利用评价后的宜耕地比例作为自然限制性修正系数,将自然限制性修正系数与农村居民点整理理论潜力的乘积,作为自然限制性下农村居民点整理增加耕地的潜力。然后,选取了9个经济指标建立了农村居民点整理的经济可行性评价指标体系,利用其评价结果作为经济限制性修正系数,将经济限制性修正系数与自然限制性下增加耕地潜力的乘积作为自然、经济限制性下农村居民点整理增加耕地的潜力。测算结果表明,天津市各区县的自然限制性修正系数为0.393～0.954,经济限制性修正系数为0.242～0.813;在自然、经济限制性下,天津市各区县农村居民点整理增加耕地系数2010年为3.597%～14.812%,2020年为6.158%～15.902%;分别可净增加耕地面积64.893～2206.523hm₂、68.289～2274.096hm₂。     

大同市土地退化现状与动态变化研究

通过对大同市水土流失现状与动态变化、土地盐渍化和耕地数量与质量情况动态变化、土地沙漠化现状与动态变化的现状调查来分析大同市土地退化的主要成因以及采取的环境保护对策与建议.     

上海市郊不同耕地类型土壤微生物活性研究

该文利用土壤酶学法和土壤呼吸监测方法,分析了上海市郊不同耕地类型土壤的微生物活性,并对其相关影响因子进行了探讨。结果表明,除水稻田外,其他3种旱地作物的土壤FDA(荧光素双乙酸酯)水解酶活性和土壤呼吸速率均呈由高到低的趋势,即西瓜地设施菜地花菜地;土壤FDA水解酶活性与土壤有机质含量呈极显著正相关(P0.01),与全盐量呈显著负相关(P0.05);土壤呼吸速率与温度呈极显著正相关(P0.01),与含水率呈显著正相关(P0.05);3种旱地作物土壤FDA水解酶活性与土壤呼吸速率显著正相关(P0.05),两者均可反映土壤微生物活性,但土壤呼吸速率不适合用于监测水稻土壤的微生物活性变化,表明FDA水解酶活性在土壤微生物活性监测方面的适用性更为广泛。     

三峡库区典型退耕还林模式土壤养分流失控制

选择三峡库区典型退耕还林模式,包括园地(茶园)及林地(板栗)与原有坡耕地对照,观测并分析其土壤养分(氮磷)输出途径及数量情况,以评估实施退耕还林工程对流域土壤养分输出的影响.结果表明:1退耕后土壤养分氮磷年流失量(包括随泥沙和地表径流流失的量)减少;总氮(TN)年输出量从大到小依次为坡耕地(2 444.27 g·hm-2)茶园地(998.70g·hm-2)板栗林地(532.61 g·hm-2);总磷(TP)为坡耕地(1 690.48 g·hm-2)茶园地(488.06 g·hm-2)板栗林地(129.00 g·hm-2);与坡耕地比较,退耕还林模式(园地、林地)总氮、总磷年输出载荷分别减少了68.68%和81.75%.2茶园地、板栗林地与坡耕地相比,土壤养分速效态氮流失量明显减少,硝态氮(NO-3-N)输出总量依次为坡耕地(113.79g·hm-2)茶园地(73.75 g·hm-2)板栗林地(56.06 g·hm-2);铵态氮(NH+4-N)养分输出次序为茶园最大(69.34 g·hm-2),坡耕地次之(52.45 g·hm-2),板栗林地最小(47.23 g·hm-2).3硝态氮、铵态氮主要通过地表径流输出,所占总量比例分别为91.4%和92.2%;总氮和总磷主要通过泥沙输出,所占总量比例分别为86.6%和98.4%.通过退耕还林等措施,该地区地表径流以及土壤侵蚀输出明显减少,土壤养分流失得到有效控制.     

紫色土旱坡地油菜/玉米轮作下氮流失的年际变化特征

明确三峡库区紫色土旱坡地氮流失的年际变化特征,为库区的施肥管理措施和面源污染治理提供参考.依托中国科学院成都山地灾害与环境研究所三峡库区试验站,于2018～2020年连续3 a设置不施肥(CK)、常规施肥(F)、优化施肥(OF)、化肥减量配施生物炭(BF)和化肥减量配施秸秆覆盖(SF)5种处理,研究紫色土旱坡地在油菜-玉米轮作模式下氮流失的年际变化特征.结果表明：(1)三峡库区紫色土旱坡地地表径流主要发生在5月和8月,壤中流主要发生在6～10月. 2018～2020年降雨量逐年增加,各处理地表径流产流量逐年减少,壤中流产流量大致呈逐年增加的趋势,年尺度下,壤中流产流量和产流次数均高于地表径流.(2)2018～2020年每年各形态氮的最高流失浓度出现时间大概一致,地表径流全氮、铵态氮和硝态氮最高流失浓度分别出现在5、 8～10和7月,壤中流各形态氮最高流失浓度分别出现在10、 10和5～7月.(3)地表径流各形态氮流失通量呈逐年降低趋势,壤中流各形态氮流失通量大致逐年增加.(4)生物炭和秸秆还田第一年降低氮流失通量的效果较好,但后续两年还田反而加剧了氮素流失通量.因此,三峡库区紫色土旱坡...     

国际粮食贸易影响下东北黑土地生产压力变化与保护策略

黑土地是重要的农产品生产基地之一,承担着保障国家粮食安全和维护农业生态安全的重要责任,保护好黑土地对促进我国农业可持续发展至关重要。测算与分析2000—2020年东北黑土地粮食生产耕地压力的变化情况,研究国际贸易对东北黑土地粮食生产的耕地压力的影响,利用国际市场占有率指数和贸易竞争优势指数分析东北黑土地农产品在国内及国际两个市场的竞争优势。结果表明：近20年来东北黑土地粮食生产的耕地压力基本处于安全压力区并呈逐步下降的趋势,玉米、大豆、稻谷三种主要作物生产的耕地压力分别从2000年的1.94、1.09和0.63下降至2020年的0.69、0.26和0.54。国际粮食贸易对黑土地粮食生产耕地压力减缓的作用显著且呈现出逐年上升的趋势,2020年对黑土地粮食生产耕地压力减缓的贡献率达26.22%,其中对大豆生产的耕地压力减缓的贡献率达511.48%。农产品贸易优势度分析结果显示,东北黑土地农产品在国内市场具有明显的贸易竞争优势,但在国际贸易中的竞争优势不明显。为此,提出了国际贸易粮食贸易变化背景下黑土地保护的若干建议,为东北黑土地保护及其粮食产能保障相关决策提供参考。