基于生态位宽度模型的区域多功能评价及演变分析——以北京市为例

基于生态位理论,构建多功能生态位宽度模型和评价指标体系,选择2005年、2009年、2013年三个时间点和对北京市发展中起重要作用的6类功能进行评价,并分析其演变特征。结果表明:(1)2013年,农产品生产和生态服务功能呈现出内城区水平低、远郊区水平高、空间集聚程度高、分布集中的特点;远郊区的旅游休闲、文化教育和产业发展功能水平远低于内城区和近郊区;近郊区和远郊平原区的人居服务功能最强,内城区次之,远郊山区最弱。(2)2005年~2013年间,农产品生产和产业发展功能先增加后减少,总体水平增长;旅游休闲和人居服务功能持续增加;文化教育和生态服务功能水平持续下降。旅游休闲、人居服务、产业发展和生态服务功能的等级变化幅度不大;农产品生产功能等级两极化趋势明显;文化教育功能等级逐渐向中间等级集中。(3)功能的演变通常伴随着政策的实施,具有一定的惰性和滞后性。远郊平原区功能日趋多样,大量的农用地被占用,因此农产品生产受到一定的限制。人口老龄化加速,入学人数减少,教育设施相应整合,导致文化教育功能逐年减弱。核心区房价的提升、住房的饱和,导致远郊平原区成为吸纳人口的新城。工业企业的搬迁调整、工业发展的延后性造成产业发展功能的区域差异巨大,但产业发展外扩依旧是今后发展的趋势。生态服务功能只能在远郊区形成,且需要依靠政府调控。     

基于波谱与分形特征的北京市耕地空间结构

在城乡协调发展的背景下,本文以自然属性为基础分析了北京具有不同经济属性的5类耕地的空间结构。波谱分析显示,不同类型耕地的空间分布具有不同的周期,它们共同形成了距天安门约23～44km(近郊平原)、44～66km(远郊平原)、66～126km(山区)的耕地宏观空间结构。通过计算各类耕地的空间维数和Hurst指数,认为景观农田区、美化农田区、近郊山区22～47km圈层的耕地不具备分形特征;规模农田区、景观廊道带、中远郊山区48～126km圈层的耕地由于受城市发展、自然条件、距离等因素的影响具有明显的分形特征。总体上,北京不同类型的耕地处于一种离散、连续和具有共度性、没有公度性的融合状态。     

北京市农村居民点整理分区及整理模式探讨

随着生活水平的提高,人们越来越重视生活环境,农村居民点整理是节约集约利用土地、优化空间布局和改善农村生产、生活条件的重要措施,大都市区农村居民点的整理是建设"宜居城市"的重要途径之一。综合北京市自然、社会、经济和土地利用规划等因素,围绕中心城区构建了城乡交错区、远郊平原区和生态山区3个农村居民点整理分区,并根据区位条件,确定了它们的功能定位,提出分区、分模式的整理方案,该方案对于加快北京城乡一体化进程,推动城乡统筹发展具有重要的现实意义。     

北京市城郊农业区多功能演变的空间特征

北京市城郊农业区各圈层因自然条件、城市化、产业化的不同而承担着不同的生产/非生产性功能。应用农业多功能化推移图谱和产业经济理论对此进行了研究,分析表明北京市农业由近郊平原区到远郊山区的可分成两种演化模式:一是由现代都市型农业向传统农业推移的模式;一是呈扇形推移的农业演化模式。在距中心城市30~40 km范围内,有一个非农产业主导的城乡功能推移的分界区。该区以外,现代特色农业、休闲农业等成为农村经济的主导;其非生产性功能逐渐增强,生态功能更成为中远圈层多种功能的主导。     

基于地貌分区的1990-2015年中国耕地时空特征变化分析

地形地貌通过分配地表水分和热量制约耕地的利用形式和成效,对耕地质量具有非常重要的决定意义,以地貌分区的视角研究中国耕地变化具有重要意义。根据1990-2015年中国6期土地利用空间数据和地貌分区数据,运用GIS空间叠加分析方法,分析中国耕地1990-2015年的面积变化和空间分布格局,进一步探讨不同地貌分区下的耕地新增与流失方向。结果表明,中国耕地面积略有增加,但总体变化不大,耕地面积从1990年的17715万hm²增加到2015年的17851万hm²,平均每年增加5.44万hm²,每年增幅仅为0.03%。耕地主要分布在平原地区,台地、丘陵次之;新增耕地主要来源为草地、林地和未利用地。东部平原低山丘陵区（I）耕地面积最大,而西北高中山盆地高原区（IV）耕地动态度明显高于其他地貌区。空间上呈现“南减北增,新增耕地的重心向西北移动”的特征。1990-2015年间,西北高中山盆地高原区（IV）和东部平原低山丘陵区（I）为耕地面积增长区,平均每年增加耕地面积分别为8.9万hm²和5.4万hm²;东南低山丘陵平原区（II）和西南中低山高原盆地区（V）为耕地面积减少区,平均每年减少耕地面积分别为5.9万hm²和2.8万hm²;而华北—内蒙东中山高原区（III）和青藏高原高山极高山盆地谷地区（VI）耕地面积几乎没有变化,平均每年变化仅为0.15 万hm²和0.06万 hm²。耕地流失主要发生在东部平原低山丘陵区（I）和东南低山丘陵平原区（II）,主要原因为城镇化进程加快带来的建设用地对优质耕地的大量占用;而新增耕地主要发生在西北高中山盆地高原区（IV）,多来自于对草地和未利用地的开垦。     

基于改进遗传算法投影寻踪的大城市郊区耕地安全综合评价

针对耕地安全高维评价体系指标权重难以赋值、客观性差的问题,构建了实码加速的遗传算法投影寻踪（RAGA-PP）模型,对快速城市化的大城市郊区耕地安全进行综合评价。以广州城市发展的南拓与北优两个郊区——番禺区与从化市为例,建立4个子系统共32个指标的耕地安全评价指标体系,对大城市郊区耕地的数量结构安全、质量安全、经济社会安全和生态安全进行综合评价。结果表明:（1）RAGA-PP模型在多目标、多因素的耕地安全综合评价中取得了满意的效果;（2）广州市郊区耕地安全评价的影响因子权重在远郊区和近郊区存在较大差别,开展不同区域对比研究更适合采用总投影方向确定的权重值。（3）由于近郊区与远郊区发展定位与发展战略迥异,城市化进程速度不同,区域耕地安全等级差别较大,近郊的番禺区耕地综合安全水平低于远郊的从化市,其中番禺区仅耕地经济社会安全水平高于从化市,而耕地的质量安全、数量安全和生态安全方面均低于从化市。     

河北省中南部农田孢粉组合特征

河北省中南部82 个农田表土花粉组合研究表明：农田花粉组合不仅有农作物花粉类型,也有临近山区的植物成分。山区农田乔木花粉含量与浓度高于平原,对平原的影响随距离增加而降低,距太行山0～50 km 松属花粉含量为20%～30%,50～100 km 为10%～20%,100～150 km 增至20%～30%,海滨区降至16%以下,平原中部含量增加可能与焚风效应有关;山区至平原乔木花粉含量空间上的变化,可能类似于历史时期人类活动介入森林区后时间上的变化。山区和平原灌木花粉含量较低,但主要成分不同,山区以胡颓子科、榛属、虎榛子较常见,平原区蔷薇科、葡萄科花粉相对较多。平原区草本花粉含量高出山区,其中藜科花粉由山区向平原逐渐增高,可能反映人类活动不断增强的特征。山区中华卷柏含量高于平原,但平原区高达7%。中华卷柏不易被风搬运,推测平原区农田的中华卷柏可能是平原沉积时由河流从山区搬运而来。相同类型农业单元乔木、灌木花粉和蕨类百分比山区一般高于平原,草本低于平原;不同类型农业单元乔木、草本百分比平原区相近,山区差异较大。山区乔木花粉含量差异主要受草本类型影响,平原区草本花粉组合差异主要是农作物花粉(人工禾本科、十字花科) 含量的差异;不同农业单元孢粉浓度差异主要为草本花粉浓度不同。     

基于农户利用效率的平原和山区耕地利用形态比较

土地利用形态是土地利用转型研究的核心内容。农户土地利用决策是引起土地利用系统变化与土地利用转型的深层因素,当前学者从多个视角对耕地利用形态展开了系列的理论与实证研究,但从农户层面深入探讨耕地利用隐性形态及其形成机理的研究相对较少。为揭示农户耕地利用隐性形态的差异及其影响因素,本文以农户耕地利用效率为切入点基于平原区寿光市和山区沂源县农户调研数据,从农户家庭劳动力要素变动与农业生产决策视角对农户的耕地利用效率进行了测算,构建结构方程模型探讨了农户耕地利用效率的驱动机制。研究表明,寿光市和沂源县耕地利用效率较低,并且存在地貌类型和农户类型上的差异,平原（寿光市）耕地利用效率要高于山区（沂源县）,老年农户耕地利用效率低于年轻农户。在影响路径方面,农户耕地经营规模、生产要素投入和耕地产出直接影响耕地利用效率,而种植结构对耕地利用效率的影响不显著。     

北京耕地流失的时空动态与调控途径研究

在国际学术前沿土地变化科学的概念框架下, 耕地非农化及其调控机制研究成为核心问 题之一。研究中国快速城市化地区耕地非农化的驱动力及其调控机制, 不仅是现实的迫切需求, 也可在国际相关学术领域做出独特贡献。以北京为案例进行研究发现: 1996~2004 年北京土地利 用变化中, 大多数地类转换都与耕地直接有关, 耕地流失是北京土地利用变化的核心问题; 城镇 扩展主要占用耕地, 且耕地生产力高的平原地区因建设占用而流失的耕地量大; 远郊山区耕地被 建设占用的压力相对较小, 但被生态用地占用的压力相对较大; 人口增长、经济发展、政府行为与 决策是北京等经济快速发展地区耕地流失的重要驱动因素, 解决途径关键在于寻求耕地保护与 耕地非农利用之间的平衡点、积极发挥土地管理政策的调控作用。     

石羊河流域的水资源

石羊河流域分为径流形成区(山区)和散失区(平原区),由河流联接成为统一的水资源系统和完整的生态单元。全流域出山地表水资源15.82亿立方米,平原区纯地下水天然资源1.54亿立方米,合计7.36亿立方米。地表径流主要形成于高山区,面积占30%的高山区(3400米以上),产流量占74%。山区河流有连续丰、枯水年,丰水年持续期为10年,枯水年持续期达20年。本流域山前平原地区的地表水、地下水相互制约,相互转化,水资源主要来自山区,地下水是地表水的渗漏,泉水是出露的地下水。水资源转化为重复利用和提高利用率创造了条件,但不能增加数量。     

基于BP模型和Ward法的北京市平谷区乡村地域功能评价与分区

构建乡村地域功能评价指标体系,借助BP神经网络模型揭示平谷区“生产-生活-生态”功能分异特征;运用Ward法划分功能区,服务于平谷区乡村转型发展和功能区布局。结果表明：① 在多项功能综合作用下,平谷区基本形成了“平原地区生产功能较强、镇中心及周边村域生活功能明显、山地区以生态功能为主”的功能分布格局。② 基于评价结果和空间属性,平谷区划分为西部平原生产区、东部山地生态生产区、中部平原城市生活区、中部近郊平原生活区、东部丘陵生态生活区和北部山地生态区。其中,西部平原生产区、中部平原城市生活区、北部山地生态区是平谷三生空间功能发展的优势区域,分布相对集中。按照“强功能重优化、中等功能重提升、弱功能重改善”的原则提升乡村地域功能,促进地区均衡发展。     

基于空间差异的黑河中游土地多功能利用研究

土地多功能利用是提高土地利用综合效率、协调用地矛盾的有效途径。选择人地关系较活跃的黑河中游为研究区,融合多源数据,采用集对分析、热点分析和空间自相关等方法,对2000-2014年土地多功能利用进行动态评价及空间关系揭示。结果表明：土地利用功能增加了近一倍,以社会功能和经济功能为主;各功能之间表现为协同或互斥关系：社会功能和经济功能、环境功能和文化功能之间均呈正相关关系,但社会功能和环境功能之间呈负相关关系;土地利用各功能均具有明显的空间聚集性特点,多功能利用集中在黑河水系形成的绿洲平原区、区县建成区和南部山区。研究结果对干旱区土地持续利用管理具有重要的借鉴意义。     

经济发达地区乡村地域多功能空间分异及影响因素——以江苏省为例

随着经济社会发展和土地利用格局变化,乡村地域功能和发展定位的多元化和空间差异特征日益明显。以经济发达的江苏省为例,采用定量化价值评价方法,研究县域尺度乡村地域生态保育、农业生产、工业发展和社会保障功能的空间差异,识别各县市区主导功能类型,揭示不同类型乡村地域功能的影响因素。结果表明：乡村地域多功能特征明显,工业发展功能占据主导;4 类乡村地域功能空间集聚程度均较低,生态保育功能高值区集中于沿湖、沿海或苏南山丘地区,农业生产功能集中于苏北和苏中,工业发展功能以苏南最强,社会保障功能则集中于市辖区及其临近市县;乡村地域功能组合类型多样,共可分为9 种;4 类乡村地域功能的影响因素存在较大差异,自然地理、空间区位、经济社会发展等因素的影响在强度和影响方向上明显不同。研究可为针对性地定位乡村功能和发展导向、增强县域乡村功能特色和竞争力提供参考依据。     

北京市制造业分布的圈层结构演变——基于第一、二次基本单位普查资料的分析

基于第一、二次基本单位普查的企业数据,以邮区为基本空间单元,以制造业密度突变和总量增减为标准,将北京市划分为三个圈层:制造业衰退的中心城区已蔓延至四环;投资和外迁企业的集中区也已不限于城八区,而是迅速扩展至平原地区大部;远郊区县和山区的制造业发展缓慢。各产业类型、所有制类型和规模等级的制造业圈层结构及其演变均有较大差异。因素分解表明,北京市制造业圈层结构演变的主要推动力是电气电子和金属与矿物类产业、私有企业和大中型企业;企业规模结构的小型化和产业结构调整也有一定的促进作用。研究认为应充分重视产业结构调整与空间布局调整的结合,遏止和扭转各圈层内产业结构均衡化和圈层间产业结构同质化的趋势。近郊平原制造业的核心地位仍将长期保持,用地集约化至关重要;中心城区可以适度发展都市型制造业,促进就业多样化;远郊化的谨慎推进则应以生态保育为前提。     

环渤海地区农业地域功能演进及其影响因素

农业地域功能是农业地理学的重点理论问题之一,也是关乎粮食安全和区域农业可持续发展的重要实践课题。以环渤海地区为例,通过构建评价体系开展农业地域功能划分及其演进分析,利用空间计量模型诊断农业地域多功能形成的影响因素。结果表明：① 环渤海地区生态保育功能的空间集中度较高,农产品供给、就业与社会保障、文化传承与休闲功能则较低,4种功能空间格局具有显著规律性。② 农产品供给功能显著增强,主要分布区域向平原农区聚集;就业与社会保障高值区从内陆向沿海转移;山地丘陵生态保育功能有所增强;市辖区及周边的文化传承和休闲功能较显著。③ 农产品供给功能主导型县域集中于冀中南平原、鲁西北冲击平原、胶莱平原和辽河平原西部;社会保障主导型集中在燕山山麓平原、滨海平原、胶东半岛以及黄河三角洲;生态保育主导型集中在冀北坝上高原、燕山山地地区,以及辽西、辽东山地丘陵区和京津冀都市圈周边;文化传承与休闲功能集中于京津冀、辽中南和济南都市圈及周边;综合型位于鲁西南黄淮平原与鲁中南丘陵地区。④ 自然因素对农产品供给、就业与社会保障和生态保育功能的形成均具有显著影响;社会经济因素对4种功能的作用则具有较大差异。     

基于农业多功能视觉的都市农业用地效益时空变化研究——以西安都市圈为例（英文）

The excessive expansion of urbanized areas has resulted in haphazard land utilization, immoderate consumption of superior agricultural land and water resources, significant fragmentation of agricultural landscape, and gradual deterioration of the agro-ecological environment. Combined, these factors cause poor land use efficiency. Under these circumstances, comprehensively assessing land use efficiency for urban agriculture is a key issue in land use research. Currently, evaluation methods for agricultural land use efficiency narrowly concentrate on aspects of economic input and output. However, urban agro-ecosystems can provide diverse economic, social, and ecological services and functions. In particular, the social and ecological services and functions originating from agricultural land, which have a higher value than economic services, play a significant role in ensuring regional social, ecological, and environmental security. However, recent research has rarely taken these benefits into consideration. Therefore, land use value has been greatly underestimated, which has resulted in mishandled and poor land use policies. In this study, we apply Landsat imagery and social and economic statistical data for the Xi'an metropolitan zone(XMZ) to investigate agricultural multi-functionality. We develop an evaluation framework for urban agricultural land use efficiency and identify agro-ecosystem services and functions as important outputs from agricultural land. The land use efficiency of urban agriculture is then evaluated using ecosystem services models, providing a mechanism for assessing spatial-temporal changes in land use efficiency in the XMZ from 1999 to 2015. Four important conclusions are reached from this analysis. First, the rapid urbanization and agricultural transformation from traditional cereal cultivation to modern urban agriculture has resulted in steadily increasing costs, outputs, and land use efficiency of urban agriculture. The total output value increased 41% and land use efficiency per hectare increased by 33.13% on average. Second, the spatial patterns of comprehensive output and land use efficiency were dominated by economic outputs from agricultural land. Areas near cities, which are dominated by orchard and arable land, providemore economic functions. These areas support and regulate services due to the transformation from extensive cereal production to intensive modern urban agriculture; therefore, they have higher output value and land use efficiency. In contrast, areas distant from cities, towns, and high traffic roads, namely, remote rural areas, provide more support and regulating services, but have relatively lower economic function due to inaccessibility to urban markets and slow agricultural transformation. Therefore, these areas have lower output value and land use efficiency. The spatial change in agricultural output and land use efficiency in urban areas is strongly dependent on the degree of urbanization and agricultural transformation. Third, the total output value and land use efficiency of urban agriculture measured with our approach are much higher than evaluations using traditional methods. However, the spatial patterns measured using the two approaches are in agreement. The evaluation framework integrates ecological services and economic and social functions into a comprehensive output from agricultural land. This approach is more methodical and accurate for evaluating the comprehensive efficiency of land use based on quantities and spatial scale because they are at the pixel scale. Finally, the evaluation results have important implications for enhancing current agricultural subsidies and even implementing ecological payment policies in China. Most importantly, they can be directly applied to agricultural transformation regulations, decision-making, and guidance for rational land utilization.     

Spatial-temporal change in urban agricultural land use efficiency from the perspective of agricultural multi-functionality: A case study of the Xi’an metropolitan zone

The excessive expansion of urbanized areas has resulted in haphazard land utilization, immoderate consumption of superior agricultural land and water resources, significant fragmentation of agricultural landscape, and gradual deterioration of the agro-ecological environment. Combined, these factors cause poor land use efficiency. Under these circumstances, comprehensively assessing land use efficiency for urban agriculture is a key issue in land use research. Currently, evaluation methods for agricultural land use efficiency narrowly concentrate on aspects of economic input and output. However, urban agro-ecosystems can provide diverse economic, social, and ecological services and functions. In particular, the social and ecological services and functions originating from agricultural land, which have a higher value than economic services, play a significant role in ensuring regional social, ecological, and environmental security. However, recent research has rarely taken these benefits into consideration. Therefore, land use value has been greatly underestimated, which has resulted in mishandled and poor land use policies. In this study, we apply Landsat imagery and social and economic statistical data for the Xi’an metropolitan zone (XMZ) to investigate agricultural multi-functionality. We develop an evaluation framework for urban agricultural land use efficiency and identify agro-ecosystem services and functions as important outputs from agricultural land. The land use efficiency of urban agriculture is then evaluated using ecosystem services models, providing a mechanism for assessing spatial-temporal changes in land use efficiency in the XMZ from 1999 to 2015. Four important conclusions are reached from this analysis. First, the rapid urbanization and agricultural transformation from traditional cereal cultivation to modern urban agriculture has resulted in steadily increasing costs, outputs, and land use efficiency of urban agriculture. The total output value increased 41% and land use efficiency per hectare increased by 33.13% on average. Second, the spatial patterns of comprehensive output and land use efficiency were dominated by economic outputs from agricultural land. Areas near cities, which are dominated by orchard and arable land, provide more economic functions. These areas support and regulate services due to the transformation from extensive cereal production to intensive modern urban agriculture; therefore, they have higher output value and land use efficiency. In contrast, areas distant from cities, towns, and high traffic roads, namely, remote rural areas, provide more support and regulating services, but have relatively lower economic function due to inaccessibility to urban markets and slow agricultural transformation. Therefore, these areas have lower output value and land use efficiency. The spatial change in agricultural output and land use efficiency in urban areas is strongly dependent on the degree of urbanization and agricultural transformation. Third, the total output value and land use efficiency of urban agriculture measured with our approach are much higher than evaluations using traditional methods. However, the spatial patterns measured using the two approaches are in agreement. The evaluation framework integrates ecological services and economic and social functions into a comprehensive output from agricultural land. This approach is more methodical and accurate for evaluating the comprehensive efficiency of land use based on quantities and spatial scale because they are at the pixel scale. Finally, the evaluation results have important implications for enhancing current agricultural subsidies and even implementing ecological payment policies in China. Most importantly, they can be directly applied to agricultural transformation regulations, decision- making, and guidance for rational land utilization.