2000-2015年城市和工矿用地扩张对净初级生产力的影响

中国近15 a来快速的城市化和工业化对陆地净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）的影响是关系到碳循环和全球变化效应的重要问题。首先,本文基于VPM（Vegetation Photosynthesis Model）模型得到NPP数据,基于中国土地利用数据集（National Land Use Datasets of China（NLUD-China））获取2000-2015年城市和工矿用地数据,然后通过邻域替代法模拟2000-2015年间因中国城市和工矿用地扩张损失的陆地NPP。结果表明：2015年城市和工矿用地占中国国土总面积的1.2%,在2000-2015年间面积增加了70×10³ km²。城市和工矿用地扩张导致陆地NPP损失1.24 TgC·a^-1到3.14 TgC·a^-1,在2005-2010年损失NPP最多（3.14 TgC·a^-1）。耕地被建设用地占用是造成中国陆地NPP损失的重要原因,在2010-2015年共有13×10³ km²的耕地被城市和工矿用地占用,因此损失的NPP达1.51 TgC·a^-1,占中国城市和工矿用地扩张损失NPP总量的82%。从时空分布特征来看,21世纪初剧烈的城市扩张造成沿海和中部地区NPP损失严重（2000-2005年沿海地区主要因城市扩张损失NPP高达0.82 TgC·a^-1）,而2010-2015年主要因工矿用地扩张使西部地区NPP损失升高（在2010-2015年因工矿用地扩张损失NPP 0.46 TgC·a^-1,占中国NPP损失总量的30.81%）,NPP损失量呈现出从东高西低逐渐过渡到东西平衡的时空格局。从影响上分析,城市和工矿用地不透水地表比例（0.59±0.19）高于自然植被的不透水地表比例（0.29±0.14）,并且城市内部透水地表的平均标准化NPP（0.9）低于自然植被的平均标准化NPP（1.1）,是造成城市和工矿用地损失NPP的主要原因。     

中国建设用地扩张未来情景模拟及其对景观格局演化的影响

对中国建设用地的未来扩张趋势及时空格局进行模拟预测,可为科学编制国土空间规划和合理调控城乡发展提供科学依据。本研究对未来30年中国建设用地扩张进行多情景模拟预测,并分析不同区域建设用地扩张的时空演化特征及其对景观格局演化的影响。研究结果表明：(1)基于斑块生成土地利用模拟模型（Patch-generating Land Use Simulation,PLUS）可以获得较高的模拟精度,各分区Kappa系数均高于0.92,总体精度均高于95%,FoM值均高于0.40,表明PLUS模型适用于全国尺度和大区域尺度的土地利用模拟。(2)影响中国建设用地扩张最主要的因素为人口、坡度和年均降水量,存在区域性差异。(3)自然发展、耕地保护、生态保护和可持续发展四种情景下模拟预测的未来土地利用的结构和特征具有明显差异,在可持续发展情景下建设用地扩张主要占用非重点保护的耕地和生态用地以及未利用地,可满足经济发展对于建设用地指标的刚性需求,有助于实现可持续高质量发展。(4)建设用地扩张对景观格局产生显著影响,在可持续发展情景下,与2020年相比,2030年、2040年和2050年建设用地预计增长分别为-0....     

1999-2007 年中国粮食安全的关键影响因素

选取耕地保护“新政”时期的1999-2007 年为研究时段,以耕地面积与粮食产量变化的分歧原因—耕地生产力变化为切入点,通过比较分析、空间与计量分析探寻粮食安全的关键影响因素。结果表明:农民种粮积极性变化决定着耕地集约利用是影响粮食安全的关键;2003-2007 年农民种粮积极性的持续提高主要来自市场粮价的上涨;粮食直补仅在开始实施的年份激发了农民对种粮收益的预期。此外,本文从提高农民种粮积极性、优化粮食生产投入及改进耕地保护模式3方面,提出了耕地保护发展的政策建议。     

基于主体功能区规划的中国城乡建设用地扩张时空特征遥感分析

21世纪以来,随着中国社会经济的快速发展,城乡建设用地不断扩张,对社会经济和生态环境造成了一系列影响.为了国家可持续发展目标的实现,必须对国土开发空间布局做出科学的规划.为此,一些学者开展了国家主体功能区规划方案研究,其研究成果支持了国家主体功能区规划的制定,该规划于2010年底颁布实施.为分析各类主体功能区在规划颁布前后城乡建设用地变化的特征,评估规划对区域开发的指导作用,及时发现规划实施中的问题,有必要采取有效手段对不同类型主体功能区的国土开发活动进行监测和评估.为此,本研究团队在已完成的2000年和2010年两期全国土地利用变化数据库的基础上,更新了2013年全国土地利用数据库,生成分期的城乡建设用地空间数据集;并对国家尺度各类主体功能区,以及东部,中部,西部,东北4大区域在主体功能区规划颁布前10年间(2000-2010年)和后3年内(2010-2013年)城乡建设用地扩张特征与差异进行了对比分析.结果表明:① 总体而言,2013年优化开发区,重点开发区,农产品主产区和重点生态功能区城乡建设用地在该类主体功能区国土面积中的占比明显不同,体现了国土开发按照不同主体功能布局的梯级特征.② 与2000-2010年相比,2010-2013年优化开发区城乡建设用地年增长率明显降低,重点开发区,农产品主产区和重点生态功能区建设用地年增长率均大幅增加;其中重点开发区和农产品主产区的城乡建设用地年均扩张面积已经超过了优化开发区;重点生态功能区城乡建设用地年均扩张面积和动态度仍处于最低的水平.③ 在区域尺度,优化开发区中,长江三角洲地区建设用地年均增量明显高于其他优化开发区;重点开发区中,西部地区在年增加面积和增加速率两方面均高于其他区域;农产品主产区中,东部,中部和西部地区内城乡建设用地年增加面积均超过前10年的2倍,西部地区的年增加速率更是达到前10年的3倍以上;重点生态功能区中,中部地区城乡建设用地的年变化率和动态度的增长均最为显著.④ 2010-2013年中国城乡建设用地扩张的空间格局和变化特征,在总体上体现了主体功能区规划的梯级开发特征.但是,局部优化开发区,农产品主产区和重点生态功能区建设用地的扩张速度过快,必须切实加强空间管控.研究表明,采用空间格局变化的分析方法,开展主体功能区规划颁布前后两个时期城乡建设用地扩张特征与分阶段区域差异的分析,清晰刻画出不同功能区和不同地区建设用地变化规律及其与主体功能区规划的契合程度,证明了该分析方法的有效性,可据此为未来国土开发空间格局的优化和城乡建设发展提供科学依据.     

中国建设用地扩张对景观格局演化的影响

探索建设用地扩张对景观格局变化的影响机理是理解人类活动对生态系统功能、格局和过程变化影响机制的关键。但中国全国尺度建设用地扩张过程对景观格局演化的影响研究明显不足。基于此,突破传统行政区划单元的分析方法,以覆盖全国的10 km格网为基本单元,基于1975-2014年建成区比率数据来表征建设用地扩张水平,运用同期土地利用数据计算相应的景观指数,定量刻画了建设用地扩张及景观格局的时空演化过程,并运用空间计量经济模型定量解析了建设用地扩张过程对景观格局演化的影响效应。同时,基于全样本、不同时间点、不同规模城市和不同区域城市的对比揭示建设用地扩张过程对景观格局演化影响的时空差异性。研究结果表明：40年间建成区比率值增长了3倍,高于同期的人口城镇化增长水平,东、中和西部间呈现出显著的梯度差异性,而且差异程度逐步增加,大、中、小城市之间的差异也较为显著。1975-1990年、1990-2000年和2000-2014年3个时间段的年均增速分别为5.87%、2.32%和2.32%。景观格局总体上也经历了显著变化,优势景观类型的主导性逐步降低,景观格局趋于破碎化,复杂度增强,邻近度趋于离散,聚集度逐步降低,结合度渐高,景观多样性和均匀度均有所提高。随着建设用地扩张水平的提高,景观越来越趋于破碎化,人类活动对景观的干扰强度和频率也不断增强。例如,建设用地扩张水平每提高1%将导致景观斑块数量提高0.45%左右。但是建设用地扩张水平与景观复杂度的变化在空间上存在错位。建设用地扩张水平的提高在一定程度上使同类型斑块间的距离变近,景观聚集度出现降低趋势,景观越来越呈现多种要素的密集格局,斑块聚合和集群性增强,相应的结合度也越来越高,景观均衡化趋势和均匀分布越来越明显。同时发现,不同规模城市和不同区域的影响差异显著,除地理区位因素差异性不显著外,其他控制要素也对景观格局演化具有差别化的影响。     

河南省建设用地扩张及其驱动力分析

通过对1996—2008年河南省建设用地扩张及驱动力分析,得出以下结论:1)河南省建设用地扩张十分迅速,尤其是随着中原崛起、中原城市群战略的提出及逐步实施,建设用地扩张速度更快,并且城镇用地、独立工矿用地和交通用地的增加是其重要原因;2)建设用地结构的信息熵指数逐渐增大,土地职能类型逐渐多样化,土地利用结构趋于均衡,并且建设用地的效益也在不断提高;3)建设用地扩张与经济增长、工业化、人口增长、城镇化以及由此而引发的基建需求具有很强的相关性;4)与全国和其他区域相比,驱动河南省建设用地扩张的主要力量具有特殊性,快速城镇化进程以及经济社会发展引发的基础设施需求是建设用地扩张的主要驱动力,而经济增长、人口增长及工业化是建设用地扩张的一般驱动力;5)经济发展水平高和城镇化进程快的中原城市群地区,特别是郑州、洛阳、新乡、焦作等地市是建设用地扩张的主要空间。     

确保中国粮食安全的根本途径

以浙江省、河南省和陕西省为例,运用耕地压力指数模型,对我国东、中、西部粮食安全状况进行了定量分析.结果显示:人均耕地面积自东向西依次增大,但耕地压力指数中部最小,粮食安全水平高于东、西部,原因在于东部地区主要是由于耕地资源流失严重,导致人均耕地面积过度降低;西部地带尽管人均占有较多的耕地资源,但因自然、经济、技术条件等因素的限制,耕地生产率水平较低且提高缓慢,人均所需耕地面积较大,致使耕地仍然承受了相当大压力,粮食安全状况形势严峻.由此可见,耕地资源数量的丰缺,并不能全面反映粮食安全水平,即使拥有数量充足的耕地资源,但由于耕地生产率水平低下也将使粮食处于不安全状态.这并不是否认耕地保护的作用,在保护耕地占补平衡的同时,更要保护耕地的生产力水平,即保护耕地的质量.因此,在保持耕地面积相对稳定的基础上,依靠科技进步,增加物质和技术的投入,提高粮食单产,是今后中国保证粮食安全的必由之路.     

耕地与粮食安全战略：藏粮于土,提高中国土地资源的综合生产能力

耕地资源的数量和质量是粮食生产的基本保证,耕地资源安全是中国粮食安全的关键。我国耕地安全是基本态势是：人均耕地不足、后备资源有限、地域分析布失衡。世界粮食态势同亲不容乐观,中国粮食问题全球瞩目。要保证我国耕地与粮食安全,从根本上解决“藏粮于库”问题,有必要实施“藏粮于土”计划,全面提高中国土地资源的综合生产力。其主要战略内容是：切实保护耕地,建立国家级耕地保护区;实施土地整理,提高土地资源利用率,     

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。     

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。     

2015—2020年中国土地利用变化遥感制图及时空特征分析

持续地开展国家尺度土地利用/覆盖变化遥感监测对于新时代国土空间规划和“美丽中国”蓝图绘制具有重要的科学价值。本文采用Landsat 8 OLI、GF-2等卫星遥感数据,融合遥感大数据云计算和专家知识辅助人机交互解译方法,研发了中国土地利用变化（2015—2020年）和2020年土地利用现状矢量数据（CLUD 2020）,建立了完整的30 a（20世纪80年代末—2020年）每隔5 a的30 m分辨率中国土地利用动态数据库。基于CLUD 2020数据,从全国和区域两个尺度揭示了2015—2020年中国土地利用变化的总体规律、区域分异和主要特征。研究表明：将遥感大数据云计算生成的30 m分辨率植被覆盖变化和地表类型变化检测信息融入到人机交互遥感解译方法,可有效地提高大范围土地利用变化遥感制图的效率和变化图斑辨识的准确性;精度评价表明,CLUD 2020一级类型制图的综合精度达95%。总体上,全国范围内国土空间开发强度与2010—2015年比较进入相对稳定状态。期间全国耕地面积仍保持减少态势,空间分异特征为耕地南减北增,东北松嫩平原及其与三江平原交界区大规模的旱地向水田转移,西北新疆南部开垦和北部退耕/撂荒并存;全国城乡建设用地持续增加,空间分异特征表现为由以往的沿海地区和超大、大城市集聚转向中西部地区的大中小城镇周边蔓延为主。全国范围的林草自然生态用地面积持续减少,但强度与2010—2015年比较有所下降;受气候变化的持续影响,青藏高原地区的河流湖泊等水域面积显著增加。以上土地利用变化格局与“十三五”期间国家高质量发展、生态文明建设宏观战略和气候变化的影响密切相关。     

土地资源错配对中国城市工业绿色全要素生产率的影响

基于价格扭曲效应拓展资源错配模型,使用中国285个城市2004-2017年的工业投入产出数据,测算土地资源错配导致的城市工业绿色全要素生产率(GTFP)损失,并分析其时空变化.结果 表明:①土地资源错配对中国城市工业GTFP损失的年均贡献率为10.05％,已与能源错配并列成为继资本错配之后城市工业GTFP损失的重要贡献...     

Regional differences of vulnerability of food security in China

In view of food affordability and the threshold for food security, this paper has established an integrated index for assessing the vulnerability of food security in China, which is composed mainly of the balance between food supply and demand, the reserve for food security and the economic capacity for offset food demand. Six types of food security regions are identified based on the data from county-level statistics. At regional scale, China’s food security is not optimistic. Under normal conditions without the emergence of extreme disasters and decline of grain-sown areas, China’s most vulnerable areas (Type VI) account for 30.3% of the total number of counties (cities), which are unable to meet the ends by food productivity or market based measures at subsistence levels. In China, there are only 14.5% of the counties (cities) that could guarantee well-off food security through grain production (Type I) or economic measures to meet the demand by themselves (Type III). According to the different vulnerable levels of food security and its dominant forming factors, vulnerable regions of food security in China could be classified into three categories: (1) Vulnerable regions of food security dominated by natural factors (including Type IV and Type VIa), which account for 39.4% of the total number of counties (cities), mainly located in fragile ecologic zones, i.e., farming-grazing transitional zones in the marginal areas of summer monsoon, the poor hilly areas in southern China and so on; (2) Vulnerable regions of food security dominated by low ratio of grain-sown areas (including Type VIb and Type V), which account for 16.7% of the total number of counties (cities), mostly located in the developed areas in the eastern coast of China; (3) Potential vulnerable regions of food security with underdeveloped local economies (Type II), of which 57% are the main grain-surplus regions in China, mainly located in the areas of plains and basins with favorable climate.     

中国粮食安全脆弱区的识别及空间分异

In view of food affordability and the threshold for food security, this paper has established an integrated index for assessing the vulnerability of food security in China, which is composed mainly of the balance between food supply and demand, the reserve for food security and the economic capacity for offset food demand. Six types of food security regions are identified based on the data from county-level statistics. At regional scale, China’s food security is not optimistic. Under normal conditions without the emergence of extreme disasters and decline of grain-sown areas, China’s most vulnerable areas (Type VI) account for 30.3% of the total number of counties (cities), which are unable to meet the ends by food productivity or market based measures at subsistence levels. In China, there are only 14.5% of the counties (cities) that could guarantee well-off food security through grain production (Type I) or economic measures to meet the demand by themselves (Type III). According to the different vulnerable levels of food security and its dominant forming factors, vulnerable regions of food security in China could be classified into three categories: (1) Vulnerable regions of food security dominated by natural factors (including Type IV and Type VIa), which account for 39.4% of the total number of counties (cities), mainly located in fragile ecologic zones, i.e., farming-grazing transitional zones in the marginal areas of summer monsoon, the poor hilly areas in southern China and so on; (2) Vulnerable regions of food security dominated by low ratio of grain-sown areas (including Type VIb and Type V), which account for 16.7% of the total number of counties (cities), mostly located in the developed areas in the eastern coast of China; (3) Potential vulnerable regions of food security with underdeveloped local economies (Type II), of which 57% are the main grain-surplus regions in China, mainly located in the areas of plains and basins with favorable climate.     

塔里木盆地南缘和田地区土地利用变化的遥感研究

中国西部干旱区土地利用变化显著,是全球土地变化科学研究的热点区,为此论文基于1990—2016年4个时段的遥感卫星数据,采用面向对象的分层分类影像解译方法完成了塔里木盆地南缘和田地区(简称和田塔里木地区)土地利用调查,重点分析土地利用变化特征、发展模式和区域差异性。结果表明：1990—2016年,和田塔里木地区耕地持续加速扩张(增长率为2.9%/a),呈现渐进式扩张和骤变式开垦2种发展模式;建设用地面积增加(12.1%/a),主要表现为城市化发展、农村居民用地和交通用地的增加;耕地和建设用地扩张导致林灌草地和未利用地面积减少;和田地区县域土地利用发展不均衡,和田市建设用地比例最高,和田县与墨玉县的农业和建设用地扩张总量和速率最大,其次是洛浦县和于田县,皮山县、策勒县和民丰县农业和建设用地增长相对缓慢;总体上,和田塔里木地区耕地和建设用地的扩张在新疆处于一个较快的发展水平,今后一段时期快速的土地利用变化可能引起的生态环境问题需要重点关注。     

1990-2010年中国土地利用变化对生物多样性保护重点区域的扰动

基于人类土地利用活动对不同生态系统生物多样性保护服务的影响,构建生态系统综合人类扰动指数,结合不同级别的生物多样性保护区域 (一般重要、中等重要、重要、极重要四个级别) 从全国尺度及区域尺度分析了中国1990-2010年土地利用变化对生物多样性保护重点区域的扰动。结果表明：就2010年现状而言,我国中东部地区人类扰动程度较大,西部地区人类扰动程度较低,全国生物多样性保护中等重要、重要、极重要区域的人类扰动程度低于全国整体 (包括所有级别) 均值。就20年来人类扰动程度变化态势而言,全国中东部人类扰动程度变化幅度总体高于西部,生物多样性保护中等重要、重要、极重要区域人类扰动程度均呈轻微上升趋势,但增加幅度低于全国整体增加幅度。随着东部地区的快速城市化以及东北、新疆等地区的农田开垦等土地利用活动,生物多样性保护中等重要、重要、极重要区域等重点区域人类扰动程度呈现上升趋势,应引起重视;而随着黄土高原等地区退耕还林还草工程的实施,人类扰动程度整体则呈现一定的下降趋势。青藏高原区扰动变化幅度很小,几乎没有变化。总体而言,中国目前陆地国土开发利用的空间格局与生物多样性保护保护重要区域的空间分布是相互匹配的,这有利于国家生物多样性保护的整体布局。同时,20年来生态系统综合人类扰动指数变幅的区域分异也与生物多样性保护重要性空间格局相吻合,说明20年来针对生态保护的各项政策与措施在减少生物多样性保护重点区域人类扰动方面产生了积极的成效。     

Administrative hierarchy and urban land expansion in transitional China

In a growing body of literature on urbanization in China, scholars have emphasized the proactive role of the Chinese local state in urban land expansion. Drawing upon official land use change data from 1998 to 2008, this study investigates the relationship between the hierarchical structure of the Chinese urban administrative system and urban land expansion. We find that urban land expansion coincides with administrative hierarchy, and cities with higher administrative levels (ranked by central government) tend to expand more rapidly while controlling for other economic and demographic drivers of urban expansion. Spatial regime models reveal that economic and demographic drivers of urban growth are also sensitive to a city's administrative rank. By quantifying the link between a city's rank and urban land expansion, we conclude that considering the hierarchical structure of the Chinese cities will result in a fuller understanding of the rapid urban growth in China.     

Potential promoted productivity and spatial patterns of medium- and low-yield cropland land in China

With a continuously increasing population and better food consumption levels, improving the efficiency of arable land use and increasing its productivity have become fundamental strategies to meet the growing food security needs in China. A spatial distribution map of medium- and low-yield cropland is necessary to implement plans for cropland improvement. In this study, we developed a new method to identify high-, medium-, and low-yield cropland from Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data at a spatial resolution of 500 m. The method could be used to reflect the regional heterogeneity of cropland productivity because the classification standard was based on the regionalization of cropping systems in China. The results showed that the proportion of high-, medium-, and low-yield cropland in China was 21%, 39%, and 40%, respectively. About 75% of the low-yield cropland was located in hilly and mountainous areas, and about 53% of the high-yield cropland was located in plain areas. The five provinces with the largest area of high-yield cropland were all located in the Huang-Huai-Hai region, and the area amounted to 42% of the national high-yield cropland area. Meanwhile, the proportion of high-yield cropland was lower than 15% in Heilongjiang, Sichuan, and Inner Mongolia, which had the largest area allocated to cropland in China. If all the medium-yield cropland could be improved to the productive level of high-yield cropland and the low-yield cropland could be improved to the level of medium-yield cropland, the total productivity of the land would increase 19% and 24%, respectively.