未来30年中国耕地和高标准农田分布的省级预测

科学预测中国未来耕地和高标准农田分布对于保障我国粮食安全和提高耕地质量具有重要意义。该研究假设未来各省份耕地和高标准农田占全国总面积比例不变,根据各省份耕地和高标准农田实际面积、未来全国耕地及各省份高标准农田规划面积等数据,基于最小二乘法的二次多项式拟合预测未来30 a全国及各省份耕地面积和高标准农田面积,进而预测未来各省份耕地面积保有率和高标准农田占耕地比例。结果表明:(1)到2050年,我国耕地面积稳定在1.20×10^(8)hm^(2),耕地面积保有率稳定在100%,高标准农田面积达到1.03×10^(8)hm^(2),高标准农田占耕地比例从2020年的43.59%增长到2050年的85.89%,增长近一倍。(2)七大区域中,黄淮海区、长江中下游区、东南区的高标准农田占耕地比例较高,在2020年均已达到70%以上,东北区、西北区、青藏区、西南区高标准农田占耕地比例则处于40%~60%之间。到2050年,受耕地比例稳定中略有下降的趋势影响,黄淮海区、长江中下游区、东南区、青藏区高标准农田占耕地比例均达90%以上,东北区、西北区、西南区则处于70%~90%之间。(3)从各省份来看,江西省、浙江省、福建省、广东省等南方省份的高标准农田建设比例较高,而内蒙古自治区、黑龙江省、辽宁省、吉林省、山东省等北方省份的耕地面积保有率较高。研究得到的耕地面积及其保有率、高标准农田面积及其占耕地比例等指标的分省份预测值可以为未来相关部门制定国土空间规划等提供科学依据,也可以为未来耕地布局和农田利用等研究提供分省份的总量参考。

县域耕地非农化时空演变特征及动态趋势研究——以安徽省为例

耕地是国家粮食安全的物质基础,把握耕地非农化的时空演变规律及动态趋势,对保障粮食供给和可持续发展具有重要意义。以安徽省为研究对象,基于ArcGIS、GeoDa和Matlab软件,提取安徽省1995—2020年耕地非农化数据,在县域尺度上,采取探索性空间数据分析方法研究耕地非农化时空演变特征,运用MarKov链分析耕地非农化的动态演变趋势,为合理管控耕地非农化提供科学依据。结果表明,安徽省耕地非农化面积高值区主要位于安徽省中部(合肥都市圈)重点发展区,低值区主要集中在安徽省北部和南部一些经济欠发达地区,空间集聚性呈先减后增再减趋势,集聚效应逐渐减弱,冷热点区在空间上形成了“块状热点集群”和“点状冷点集群”。安徽省县域耕地非农化水平的趋势主要表现为:不同等级间不够稳定,易发生转移;等级转移基本发生在相邻类型之间,较少出现“跳跃式”转移;考虑空间因素后发现,相邻县区差异化的耕地非农化水平对本县区发生等级转移的概率有不同程度的影响,随着空间溢出效应增强,维持原等级的概率越低,更易发生转移;等级转移的概率同时受空间滞后类型和初始等级的影响。

1980—2020年洱海流域土地利用变化及趋势预测研究

以洱海河流域为研究对象,探究其1980—2020年间土地利用变化及未来20年变化趋势。基于40年间5期土地利用数据,借助ArcGIS、IDRIS、Excel软件,利用土地利用变化指数、转移矩阵、土地利用演化信息图谱,分析洱海流域40年来的土地利用变化及相互转换;利用IDRIS的CA-Markov模型预测其未来20年土地利用变化。结果表明,1980—2020年间洱海流域土地利用变化呈多元上升趋势,耕地呈持续下降趋势,建设用地逐渐快速增长,综合土地利用年变化率呈上升趋势。CA-Markov模型预测结果表明,未来20年耕地面积有所下降,林地、建设用地面积有所上升,草地、水域、未利用地面积保持相对稳定。从土地利用演化信息图谱来看,土地利用转换主要集中在自然保护地范围外,保护地内土地利用变化主要集中在1990—2010年间,且变化不大。未来20年内城镇化持续扩张,主要集中在洱源盆地、凤羽盆地和海西坝子区域。

山东省耕地资源态势分析及可持续利用研究

利用山东省建国以来的耕地序列数据以及近10多年来的相关社会经济资料,宏观分析了山东省耕地资源的时空动态变化规律。用相关分析和主成分分析相结合,定量地研究耕地变化的驱动因子,揭示耕地变化的驱动机制;研究表明,社会经济发展、农业科技进步和人口压力是造成山东省耕地资源持续减少的三类主要动因。在此基础上,运用多元线性回归分析构建耕地变化回归模型,同时通过人均粮食需求量预测法,分别预测出2020年的山东省的耕地数量和耕地最低需求量,结果表明山东省未来的耕地资源态势不容乐观,人地矛盾十分尖锐。最后提出了实现耕地资源可持续利用的几点建议。

中国耕地利用净碳汇时空演进及综合分区

耕地利用净碳汇是影响耕地利用进程的重要因素,分区优化耕地利用是实现中国农业绿色、可持续发展的有效手段。基于耕地利用碳源-碳汇视角测算了2005—2020年中国31省(市、区)耕地利用净碳汇量,利用核密度估计分析其动态演进趋势,并探究耕地利用净碳排放与农业经济的脱钩效应;结合脱钩结果和粮食产区进行综合分区优化,借助灰色模型预测了2021—2035年各综合分区的净碳汇量及脱钩状态。结果表明:1)研究期内耕地利用净碳汇量呈波动式上升,年均增速3.740%,粮食主产区碳汇能力优于其他粮食产区;2)核密度估计显示,中国耕地利用净碳汇地区差距逐渐缩小,但仍存在区域发展不均衡,粮食主产区、产销平衡区和主销区均呈向碳汇高值区的扩散态势;3)研究期内耕地利用净碳排放与农业经济脱钩状态主要为强脱钩,2020年除北京、上海、广东和海南外,其他省(市、区)均处于实现经济效益和生态效益协调的综合分区;4)预测2021—2035年中国耕地利用碳汇能力保持平稳增长,各综合分区脱钩状态主要为强脱钩。并对全国及各综合分区提出针对性优化策略,推进实现耕地利用低碳、绿色、高质量发展。

黑龙江省县域尺度耕地利用效率空间非均衡及其动态演变

基于2000—2015年黑龙江省县域尺度的耕地利用效率测算的基础上,借助Mookherjee&Shorrocks基尼系数、Markov链分析方法定量刻画了黑龙江省耕地利用效率非均衡特征和演变趋势。结果表明:(1)2000—2015年黑龙江省耕地利用效率整体呈"先下降后上升"的波动态势,表现出松嫩平原>三江平原>大小兴安岭>两岭山地的地理格局,非均衡性特征比较明显。(2)黑龙江省耕地利用效率非均衡程度整体呈下降态势,除大小兴安岭地区的非均衡程度略有加深外,其他三大区域的耕地利用效率空间非均衡程度正在不断弱化,组内差异缩小是促使黑龙江省耕地利用效率走向均衡的主要动因。(3)Markov链分析与预测结果表明,短期内黑龙江省耕地利用效率仍然表现为不同类型间流动性低且转移多发生在相邻状态,实现跨越式转移较困难。

武汉城市圈“两型社会”视角下的土地利用综合评价

从"两型社会"的视角构建武汉城市圈土地利用综合评价指标体系,选择常用的德尔菲咨询法和熵值法相结合的主客观组合赋权法计算指标权重,运用多因素综合评价法对武汉城市圈2000—2015年的土地利用进行定量评价,分析其时空演化特征,并对其趋势发展进行预测。研究结果表明:武汉城市圈内部各城市间发展的差异性较明显,9个城市正经历4种土地利用阶段;受区位条件和地形地貌条件的影响,武汉城市圈土地利用具有典型的圈层效应和带状分布的特点;基于"两型社会"特征的建设成效显著,土地集约利用和土地生态环境效益均取得了较大的正向发展,但是城市圈内部各城市土地集约利用水平的差异性趋向扩大化;预测结果表明,城市圈整体在2030年左右才能实现武汉市2015年的土地利用水平。针对研究结果,以提升土地利用水平,促进区域协调发展为目标,提出了运用科技手段提高科学用地水平、加强环境治理力度以及大力发展"绿色经济"和循环经济以形成可持续产业发展的对策与建议。

云南省耕地资源时空变化特征研究

本文用 195 2～ 1997年云南省耕地面积数据 ,从数量和质量两方面进行时间变化特征分析 ;用 1987～ 1997年各地区耕地面积数据进行空间变化特征分析。据此应用灰色系统和回归分析方法预测耕地面积的变化趋势 。

博乐垦区土地利用/覆被变化及预测研究

基于博乐垦区1990年8月、2003年8月和2010年8月的3期TM影像数据,定量分析了研究区近20a土地利用/覆被的数量变化和空间变化,以及各地类质心的空间变化趋势。在此基础上,采用马尔科夫链方程预测了研究区未来10a(2015—2025年)土地利用/覆被的演变趋势。结果表明:近20a来,研究区的土地利用/覆被变化显著:(1)居民点用地大幅度增加,主要由草地和未利用地转化而来。林地大幅度减少,转化成了草地。耕地和草地先增加后减少,但总体呈增加趋势。水域面积略有减少;(2)各类用地的质心变化:1990—2003年,质心偏移幅度较小。除居民点用地外,其余地类都在10km以内。但2003—2010年,各类用地的空间质心都发生了较大的偏移;(3)在保持人为影响因素不变的前提下,未来10a(2015—2025年)垦区居民点用地、耕地和草地将继续增加,而水域、林地和未利用地将继续减少,但是各类用地的变化幅度都将减小。

凤台县煤粮复合区耕地演变预测及影响

以安徽省凤台县为研究对象,利用Arc GIS将耕地资源分布图、煤炭资源分布图及矿井建设图进行叠加,分析凤台县煤粮复合区特征。基于概率积分法基本原理,利用MSPS沉陷软件对凤台县内因采煤沉陷引起的耕地演变趋势进行了预测分析,进而预测耕地损毁导致的粮食减产量,并估算其造成的农业经济损失。结果表明:凤台县煤粮复合区面积占耕地面积的78.39%,占含煤区面积的77.25%,县域内井田面积占煤粮复合区面积的50.66%。随着煤炭资源的不断开采,全县煤粮复合区内的耕地面积将不断减少,耕地受损程度将不断加重,严重影响了当地的粮食产量、农业经济发展和社会稳定。据预测,到闭矿时损毁耕地面积占全县总耕地面积的43.68%,采煤损毁耕地导致粮食减产量达13.48万吨,农业经济损失达3.04亿元,将造成大量农民无地可种,从而引发社会矛盾。对此提出了相应的对策与建议。

1990—2020年中国耕地景观细碎化演变特征与趋势预判

系统揭示中国耕地景观细碎化的多尺度特征演进规律并就其未来发展趋势进行预测,对优化耕地资源利用与管理、促进农业适度规模经营等具有重要意义。本文以耕地景观细碎化的理论认知为基础,基于中国土地利用数据,集成泰尔指数、尺度方差及分解、马尔可夫链等数理统计和空间分析方法,按照国家、农业区、省域、市域、县域5级尺度,深入探讨1990—2020年中国耕地景观细碎化的多尺度特征演进规律与尺度嵌套效应,并据此预测其长期演变趋势。结果表明:①中国耕地景观细碎化的格局特征具备明显的空间尺度差异,细碎化指数在县域以地势三级阶梯分界线成梯状分布,在市域依托“胡焕庸线”形成东低西高的“双核心—环核群—带状区”分异格局,在省域则呈现由东向西、自东北至西南逐级提高的同心圆圈层式结构。研究期内县域、市域、省域、农业区尺度差异对中国耕地细碎化总体差异的平均贡献分别为84.87%、14.64%、0.31%、0.18%,尺度越小越能反映耕地细碎化的空间异质性。②1990—2020年中国耕地景观细碎化呈增强态势,但随时间推移增速减缓,并在2017年以后呈现出明显的减弱态势。其中,2000—2010年是耕地细碎化发展最为剧烈的时期,在不同尺度下均呈现细碎度增长幅度最大、覆盖范围最广、涉及维度最多等特点。③近30年中国耕地景观细碎化总体表现为“东增西减”,但不同尺度下耕地细碎化时空演变的趋势、强度、范围等存在较大差异。总体上,经济发达且农业资源禀赋优越的黄淮海平原、长江中下游平原中东部、四川盆地等地区是耕地细碎化增强的高值集聚区。④耕地景观细碎化的长期演变将遵循由低向高渐次递增的发展过程,低、较低等级细碎度县域将大幅减少,较高、高等级的县域将明显增加,同时,邻域背景对耕地细碎化的发展演化发挥重要作用。

1996年以来河南省耕地人口承载力演变过程、成因及趋势

研究并预测区域耕地人口承载力状况对于稳定地区粮食生产、保障国家粮食安全有重要参考意义。本研究利用河南省1996—2020年耕地面积、人口规模等数据,采用耕地资源承载力模型和耕地资源承载指数对耕地人口承载力进行测算,在此基础上分析其演变过程并解释成因,进而采用灰色系统预测模型对河南省将来的耕地人口承载力进行预测。结果表明:(1)近25年河南省人口数量、粮食产量总体增加,耕地面积先增后减,耕地人口承载力整体呈上升趋势,人粮关系从超载转变为盈余;(2)经预测,2025、2030及2035年河南省人口数量和粮食产量将持续增加,耕地人口承载力指数将持续下降,人粮关系将从盈余向富裕转变;(3)耕地人口承载力变化受多种因素影响,人口增长、农业生产技术水平提升、耕地面积减少及气象灾害是导致河南省耕地人口承载力变化的主要原因。