基于InVEST模型的河南省农田氮素面源污染时空模拟

【目的】进行农田氮素面源污染模拟,分析其时空分布特征及影响因素,实现高效治理面源污染和农业生态保护。【方法】综合农业分区、地形、种植模式、熟制、土地覆被等因素,划分河南省土地利用类型单元,基于InVEST模型对2000、2010和2020年河南省农田氮素面源污染状况进行时空模拟,并对输出负荷和影响因素进行分析。【结果】河南省大部分地市的氮素输出负荷总量及氮素排放强度与总体变化趋势相同,都呈现“先增后减”的趋势。各地市间差异明显,高氮素排放强度地区为南阳、信阳和驻马店市。氮素输出强度与地均施氮肥量、数字地理高程模型(digital elevation model,DEM)、降雨量、农田比例和坡度5个因素间均存在显著相关关系。偏相关分析表明,氮素输出强度与地均施氮肥量和降雨量密切相关。氮素排放强度分级结果表明,南阳、信阳和驻马店市存在一定范围的中高强度的排放区。【结论】揭示了河南省农田面源污染高排放强度区及其重要影响因素,从而促进相关氮素面源污染防控和精确治理。

河南省沿黄县域经济竞争力与生态承载力博弈协调发展研究

基于河南省第四次全国经济普查数据、相关年份《河南统计年鉴》、河南省水资源公报和生态环境公报数据,分别对河南省沿黄43个县域,自2000年以来的经济竞争力、生态承载力及发展状况进行评价,并对二者的博弈协调情况进行分析。研究发现,河南省沿黄县域经济竞争力差距明显,生态承载力整体呈缓慢上升趋势,个别县市波动较大,生态承载力和经济竞争力基本协调。建议制定河南省黄河流域长期发展战略,构建沿黄区域高质量发展评价体系,建立生态补偿机制。

河南省农村劳动力转移、农地规模经营与农业生态环境耦合协调性研究

本研究通过构建河南省农村劳动力转移、农地规模经营与农业生态环境耦合协调度评价指标体系,采用耦合协调度计量模型对河南省2007—2016年农村劳动力转移、农地规模经营、农村生态环境间耦合协调度进行定量分析。结果表明:2007—2016年耦合度由低度耦合上升为勉强耦合;耦合协调度在2007—2011年由低度协调上升到勉强协调,2011—2012年由勉强协调转变为低度协调,2012—2016年保持低度协调状态;预测结果显示,2017—2019年耦合协调度由低度协调转变为勉强协调。2007—2016年河南省农村劳动力转移、农地规模经营与农业生态环境耦合协调发展远未达到最优状态,生态环境形势依然严峻,建议从技术、制度、资金等多方面加强对生态环境的保护。

河南省沿黄区域土地利用变化多情景模拟及生态系统服务价值评估

以河南省沿黄区域为研究对象,运用FLUS模型模拟多情景下的土地利用变化,并基于单位面积价值当量因子方法评估研究区的生态系统服务价值.结果表明:(1)河南省沿黄区域2010、2015年和未来的2035年土地利用格局整体基本一致,以耕地、林地为主.(2)预计到2035年,河南省沿黄耕地面积减量最少、耕地面积最大,且建设用地面积增量最少、建设用地面积最少的情形出现在耕地保护情景下,所以耕地保护情景是河南省沿黄区域最适宜的土地利用格局.(3)相比2015年,2035年耕地面积、林地面积和建设用地面积中ESV将呈现以下特点:食物生产价值在耕地保护情景下表现最好,且耕地保护情景下的单项ESV变化有所改善;生态系统服务总价值在耕地保护情景下最高,经济优先情景下次之,自然发展情景下最少,分别为138.699、136.209、130.639亿元.(4)耕地保护情景、经济优先情景和自然发展情景下,未来生态系统服务总价值都有所下降,表明土地利用变化是造成生态系统服务价值下降的主要因素;耕地保护情景下的生态系统服务价值高于经济优先情景和自然发展情景,表明耕地保护情景能够缓解未来生态系统服务价值下降的趋势.

2000—2020年河南省耕地利用显性转型时空特征

[目的]研究河南省耕地利用显性转型时空特征,为北方集约粮食主产区耕地合理优化配置和可持续利用提供科学依据。[方法]基于2000—2020年5期Landsat TM影像解译数据,构建耕地利用变化贡献度、幅度、速度模型,从显性视角定量刻画耕地数量形态和空间形态时空变化特征,并借助“3S”手段予以空间可视化。[结果]①2000—2020年河南省耕地利用转型数量形态经历了剧烈的转型过程,耕地净减少量为5609.93 km^(2),减少幅度达22.78%。②分阶段而言,2015—2020年河南省耕地利用转型数量变化幅度最大。③耕地空间形态上整体呈现以郑州为中心向外扩散的分布特征;豫中片区耕地利用转型幅度变化最大,豫西片区耕地利用转型幅度变化最小,豫北、豫南和豫东片区变化适中。[结论]2000—2020年河南省耕地利用显性转型时空特征存在明显的规律性差异,需要重点关注耕地利用转型数量和豫中片区耕地利用转型幅度。

基于发展潜力评价与障碍因子识别的村庄分类与发展策略研究——以河南新县为例

科学划分村庄类型并制定针对性的村庄发展策略是分类推进乡村振兴的基础。本研究以河南新县为例,分别采用综合指数法和障碍度模型测算村庄发展潜力,识别阻碍村庄发展的障碍因子类型和数量,并以此为基础进行村庄分类和分区,制定差异化的村庄发展策略。结果表明:新县村庄发展潜力存在明显的地域分异,呈现南北部和县城周边较高、东西部较低的总体空间格局,坡度、地质条件、人口和村庄用地规模、距县城和卫生院距离等是限制新县村庄发展的主要障碍因子,其中东南部的田铺乡和西南部的卡房乡个别村庄障碍因子数较多,未来继续保留发展的难度较大。新县全域村庄划分为特色保护类23个、城郊融合类9个、集聚提升类79个、搬迁撤并类13个、整治改善类69个,占比分别为11.92%、4.66%、40.93%、6.74%、35.75%,并采用SKATER空间聚类算法划分村庄发展分区,在此基础上依据各分区村庄发展特征、优势和短板提出针对性村庄发展策略。本研究可为村庄发展障碍因子识别及乡村振兴精准施策等相关研究和实践提供借鉴。

基于模糊伽马模型的河南省生态空间辨识与格局优化

生态空间的辨识与格局优化是保障区域内土地生态安全的有效途径。为明晰研究区内生态空间整体格局,清查研究区整体资源清单,了解土地自然生态系统现状,通过综合生态系统服务重要性评价模型和生态系统敏感性评价模型,以河南省为研究区域,依托ArcGIS 10.5平台,根据研究区生态本底状况选择评价指标,基于模糊逻辑理论利用模糊伽马模型辨识生态空间,并提出了生态空间优化格局方案。研究表明:研究区域生态空间分为生态保护空间、限制约束空间、控制缓冲空间、优化开发空间4种类型,生态保护空间面积为13668.73 km 2,占研究区总面积的8.3%,限制约束空间面积为19161.78 km 2,占研究区总面积的11.63%,控制缓冲空间面积9434.67 km 2,占研究区总面积的5.72%,优化开发空间面积为122480.73 km 2,占研究区总面积的74.34%。根据生态空间辨识结果提出研究区生态空间格局优化方案,将研究区域划定为“三区、两带、3块”,分别为太行山生态红线保护区、大别山生态红线保护区、伏牛山生态红线保护区;沿黄河生态保护带、沿淮河生态保护带;豫东平原生态保护块、豫西丘陵生态保护块和豫北丘陵生态保护块。

河南省沿黄干流地区社会-生态-生产景观恢复力演化特征及情景模拟

[目的]定量研究河南省沿黄干流地区2000—2018年社会—生态—生产景观恢复力的演化特征,指导沿黄地市社会生活,生态资源环境与农业生产活动的协调发展。[方法]通过构建SEPLR(social-ecological-production landscape resilience,社会—生态—生产景观恢复力)评估框架,运用有序加权平均法设置情景偏好,绘制不同政策引导下恢复力预测图。[结果](1)从总体特征看,2000—2018年河南省沿黄干流地区SEPLR值为0.47~0.52之间,呈上升趋势,城市间空间差异逐渐增大,指数相似地区集中分布。(2)演化特征上,社会系统恢复力和生态系统恢复力缓慢增强,分别在0.14~0.65,0.08~0.30波动,生产系统恢复力变化微弱,在0.12~0.31波动;空间上,SEPLR及各子系统整体呈"中部强两边弱"的分布态势,层级结构具有集聚性。[结论]河南省沿黄地市在"维持现状型""生态优先型""开发优先型""农业优先型"4种政策情景下,"生态优先型"恢复力最高,未来黄河流域高质量发展应考虑"生态优先型"政策引导。

基于SD模型的河南省水资源承载力模拟研究

运用SD模型,以2018年为基准年,构建了河南省水资源承载力系统动力学模型,设定现状型、发展型、节约型以及综合型4种仿真情景,对河南省2019—2030年的水资源承载力进行预测分析。结果表明,现状型方案水资源压力较大,水资源供需差额不断增加;发展型方案水资源压力最大;节约型方案水资源充足,但同时也制约了经济的发展;综合型方案效果最佳,注重经济的平稳发展与水资源利用率的提高,在保障经济发展的前提下,未来可通过提高水资源利用率、治理水污染等措施来减缓水资源供需矛盾。

河南省农业水土资源承载力的时空分异

为深入了解区域农业水土资源承载能力,保障粮食安全,作者从农业水土、社会、经济、生态4方面构建农业水土资源承载力评价体系,采用投影寻踪模型和核密度分析模型,研究2006—2015年河南省农业水土资源承载力的时空分异特征。结果表明:1)河南省农业水土资源承载力主要受这些因素的影响:灌溉面积、农林水利工程投资比例、第一产业比重、农田化肥使用量、农作物受灾面积比例、人口密度、农机化程度、单位耕地面积用电量与农业水资源供需平衡指数等,它们对农业水土资源承载力的累计贡献率为81. 55%。2) 2006—2015年,河南省农业水土资源承载力逐渐降低,由2006年的-0. 06下降到2015年的-0. 20,降低了233%,研究期内,全省仅郑州、济源的农业水土资源承载力有所增加,其余城市都有不同程度的降低。3) 2006—2015年,河南省农业水土资源承载力空间分异明显:中西部最高、南部中等、东部与北部最低;同时两级分化不断加剧:高水平承载力城市由4个减少为2个,低水平承载力城市由4个增加到10个。

农村土地信托流转模式差异性研究

以河南省邓州市和淮滨县的土地信托流转实践为研究对象,对比分析了2个地区“政府主导”模式和“商业信托主导”模式的不同,评估了其方案措施,总结了各模式的优势及存在问题,为相关部门推广土地信托流转,促进农村土地规模化和现代化经营提供了参考依据。

基于“阻力-潜力”视角的宅基地整治时序研究——以商丘市睢阳区为例

为科学安排宅基地整治时序,有序推进宅基地整治,实现乡村振兴用地空间优化,以商丘市睢阳区为例,通过多因素综合评价法进行整治阻力评价,并根据权属调查数据进行潜力测算,结合各行政村的整治阻力与整治潜力分异,形成整治时序优先级。结果表明:受基础设施和房屋破旧率等因素影响,行政村单元间整治阻力分异明显,强、中、弱阻力级分别含有38、101、158个行政村。研究区理论整治潜力(面积)23.22 km^(2),“浅现实”整治潜力可以实现4.33~5.55 km^(2),“深现实”整治潜力可以实现19.36km^(2)。结合整治阻力和整治潜力,得到最优先、次优先、末优先三级整治时序,其分别含有98、161、38个行政村,形成以“时序优先级、对象、违占面积、违占时间”四维差异计价违占使用费倒逼宅基地退出的整治模式,按时序有序推进宅基地整治。本研究综合考虑阻力和潜力分异而形成的整治时序安排对于宅基地整治方案的制定具有实际指导意义。

河南省设施农业发展潜力评价与布局优化

设施农业作为现代农业的典型,其发展潜力与合理布局对区域农业发展以及农业转型具有重要意义。以河南省为例,从资源禀赋、经济区位、生产条件、生态保护4个方面构建评价体系,对河南省各地市设施农业发展潜力进行评价,在此基础上,对河南省各地市设施农业的发展方向作布局优化。评价结果显示,郑州市、驻马店市发展潜力评价为高等级;开封市、洛阳市、许昌市、漯河市、信阳市发展潜力评价为中等级;焦作市、平顶山市、安阳市、鹤壁市、新乡市、濮阳市、三门峡市、南阳市、商丘市、周口市、济源市发展潜力评价为低等级。布局优化结果显示,开封市、南阳市、信阳市、驻马店市以其资源禀赋优势发展规模设施农业;郑州市、焦作市、许昌市、漯河市经济区位处于优势地位,因此发展都市设施农业;安阳市、商丘市、周口市因其生态问题严重适合发展有机设施农业;其他地市发展一般设施农业。研究结果可为区域现代农业发展提供依据和参考。

沿黄稻区水稻种植变化及影响因素分析——以河南省原阳县为例

以河南省沿黄稻区原阳县为例,对其水稻的种植变化及其影响因素进行研究。结果显示:1979—1998年水稻播植面积和单产同步上升,1999—2006年播种面积上升,但单产下降,2007—2018年播种面积下降,单产上升至平稳;空间上,水稻种植重心大致自西向东移动,由113.85°E移到113.97°E。影响水稻播种面积的主要因素依次为居民消费水平、农业收入占比、农村用电量、农业机械总动力、总劳力、化肥使用量。研究成果可为区域生态保护、农业发展和耕地可持续利用提供参考。

基于组合模型下的河南省粮食生产相关投入分析及产量趋势预测

以河南省粮食总产量存在的波动性入手,应用主成分分析法对粮食生产相关投入进行组合提取分析,并对未来5年河南省粮食总产量进行建模预测。通过主成分分析显示,一是提取了农业基础资源投入与农业现代化水平因子及农业政策因子,贡献率分别为72.668%和15.429%;二是乡村从业人员与粮食产量趋势呈负相关,是由于随着农业生产多方面的投入增多,从中减少了一部分劳动力。运用所建立的GM(1,1)模型预测,未来5年,河南省粮食总产量仍将保持平缓增长的发展趋势,到2022年将达到7389.58万t。该研究结果可作为相关部门制定粮食发展规划和政策措施的重要参考。

河南省水—能源—粮食—土地系统耦合协调性研究

[目的]探究河南省土地利用变化对区域水—能源—粮食—土地系统耦合协调性的影响。[方法]文章通过构建水—能源—粮食—土地系统耦合协调发展评价指标体系,运用熵值法、耦合协调模型对2010—2020年河南省18个地市水—能源—粮食系统纳入土地子系统前后耦合协调性发展的变化进行研究,并运用ArcGIS分析土地利用变化对区域耦合协调度空间分布的影响。[结果](1)土地子系统的加入使河南省各地市水—能源—粮食—土地系统的耦合度C值整体变化幅度减小,耦合协调度D值的时序变化曲线聚集程度提高,各地市耦合协调度变化路径更加统一。(2)随着土地子系统的加入,河南省各地市水—能源—粮食—土地系统耦合协调等级变化混乱程度明显降低,所带来的影响初期以负向为主,随后正负影响互相抵消,出现大量维持原有等级不变的现象,后期正向影响凸显。(3)土地子系统的加入使河南省各地市耦合协调等级的空间变化更加有序,协调类等级的分布重心实现了从东部到西部的平稳过渡且分布范围不断扩大;失调类等级所占比例逐渐缩小,各地市水—能源—粮食—土地系统耦合协调性普遍提升。[结论]土地的合理利用可以提高区域水—能源—粮食—土地系统耦合协调程度,促进区域可持续发展。

“非粮化”管控下耕地利用优先序与调整分区研究

通过确定耕地利用的优先序,对耕地的“非粮化”行为进行合理利用与管控,可以保障国家粮食安全,切实增加农民经济效益。综合自然、经济、社会、生态多方面因素构建指标体系,以耕地地块为评价单元确定耕地利用优先序,并结合基本农田保护区制定不同耕地利用分区,针对分区内的耕地提出差异化的利用策略。结果表明:以耕地利用优先序评价结果来看,安阳市一级粮作区面积为91 789.03 hm^(2),占耕地总面积的22.48%;二级粮作区面积为216 329.50 hm^(2),占耕地总面积的52.97%;三级粮作区面积为100 255.10 hm^(2),占耕地总面积的24.55%,可以看出安阳市大部分耕地粮食生产的优先级很高,适合作为粮食生产用地使用;叠加基本农田保护区范围,将安阳市耕地利用保护划分为重点保护区、补划潜力区、质量提升区、可调整区4种类型。

矿区复垦土壤研究进展

综述了土地复垦的内涵和复垦土壤概念、特性、相关人为土壤分类等研究进展,分析总结了复垦土壤研究存在的问题,指出中国对复垦土壤资源的农业利用需求强烈,亟须系统、定量、详细的土壤类别提供对应的土壤信息,为今后复垦土壤利用及类似人为干扰强烈的土壤系统分类研究提供新的思路。

原阳县黄河背河洼地耕地景观格局演变研究

以原阳县1980—2015年5期土地利用数据为主要数据源,借助ENVI4.3、ArcGIS10.5、Fragstats4.2、SPSS20.0平台软件,采用转移概率矩阵、景观指数分析以及主成分分析等数据处理方法,提取原阳县1980—2015年的耕地变化信息,分析其变化规律及影响因素。结果表明:(1)耕地是该地区的优势景观地类,其面积占土地总面积的79.5%,耕地的优势度指标高于其他地类,其中旱地的优势度高于水田。(2)耕地的总面积总体呈现上升趋势,对该地区景观的主导作用越来越突显,同时耕地斑块的形状一直保持较为复杂的形态,耕地作为最大斑块类型其优势度有所下降。(3)影响耕地景观格局变化主要因素为人民生活水平、经济发展与农业科技水平,人口因素和自然因素对其影响较小。

黄河流域城市建设用地结构与产业结构脱钩特征研究

城市建设用地结构和产业结构相互影响相互作用,两者的有机耦合对促进城市社会经济效益提升和城市产业结构高级化与合理化具有重要的意义.本研究基于黄河主干道流经省份的83个地级市,以2006—2020年为研究时段,运用结构变化率与脱钩模型分析其城市建设用地结构和产业结构相互关系及脱钩特征.结果表明:城市范围内绿地功能用地和交通设施功能用地增加较为迅速,为主要新增建设用地;城市产业结构由二三一结构逐渐转变为三二一的产业结构,产业结构不断升级与调整;城市建设用地结构变化速度慢于产业结构变化速度,且二者之间的发展差距越来越大;黄河流域干流流经的城市建设用地结构变化率与产业结构变化率偏差系数大于其余地市,区域经济中心城市偏差系数较大,呈现由中心向两边扩散的空间分布格局;城市建设用地与产业结构脱钩状态较不理想,大部分地级市产业结构升级与调整仍然是城市建设用地结构布局与优化的主要原因,建设用地结构的优化与调整也约束着产业结构的升级与更新.