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。     

黄土丘陵沟壑区现代沟道农业及其可持续发展

现代沟道农业是黄土丘陵沟壑区人地耦合发展形成的一种新兴农业地域类型,其可持续发展对于区域农业高质量发展、“三生”空间优化和乡村振兴具有重大现实意义。从人地系统科学认知出发,对现代沟道农业的内涵、可持续发展方向、典型发展模式和保障体系进行了探讨,并进行了相关研究展望,为系统认识黄土丘陵沟壑区沟道农业模式,推进农业可持续发展提供了理论参考。主要结论：(1)沟道农业是乡村地域系统的重要功能类型,具有多尺度、多层次的特点,其可持续发展应从微观、中观和宏观3个层面,协同解决土壤生态系统、农田生态系统和农业地域系统的可持续发展问题。(2)保障粮食安全和生态安全,积极推进农业结构调整,发展多功能农业,通过“3C”模式,即农业自身内循环、农业外循环、基于农业多功能的农业大循环,实现生产结构优化、产业链条延伸和城乡功能互补。(3)创新推广土地综合整治带动模式、农业结构调整带动模式、特色资源综合开发模式和土地流转规模生产模式,有助于农业提质增效和农业高质量发展。(4)拓展地理学与其他学科的交叉研究,深化“理论-实践”贯通式研究,探索建立涵盖技术研发与应用、人才培养、政策制度支撑等内容于一体的农业生产保障体...     

基于DEM的黄土高原丘陵沟壑区沟谷网络节点研究

选择黄土高原3个典型地貌类型区为试验样区,基于数字高程模型(DEM)沟谷网络与沟谷网络节点自动提取技术,得到了各样区沟谷网络节点,并从地貌形态学、沟谷成因学以及水文学原理出发,对不同级别沟谷网络节点水流累积属性进行了深入分析,结合数理统计方法获得了：(1)同一沟谷系统不同分辨率沟谷网络节点水流累积量均值分级统计规律;(2)不同地貌类型样区相同分辨率沟谷网络节点水流累积量均值分级统计规律。该结论能够有效解释黄土高原丘陵沟壑区各级沟谷系统的形成机理及其空间分异规律,同时能够合理地说明沟谷系统发育与地表侵蚀、切割强度之间的相互关系。     

陕北黄土高原水蚀沟谷多维度侵蚀特征量化研究

沟谷地是黄土高原地貌形态特征变化最明显的区域,其发育对整个黄土高原地貌发育具有重要的控制性作用。论文基于5 m分辨率的DEM数据,在陕北黄土高原遴选包含15种地貌类型的42个样区,以沟谷密度、水平逼近度与切割深度作为纵向、横向与垂向3个维度的代表因子,分析了沟谷的多维发育进程、特征、空间分异及影响因素。研究结果显示：陕北黄土高原南北方向上沟谷发育呈现由溯源侵蚀主导转向横向溯源侵蚀主导、溯源下切侵蚀主导到横向溯源侵蚀主导,54.8%的样区各维度对整体发育进程的影响程度相近,且86.4%处于陕北黄土高原中部地区,即中部地区多维度发育均衡,南北两端以溯源侵蚀与横向侵蚀为主。结合面积—高程积分分析发现沟谷发育可划分为3个阶段：发育初期以溯源侵蚀为主,带动下切侵蚀伴有横向侵蚀;发育中期以溯源侵蚀为主,伴有持续性横向侵蚀与较强下切侵蚀;发育晚期以横向侵蚀为主,伴有一定程度的溯源侵蚀与轻微下切侵蚀。黄土厚度对沟谷系统垂向下切侵蚀的影响最大(Cv=0.164),土地利用类型对沟谷系统横向侵蚀的影响较大(Cv=0.0681),林地对于维护各个维度的抗侵蚀能力最强,生长茂密的草地和灌木林及作物次之,生长稀疏的牧草和作物较差。     

黄土高原沟壑区干旱阳坡的地域分异特征

针对黄土高原沟壑区干旱阳坡这种典型的困难立地进行因地制宜的植被恢复建设。本文选取甘肃西峰、山西吉县、陕西安塞、宁夏固原为研究区,采用25 m分辨率的DEM为数据源,基于GIS提取相关地形信息研究其干旱阳坡的地域分异特征。结果表明：①不同类型沟壑区干旱阳坡面积比例占45%～54%,表现为高塬沟壑区＞过渡地带＞丘陵沟壑区。②不同类型沟壑区干旱阳坡面积比例随坡度的变化规律不同,高塬沟壑区呈左偏态分布,其他样区均基本呈近似正态分布,且丘五区和过渡地带呈双峰现象。③不同类型沟壑区梁峁坡面积比例关系为：高塬沟壑区>过渡地带>丘陵沟壑区;沟坡面积比例为：丘陵沟壑区>过渡地带>高塬沟壑区;川台地面积比例为：丘五区＞过渡地带＞丘二区＞高塬沟壑。④不同类型沟壑区各立地类型组所占的面积比例各不相同,除高塬沟壑区外基本呈阳向缓坡组＞阳向陡险坡组＞坡顶或沟底。研究成果可为黄土高原地区开展抗旱造林与植被重建提供理论依据。     

黄土高原勺状沟壑特征及发育过程

沟谷是黄土高原物质交换最频繁,形态变化最剧烈的区域。在内外营力的共同作用下,不同发育阶段的各类沟谷塑造了黄土高原"千沟万壑"的独特地貌景观。在黄土高原沟壑系统中,广泛分布着一类特殊的黄土勺状沟壑,目前对其成因、发育过程与机理以及空间分布特征等的认知明显不足。本文以高分辨率遥感影像和DEM数据作为数据源,在大量野外调查和专家知识的基础上,首先提出了黄土勺状沟壑的概念,指出黄土勺状沟壑是独立发育于黄土坡面上的永久性沟谷。其次,从沟壑形态、汇流关系、侵蚀过程、分布特征等方面分析了黄土勺状沟壑区别于其他已有沟壑的特点。进而,从发育形态、发育规模、发育部位等角度对黄土勺状沟壑进行了分类,深化了对勺状沟壑的认识。再次,基于空代时理论,定量分析了黄土勺状沟壑发育过程的形态演变特征,进一步探讨了黄土勺状沟壑发育过程,论证了黄土勺状沟壑是黄土切沟的初期阶段。最后,在系统梳理总结勺状沟壑的特征及分类的基础上,提出了黄土勺状沟壑的发育过程设想,指出勺状沟壑的形成离不开黄土陷穴和暗穴的生成和发育,勺状沟壑的进一步发育伴随着水力侵蚀和重力侵蚀过程。勺沟尾部变细甚至消失,不能发育成更大规模的切沟,与地下暗穴、黄土...     

顾及地貌结构特征的黄土沟头提取及分析

沟头是黄土地貌中发育最活跃的地貌部位,沟头的个体与群体对黄土沟间地的蚕食,成为监测黄土高原地面侵蚀演化的重要标识。有效获取并分析沟头的空间分布特征,对于系统、深入地研究黄土地貌的空间形态结构具有重要的意义。以陕北黄土高原典型地貌类型区为实验样区,设计并实现了基于5 m分辨率DEM的沟头提取算法,获取了各实验样区的沟头空间信息;运用点格局分析方法,分析了沟头的空间分布特征。实验结果显示,所提出顾及沟沿线的沟头自动提取方法,具有较好的合理性与精确性;同时,从黄土塬区、黄土残塬区到黄土丘陵沟壑区,随着沟壑发育程度的增强,沟头逐步逼近分水线,其空间分布呈现“远分水线聚集—随机—近分水线聚集”的变化格局。     

Spatial distribution and influencing factors of Surface Nibble Degree index in the severe gully erosion region of China’s Loess Plateau

In China's Loess Plateau severe gully erosion(LPGE)region,the shoulder-line is the most intuitive and unique manifestation of the loess landform,which divides a landform into positive and negative terrains(PNTs).The spatial combination model of PNTs is of great significance for revealing the evolution of the loess landform.This study modeled and pro-posed the Surface Nibble Degree(SND),which is a new index that reflects the comparison of the areas of PNTs.Based on 5 m DEMs and matched high-resolution remote sensing images,the PNTs of 164 complete watersheds in the LPGE were extracted accurately,and the SND index was calculated.The spatial distribution trend of SND was discussed,and the relation-ship between SND and the factors that affect the evolution mechanism of regional landform was explored further.Results show that:(1)The SND can be calculated formally.It can quantify the development of the loess landform well.(2)The SND of the LPGE has evident spatial differentiation that increases from southwest to northeast.High values appear in Shenmu of Shaanxi,Shilou of Shanxi,and northern Yanhe River,whereas the low values are mainly distributed in the southern loess tableland and the inclined elongated ridge area of Pingliang in Gansu and Guyuan in Ningxia.(3)In the Wuding River and Yanhe River,the SND decreases with the increase in flow length(FL).In the North-Luohe River and Jinghe River,the SND increases with FL.(4)SND is significantly correlated with gully density and sediment modulus and moderately correlated with hypsometric integral.As for the mechanism factors analysis,the relationship between loess thickness and SND is not obvious,but SND in-creased first and then decreased with the increase of precipitation and vegetation in each geographical division,and we found that the land use type of low coverage grassland has greater erosion potential.     

元代以来黄土塬区沟谷发育与土壤侵蚀

以洛川旧县镇南沟小流域为研究对象，用实地考察和史料考证相结合的方法，恢复了元代(1267年)以来洛川黄土塬区沟谷发育与土壤侵蚀过程，计算出了不同时段沟谷发育速度、土壤侵蚀强度，分析了黄土塬区沟谷形态的演变。自元代以来黄土塬区沟谷发育、土壤侵蚀呈加剧态势，其变化一方面与降水量变化关系密切，降水量较丰富时沟谷发育、土壤侵蚀较强；另一方面人为加速侵蚀与自然侵蚀相叠加是近现代沟谷发育、土壤侵蚀剧烈的主要原因。黄土塬区沟谷形态由巷形谷、V形谷向U形谷演变，沟头段巷形谷和上游段V形谷是土壤侵蚀与治理的重点。     

基于MODIS和TRMM数据的黄土高原农业干旱监测

农业干旱对农业生产影响最为严重,基于站点观测数据的干旱指数不能准确监测区域尺度的农业干旱特征。因此,利用2003—2015年MODIS地表温度(LST)、植被指数(NDVI)和TRMM降水(3B43)数据以及1960—2015年黄土高原地区及周边92个气象站点的月均温和月降水量数据,构建了综合遥感干旱监测模型规模干旱条件指数(Scale Drought Condition Index,SDCI),对黄土高原地区农用地生长季(4～10月)旱情的时空分布特征进行研究,结果表明:黄土高原地区农用地生长季多年平均干旱状态为中度干旱,干旱程度在空间上表现为西北部较严重,东南部较轻。2003—2015年黄土高原地区旱情年际变化总体呈波动减轻趋势,2003—2007年旱情越来越严重,2007—2014年旱情波动减轻,2014—2015年旱情有所加重。黄土高原地区旱情年内变化表现4～8月持续减轻,8～10月持续加重,干旱程度具体表现为4月、5月、6月和10月呈中度干旱,7月、8月和9月呈轻度干旱。研究表明利用多源遥感数据构建的具有适当权重的SDCI可以有效监测黄土高原地区作物生长季的干旱状况。     

黄土高原丘陵沟壑区城市土地持续利用评价研究

从城市用地规模结构合理性、经济可行性、社会可接受度、对区域环境影响4个方面选择了32个因素作为参评因子,利用层次分析法、线性加权函数建立黄土高原丘陵沟壑区城市土地利用评价指标体系数学模型,并对定西市2006年城市土地可持续利用状况进行了综合评价。结果表明,2006年定西市土地利用处于非可持续利用阶段,并针对评价结果,提出可持续利用具体对策,为相关工作提供参考。     

黄土高原沟壑区传统村落的空间特征及其影响要素 ——以陕西省榆林市国家级传统村落为例

以地处黄土高原沟壑地区的榆林市国家级传统村落为例,利用GIS空间分析、形态指数、空间句法等空间分析方法,从宏观空间分布到个体形态特征,揭示地域环境与村落选址、形态生成及空间组织的内在关联性。结果表明:榆林市国家级传统村落呈现“西北稀疏、东南密集”的总体空间格局,纵观历史发展格局从东到西呈轴向集聚形态,存在沿山腰等高线、支流流向的分布特征;在地理环境限制下,传统村落外部边界形态主要为块状集聚、指状离散形态发展,空间集聚中心出现村落内部与村落边缘交通的差异化分布;通过地理、生态、气候和风水对村落空间组织的内在关联性进行分析,发现村落形态演化从生存适应性转向主动寻求发展,揭示了传统村落空间形成、组织、生长的内在逻辑。     

现代农业地理工程与农业高质量发展——以黄土丘陵沟壑区为例

农业地理学是农业科学与地理科学的交叉学科,农业地理工程是地理学与工程学交叉研究在现代农业与乡村领域的进一步深化和系统应用。随着现代农业科学技术和人地系统科学的创新发展,区域农业基础建设的科技需求日益旺盛,农业地理工程试验成为农业工程技术研发和农田系统管理的重要任务。本文阐述了农业地理工程的科学内涵、试验原理与技术方法,并以黄土丘陵沟壑区为例开展了地理工程试验研究和农业高质量发展对策探讨。结果表明:①农业地理工程试验主要包括针对特定区域地理环境和农业发展问题的水土配置、土层复配、大田试验、生态防护、地理空间分析与监测,旨在探明区域高标准农田建设、健康农业生态系统营造的水土气生资源要素耦合规律,建立可持续土地利用系统与多功能农业经营模式。②农业生态系统试验主要包括沟道边坡防护方式、健康农田系统结构、作物与土壤匹配关系、耕地投入产出经济分析,通过开展土地改良、作物优选交互试验和田间试种,揭示新造地"作土关系"耦合机理与优化调控途径。③作土关系优化调控是工程试验设计的主要内容,包括气候—作物优选、土体结构改良、地形—作物优选、土壤质量改良、土壤—作物优选、效益—作物优选6个阶段。④农业地理工程...     

黄土高原植被恢复潜力研究

黄土高原从1999年开始大规模退耕还林（草）,植被覆盖发生了较大变化,对黄土高原植被恢复现状和恢复潜力进行评估具有重要意义。本文使用1999-2013年SPOT VEG NDVI数据,采用线性回归、Hurst指数分析法、统计学方法以及地理空间分析技术,对黄土高原植被恢复状况和潜力进行了探讨。结论主要为：① 1999年退耕还林（草）以来,黄土高原植被覆盖度呈显著上升趋势,黄土高原三分之二地区的植被将会持续改善;② 植被响应曲线分析表明,黄土区植被覆盖度和干旱指数呈显著的指数关系,且缓坡相关性大于陡坡。土石山区植被响应函数为线性函数,相关系数下降;③ 整个黄土高原地区平均植被恢复潜力为69.75%。植被恢复潜力值东南高而西北低,黄土高原东南地区植被恢复状况较好,其植被恢复潜力指数较小,而植被恢复潜力指数较高的地区主要为北方风沙区及西部丘陵沟壑区;④ 不同降水量条件下,植被恢复速度差别显著,其中降水量在375~575 mm之间的地区,植被恢复最快。植被恢复措施应该“因水制宜”,避免因造林带来的土壤干化加剧。研究结果以期为黄土高原生态文明建设提供科学支撑。     

黄土高原生态系统服务供需关系的时空变化

明晰生态系统服务供需匹配关系,对实现区域生态安全与社会经济可持续发展具有重要推动作用。本文以黄土高原为案例区,应用InVEST模型、ArcGIS、GeoDA等分析工具,分析黄土高原粮食供应、水源涵养、碳固存、土壤保持等服务的供需量及其匹配关系的时空变化,旨在为黄土高原国土空间格局优化提供决策依据。结果表明：1990—2018年,① 黄土高原除水源涵养服务供给量外,其他生态系统服务供需量均呈上升趋势,且各生态系统服务供给量及土壤保持服务需求量均呈“东南高、西北低”的分布特征,而粮食供应、水源涵养、碳固存服务需求量呈“四周高、中间低”的分布特征;② 各类生态系统服务供需比均呈下降趋势。空间分布上,粮食供应、碳固存服务在黄土高原四周人口密集区供不应求,而其他区域供大于求;水源涵养服务在该区西北部供不应求,但东南部供大于求;土壤保持服务供不应求区集中于鄂尔多斯高原及海北州北部;③ 各类生态系统服务供需均以低低空间匹配为主;④ 粮食供应、水源涵养、碳固存服务供需比的空间分布均以高高集聚为主,而土壤保持服务以低低集聚和高高集聚为主。除土壤保持服务供需比的空间集聚性有所增强外,其他生态系统服务均呈减弱趋势。     

黄土高原气象干旱和农业干旱特征及其相互关系研究

选择标准化降水指数(SPI)和植被状态指数(VCI)分别作为评价黄土高原气象干旱和农业干旱的指标,使用干旱频率和Sen斜率分析了黄土高原地区干旱的分布特征与变化趋势,并探讨了气象干旱与农业干旱的相关性。结果表明:①黄土高原西部干旱频率总体上高于东部。气象干旱和农业干旱变化趋势在空间上表现有所不同,黄土高原西部、北部气象干旱呈不显著减缓趋势,东部和南部呈不显著加重趋势,但绝大部分地区的农业干旱呈减缓趋势,尤其是400 mm等降水量一线两侧区域。②季节上,黄土高原夏季和秋季气象干旱频率较高,春季和冬季气象干旱频率相对较低。黄土高原农业干旱频率春季最高,夏季其次,VCI对农业干旱实时监测的适用性更强。③不同季节,农业干旱滞后气象干旱的时间长短不同,冬季滞后约2个月,春季滞后约1个月,夏季和秋季滞后少于1个月。黄土高原一熟制种植区的SPI-12值与VCI值具有较好的正相关性。研究结果可以为黄土高原的干旱监测和预警、干旱区划以及干旱灾害风险评估提供科学依据。     

中国主体功能区核心—边缘结构解析

中国主体功能区划作为一张综合展示未来中国国土开发与保护格局的前景图,实际上是城市化地区、农业发展地区和生态安全地区三者按照一定法则和规律构成并演化着,维持着中国国土开发的有序性。本文以城市化地区、农业发展地区和生态安全地区三者比例关系、采用特征点—轴—面—向量测度核心—边缘结构的整体格局和内部结构差异,从自然地理空间分异、社会经济空间组织和功能区相互作用三个维度解析。结果表明,全国各个省域普遍存在核心—边缘结构,即城市化地区、农业发展地区和生态安全地区三者的比例关系随着到核心的距离呈现圈层式的空间分异规律,但核心位置、轴线走向、边缘功能属性、内部功能占比等有所差异。西部省份以城市化、农业发展和生态安全圈层分异明显,几乎所有的生态安全地区被指向为边缘地区;中部省份边缘区域农业发展占比有所增加,而沿海省份普遍存在多个核心,城市化地区主导核心区域。通过因素解析可知,主体功能区核心—边缘结构由自然地理空间分异、社会经济空间组织和区域空间联系等综合作用产生。西部省份核心—边缘受主要地理界线影响较大,东部平原地区核心—边缘受已有城镇体系结构、社会经济的布局、区域联系强度影响较大。自然地理环境约束越弱的区域,社会经济发展以及区域联系强度的影响愈加显著。     

黄土高原地区人口收缩格局与驱动力分析

基于2005年和2015年人口数据,运用收缩指数、地统计分析和地理探测器等方法,研究不同地理尺度下黄土高原地区人口收缩现象与地域分异格局,揭示黄土高原地区人口收缩驱动力差异及机理.结果 表明:(1)黄土高原地区县级与地级行政单元下人口收缩比例均较高,单一地理尺度识别人口收缩存在偏差.(2)黄土高原地区的人口收缩现象在区...     

东北低山丘陵典型区侵蚀沟分布特征及其地形影响研究

东北低山丘陵区是重要的粮食主产区和商品粮基地,高强度的农业垦殖造成了严重的水土流失,侵蚀沟危害日益加剧。选择东辽河上游106.5 km²的区域为研究区,基于分辨率2 m的遥感影像,在GIS人工预判读侵蚀沟的基础上,野外实地验证并测量了研究区内长度≥50 m、且深度≥0.5 m的侵蚀沟的几何参数与经纬度;基于DEM获取了侵蚀沟所在坡面的坡度、坡向和高程等空间信息;分析了研究区侵蚀沟的基本特征与时空演化趋势,探讨了坡度和坡向对侵蚀沟发育的影响。结果表明：① 目前研究区已形成侵蚀沟322条,分布密度为3.0条/km²,沟壑密度为0.8 km/km²,割裂度为1.4%,侵蚀沟发展速度快,沟蚀强度已达强烈程度,应引起足够重视。② 侵蚀沟主要分布在6°~9°的坡耕地上,坡度对沟蚀的影响明显,坡耕地高强度垦殖是沟蚀加剧的主要驱动力;③ 阳坡（S、E）上侵蚀沟分布相对较多,而阴坡（N）上侵蚀沟分布最少,坡向对沟蚀也有一定影响。研究成果为认识东北低山丘陵区侵蚀沟发生与演化提供了科学数据。     

黄土高原人口变化对县域经济系统脆弱性的影响研究

以黄土高原地区县域为例,利用敏感性?应对能力模型评估了黄土高原地区2000年以来县域经济脆弱性特征及其时空变化,并结合ArcGIS空间技术与灰色关联分析探究人口变化对县域经济脆弱性的影响作用。研究发现：① 2000年黄土高原县域经济脆弱性等级以低和较低脆弱性等级为主导,而2010年低脆弱度区域面积开始出现减少,中、高脆弱度区域面积显著增加,2017年低和较低脆弱性等级的区域占土地面积比例增加,中、高脆弱度区域面积下降。总体来说,2000—2017年黄土高原地区县域经济脆弱性整体呈现出“先升高再降低”的趋势。② 黄土高原县域经济脆弱性整体呈现“南高北低”的空间格局,处于高和较高水平的县区主要集中在甘肃东部部分县域和山西西部县域;中等水平的县区集中分布于甘肃省庆阳、平凉市东部县域、山西省大同、忻州市部分县域以及山西西部部分县域;省会城市所辖县区、地市周边地区的脆弱性水平最低。③ 表征人口变化的人口外流率、性别比和老年人口比重是影响黄土高原县域经济脆弱性关键因素,且不同时期人口变化对经济脆弱性的影响因素存在分异。