Spatio-temporal patterns and driving mechanism of farmland fragmentation in the Huang-Huai-Hai Plain

Exploring the spatio-temporal variations of farmland landscape patterns in a traditional agricultural region can provide scientific support for decision-making on sustainable rural land use and rural vitalization development. This study established a comprehensive evaluation index for farmland fragmentation with multiple aspects (dominance, integrity, aggregation, regularity, and connectivity) at the county scale. The goal was to identify the evolution of farmland fragmentation in the traditional agricultural region of the Huang-Huai-Hai Plain during 2000-2015 and investigate underlying drivers using panel data of 359 counties. Results showed an accelerating but fluctuating fragmentation pattern of the farmland landscape. The indexes of dominance, integrity, and aggregation of farmland decreased most sharply, while the index of connectivity increased. Furthermore, the evolution of the farmland fragmentation pattern showed significant spatio-temporal heterogeneity, which is similar to the trajectory of urbanization and land use transition. Farmland fragmentation in municipal districts also emerged earlier and was more severe than in county-level cities and counties. Factors influenced by advancing urbanization include the proportion of artificial land, population density, and proportion of primary industry; these factors drove the evolution of farmland fragmentation. In contrast, the increase in income of rural residents and production efficiency of farmland were the key factors contributing to the improvement in farmland connectivity.     

黑河中游地区耕地景观演变及社会经济驱动力分析

选取1987~2010年的土地利用数据,运用变化轨迹分析方法以及景观指数表征黑河中游地区耕地景观的演变过程,采用偏最小二乘回归模型分析耕地景观演变的驱动力。结果表明：从耕地的变化轨迹来看,研究期间耕地的扩张是黑河中游地区耕地景观演变的主要趋势;从空间上来看,扩张型耕地和缩减型耕地分布趋向集中,主要集中在稳定型耕地边缘,同时耕地扩张的方向趋向河流;从驱动因素分析来看,总人口、城市化、产业发展、机电井数等是促使耕地景观演变的主要社会经济驱动因素,但是各个驱动因素的驱动作用均有差异。     

2000—2020年印度土地利用的时空演化及驱动因素分析

印度已成为全球十大经济体之一,也是全球增长最快的新兴经济体。作为世界耕地大国和农业大国,印度的土地利用格局演化对全球粮食安全和可持续发展意义重大。收集了印度2000、2010和2020年3期土地利用数据,借助景观格局指数、土地利用动态度模型、土地利用转移图谱等方法刻画了印度土地利用的规模、组成、形态、格局及时空演化特征,研究发现：①印度的土地利用类型中,耕地占比最高,2020年占总面积的62.91%。斑块形态较复杂,其面积加权平均斑块分维数为1.37。耕地总面积保持相对稳定,与其他用地类型的转入转出整体保持平衡,但耕地转为建设用地的比率近年来快速增加,2010—2020年建设用地成为耕地主转出类型,反映了快速城市化与人口增长的影响。②林地为印度第二大用地类型,空间集聚特征明显。林地面积持续而缓慢地减少,2000—2010年主要退化为未利用地（转出比率19.73%）,2010—2020年主要与草地相互转换（转入转出比率分别为17.94%、18.17%）。③印度草地分布破碎离散,因转入大于转出,总面积持续小幅度增加,2000—2010年、2010—2020年草地新增面积分别占所有用地新增面积的28.31%、28.64%,新增用地多由林地转入（分别为18.91%、18.17%）。④建设用地主要分布于首都新德里及印度东部的西孟加拉邦和阿萨姆邦,斑块相对规则。近年来,印度建设用地面积不断扩张,2010—2020动态度达2.51%,主要由耕地转入。⑤构建地理加权回归模型,发现极端温度、高程、人口、GDP与政策是印度耕地与建设用地演化的主要驱动因子。     

长江经济带景观格局动态演变及其景观生态环境效应

利用2000年、2010年、2020年3期土地利用遥感监测数据,通过景观格局指数、区域生态环境质量指数定量探究长江经济带土地景观格局的时空变化特征及其生态环境响应。研究表明：① 长江经济带上、中、下游区域的林地、草地等生态用地与人造地表的分布存在空间错位,生态用地主要转为耕地和人造地表;② 景观层级上,斑块的聚合度降低、破碎化程度加剧、多样性程度有所增加,类型层级上,耕地的破碎化程度增加,人造地表在空间上的连接度加强,趋于规模发展;③ 2000—2020年,经济带生态环境质量改善和恶化并存的特征弱化了整体生态质量的时间变异性,生态环境质量指数的低值区与长江经济带三大城市群的分布存在空间布局相似性;④区域土地资源供给与发展水平的空间错位、土地利用主导功能转型下的生态变化、人口虹吸效应、产业结构等影响长江经济带生态环境的空间分布。     

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.     

中国县域土地城镇化的区域差异及其影响因素

中国经历了史无前例的快速城镇化进程,与之相伴随的是更加迅猛的土地城镇化过程。基于2000年和2015年中国土地利用现状遥感监测数据,综合运用空间分析、多元回归和地理加权回归的方法,深入分析了中国县域土地城镇化的区域特征及其影响因素。结果表明：① 中国县域土地城镇化率年均增长2.77%,其中近40%的区县城镇化率年均增长大于3%;在空间上呈现出不同于人口城镇化的扩散趋势。② 中国县域土地城镇化的南北分异规律较东西分异更为明显。土地城镇化的高值区域始终集中在胡焕庸线的东南半壁,而围绕主要的城市群地区则形成“组团式”增长的热点区,地区间差异趋于收敛。③ 人口集聚、经济发展、产业结构、城市特性与地理区位等要素对县域土地城镇化空间分异格局的影响较为显著、稳定,各要素对土地城镇化的影响均具有明显的时空依赖特征。分析揭示县域土地城镇化的时空特征及其动力机制,对于科学认识新型城镇化和实施城乡融合、乡村振兴战略,具有重要的理论价值与现实意义。     

干旱区绿洲农村居民点景观格局演变及机制分析

基于1987年、2002年、2013年三期Landsat TM、ETM+、OLI遥感影像提取研究区农村居民点时空分布信息,利用GIS空间分析、景观指数分析及多元线性回归分析干旱区绿洲农村居民点景观演化特征及驱动机制。研究表明：① 农村居民点集中分布在绿洲内部平原区,其中城市周边及沿河道、道路是居民点空间聚集较明显的区域。② 1987-2013年农村居民点面积增长较形状变化更为显著。新建居民点和旧居民点边界扩张是导致研究区农村居民点面积显著增长主要原因,且在不同时空区域表现出不同的增长方式;居民点形状以矩形和近圆形居多,条带型较少。③ 通过对居民点景观演变机制进行分析,发现城市辐射距离、水源地远近及距离道路远近是影响农村居民点景观变化的首要因素,其次是人口规模,最后才是区域经济的发展。     

巩义市农村居民点空间格局演变及其影响因素

综合运用GIS 技术、景观指数定量分析方法以及空间统计方法,分析河南省巩义市1990-2010 年农村居民点规模结构、空间分布、形态结构的演变特征,探索地形因素、区位因素以及社会经济因素对农村居民点发展变化的影响。结果表明：在快速城镇化背景下,巩义市农村居民点规模扩张明显,集约用地程度较低;居民点斑块形态趋于规则,规划管理效果已开始有初步体现;聚落斑块空间分布聚集特征明显,呈现大斑块低密度分布与小斑块高密度分布格局;但巩义市农村聚落近20 年来整体空间格局变化不大,只是局部集中趋势进一步增加,不仅在平原与丘陵地区具有集中趋势,在其之外的经济快速发展地区的集中趋势亦较为明显。居住空间格局变化与自然条件有关,但在时间与空间的微观层面上区位条件、社会经济因素具有更大的影响。本文对农村居民点的空间布局调整具有一定的政策指导意义。     

中国农村人口老龄化的时空演化及乡村振兴对策

社会经济发展过程中农村青壮年劳动力外流、预期寿命延长以及生育率下降使得乡村人口老龄化形势愈发严峻,因此科学认知农村人口老龄化的发展演化及其机理对于推进乡村振兴战略的实施具有重要意义。基于2000年和2010年人口普查数据,采用标准差椭圆、空间自相关、多元线性回归等分析方法,本文揭示了中国县域农村人口老龄化的时空格局及其形成机制,探讨人口老龄化背景下的乡村振兴对策。结果显示：① 2000—2010年,中国农村老龄人口主要分布在胡焕庸线东南一侧,在空间分布上保持“东北-西南”格局。② 2000年全国有48.26%的区县农村尚未步入老龄化,主要分布在西部、东北地区和中部的江西和湖北东部;到2010年,仅有17.54%的区县农村未进入老龄化,主要分布在胡焕庸线西北一侧及大兴安岭地区。③ 植被覆盖指数、死亡率、每千人卫生机构床位数、受教育水平、农民人均可支配收入与农村人口老龄化水平呈现正相关关系,人口净流出率、出生率、城镇化率、少数民族人口占比、海拔、人均GDP则呈现负相关关系。老龄化背景下,应积极推动新型城镇化和县域经济发展,构建城乡融合发展的体制机制和可持续发展的内生机制,同时逐步放开生育限制,降低人口的风险暴露,进而减缓人口老龄化发展,推动乡村振兴战略的实施。     

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。     

珠三角村镇建成区的空间型态：特征、类型和产业影响因素

改革开放以来,珠三角地区的工业迅速发展,村镇土地利用快速非农化,其中以东莞、中山、佛山3市最为典型。论文以3市为案例,探讨2010年来珠三角村镇建成区空间型态。研究数据主要包括广东省2015年土地利用现状数据和2009—2015年间3市的土地利用数据。首先,通过斑块密度、空间离散度、空间均匀度、平均斑块面积、分形维数、景观破碎度、缓冲区分析、Moran's I指数这8个指标,分析建设用地的空间形态特征。其次,分析工业用地与非工业建设用地、建设用地与交通道路的空间分布关系,比较并总结3市的村镇建成区空间类型。最后,基于灰色关联分析法,探讨影响空间类型的产业发展因素。研究发现,东莞村镇建设用地呈现高度破碎均匀分布型,佛山呈现团状离散型,中山介于二者之间,为中度碎化分散型;3市的产业发展能较大程度上影响其形成不同的建成区空间型态。未来,基于产业经济作为村镇建成区空间特征变化的主因,珠三角可以结合粤港澳大湾区规划建设,通过调整产业结构、布局以及交通和土地利用,优化村镇空间布局。     

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。     

土地利用冲突的时空格局刻画与多情景模拟研究——以长江三角洲城市群为例

科学刻画与模拟土地利用冲突的时空演化格局是精准认知区域土地利用结构进而寻求人地关系协调的基础。采用景观格局指数构建土地利用冲突模型,借助GIS等手段分析长江三角洲城市群1980—2020年间土地利用冲突的时空演化特征,并结合斑块生成土地利用变化模拟模型和多目标规划法多情景模拟2035年的土地利用冲突格局。结果表明：①长江三角洲城市群土地利用冲突受地形等因素影响呈现“北高南低”的分布格局,且在高速城镇化和城市无序蔓延等因素作用下,人地关系趋于不协调发展,土地利用冲突程度逐年加剧。②受人口迁徙和城镇化发展阶段的影响,土地利用冲突的热点区域由乡村空间转移至了城市空间。③在土地利用过程中,耕地是各利益主体争夺的核心区域,也是权衡土地利用冲突的“关键地带”。④可持续发展情景兼顾了经济发展与生态保护两方面的用地需求,是缓和土地利用冲突的一种合理选择。     

黑龙江省耕地时空变化及驱动因素分析

以黑龙江省1980年、1990年、2000年、2010年、2015年5期土地利用数据为基础,综合利用GIS手段和地理探测器模型,确定1980—2015年4个时期黑龙江省耕地变化的时空分异特征及主要驱动因素。研究结果表明,1980—2015年黑龙江省耕地数量总体增加,增加的耕地主要来源于林地、草地和未利用地。各时期耕地数量变化具有明显差异,以1990—2000年耕地数量变化最多。各时期耕地变化空间差异特征明显。1980—2015年黑龙江省耕地利用动态度呈现出先升高后降低的趋势,耕地利用动态度活跃区域集中在三江平原和松嫩平原地区。各时期驱动因子的解释能力不同,人口数量、政策因素、GDP以及城镇化水平是解释能力较强的驱动力因子。驱动因子对耕地时空变化的影响是通过各个因子之间的交互作用实现的,表现为双因子增强和非线性增强。     

衡阳南岳区农村居民点用地合理布局分析

城镇化水平的快速推进和社会主义新农村建设的开展给建设用地供给和耕地保护形成了巨大的压力。农 村居民点用地普遍散乱、粗放的现象为挖掘现有建设用地潜力,少占耕地提供了可能。以衡阳南岳区为例,应用GIS 空间分析与景观指数分析等方法,在分析社会经济、自然地理和生产环境三方面的主要因素对南岳区农村居民点 用地布局的影响后,提出引导南岳区农村居民点合理布局的对策与建议。     

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。     

哈尼梯田土地利用空间格局及其变化的信息图谱研究

以云南省元阳县为例,建立土地利用空间格局及变化信息图谱,对其图谱特征进行分析。结果表明:土地利用时空演变征兆图谱更直观形象的揭示区域土地利用变化的基本模式,提供时空复合的表达方式;土地利用斑块形态与空间扩展图谱的建立应用空间格局研究中的相关概念和方法,将微观、宏观层次图形信息与变化过程结合;土地利用变化景观特征图谱建立以度量空间格局变化为目标的景观指数体系。     

洞庭湖平原耕地利用生态效率空间相关性与空间效应

以2007—2017年洞庭湖平原24县（区、市）为研究对象,基于碳排放和面源污染排放双重视角构建洞庭湖平原耕地利用生态效率评价指标体系,运用超效率SBM模型（Slacks-Based Measure of Super-Efficiency model,Super-SBM model）、空间自相关模型、空间计量模型等方法,分析洞庭湖平原耕地利用生态效率的时空变化、空间相关性,并揭示洞庭湖平原耕地利用生态效率的空间效应及影响因素。结果表明：① 2007—2017年洞庭湖平原耕地利用生态效率值呈现出平缓的“升?降?升”的演变趋势,总体上处于中等效率发展水平,区域县际间耕地利用生态效率差异逐步在缩小。② 洞庭湖平原耕地利用生态效率存在显著的空间集聚特征,高高集聚区主要分布在洞庭平原的西南部和南部,低低集聚区主要分布在洞庭平原的北部和西北部,空间格局的变化主要发生在高低集聚区和低高集聚区。③ 洞庭湖平原耕地利用生态效率存在显著的空间效应,城市化水平、地区科技投入、农业技术推广面积、农户人均纯收入和农户人均农业产值对耕地利用生态效率存在显著的正向效应,而城乡差异和财政支农支出额对耕地利用生态效率存在负向效应。     

耦合土地利用格局与过程变化的生态干扰评价——以长三角地区为例

基于长三角地区2000年、2010年和2018年土地利用数据,分析该地区农用地、建设用地和生态用地时空变化特征,耦合生态斑块空间格局变化、生境面积增减和生态破碎化过程,提出生态干扰格局指数和生态干扰过程指数,定量评价土地利用变化过程中的生态干扰。结果表明：① 2000—2018年,建设用地快速扩张占用了大量农用地及生态用地,土地利用强度呈现先增后减的趋势;② 生态干扰格局指数和生态干扰过程指数时空差异明显,经济发展和城镇化水平较高的地区更易出现生态负干扰,且干扰程度趋于增加;③ 尽管部分区域生态用地净面积有所增加,但其实际受到的生态干扰过程并未减轻,甚至呈现负向化发展趋势。研究有助于深入理解生态用地变化过程中蕴含的生境数量、质量和空间关系,能够为快速城镇化地区生态文明建设和治理提供决策依据。     

基于土地利用角度的镇域乡村性时空变化研究——以广州市番禺区和从化区为例

通过构建基于土地利用的镇域乡村性评价体系,对广州市番禺区和从化区26个镇域在2000年和2010年的乡村性变化特点进行探究。10 a间番禺区乡村性指数明显低于从化区,两区的乡村性指数均在下降,从化区下降幅度较番禺区大,镇域间的乡村性指数差异番禺区在逐渐缩小,而从化区则逐年加剧;2000年番禺区以较弱级别的乡村性为主,2010年则以弱等级为主,而从化区的乡村性等级下降明显,2000年仅有强和较强等级,2010年强等级消失,较弱等级出现;高程、二三产业比值、道路面积和城镇化水平等因素是影响乡村性指数变化的主要原因。结果表明基于土地利用角度开展镇域乡村性评价切实可行。