基于最小累积阻力模型的土地利用功能分区研究——以广西贺州市为例

土地利用功能分区是国土空间开发保护与利用的重要前提。将最小累积阻力模型引入广西贺州市土地利用功能分区研究中,基于阻力约束视角开展建设用地、生态用地、农业用地扩张阻力评价,通过分析不同用地扩张的适宜性划分土地利用功能区。结果表明：(1)生态用地扩张阻力以各生态保护源为中心向四周扩张,农业用地扩张阻力由贺州市中部向四周递增,建设用地扩张阻力呈中部低、四周高的特点;(2)依据各类用地扩张的适宜性将贺州市划分为生态保护核心区、农业生产核心区、建设开发核心区、生态保护涵养区和生产生态拓展区,其空间分布与贺州市现状用地布局相符且契合相关规划的用途分区及管控要求。与传统适宜性评价相比,基于扩张阻力评价的适宜性分析综合考虑了各用地类型的垂直自然要素和水平扩张作用,为具体的土地利用功能分区提供了更为科学的依据;研究明确了各功能区的分布并提出对应的发展建议,能够为贺州市土地利用结构优化提供依据与指导。     

中国“三生用地”分类（英文）

经济的快速发展以及工业化和城市化导致中国人地关系紧张,争地现象多发。为兼顾粮食安全、生态保护和经济发展之间的关系,需要协调土地不同功能用地的矛盾。现行的土地利用分类体系,注重土地的生产、生活功能,欠缺对土地生态功能考虑。本研究从土地的主体功能出发,强调生态用地的概念和地位,构建了"三生用地"分类体系,统筹生产、生活和生态用地空间。所谓生态用地,是指以调节、维持和保障生态安全功能为主的用地。三生用地分类体系,将生态用地纳入土地利用分类体系,有助于生产、生活和生态用地空间的统筹兼顾和规划。该分类系统包括三级的分类体系,一级类包括生态用地,生态生产用地,生产生态用地和生活生产用地等4类;二级类具体分为生态用地(重点调节生态用地,一般调节生态用地和生态容纳用地),生态生产用地(牧草地,用地林地和渔业养殖地),生产生态用地(耕地和园地)和生活生产用地(城镇建成区用地,农村生活用地和工业生产用地)等共15类;三级类则主要依据传统的土地利用类型划分。基于多数据源,通过先分区再分类的策略,本文提取了中国"三生用地"的分布范围。结果表明,生态用地、生态生产用地、生产生态用地和生活生产用地等面积分别为603.70万km~2、135.38万km~2、200.19万km~2和20.73万km~2,各占国土面积的62.89%、14.10%、20.85%和2.16%。生态用地主要分布在中西部,生态生产用地因其生产功能具有明显的地域分异,生产生态用地和生活生产用地则更集中分布在东部地区。     

基于随机森林模型的“生产-生活-生态”空间识别及时空演变分析——以郑州市为例

基于2007年和2017年郑州市POI数据,采用随机森林模型和样方比例法识别其城市内部的“生产-生活-生态”空间,并利用核密度等方法分析研究区“生产-生活-生态”空间的时空演变格局。结果表明：① 随机森林作为新兴的机器学习算法,能够识别“生产-生活-生态”空间且具有较高的精度。② 郑州市“生产-生活-生态”空间分布格局与城市功能分区相匹配,生产空间集聚分布在产业集聚区,生活空间在城市中心城区内呈面状分布,生态空间整体呈点状分布。③ 随着郑州市城镇化建设和基础设施的完善,10年间郑州市“生产-生活-生态”空间的空间分布格局更加合理,生产空间向产业集聚区集聚,生活空间逐渐分散,生态空间分布更加均衡。基于POI数据,利用随机森林模型对城市“生产-生活-生态”空间的识别方法更加有效,识别结果更加精准,能够在更小的尺度上为国土空间规划提供数据与方法支撑。     

生态-经济系统恢复与重建的基础理论研究

该文阐述生态-经济系统恢复与重建的内涵、应遵循的原则与框架,论述生态、经济、社会要素彼此相互作用对生态-经济系统恢复与重建的影响,以及我国生态-经济系统恢复与重建的重要意义。指出生态-经济系统的失衡,一方面是受自然生态脆弱因子的影响,另一方面是受人类不适当的生产和生活行为的影响。生态恢复与重建不能仅限于生态系统层次,而应是多尺度、多等级的,应从生态系统到景观及整个生态-经济系统,应是生态过程与经济过程的协同。在经济落后和生态环境破坏的双重约束下,唯有建立以生态平衡为基础的社会经济体系,才能改善区域人类生存、生产条件,使失衡的生态-经济系统得到稳定和优化．实现可持续发展的目标。     

区域耕地利用功能转型的理论解释与实证

随着经济社会发展,由耕地利用类型结构、投入结构和种植结构决定的区域耕地利用功能究竟如何转型,至今悬而未决。通过分析诱致性生产替代与3种结构演变的内在联系,构建耕地利用功能转型综合解释框架及量化方法,选取广东省为典型地区,研究区域耕地利用功能转型。结果表明：① 广东省耕地利用功能处于从经济社会型转向生态经济型转型的过渡期,但区域差异明显。其中,珠江三角洲耕地利用功能实现了从经济社会型向生态经济型的转型,东翼、西翼、山区实现了从社会生态型向经济社会型的转型;② 广东省耕地利用功能转型的人文驱动机理表现为,经济—社会和社会—体制两方面的驱动力沿“城镇化发展—经济发展水平提高—诱致性生产替代—耕地利用结构演变—耕地利用功能形态转变”的级联驱动效应;③ 耕地利用结构演变分析是耕地利用功能转型研究的有效视角。随着经济社会从初级发展阶段经历中高级到高级阶段,在诱致性生产替代作用下,耕地利用类型结构、投入结构和种植结构演变将决定耕地利用功能从社会生态型向经济社会型、生态经济型转型;④ 对土地利用转型中“型”的内涵做出了新的阐释。在诱致性生产替代理论认知基础上,对耕地利用功能“型”之转变的深层机理进行了新的探索。这对缩小学术界与公众、决策层在耕地利用转型方面的认知鸿沟,以及推动土地利用转型深入研究具有重要意义。此外,提出了中国“旱改水”及耕地利用功能转型的社会生态效应管控建议。     

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。     

村域尺度“三生”功能与生活质量感知空间格局及其关联——以江苏省扬中市为例

以经济发达区江苏省扬中市为例,基于土地利用变更调查及农户抽样调查数据,利用因子分析、GIS空间分析、标准差椭圆等方法对居民生活质量与生产、生活和生态（三生）功能水平空间格局进行定量测度及关联研究。结果表明:① 研究区各单一功能水平不等,空间形态差异显著;“三生”功能水平整体较低,高值区分散,低值区长江沿岸、建成区周边集聚,与生产功能高低值集聚区空间重叠度高。② 扬中市居民生活质量主观感知总体为中等水平,相邻村域生活质量感知趋同,高值区集中于三茅街道及五一村、丰乐村等地,低值区呈零星散布状。③ 研究区“三生”功能与生活质量主观感知整体空间关联密切,局部因地域分异及公共基础设施与环境条件差异有所偏差,未来仍需因地制宜强化管理,协调区域生产-生活-生态功能关系。     

江苏省土地利用功能变化及其空间格局特征

面对资源约束与生态环境破坏的双重压力以及经济发展与社会稳定的双重需要,优化国土空间开发格局已成为中国经济社会可持续发展的重要任务。土地利用作为国土空间开发的核心载体,研究其利用过程中形成的各项功能效应及其变化特征,有利于摸清国土空间开发中的症结与问题。以江苏省为实证,立足区域国土空间发展目标,构建包含农业生产、城镇生活、生态维护等3项一级功能以及9项二级功能的土地利用功能分类体系,以1 km×1 km空间格网为评价单元,运用经济社会数据空间化方法以及InVEST、RUSLE等模型方法,综合测度2000年和2015年两个时间断面下江苏省各项土地利用功能及其变化,分析土地利用功能变化特征,总结土地利用功能变化模式及成因,并划分功能变化分区。结果表明：① 2000-2015年,江苏省农业生产功能西增东减;南部地区城镇生活功能增强明显高于中北部地区;各项生态维护功能变化特征差异显著。② 江苏省农业生产功能与生态维护功能变化存在协同关系,与城镇生活功能变化存在权衡关系。③ 江苏省土地利用功能变化可划分为西南丘陵综合功能提升区、太湖平原生产功能减弱区、沿江平原生活功能增强区等8个类型区,各分区功能变化主导模式存在差异。     

基于多源地理数据融合的黑河中游土地多功能性时空格局与权衡研究

土地多功能利用是提高土地利用效率、缓解人地矛盾、促进区域可持续发展的重要途径。研究构建了“生产-生活-生态”功能的土地多功能性评价指标体系,基于3 km×3 km格网,融合了遥感、统计、POI等多源地理数据,利用投影寻踪模型对黑河中游土地多功能性进行评价,通过变量相关分析和双变量局部空间自相关分析,揭示了土地多功能权衡与协同关系,并采用RGB三通道合成与二阶聚类分析相结合进行土地功能分区。结果表明:(1)黑河中游在不同利用方式下呈现不同功能,在走廊平原区土地功能以生产功能为主导,生活功能和生态功能为辅。生产功能在走廊绿洲农业区优势明显,生活功能高值区集中于城镇等基础设施条件较好的地区,祁连山、龙首山发挥着生态屏障作用。(2)研究时段内,土地多功能性稳中增强。土地多功能性与一级功能的空间格局保持稳定,土地功能间协调性普遍增强,不同功能在空间上日益重叠。(3)按照主导利用方向,土地可划分为以农业生产与城镇空间为主体的重点开发区、优化开发区和适度开发区,以及以生态空间为主的生态屏障区、生态缓冲区和生态修复区。(4)土地多功能利用仍有提升空间,尤其要加强对非主导功能的关注,协调功能间的固有矛盾;统筹推进生态修复,关注自然资本增值,从构建区域绿水青山的格局挖掘土地价值新的增长点。     

黄淮海平原耕地功能演变的时空特征及其驱动机制

本文以县域为基本研究单元,从经济、社会及生态三个维度构建了耕地功能评价指标体系,分析了黄淮海平原耕地功能演化的时空特征,利用耦合动态度模型探讨了耕地功能间耦合关系的演变。在此基础上,利用空间计量模型,对耕地功能演化的驱动机制进行了定量分析。研究结果表明：① 1990-2010年间,冀中南及豫东地区部分欠发达县市耕地经济功能明显增强,发达的城市群及其腹地受工业化及城镇化影响较大,耕地经济功能持续下降;60.29%的县域单元耕地的社会功能下降,增强区主要集聚于郑州北部、德州及沧州西部、烟台、威海等区域;生态功能变化在空间格局上基本形成了以豫北、山东中部山地丘陵区为核心的增长区以及以环京津、环济南地区为核心的持续下降区。② 黄淮海平原耕地经济、社会及生态功能的耦合度及协调度空间差异显著,且退耦化现象日渐突出;经济发达地区耕地的社会及生态功能演化速率普遍滞后于经济功能。③ 黄淮海平原耕地的功能演化是区域本底因素与外部驱动因素综合作用的结果;城镇化与工业化进程中人口、产业的转型对耕地经济、社会及生态功能演化的强度及方向起决定性作用。并指出：黄淮海平原应激活农业现代化、产业化发展动力,促进传统农业的转型升级,充分考虑耕地功能演化的区域分异特征,实行由发达城市地区到欠发达传统农区的差异化、多元化的耕地多功能利用与管理模式。     

Temporal and Spatial Characteristics and Optimization of the Intensive Use of Cultivated Land in Maoming City

Improving the level of intensive cultivated land use is an important measure to ensure food security and promote the sustainable development of the regional society and economy. Based on data from the statistical yearbook of Maoming City and its counties and districts from 2005 to 2018 and the land use change database of Maoming City for 2018, this study constructed an evaluation index system for four aspects: cultivated land use intensity, cultivated land use degree, cultivated land output benefit and cultivated land sustainable use status. The level of intensive use of cultivated land in Maoming City from 2004 to 2017 was evaluated by AHP, the range method and the comprehensive evaluation model, and its temporal and spatial characteristics were evaluated. The results revealed three major points. (1) The intensive use of cultivated land in Maoming City in the past 14 years was good, and its level showed an overall upward trend, with the intensive use degree of cultivated land rising from 0.4045 in 2004 to 1.3148 in 2017. (2) The levels of intensive use of cultivated land in each county and district of Maoming City were generally on the rise, with no significant differences between them. However, according to the regional distribution, the intensive use level of cultivated land was highest in Maonan District, while it was relatively low in Dianbai County. The largest increase in the level of cultivated land intensive use was in Gaozhou, and the smallest was in Dianbai County. (3) According to the existing problems of cultivated land utilization in Maoming City, combined with the current international and domestic measures to effectively improve the level of intensive use of cultivated land, four suggestions are put forward: to improve the efficiency of cultivated land utilization and effectively protect basic farmland; to improve the overall urban planning and rationally adjust the layout of construction land; to raise farmers’ awareness of the intensive use of cultivated land; and to increase agricultural investment and improve agricultural infrastructure.     

基于适宜性和安全性评价的干旱区绿洲后备耕地资源开发——以渭干河—库车河三角洲绿洲为例

选择典型干旱区渭干河—库车河三角洲绿洲为研究区,基于遥感、地理信息系统技术和相关应用软件,在详实的野外实测数据、土地利用数据和遥感数据支持下,应用空间插值、叠置分析、逐步回归、神经网络、层次分析等方法,建立评价模型,进行自然、生态、土地利用和综合适宜性评价,相应确定后备耕地资源开发的适宜性等级、适宜度及其分布;提取三期遥感影像信息并进行分类,根据后备耕地资源利用/覆被类型的特征,构建后备耕地资源开发的安全性指数计算模型,加入水源保证条件限制,构建综合安全性评价模型,进行后备耕地资源开发综合安全性的时空分析;基于适宜性与安全性评价,进行叠置分析、综合性分级。研究表明：后备耕地资源开发综合性等级的区域分布呈现环状特征,适合后备耕地资源开发的区域面积与禁止开发的区域面积数量相差十倍。最后提出后备耕地资源开发的举措建议。     

基于遥感的山区县域土地覆被变化的驱动力因子和生态环境效应分析--以重庆市忠县为例

在对重庆市忠县区域TM遥感数据进行波谱信息特征实验分析的基础上，建立了土地覆被信息提取的波段组合方案；通过人机交互目视解译和野外数据检验工作，实现利用遥感影像数据对重要生态安全指标因子之一——土地覆被因子的数据提取，并用GIS技术对其时空变化的驱动力因子和生态环境效应进行分析，效果和效率令人非常满意。这不仅在一定程度上解决了中尺度山区县域的土地覆被数据提取与地学分析的技术和方法难题，而且揭示了忠县土地覆被的时空分异特征。这是用常规与传统的技术方法与研究手段难以实现的，也为山区县域生态环境退化评价和生态恢复研究提供了一种新的方法尝试。通过GIS空间分析，揭示了忠县土地覆被和水土流失的时空分异特征。忠县土地覆被动态变化的生态环境效应表现为耕地与林地在“制高地”上(海拔500m以上)的大互换，在平川坝地地区建设用地大量占用优质耕地、林地等土地覆被类型；水土流失发生的坡度分异不明显，主要分布在200～800m间，与坡耕旱地分布密切相关。从总体上，这种变化使区域生态环境系统的功能发生退化。分析发现，忠县土地覆被变化的驱动力主要有：(1)人口压力和经济发展落后是生态环境系统安全状态恶化的社会经济背景因素；(2)对自然资源不合理开发利用是生态环境恶化的直接人为因素；(3)脆弱的生态环境是生态环境恶化的自然环境背景因素。因此，必须采取包括生态移民、生态建设与生态保护等在内的忠县区域生态安全综合调控措施。     

乌鲁木齐市土地生态安全综合评价

土地生态环境是人类生产生活的重要场所,其安全状况与人类社会的可持续发展息息相关。通过选取干旱区城市乌鲁木齐市为研究对象,针对乌鲁木齐市2017年土地生态环境现状,应用生态系统服务价值(ESV)评估、景观生态安全指数(LES)、压力-状态-响应(PSR)模型共同构建乌鲁木齐市土地生态安全评价体系。结果表明:(1)2017年乌鲁木齐市ESV为220.70×108元,97.48%的区域为中低ESV区域,ESV最重要的贡献来源是林草地,最主要的贡献区域是乌鲁木齐县和达坂城区,不同区域ESV差异明显。(2)乌鲁木齐市具备典型的干旱区城市景观特征,景观整体分布相对协调,但具备生态优势的景观分布还较少。景观生态安全(LES)指数从空间上表现为“西低东高”,且总体水平偏低,同时各区域的LES指数还有一定的分类组团特征,高值区域集中在达坂城区、乌鲁木齐县、米东区等边缘区域,中心城区的LES指数普遍较差,受人类活动影响深刻。(3)乌鲁木齐市各区域土地生态安全主要分布在敏感级和相对安全级之间,整体处于中等水平,边缘区域普遍高于中心区域,边缘区域中乌鲁木齐县的土地生态安全水平最高,中心区域中高新区土地生态安全水平最高。随着城市扩张和人口增长,土地侵占、资源消耗等矛盾加剧,部分区域的土地生态安全已经受到一定程度的破坏,能够维持现有水平,主要凭借乌鲁木齐市各区域的自然本底(状态),人类活动的恶劣影响(压力)和积极改善作用(响应)尚不明显。     

1999-2007年中国耕地利用变化——政策演进视角(英文)

Cultivated land protection (CLP) entered the new era of macro administration in 1999 in China. This paper presents a holistic analysis of cultivated land use change concerning the three goals of the CLP, i.e., grain security, ecological security and harmonizing regional development. Farmers’ willingness to grow grain has been the key factor in safeguarding grain security. Grain-for-green policy has contributed to improving ecological state especially in the western provinces. Effects of the land macro-control of the CLP on harmonizing regional development were significant. Moreover, cultivated land use change in 1999-2007 points out the way of the evolving policy in the future. From the viewpoint of normative concept of multifunctionality, we discuss development of the three land functions, i.e., production function, environmental function and carrier function. Finally, we propose to emphasize multifunctional land management based on regional differences to promote transition of the CLP.     

哈尔滨城市土地生态安全时序评价及预测分析

基于人文社会视角,以“自然-社会-经济”协同模型为依据构建土地生态安全评价体系,运用客观赋权法和综合指数法对哈尔滨市土地生态安全进行时序性评价。研究表明：（1）哈尔滨市土地生态安全总体呈现出“敏感-良好-安全”动态变化过程,预测未来几年保持良好的发展态势。（2）影响研究区土地生态安全的主要驱动因子为土地利用结构、城镇化率、人口密度和农用化肥施用量。（3）坚持生态优先,加强土地利用适宜性和生态性的合理匹配,减小土地生态承载压力,构建稳态经济运行模式是哈尔滨市绿色发展的着力点。     

多情景粮食安全底线约束下的中国耕地保护弹性空间

科学解析中国耕地数量保多少与如何保等问题对保障国家粮食安全与资源环境可持续发展具有重要意义。面向共享社会经济路径（SSPs）的多情景粮食安全底线约束,本文试图利用耕地保有量、人口预测、粮食需求估算、单产提升潜力衰减等模型方法,依据产能特征—健康状态—耕作条件—利用水平的多维度耕地保护紧迫性评估框架,通过耦合时间序列的数量边界控制与空间尺度的区域规则约束刻画出中国的耕地保护弹性空间。在满足个人基本营养安全与作物单产条件干扰变量恒定的假设前提下,研究发现：① 中国多情景耕地保有量在2020—2100年间呈下降态势,现有耕地数量足以维持长期的粮食安全,但短期内则仅勉强达到理论粮食安全的临界区间1.40×10⁸~1.59×10⁸ hm²。② 不同维度耕地保护紧迫性在九大农业区划内呈现差异化分布特征,自然条件优越且适宜耕作的黄淮海平原区与长江中下游地区是综合紧迫性高值地块集聚区域。③ 可持续情景与区域冲突情景分别代表粮食安全底线约束下的最小与最大耕地保有量情景,在当前国际形势下,中国应保证短期（2035年内）可休耕量不高于9.29%。④ 基于时空耦合划定的耕地保护弹性空间可分为优先保护、严格管控、休养生息、战略储备、整治修复和特殊保护6类,不同空间的耕地保护弹性强度、目标与任务各有侧重。整体而言,耕地保护弹性空间的划定思路有助于农业结构调整、休耕政策完善等耕地空间规划体系构建,对中国耕地保护制度转型具有借鉴价值。     

基于中国主体功能区划的国家与省级点-轴结构解析

中国主体功能区划作为国土空间开发保护的基础制度,其空间结构是各级各类空间规划遵循的重要约束性指标以及主体功能区精准落地的关键参数。本文将面状功能区纳入点-轴系统结构,探索主体功能区点-轴结构的科学内涵,以中国主体功能区划为研究对象,聚焦国家与省级层面,着重从主体功能区点-轴结构的要素构成、功能区与点-轴结构的空间分异、以及功能区与点-轴结构的相互作用三个方面进行解析。研究结果表明：① 中国主体功能区划这张图本身就蕴含着点-轴系统结构,城市化地区是不同等级极核的集合,极核的等级和空间分布决定了开发轴线;② 点-轴地域开发系统、农业发展和生态安全地区呈现圈层式的结构特征,随着距离轴线越远,城市化类型比重越低、生态安全类型比重越高,点-轴结构受粮食安全与生态安全保障需求的约束;③ 无论是国家和省级层面,联系最紧密的区域连线与开发轴线基本吻合,不同层级等级较高的城市化功能主导区域之间的相互作用决定了主体功能区点-轴的拓扑结构,这在自然约束较弱、人类活动相对强度的区域更为显著。本文的研究成果有助于科学认知主体功能区的科学内涵及有序化的空间组织规律,为国土空间规划及功能区降尺度传导提供关键指标与参数,也将为中国综合地理区划提供重要的参考。     

江苏省耕地细碎化评价与土地整治分区研究

在明确耕地细碎化内涵空间尺度特征的基础上,从资源规模性、空间集聚性和生产便利性3方面构建耕地细碎化空间测度体系,以江苏省为例,综合运用地理空间分析、数理统计分析等方法,开展了省域尺度耕地细碎化多维评价及相应的土地整治协同探讨。研究表明：① 江苏省资源规模属性值总体偏低,呈现苏北-苏中-苏南逐级递减的分异格局;空间集聚属性值总体较高,但区域差异明显,高值区主要集中在徐淮平原及里下河平原地区;利用便利属性值总体呈现与资源规模及集聚状况相反的格局特征,苏南明显高于苏中和苏北地区,两极分化明显,地域差异较大;② 在乡镇尺度对各分维属性进行耦合形成江苏省耕地细碎化指数,省域尺度下该指数呈现从北到南逐渐增加的格局特征,表现为北部的低值聚集区和西南部的高值聚集区;③ 基于区域耕地细碎化不同属性特征的层次组合特点,全省可划分为利用提升区、集约归并区、设施改造区、规模流转区、资源优配区和综合整治区6种类型分区,据此提出不同分区土地整治的主要整治方向及关键问题。