基于GIS的安塞县县南沟流域农用地生态适宜性评价

利用立地条件、土壤性质和土地利用状况3个方面共8个因子构建县南沟流域农用地生态适宜性评价指标体系,采用AHP层次分析法和专家打分的方式确定各评价因子的权重,在遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术的支持下,利用适宜性评价模型定量评价流域农用地生态适宜性,将各土地利用类型适宜性划分为4个等级,结合各土地利用类型的重要程度与适宜性等级划分流域内农用地各区域的适宜性。结果表明:流域内宜耕宜园地面积为225.46hm^2,占流域总面积的5.09%;宜耕地面积为405.68hm^2,占9.17%;宜林宜园地面积为156.96hm^2,占3.55%;宜园地面积为773.15hm^2,占17.47%;宜林宜草地面积为881.43hm^2,占19.91%;宜林地面积为409.91hm^2,占9.26%;宜草地面积为1 490.00hm^2,占33.66%;不适宜和非生产用地面积为83.43hm^2,占1.89%。研究结果可为县南沟流域农用地的合理划分提供科学参考。

黄土丘陵区县南沟流域生态恢复的生态经济耦合评价

【目的】探索一套简单、易于操作的小尺度生态经济耦合效应指标体系及其评价方法模型。【方法】基于生态经济协调理论,在继承传统指标的基础上,引用了2个创新性指标——能值可持续性指数(ESI)和生态压力指数(EFPI),应用模糊综合评价方法对县南沟流域生态恢复的生态经济耦合进行评价。【结果】县南沟"农-经济林果型"生态恢复模式的生态经济处于基本协调状态。【结论】"农-经济林果型"模式有效地改善了流域生态条件,促进了经济发展,产生了生态经济耦合效应。

基于碳汇生产理念下的县南沟流域退耕还林工程实施效果评价

县南沟流域是黄土高原的典型退耕区,退耕还林工程改变了其土地利用结构,从而对流域碳汇量及碳汇生产格局产生了重大影响。该文以此为切入点,根据各种土地利用类型特点,采用相应模型估算出县南沟流域1999—2012年林地、草地、园地、耕地和建设用地的碳汇量与碳源量,通过分析流域碳汇的变化,对退耕还林工程实施效果进行评价,以期为退耕还林工程评估方法的完善提供支撑。结果表明:退耕还林工程显著增加了碳汇量,使农户成为实际的碳汇生产者;林地是主要的碳汇用地,林地固碳量随林地面积增加增长迅速;耕地固碳量在耕地面积减少的情况下通过耕作方式和种植结构的改变维持稳定;不同区位、不同退耕力度形成土地利用结构差异,导致碳汇差异;实证结果同时表明,退耕林草地是CDM框架下主要碳汇生产来源,近期应注重提高退耕林质量,并减少农业生产中的化肥用量、增施有机肥。通过建立碳交易机制,将碳汇商品化,可进一步提高退耕还林工程效应,稳固退耕还林工程成果。

县南沟流域农业土地利用/覆被变化浅析

土地利用/覆被变化(LUCC)一直是国内外研究的热点,而对其重要组成部分农用地进行研究更具有重要的现实意义。运用变化度、动态变化指数等方法对黄土丘陵区县南沟流域2001-2007年的人口、土地面积、产业状况等调查数据的分析表明:7a来林地和果园分别增加488hm2和23.34hm2、耕地和牧草地面积分别减少87hm2和25.7hm2。引起这种变化的原因是:退耕还林政策的实施,大面积坡耕地和不适宜的荒草地转为林地;为适应市场经济发展的需要,部分耕地向园地过渡;同时科学技术与其它相关政策对其也有一定的促进、引导或制约作用。

基于清洁发展机制的县南沟流域商品型生态农业系统优化

针对县南沟流域因资源利用率低导致的农业产业与农业资源系统运行相悖,商品型生态农业系统链网结构不完整等问题,在清洁发展机制（CDM）理念下,根据可能发展路径,设置了商品型生态农业发展的3个阶段5种情景并进行了系统优化。结果表明,商品型生态农业系统优化后,经济效益得到了不同程度提高,土地利用结构发生了重要变化。阶段Ⅰ（情景A）、阶段Ⅱ（情景B1,B2）、阶段Ⅲ（情景C1,C2）的经济效益比现实状况分别提高了34.4%,53.0%~55.2%,72.8%~73.7%;基于CDM下的农业经济系统与农业生态系统优化耦合阶段的农林牧土地利用结构为1∶12.6∶4.4,林地比重较阶段Ⅰ、阶段Ⅱ提高了;商品型生态农业系统发展过程表现出＂现状发展态势→农业生态经济系统链网构建阶段→农业经济系统与农业生态系统优化耦合阶段＂的发展趋势。

不同优化情境下的县南沟流域商品型生态农业系统耦合关系

在对县南沟流域退耕还林工程实施后商品型生态农业系统现状耦合态势分析的基础上,以该流域商品型生态农业系统优化方案为基础,利用耦合过程模型,预测了系统在链网构建阶段、农业经济系统与农业生态系统优化耦合阶段的耦合关系。结果表明:自退耕还林工程实施以来,县南沟流域商品型生态农业系统一直处于协调化发展阶段,且农业生态系统与农业经济系统的综合指数均不断增加。当农业生态系统达到自我调节临界点时,在现状发展态势下农业经济系统演变速度为VEn(t)=0.0673El(t),商品型生态农业系统链网构建阶段农业经济系统演变速度为VEn(t)=0.0913El(t),农业经济系统与农业生态系统优化耦合阶段农业经济系统演变速度为VEn(t)=0.0999El(t),系统链网的完善、资源的合理高效利用以及碳汇林业的发展解决了商品型生态农业系统健康、持续发展的问题,同时提高了系统功能。

不同发展路径下县南沟流域农业产业-资源系统优化

针对现阶段县南沟流域因资源利用率低导致的农业产业—资源系统运行相悖等问题,在清洁发展机制(CDM)以及国家生态文明建设理念、生态适宜性评价的基础上,按照县南沟流域可能发展路径(3种模式,7种情景)进行了系统优化。结果表明:农业产业—资源系统优化后,经济效益得到了不同程度的提高。其中在碳汇产业发展模式和生态经济系统优化耦合发展模式的6种情景即碳汇产业融入系统后,生产要素配置发生了重要改变,经济效益得到了显著提升;随着城市化、人类对美好和健康生活需求的提升,建立在特色、低碳、高产、高效下的农业产业—资源耦合系统将成为发展的趋势;相比较而言,现状发展模式优化的结果,导致生态林面积大幅度减少,不符合相关政策确定的方向,因而仅仅是理论上分析的结果。

县南沟流域水土保持技术适宜性评估

针对水土保持技术评估研究滞后的现实,为了给流域未来水土保持技术的选择提供参考依据,借鉴课题组构建的水土保持技术评估体系,并对各指标进行解译,得到评分标准,运用层次分析模型和Logistic回归模型,对安塞县县南沟流域目前的水土保持技术进行了评估。结果表明:县南沟流域水土保持技术适宜性为4.1(一、二、三级指标下测算结果分别是4.1671,4.1057,4.0947),已进入最高等级,为"适宜"状态,即目前所应用的水土保持技术满足水土流失治理需求。其中技术相宜性最高,在技术相宜性中,立地相宜性较高,这与专家的判断一致。反过来说,在水土保持技术选择时,首先应满足技术的相宜性,可考虑将技术相宜性作为一票否决指标。目前,县南沟流域水土保持技术体系适宜性虽已进入最高等级,但只有4.1,尚有进一步提升的空间,在今后的发展过程中,需要根据新时代背景下的新需求,研发新的水土保持技术,并进一步优化水土保持技术体系。测算结果与实际调查数据相符,验证了课题(2016YFC0503702)所建立的评估体系的合理性,揭示了水土保持技术选择和应用的本质。

县南沟流域农户生态经济行为影响要素分析

针对退耕还林工程实施以来农户生态经济行为发生变化的现实,以黄土丘陵区退耕还林工程实施区——县南沟流域为例,运用因子分析法、多元线性回归法分析了农户生态经济行为的主要影响要素,并确定了各要素对农户生态经济行为的影响程度。农户的人均纯收入作为农户生态经济行为的表征变量,统计分析表明:农户的平均家庭受教育程度、户主的兴趣爱好、户主的风险意识、农户的土地利用率、户主的商品意识对农户的生态经济行为有着重要影响。户主的商品意识对其影响最大,家庭平均受教育程度和户主的风险意识对其影响最小。这为新兴产业在该地区的发展提供了理论依据。

县南沟流域种植业生态价值的测算与分析——基于碳汇视角

基于碳汇视角,用实地测量和农户调研数据测算了县南沟流域种植业的净碳汇量及其价值,以此表征种植业可实现的生态价值。结果表明:2001—2014年,种植业的生态价值总体上呈稳步递增趋势,由2001年的35.34万元增至2014年的901.71万元;种植业价值的演变过程可分为三个阶段,第一阶段(2001—2004年),经济作物>粮食作物>苹果园;第二阶段(2005—2010年),经济作物>苹果园>粮食作物;第三阶段(2011年至今),苹果园>经济作物>粮食作物;苹果园、粮食作物、经济作物生态价值占生态经济总价值比例的均值分别为58.22%,31.19%,3.60%,突显了生态价值的重要作用,为此在农业生产中,应综合考虑生态价值和经济价值来优化种植结构,发展低碳农业。

县南沟流域农民经济行为的影响因素分析

针对退耕还林工程实施后农民经济行为发生变化的现实,以黄土丘陵区退耕还林工程实施区县南沟流域为例,通过实地调研和理论分析对其进行了研究.结果表明:农户自身素质和家庭环境、资源禀赋、利益趋向性等是影响农民经济行为的主要要素.家庭抉择者的自身素质和家庭环境决定了农民的选择和判断能力以及风险意识;农民资源禀赋的差异性决定了农户承担风险的能力和资源优势;利益是所有农民最终所追求的,所以利益趋向性是农民做出行为选择的内在动力;3个因素相辅相成、共同作用,是农民做出经济行为选择的必要影响因素.

黄土丘陵区县南沟流域农业产业-资源系统链网结构分析

针对黄土丘陵区农业产业—资源系统链网结构发生重要变化的现实,对县南沟流域退耕以来农业产业—资源系统链网结构变化过程以及演变路径进行了分析。结果表明:农业产业—资源系统链网结构变化过程可以划分为四个阶段:(I)生态系统修复阶段→(Ⅱ)经济系统(结构)适应阶段→(Ⅲ)农业产业—资源系统相悖阶段→(Ⅳ)农业产业—资源系统优化耦合阶段,系统已经经历了I、Ⅱ、Ⅲ阶段,现处于第Ⅲ阶段。在这个过程中农业资源系统得以恢复重建,农业产业系统结构逐渐调整,经济效益逐年上升,然而产业系统与资源系统并未达到协调发展状态,目前林草资源丰富且未得到合理、有效利用,因此需要进一步优化农业产业—资源耦合系统结构,以促进区域可持续发展。同时,还可以得出:农业产业—资源系统链网结构可通过资源环境、农业资源、农业产业、经济效益予以表征。

县南沟流域农业产业-资源系统耦合过程模型的建立与分析

针对黄土丘陵区农业产业—资源系统演变轨迹发生变化的现实,参照农业生态经济系统耦合过程模型,建立农业产业—资源系统耦合过程模型。并对模型参数(k1,k2,k3,k4)的变化过程及其代表的生态经济意义进行重点讨论,在此基础上对县南沟流域进行了实证。结果表明:不同参数k值组合,形成了不同的农业产业—资源系统互动关系。退耕后,县南沟流域资源所依赖的环境系统的提升空间现已达到极限,产业发展未建立在对资源的合理、有效利用上。现阶段资源系统发展态势与资源系统演化速度和产业系统演化速度都成负相关,产业系统发展态势与资源系统演化速度和产业系统演化速度都成正相关。将碳汇产业融入系统后,可使资源系统演化速度提升2.56倍,若通过"轮牧+舍饲"养殖模式进一步改良,可使资源系统演化速度提升4.66倍,使得资源得到合理、高效利用,加速产业结构优化升级。

基于碳汇的县南沟流域退耕林地补偿标准研究

补偿标准是退耕还林生态补偿的核心与难点,为探讨黄土高原退耕林地合适的补偿标准,论文基于清洁发展机制的国际背景,通过理论分析、实地测量与室内实验,把碳汇价值与退耕农户的机会成本相结合,构建了禁伐政策下退耕林地补偿标准的动态模型;并选取黄土高原退耕的代表流域——县南沟进行实证分析,依据退耕刺槐（Robinia pseudoacacia）林特性确定退耕的一个补偿周期为37 a,退耕地补偿过程与补偿标准分为两个阶段：退耕1~17 a,通过机会成本的计算,补偿的可执行标准为1 997.26元/（hm2·a）;退耕18~37 a,通过碳汇模型进行测算,补偿的可执行标准为3 692.35元/（hm2·a）。人工刺槐纯林在补偿周期之后会逐渐出现灌木层和衰败现象,因此,这一补偿期结束后,应根据林地生态群落的变化再行核算并完善其补偿标准。将碳汇价值纳入补偿体系,能促使农民为提高碳汇产量自觉增强林地管护,巩固退耕成果。

县南沟流域农业土地利用/覆被变化研究

土地利用/覆被变化(LUCC)一直是国内外研究的热点,而对其重要组成部分的农用地进行研究具有更重要的现实意义。本文运用变化度、动态变化指数等方法对黄土丘陵区县南沟流域2009~2015a的人口、土地面积、产业状况等调查数据进行分析,研究其变化过程及产生原因。结果表明:7a来林地和果园分别增加488hm^2和23.34hm^2、耕地和牧草地面积分别减少87hm^2和25.7hm^2。引起这种变化的原因是:退耕还林相关政策的实施,大面积坡耕地和不适宜的荒草地转为林地;为适应市场经济发展的需要,部分耕地向园地过渡;同时科学技术与其他相关政策对其也有一定的促进、引导或制约作用。

GIS模型在淤地坝设计中的应用

利用GIS的空间分析功能,建立流域数字高程模型(DEM)自动提取地形地貌数据,对陕北县南沟小流域的沟道进行水文水利计算、工程布置、土方量计算、淤地坝设计,并利用CAD引擎绘制结构设计图、三维动态图,从不同的高度和角度进行可视化分析,产生如同真实的立体景观效果,以期为淤地坝设计提供理论依据,减少水土流失。

水土保持技术对农业产业-资源系统的耦合路径分析

水土保持技术通过对农业产业-资源系统的作用过程影响系统的耦合效果,这一过程及效果成为农户选择水土保持技术的关键点。为此,运用结构方程模型,以典型流域-县南沟流域为对象,通过对2017年130户农户调研资料的分析,揭示其作用过程和耦合路径,结果表明:水土保持技术与生态环境、农业资源、农业产业形成了一个新的耦合系统,水土保持技术对生态环境的改良和农业资源量的增加具有促进作用,对农业产业的发展具有抑制作用。但其(现阶段)作用强度较弱,(水土保持技术对三者的路径系数分别为0.13、0.08、-0.02);这是由于县南沟流域基本完成了规模化治理,故水土保持技术对农业产业-资源系统的影响的弱强度是基于水土流失治理及治理措施有效发挥基础之上的弱强度,同时隐含了现有的水土保持技术体系已不能完全满足新时代背景下生态文明建设与经济发展的需求,需要围绕水土保持内涵经营过程,以生态功能的提升为主线,筛选、集成、研发水土保持技术,形成可适化水土保持技术体系。

基于VAR模型的水土保持技术与农业产业、资源的互馈效应

选取县南沟流域2000—2016年的时间序列数据,通过构建水土保持技术、农业产业、农业资源三者间的向量自回归模型,运用格兰杰因果关系检验、脉冲响应函数和方差分解对三者间的关系进行了实证分析。结果表明:水土保持技术与农业产业、资源三者之间相互构成双向因果关系。三者之间的关系在初期波动幅度比较明显,并产生负向效应,但随着滞后期数的增加,负向效应逐渐减弱呈现出向0收敛的迹象;原因主要是水土保持技术实施初期对农业产业、资源产生了阻挠作用,随着水土保持技术的应用和实施、技术效益的显化、农民思想意识的提高,这种负向作用逐渐减弱。其中水土保持技术的最大影响因素是技术本身;农业产业的最大影响因素是水土保持技术的应用;农业资源前期最大影响因素是水土保持技术的应用,后期最大影响因素是农业产业的发展;说明了农业产业的发展、资源的利用都离不开水土保持技术的应用。因此,未来水土保持技术更新、优化在优先考虑技术相宜性的基础上,还需要考虑经济发展、社会需求以及生态环境条件等。