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。     

青海东部史前人口-耕地变化及其对植被演变的影响

集成青海东部考古数据和DEM,利用面积和墓葬相结合的估算法计算了区域史前人口数量,并利用GIS工具重建史前区域耕地面积的时空格局。结果表明:新石器马家窑文化时期区域人口、耕地迅速增加,并在晚期马厂时期达到新石器的顶峰,人口总数接近4万人,耕地面积达到462 km2,人口和耕地主要分布在黄河—湟水谷地内;齐家时期人口和耕地有一定幅度下降,在青铜时代人口和耕地有显著回升和增长,人口总数达61 000余人,耕地面积达到1 076 km2,约占区域适宜耕地总数的1/10。伴随人口与耕地的变化,人类活动的环境效应也逐步显现,5~4 ka B.P.人类活动导致研究区河谷地带乔木的减少,伴人植物增加,尤其是禾本科含量有较大幅度增加,与当时的粟作农业关系密切;4 ka B.P.后大范围的乔木减少是气候变化结果,其后人类活动加强,加速了乔木覆被面积的萎缩。     

1700—1978年云南山地掌鸠河流域耕地时空演变的网格化重建

基于多源数据资料重建小尺度区域历史时期土地利用/覆盖变化,对深入理解土地利用变化的驱动力机制及其环境和气候效应具有重要意义。本文利用从流域尺度聚落格局演变重建到聚落尺度耕地数量和空间分布重建,再到流域尺度耕地格局重建的思路,以云南山地典型的中小流域为研究区,以历史文献资料、田野考察资料、历史地理学研究成果、档案资料、现代统计资料、地理基础数据为支撑,综合考虑区域自然因素（坡度、海拔高度）、人文因素（人口、政策、农业技术、耕地与居民点距离）,设计了历史时期山地小尺度区域耕地网格化重建模型,重建了1700—1978年具有明确时间和空间属性的网格化耕地格局。结果表明：① 掌鸠河流域的耕地面积近300 a增长6.3倍,垦殖率从1700年的2.1%上升到1978年的15.6%。② 不同地形区的耕地面积差异较为显著,其中山区和半山区的耕地面积最大,且增长速度最快;平坝区和中下游河谷区的耕地面积增长相对平缓,是自然环境、人口、政策和农业技术等因素综合作用的结果。③ 通过总耕地面积和人均耕地面积等对结果进行验证,证明了重建结果的合理性。本文设计的网格化重建模型可以为模拟具有明确时间和空间属性的小尺度区域历史耕地网格化数据集提供参考。     

西北干旱区不稳定耕地概念与分类研究——以新疆昌吉州为例

厘清西北干旱区不稳定耕地的资源清单对于维持区域生态平衡至关重要。当前,全国对不稳定耕地的定义和分类比较笼统,难以突出西北干旱区不稳定耕地的特征。本文阐明了西北干旱区不稳定耕地的概念,并根据不稳定因素构建了分类体系。同时以昌吉州为例,分析不稳定耕地的数量、质量与空间分布。结果表明：① 昌吉州不稳定耕地面积为14.56万hm²,占耕地总面积的22.37%。生态不稳定型、生产不稳定型、混合不稳定型和社会经济不稳定型分别占不稳定耕地总面积的36.54%、34.03%、17.94%和11.49%。② 昌吉州不稳定耕地以低等地为主,四至六等地合计占不稳定耕地总面积的79.96%。研究结果可为西北干旱区不稳定耕地的深入理解提供参考,同时为案例地区耕地资源的有效管理提供科技支撑。     

中国粮食生产时空演变规律与耕地可持续利用研究

随着全球粮食贸易格局的日益紧张，如何利用有限的耕地资源保证中国粮食安全成为新阶段的难题。本文从耕地可持续利用视角提出粮食稳产、增产策略，以期为粮食安全、耕地保护等国家战略提供理论支撑。基于1985—2015年中国31个省（自治区、直辖市）统计数据，以农业生态区为基本单元，采用比较分析法和GIS空间分析法，对中国粮食生产时空演变及其影响因素进行规律性探究。研究结果表明：（1）中国粮食产量呈“波动-上升”的趋势，但长江中下游区、江南和华南区粮食增长率较低，甚至出现减产现象。（2）中国粮食产量主产区逐渐由长江中下游区、江南和华南区向东北区、黄淮海区转移。（3）中国粮食生产的影响因素呈现阶段性和区域性规律。例如，东北区、西北区粮食生产主要受粮食单产、耕地面积等影响；黄淮海区、内蒙古高原和黄土高原区、云贵高原和横断山区主要受粮食单产影响。（4）中国各区耕地存在不同类型和不同程度的耕地非持续问题，在西北区、内蒙古高原和黄土高原等生态脆弱区域较严重。     

生态用水的概念界定及其在西北干旱区实施的策略

通过对生态用水的概念进行了界定，并结合西北干旱区的实际提出了以下几点实施生态用水的策略：（1）把生态用水放在西北干旱区经济建设和区域可持续发展的战略高度优先考虑；（2）对天然植被，特别是在干草原和干旱的荒漠草原区域，通过人工降水补充其用水；（3）对人工植被，以引水灌溉为主；（4）对于绿洲，结合生产用水进行合理再分配；（5）充分发挥西北干旱区的廓道效应优势；（6）改变传统的灌溉方式，大力开展节水灌溉；（7）协调好生态用水和生产用水、生活用水之间的关系。     

中国内陆区湖泊沉积所反映的全新世干湿变化

湖泊沉积记录的环境演变是全球变化的重要研究领域之一,通过对中国内陆区中30 个湖泊研究成果的总结和梳理,探讨了全新世以来该地区干湿变化的规律和区域分异。通过降水量结合传统分区方法将中国内陆区分为西北干旱区、东亚季风边缘区和青藏高原区。对每个湖泊样点以500 年为时间间隔,以孢粉为主要干湿指标,综合氧同位素、有机质及碳酸盐等,将湖泊干湿状况划分3 个干湿等级（干旱,半湿润,湿润）,建立区域干湿指数。结果表明,中国内陆不同区域全新世可能经历了不同的干湿变化过程：①西北干旱区基本上是早中全新世干旱,中晚全新世相对湿润,但区域差异明显;②东亚季风边缘区早全新世早期干旱,早全新世晚期和中全新世相对湿润,晚全新世干旱;③青藏高原区的湿润时期主要发生在早中全新世,但是不同地区有所不同。对比分析显示：西北干旱区的干湿变化可能受西风环流控制,但在时间和强度上区域内部差异较明显;东亚季风边缘区可能主要受东亚季风控制;青藏高原地区早中全新世的湿润可能与印度季风的增强相关。     

河南省粮食生产与耕地变化的分析及预测

运用Excel软件,在分析河南省改革开放以来耕地、人口、粮食动态变化的基础上,分析了最小人均耕地面积和耕地压力指数的变化特点;运用预测理论对未来15年耕地、人口、粮食、最小人均耕地面积和耕地压力指数进行了预测.研究结果显示:1978年以来,虽然河南省人均耕地面积持续减少,但由于耕地生产率不断提高,粮食产量和人均占有量却在持续增加,最小人均耕地面积和耕地压力指数呈现降低的趋势.未来15年最小人均耕地面积和耕地压力指数将进一步降低.可见,依靠增加投入和科技进步从而不断提高耕地生产率,是减轻耕地压力、保证粮食安全生产的根本途径.     

城市地区耕地质量评价研究——以云南省昆明市五华区为例

以云南省昆明市五华区为例,借助GIS软件及统计软件,初步选取17个对耕地质量有重要影响的自然、社会经济和区位因素,采用指数和法及因子分析法进行五华区耕地质量研究。结果表明：采用指数和法和因子分析法的评价结果大体一致,昆明市五华区耕地质量等级为三级,耕地主要集中分布在西翥街道办事处,区域耕地质量总体偏低,高质量的耕地少,约占区域耕地面积的25%,中低等质量耕地面积多,约占区域耕地面积的75%;区内耕地质量主要受坡度、距中心城镇及道路远近、土壤因素的影响;不同类别的耕地质量等级亦不同,水田、水浇地的质量等级高于旱地质量等级。     

塔里木河流域绿洲耕地变化及其河流水文效应

根据塔里木河流域各地州的绿洲耕地数据和各主要水文站的实测数据,分析了建国以来流域耕地面积的总体变化趋势、变化速度、区域差异及其河流水文效应.结果表明:(1)近60年来塔里木河流域的耕地面积呈现波动增加的态势,年均增长率为2.37%,但人均耕地面积却经历了从增加到减少的变化过程,年均减少率为0.44%;耕地空间变化的区域差异明显,土地后备资源相对丰富的巴州耕地相对变化率最大,而和田地区耕地相对变化率最小.(2)绿洲灌溉耕地面积扩大引起的河流流程、径流量,洪水、水质、泥沙等水文效应较显著,尤其是对径流量的影响极为突出.目前,流域综合治理节水项目已初见成效,各源流向塔里木河干流下泄水量减少趋势得到初步遏制.为此保障流域的可持续协调发展,必须长期坚持流域的综合治理,建立流域水资源的统一管理体制,确保流域水资源的合理配置和利用.     

中国耕地利用变化驱动下的粮食生产:安全格局分析(英文)

自从1978年改革开放以来,随着经济的迅速发展,中国的耕地利用格局发生了很大的变化。耕地数量和质量的变化直接导致粮食生产的变动。本文利用来自政府部门的农业统计数据,分析了1978-2004年间中国耕地利用水平的时空动态格局,并通过构建"粮耕弹性系数"来反映耕地利用变化与粮食生产的互动关系。研究结果表明:耕地投入的增加和质量的提升在一定程度上缓解了1978年以来我国耕地资源严重流失给粮食生产安全带来的压力;自改革开放以来,中国耕地利用水平呈现由经济快速发展带来的普遍性提升局面,并随着经济发展程度由东南沿海向内陆递减,耕地利用水平的提升速率也呈现由东南沿海向内陆梯级递减态势。然而,耕地集约利用程度的不断提升,并不一定会带来粮食产量的持续稳定增长。耕地集约利用增长的边际效用递减特性,使得中国粮食生产安全的保障已逐步由耕地集约利用水平的提升转向了耕地面积的保护,由此导致耕地资源的数量成为了左右粮食生产安全的关键,这也为当今中国制定严格的耕地保护目标和战略提供了现实的科学依据。     

1990-2010年中国耕地变化对粮食生产潜力的影响

1990年以来,在国家生态环境保护工程实施、经济快速增长等因素的影响下,中国耕地数量与空间格局发生了巨大变化,对粮食生产潜力造成了巨大影响。本文采用GAEZ模型,结合中国气象、地形、土壤等因素,定量分析了中国耕地粮食生产潜力空间特征以及1990-2010年中国耕地变化对粮食生产潜力的影响。主要结论如下：① 2010年全国耕地粮食生产潜力总量为10.55亿t,全国耕地平均粮食生产潜力为7614 kg/hm²。中国耕地粮食生产潜力存在显著的空间差异,总体表现为东部高而西北部较低的趋势,并且高值区主要分布在长江中下游地区和华南区。② 1990-2010年的20年间,中国耕地粮食生产潜力变化表现出明显的时空差异,总体呈现南减北增、总量减少的基本特征。新增耕地粮食生产潜力的重心逐步由东北向西北转移。耕地粮食生产潜力总量净减少297万t,占2010年全国实际粮食总产量的0.29%。③ 在1990-2000年与2000-2010年两个时期,耕地变化对耕地粮食生产潜力影响差异明显。前10年,耕地粮食生产潜力总量净增加1011万t,主要集中在东北平原区和北方干旱半干旱区;后10年,耕地粮食生产潜力总量净减少1308万t,主要集中在长江中下游地区和黄淮海平原区。从总体看,近20年来耕地粮食生产潜力总量增加主要是由林、草地和未利用土地开垦所导致,而耕地粮食生产潜力总量减少主要是由城市扩展和退耕还林还草所导致。     

中国耕地和农村宅基地利用转型耦合分析

土地利用转型,即在社会经济变化和革新的驱动下,某一区域在一段时期内由一种土地利用形态转变为另一种土地利用形态的过程。在中国,耕地和农村宅基地乃土地利用转型的重要源头。本文综合利用2000 年和2008 年两期Landsat TM 影像解译土地利用数据及2000-2008 年国土资源部土地利用年度变更调查数据,分析了中国耕地和农村宅基地利用转型的时空耦合特征。研究表明：① 2000-2008 年期间,中国耕地面积与农村宅基地面积变化的相关系数为-0.921,呈现出明显的增减逆协同演进格局;② 耕地—宅基地变化相关系数与农村宅基地利用变化率的Spearman 等级相关分析结果表明,在耕地和农村宅基地利用的相互转化过程中,农村宅基地利用的变化起主导作用;③ 通过计算全国各省2000-2008 年间的耕地—宅基地变化耦合系数,发现期间耕地和农村宅基地利用变化耦合程度高的省份主要分布在胡焕庸线的东南部。社会经济—生物自然—土地管理三维驱动因素通过“农村人口—耕地—农村宅基地”三者之间的相互联系与相互作用驱动着耕地和农村宅基地利用的转型。然而,耕地和农村宅基地利用转型的时空耦合现象及其发生机制在很大程度上要归因于中国特殊的城乡二元结构社会体制。     

近20年中国农业主产区耕地资源质量和产能变化研究

依据全国土地利用图与土地资源质量评价图,分析1980s末至2005年末中国农业主产区内耕地资源数量和空间格局的动态变化,并对由此带来的耕地质量和产能的变化做出宏观评估。主要结论如下:1)2005年农业主产区耕地面积①为9 321.96万hm2,较1980s末增加175.53万hm2。2)耕地在空间上呈现"北增南减"的变化格局。北方的内蒙古东部区、新疆区、松嫩平原区和三江平原区为耕地净增加区,共增加354.41万hm2,各区分别增长10.29%、19.10%、10.91%和14.14%;偏南部的黄淮海区、长江中下游及江淮地区、华南蔗果区和四川盆地区为耕地净减少区,各区分别减少2.17%、2.00%、3.15%和5.61%。3)根据土地资源图对耕地质量的划分结果,20年间农业主产区内耕地面积和空间格局的变化导致一等耕地减少3.24%,二、三等耕地和宜林宜牧地分别增加2.91%、7.81%和14.10%。4)考虑各区耕地复种指数和耕地质量的影响,结合耕地单产数据进行耕地产能的核算,结果显示,在耕地数量净增1.92%的情况下,耕地的总体产能依然下降0.84%。     

中国耕地和农村宅基地利用转型耦合特征与机制(英文)

Land use transition refers to the changes in land use morphology (both dominant morphology and recessive morphology) of a certain region over a certain period of time driven by socio-economic change and innovation, and it usually corresponds to the transition of socio-economic development phase. In China, farmland and rural housing land are the two major sources of land use transition. This paper analyzes the spatio-temporal coupling characteristics of farmland and rural housing land transition in China, using high-resolution Landsat TM (Thematic Mapper) data in 2000 and 2008, and the data from the Ministry of Land and Resources of China. The outcomes indicated that: (1) during 2000-2008, the cor-relation coefficient of farmland vs. rural housing land change is -0.921, and it shows that the change pattern of farmland and rural housing land is uncoordinated; (2) the result of Spear-man rank correlation analysis shows that rural housing land change has played a major role in the mutual transformation of farmland and rural housing land; and (3) it shows a high-degree spatial coupling between farmland and rural housing land change in southeast China during 2000-2008. In general, farmland and rural housing land transition in China is driven by socio-economic, bio-physical and managerial three-dimensional driving factors through the interactions among rural population, farmland and rural housing land. However, the spatio-temporal coupling phenomenon and mechanism of farmland and rural housing land transition in China are largely due to the "dual-track" structure of rural-urban develop-ment.     

Impact of farmland changes on production potential in China during 1990-2010

The quantity and spatial pattern of farmland has changed in China, which has led to a major change in the production potential under the influence of the national project of ecological environmental protection and rapid economic growth during 1990-2010. In this study, the production potential in China was calculated based on meteorological, terrain elevation, soil and land-use data from 1990, 2000 and 2010 using the Global Agro-ecological Zones model. Then, changes in the production potential in response to farmland changes from 1990 to 2010 were subsequently analyzed. The main conclusions were the following. First, the total production potential was 1.055 billion tons in China in 2010. Moreover, the average production potential was 7614 kg/ha and showed tremendous heterogeneity in spatial pattern. Total production in eastern China was high, whereas that in northwestern China was low. The regions with high per unit production potential were mainly distributed over southern China and the middle and lower reaches of the Yangtze River. Second, the obvious spatiotemporal heterogeneity in farmland changes from 1990 to 2010 had a significant influence on the production potential in China. The total production potential decreased in southern China and increased in northern China. Furthermore, the center of growth of the production potential moved gradually from northeastern China to northwestern China. The net decrease in the production potential was 2.97 million tons, which occupied 0.29% of the national total actual production in 2010. Third, obvious differences in the production potential in response to farmland changes from 1990 to 2000 and from 2000 to 2010 were detected. The net increase in the production potential during the first decade was 10.11 million tons and mainly distributed in the Northeast China Plain and the arid and semi-arid regions of northern China. The net decrease in the production potential during the next decade was 13.08 million tons and primarily distributed in the middle and lower reaches of the Yangtze River region and the Huang-Huai-Hai Plain. In general, the reason for the increase in the production potential during the past two decades might be due to the reclamation of grasslands, woodlands and unused land, and the reason for the decrease in the production potential might be urbanization that occupied the farmland and Green for Grain Project, which returned farmland to forests and grasslands.     

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。     

中国山区耕地利用边际化表现及其机理

耕地利用边际化是当前中国山区土地利用主要变化趋势。利用《全国农产品成本收益资料汇编》资料,本文首先分析2003年以来农业劳动力价格快速上涨的背景下,中国农业生产成本的结构变化以及农户的响应,并对比平原和山区农户对劳动力成本上升的响应方式及程度的差异,发现平原地区能够通过大规模的农业机械替代减少劳动投入,进而有效减少劳动力价格上升所带来的影响,而山区因地形条件限制,劳动生产率提升相对缓慢,并与平原地区的差距不断扩大,导致农业劳动力成本占比不断上涨。随着劳动力成本的快速上涨,中国山区耕地边际化特征明显,以玉米为代表的种植业净利润在2013年普遍降至零以下。2000年以来,中国山区土地利用和植被变化表现为耕地面积减少、森林面积增加、NDVI指数增强,而且在省级层次上,山区县范围NDVI变化率与耕地和森林面积变化率分别具有很强的负相关（r = -0.70）和正相关（r = 0.91）,证实了中国山区耕地当前边际化的发展态势。基于以上分析,本文最后对务农机会成本上升、农业劳动力快速析出背景下的山区耕地利用边际化机理进行了总结。这一研究有助于深入认识山区耕地撂荒和森林转型的发展过程。     

近30年延安市耕地变化的政策背景及其作用机理

建立健全生态保护的长效机制以巩固现有生态退耕成果,是目前和未来中国生态建设需要解决的一个重要问题。针对这一问题,本文以最早开始退耕试点的延安市为研究区,利用统计资料,分析了延安市近30年耕地变化过程、耕地变化的政策背景及其作用机理。研究发现,面积逐步减少是延安市1978年以后耕地变化的长期趋势,减少的耕地主要流向果园、林地和草地;政策措施对退耕过程虽具有显著的加速作用,但在市场经济条件下,耕地的长期流向最终决定于各种用途间的比较效益和农户的生产投入能力。研究结果表明,要形成生态保护的长效机制,必须改变退耕土地的比较效益和农户的生产投入能力。     

退田还湖政策的博弈分析

运用博弈论(Game theory)方法,探索退田还湖所涉及的利益主体之间尤其是移民安置中的的博弈关系。研究表明:退田还湖的实施以及移民安置工作必须兼顾各级地方政府以及农民的利益,必须从经济理性人的角度寻找博弈各方的行动动机,并以此为依据制订政策。单凭地方政府的力量不能完成退田还湖工程,中央政府的介入是必要的,并且要起主导作用;但单独依靠中央投入不能实现资源的最优配置。中央或上级政府应当综合考虑自身的生态防洪效益与基层政府和农民的切身经济利益,重点放在改变地方经济状况上,通过各种长期稳定的优惠政策提高基层政府主动接纳移民的积极性,这样才能顺利完成该工程。