松嫩高平原黑土区耕地利用系统安全格局及其空间演变

为切实保护耕地和实现区域耕地的可持续利用,该文以巴彦县为研究区,将研究区的耕地利用分为西北部平原耕地区、中部漫岗平原缓坡耕地区、东部低山丘陵坡耕地区、南部平原耕地区和南部冲积平原耕地区5个区,从系统角度,以影响研究区耕地利用系统安全的自然、经济社会、生态等驱动因子分析为切入点,运用"3S"技术手段,利用因子分析法和加权综合评价法计算耕地利用系统安全值,采用Kriging插值法将安全值分为Ⅰ级(非常安全)、Ⅱ级(较安全)、Ⅲ级(基本安全)、Ⅳ级(临界安全)和Ⅴ级(不安全)5个等级,运用栅格数据的空间分析功能,分析研究区1991-2009年耕地利用系统安全格局变化及空间演变。结果表明:1991年和2009年,研究区各安全等级所占比例以Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级为主,Ⅴ级最低。从1991-2009年的变化趋势上看Ⅰ级、Ⅱ级呈减少趋势,Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级呈增加趋势,耕地利用系统安全程度在降低;1991年和2009年2个时点,耕地利用系统安全水平空间分布均不平衡,西部、北部高,东部、南部低,且2009年较1991年有增强趋势,各安全等级在不同耕地利用分区上空间分布格局差异明显,安全级别较高的Ⅰ级、Ⅱ级集中在西北部平原耕地区、中部漫岗平原缓坡耕地区和东部低山丘陵坡耕地区,安全级别较低的Ⅳ级和Ⅴ级主要分布在南部平原耕地区和南部冲积平原耕地区,安全等级最高的Ⅰ级在中部漫岗平原缓坡耕地区分布最多;1991-2009年近20 a研究区耕地利用系统安全格局空间演变特征明显,Ⅰ级表现为集中向西北部平原耕地区转移,Ⅱ级变化较为分散,在西北部平原耕地区和南部平原耕地区分布比例降低,在其余3区升高,Ⅲ级由南部平原耕地区向南部冲积平原耕地区过渡,Ⅳ级以原区域为中心向四周扩散,Ⅴ级由南部冲积平原耕地区向南部平原耕地区转移;为保障研究区耕地利用系统安全,提出应优化土地利用结构、改变传统的农业生产方式、严格控制非农建设侵占耕地以及合理开发耕地后备资源等对策建议。

基于PSR的北京市耕地利用系统健康评价

通过＂压力-状态-响应＂（PSR）框架模型构建了包括15个指标的北京市耕地利用系统健康评价的指标体系,由层次分析法（AHP）对各指标进行权重的确定。结果表明,北京市耕地利用系统的健康综合指数介于0.373 8~0.797 2,其中2005年处于不健康状态,其健康状况处于临界健康和健康水平之间。

东北地区县域耕地利用系统安全驱动力因子及其空间分异

[目的]确定耕地利用系统安全变化的驱动力空间差异,为保护耕地和保障粮食安全服务。[方法]以东北区典型区域巴彦县为研究区,运用"3S"技术,采用相关分析和Logistic回归模型,对影响耕地利用系统安全的驱动力因子进行识别和分析;采用单因子评价法和Kriging插值法分析驱动因子影响程度及其空间分布,揭示空间分异规律。[结果](1)地貌类型、土壤类型、土壤质地、速效磷、排涝能力和政策法规对系统安全具有促进作用,高程、比值植被指数、人口密度和水土流失对系统安全具有抑制作用。(2)各驱动力因子在空间上打破了原来的耕地利用分区,呈现出以地理空间为基础的空间分异特征。[结论](1)各驱动因子对研究区耕地利用系统安全均有不同程度的影响。(2)各驱动因子对耕地利用系统安全的影响程度在地域空间上有明显的分异规律。

经济发达地区耕地利用系统健康空间差异与影响因素——以厦门市同安区为例

以经济发达的福建省厦门市同安区为研究区域,从利用状态、肥力质量、环境质量和产出效益4个方面选取相关指标,构建区域耕地利用系统健康综合评价指标体系;借助GIS技术和物元模型,开展1∶50000比例尺区域耕地利用系统健康评价,分析区域耕地利用系统健康的空间差异及其影响因素.结果表明:研究区内超过50%的耕地处于健康水平,超过30%的耕地处于不健康水平,耕地利用系统健康状况空间差异明显.其中健康的耕地利用系统主要分布在研究区中部和南部,而研究区北部大部分耕地利用系统的健康状况处于临界状态和不健康水平;祥平街道、大同街道和凤南农场耕地利用系统的健康状况较好,而西柯镇耕地利用系统健康状况较差;旱地利用系统健康状况优于水田和水浇地;距离居民点和交通道路较近区域的耕地利用系统健康状况较好.研究区耕地利用系统健康状况除受有机质、土壤养分和坡度等自然因素影响外,还受区域经济发展、种植模式和结构以及经济区位等人为因素的影响.

基于细碎化的中国近30年耕地利用系统变化及耦合协调度

家庭联产承包责任制促进了生产力发展,但是,却造成日益严重的耕地细碎化问题.从时间尺度揭示细碎化视角下耕地利用系统变化,采用定量方法刻画耕地要素耦合协调度,对于解决我国耕地细碎化问题具有重要参考价值.本文构建耦合协调度模型,以定量测度1986—2014年期间中国细碎化及耕地利用系统耦合协调度动态变化.结果表明:1)1986—2014年近30年,中国耕地细碎化程度有所下降,但仍然比较严重,2014年中国平均每户耕地面积0.58hm^2,平均每户地块5.34块;同时,中国的耕地生产成本和农业技术水平明显提高;因此,严重的耕地细碎化现实不能适应农业技术的进步,与城镇化率的快速提升和农村劳动力的大量转移不匹配.2)近30年,细碎化视角下中国耕地利用系统要素与系统环境耦合协调度大幅下降,降幅约为28.13%,从1986年的高度耦合协调下降为2014年的中度耦合协调.2014年,细碎化视角下中国31个省(自治区、直辖市)的耕地利用系统耦合协调度空间分异较大([0.25,0.50]),处于低度和中度耦合协调阶段.中国耕地细碎化依然十分严重,耕地细碎化严重制约了耕地利用系统的耦合协调程度;亟待采用现代工程技术手段和土地制度创新解决耕地细碎化问题,促进耕地利用系统要素与系统环境再次耦合协同.

东北区耕地利用系统安全格局模拟及其阈值的确定

耕地利用系统安全是保护耕地健康和保障粮食安全的基础。以东北区黑龙江省巴彦县为研究区,运用Matlab编程,应用改进的神经网络模式识别模型,模拟研究区2016年和2021年耕地利用系统安全格局。基于突变理论,采用蝴蝶突变模型确定耕地利用系统安全阈值范围。结果表明:1影响耕地利用系统安全的空间因子,在一定程度上对研究区耕地利用系统安全格局的演变产生极大的影响;各类土地利用类型的数量增减及空间分布均会对耕地利用系统安全格局的变化产生一定影响。2 1976-2011年,耕地利用系统安全格局发生了显著变化,按照当前发展状况,2011-2021年,耕地面积和建设用地面积的变化呈现互反性,建设用地及其他农用地的增加均以牺牲耕地为代价,未达到保护耕地的目的。3耕地利用系统安全状态划分为安全状态、临界状态和危险状态三种;安全状态阈值范围为[-1,-0.2),临界状态阈值范围为[-0.2,0.2),危险状态阈值范围为[0.2,1]。4按照当前的发展态势,若不采取适当措施,耕地利用系统安全将向危险状态突变,耕地利用系统安全问题日益严峻。

耕地利用系统的理论解析与研究框架

耕地利用系统对全球变化和人类福祉具有巨大影响。论文运用系统科学的理论与方法,探究耕地利用系统的概念、构成、运行、功能和特点,并构建耕地利用系统研究框架,对于深化土地系统科学、解决耕地利用中存在的各种问题具有重要的理论和现实意义。主要结论有:(1)耕地利用系统是农业生产经营者在一定数量和质量的耕地上投入适量生产要素种植农作物,进而获得农产品及相应效益的自然—人工复合系统,由耕地子系统、经济子系统及社会子系统构成,具有显性和隐性双重结构。(2)耕地利用系统运行及演化是自然生态过程、经济发展过程、社会演化过程耦合行进的结果,并涌现出经济、社会、生态功能,具有复合性、开放性、韧性和多等级性等特征。(3)耕地利用系统研究应遵循要素—结构—功能—机制—调控的理论框架,从各要素组成、作用关系及变化特征揭示不同要素的演化特征;从显性与隐性结构2个方面探索耕地利用系统结构及其转型规律;从经济、社会和生态功能3个方面探索功能演化及其对于结构转型的响应特征;从系统对外界环境变化的适应与调整机制、系统要素的相互影响与竞争替代机制、系统运行的信息传导机制、不同等级耕地利用主体协同与组织运行机制、耕地利用功能的涌现机制剖析耕地利用系统运行机制;针对不同情景、不同目标、不同主体,运用情景模拟法、多目标优化法、综合调控平衡法探究耕地利用调控策略。

松嫩高平原黑土区耕地利用系统安全影响因子作用机理研究——以黑龙江省巴彦县为例

耕地利用系统安全是保护耕地健康和保障粮食安全的基础。论文以巴彦县为例,采用遗传算法对神经网络模型进行改进,识别耕地利用系统安全的敏感性影响因子,并应用通径分析法,确定单一因子和复合因子对系统安全作用机理。结果表明:①单一因子的作用中土壤类型对耕地利用系统安全的作用强度最大,高程最弱。不同因子对耕地利用系统安全的正负相关关系不同,对系统安全分别起促进和抑制作用;耕地利用系统的其他影响因子对系统安全的共同作用也很大,是不可忽视的重要因子;②各因子存在复杂的制约关系,单一因子和复合因子共同作用是系统安全主要的作用机理,且单一因子和复合因子对系统安全影响的显性特征不同;自然生态因子对系统安全的单一作用、人文因子对系统安全的复合作用机制显著。

环京津地区耕地利用系统健康评价研究

环京津区已成为京津冀城市圈发展的战略区域,保障耕地资源健康和可持续利用是打造环京津战略的重要基础。因此为合理利用耕地资源,对耕地利用系统健康进行评价来判断其是否处于可持续利用状态。本论文利用PSR模型构建了耕地利用系统健康评价指标体系,采用改进的TOPSIS方法,从压力和状态两方面分析影响耕地利用系统健康的障碍因素,通过对2014年环京津区72个县(市)的耕地利用系统健康进行评价,得到了环京津区耕地利用系统健康综合指数,研究表明:1)从压力角度分析,人口密度和人均水资源量的压力分值在研究区中排位靠前,其是影响系统健康的主要障碍因素;农用化肥折纯量分值在排序中位于中部,人类的生产活动是影响耕地利用系统压力的次要障碍因素。2)从状态角度分析,土地垦殖率和灌溉保证率指标分值均排在前40%,土地垦殖率和灌溉保证率是影响耕地利用系统健康指数的主要障碍因素;受灾面积的状态指数分值排在前50%的位置,其是影响耕地利用系统健康指数的次要障碍因素。3)本文将环京津地区耕地利用系统健康状态划分为病态、不健康、亚健康、健康四个等级,依据划分结果可看出研究区在空间结构上呈现出"中间低,四周高"的空间分异特征。耕地利用系统处于健康和亚健康状态的县(市)有40个,主要分布于远京津山地丘陵和远京津平原区,属于高风险-低压力区,耕地利用压力、社会经济的发展和耕地利用系统响应性能较高是影响这些县(市)耕地利用系统健康状态的主要因素;耕地利用系统处于不健康和病态的县(市)有32个,主要分布于近京津山地丘陵区和近京津平原区,属于高风险-中压力区,耕地利用率低是限制这些县(市)耕地利用系统健康的主要成因。

粮食供应安全下东北黑土区耕地利用系统韧性时空演变——以齐齐哈尔市为例

【目的】本文旨在基于耕地利用系统的自组织特征和韧性过程属性,解析粮食供应安全下耕地利用系统韧性的内涵,揭示黑土区耕地利用系统韧性时空演变规律与制约因素,为黑土地可持续利用提供对策。【方法】以齐齐哈尔市为研究区,在耕地时空变化研究的基础上,围绕黑土地保护政策及相关问题、韧性发生过程和内涵表征、耕地利用系统组成建立多维耕地韧性评价指标体系,采用PSR模型在格网尺度对耕地利用系统韧性进行评价,综合分析了2000—2020年齐齐哈尔市耕地利用系统韧性的变化趋势和空间分异情况,并基于评价结果分区,通过分析各等级区的优劣势和障碍因子,提出针对性对策。【结果】(1)与2000年相比,2020年耕地空间分布向东北—西南向扩张,耕地面积减少;(2)齐齐哈尔市耕地利用系统韧性水平总体上升,但区域内部差异增大,空间异质性强,整体呈现“西低东高”的分布态势,高值东移北扩;(3)耕地利用系统对内外压力的应对能力明显增强,空间分布随着农业投入重心转移而改变;(4)黑土地资源条件、农业投入水平和农业生产水平为制约区域耕地利用系统发展的主要障碍。【结论】齐齐哈尔市耕地利用系统韧性整体水平中等偏低、空间差异大,各等级区的制约因素和发展方向各不相同,应根据各区韧性现状和障碍因子,针对性进行黑土地保护与治理。研究结果可为黑土地可持续利用和保障粮食安全提供理论支撑与实践指导。

曲周县耕地利用系统韧性评价

耕地韧性评价是耕地资源管理的有效方式,对于保障耕地可持续利用与粮食安全具有重要意义。本文提出了耕地利用系统韧性的概念,基于表象韧性与潜在韧性两个层面,从稳定增长能力、高效利用能力、抵抗干扰能力、资源支撑能力4个方面建立了耕地利用系统韧性评价指标体系,并选取河北省曲周县进行实证分析,对曲周县1973-2014年的耕地利用进行阶段划分,并对不同阶段耕地利用系统韧性进行评价。结果表明:①曲周县耕地利用依据耕地利用技术与耕地产出水平可划分为3个阶段:改土治碱阶段(1973-1985年),稳定发展阶段(1986-2002年),高效提升阶段(2003-2014年)。②高效提升阶段的表象韧性明显高于前两个阶段,其耕地单产水平最高,达到12746.33 kg/hm2,粮食生产波动指数较小为8%,水热资源利用指数为1.58,抗逆指数为0.97。技术进步是促使耕地利用系统表象韧性提升的主要原因。③高效提升阶段的潜在韧性最低,其水资源平衡指数仅为-0.36,区域水资源失去平衡,亟需对灌溉技术与灌溉利用方式进行改善,增强耕地利用系统韧性。应提高耕地系统的韧性,不断增强耕地对外界干扰的适应能力,从而满足当前耕地资源"数量、质量、生态"三位一体的管理需求。

基于DPSIR-TOPSIS模型的安徽省耕地资源利用系统健康诊断

[目的]研究安徽省2007—2016年间耕地资源利用系统的健康状况,为今后的工作提供参考。[方法]构建DPSIR指标评价体系,并利用TOPSIS模型测度了10a间安徽省耕地资源利用系统健康状况,同时采用障碍度模型剖析了主要的限制因素。[结果]2007—2016年安徽省耕地资源利用系统健康水平由不健康等级转为亚健康等级,健康状况有了明显改善;总体来看,安徽省耕地资源利用系统健康准则层障碍度最高的是压力子系统,主要障碍因子为GDP增长率、农作物受灾面积、农药使用量、建设占用耕地面积、农用塑料薄膜使用量等。[结论]应用DPSIR模型构建的安徽省耕地资源利用系统评价指标体系和运用TOPSIS法分析耕地资源利用系统的健康水平是合理可行的。虽然安徽省总体健康水平呈现稳步上升趋势,但是受压力子系统的限制,安徽省耕地资源利用系统仍处于亚健康水平。

韧性理论视角下耕地利用与保护的若干思考

耕地利用系统韧性可通过系统内部要素结构和运作模式的调整来抵抗外界干扰,而外生动力的合理施加也是发挥系统功能的重要保障。笔者认为,要站在韧性治理的视角,着力激发系统内生动力、增强外生动力,因地制宜地提升耕地韧性,助推耕地利用系统的可持续发展。耕地的永续利用是保障粮食安全的关键,也是维持经济社会可持续发展的重要一环。

广西农民自主型细碎化耕地归并整治模式及效果评价

随着社会经济的发展,耕地细碎化越来越成为制约农业发展的瓶颈,该文根据广西龙州县弄农屯实地调研,探究破解耕地细碎化的路径农民自主型“小块并大块”土地整治模式,以期对创新土地整治实践和乡村振兴战略实施提供借鉴。该文主要采用半结构化访谈法,模型定量法和案例研究法。研究结果:1)农民自主型“小块并大块”土地整治模式是农民“自下而上”开展权属调整并主导实施,政府“自上而下”按照相关农田建设标准进行经济补偿相结合的土地整治模式创新;2)该模式机理是,细碎化通过直接或间接影响土地、资本、技术、劳动等耕地利用系统要素,进而影响产量、成本和效率;通过“小块并大块”,改进的细碎化与高水平经济发展下耕地利用系统要素重新协调与适应,即“小块并大块”通过调整地块空间位置而调整生产关系,促进了生产关系与生产力的重新协调适应;3)弄农屯农民自主型“小块并大块”土地整治模式,通过填平土沟和归并田埂增加耕地面积,通过地块归并显著减少地块数量,完善田间道路和农田水利设施,从而显著提高耕地利用效率和增加单位面积产量,促进农业结构调整以显著增加收益。研究结论:农民自主型“小块并大块”土地整治模式是农民“自下而上”与政府“自上而下”相结合的典型模式,能够显著降低耕地细碎化程度,促进细碎化与耕地利用系统要素优化与协调,是实现小农户和现代农业发展有机衔接的有效路径。

不同土地产权制度下耕地利用综合效益对比分析——以黑龙江省富锦市垦区与农区为例

∶耕地利用综合效益是耕地粮食生产、社会保障和生态服务等功能的综合体现,反映特定土地产权制度与农地经营模式下耕地的综合产出能力。本文基于系统理论提出耕地利用系统框架,构建耕地利用综合效益评价模型,对富锦市垦区与农区耕地利用综合效益进行对比分析。结果显示∶1利用从经济、生态、社会3个方面构建由气候等12个要素组成的耕地利用系统,能够较为清晰地阐明耕地功能与效益内在关系;2受土地所有权、使用权和经营权等土地产权影响,农区综合效益高于垦区,农区社会效益明显高于垦区,垦区生态效益却显著高于农区,垦区经济效益略高于农区;3在农业生产和制度改革方面,垦区与农区应相互借鉴∶垦区适度放宽农业生产管理行为,增强职工自主权,促进农地使用权流转;农区适当加强农田水利和生态环境基础建设,提高抗御自然灾害能力。

耕地集约利用转型的理论解析

耕地集约利用是保障粮食安全、提高农业经济效益、增加农民收入的重要手段,在面对日益复杂的人地关系以及社会经济发展变化过程中,如何通过破解土地、劳动力、资金与技术难题来探究耕地集约利用转型是土地资源科学亟需解决的重要议题,这对于促进耕地资源优化配置、农业转型发展和质量兴农具有重要的理论和现实意义。鉴于此,本文运用文献回顾和综合归纳法,基于耕地利用系统理论,从要素替代视角分析耕地集约利用转型内涵,进而剖析耕地集约利用转型的动力机制、演化阶段与特征,并提出转型优化调控途径。结果发现:①耕地利用系统是指农业生产经营参与者在一定数量和质量的耕地上通过投入适量的劳动生产要素而获得农产品及社会经济效益的自然-人工复合系统。由耕地利用系统要素和结构优化调整转变而引发的耕地利用系统演化对研究耕地集约利用转型的本质具有借鉴意义。②耕地集约利用转型是指耕地利用系统的要素和结构随着自然地理、社会经济等外部环境变化而不断调整变化后呈现出的趋势性转折。耕地集约利用转型的演化过程是:劳动集约型阶段—资金集约型阶段—技术集约型阶段,具有一定持续性和阶段性特征。③耕地集约利用转型动力机制包括:耕地、劳动力、农业物资、技术等耕地利用系统内部不同要素价值和价格非同步演变机制与各要素相互替代和重组机制,以及产权赋能与合理收益分配制度的联合反馈机制。因此,本文认为,助推耕地集约利用转型可以通过促进耕地增值、调整耕地利用主体、对农业生产进行补贴等途径进行综合调控。