太湖流域土地利用变化对耕地生产力的影响研究

doi:10.13249/j.cnki.sgs.2015.08.990

摘要/Abstract

摘要：

以城镇化过程持续加速而耕地流失及粮食供需形势日趋严峻的太湖流域为研究区,结合遥感、土壤、气象及农业统计数据,借助AEZ模型和GIS开展1985~2010年土地利用变化对耕地生产力的影响分析及评价。结果表明：① 流域耕地生产力水平较高,高产耕地分布广泛;② 近30 a来就地城镇化和工业化发展导致流域建设用地快速扩张,耕地数量锐减;③ 由于减少的多为城市周边及交通沿线水土条件优越的优质耕地,新增的则多是来源于土地复垦或整理的低产耕地,“高产耕地锐减-低产耕地缓增”导致流域耕地生产力水平下降,且在不同发展阶段下降格局不同;④ 高产田锐减导致流域粮食大幅减产,不同县域由于经济发展水平和耕地利用条件不同,粮食减幅呈现显著空间差异。

关键词: 土地利用变化, AEZ模型, 耕地生产力, 粮食生产, 太湖流域

Abstract:

With gradual population increase and rapid economic development,the change of land use patterns continued to accelerate and the cropland resources were fast dwindling in Taihu Lake Basin.As a result,these changes significantly impact arableland productivity and regional food security. This article attempts to carry out factor analyses and assessments of the effect of land use change on cultivated land productivity in Taihu Lake Basin.It has been done by grid processin and spatially superposed operating through combining climate data derived from spatial interpolation,digitized soil data,remote sensing data derived from multi-source inversion,and agricultural statistics data.In addition,this study employed AEZ model simulation and GIS technology.The main results can be obtained as follows: 1) The grading results of cultivated land productivity show that the level of productivity of arable land is high and high-quality arable land is widely distributed; 2) The local industrialization and urbanization lead to the rapid expansion of construction land and the significant decline of cultivated land in 1985-2010; 3) The change of cultivated land is characteristized by the feature that “a sharp drop in high-yield cultivated land and a slow increasing in low-yield cultivated land”.Since those reduced cultivated land that along cities and traffic always have high quality after long-term cultivation,whereas those new cultivated land that generated from land reclamation always have low soil quality.Thus it lead to the decline in the level of overall productivity of cultivated land and the decline pattern is different in the two different stages of 1985-2000 and 2000-2010; 4) The food production reducing of Taihu Lake Basin can be mainly contributed by the decrease of cultivated land with high quality. Besides, the reduction of food production is different varies in different counties owing to different economic development levels and various condition of cultivated land use.

Key words: land use change, AEZ model, cultivated land productivity, grain production, Taihu Lake Basin

中图分类号:

F301

潘佩佩, 杨桂山, 苏伟忠, 王晓旭. 太湖流域土地利用变化对耕地生产力的影响研究[J]. 地理科学, 2015, 35(8): 990-998.

Pei-pei PAN, Gui-shan YANG, Wei-zhong SU, Xiao-xu WANG. Impact of Land Use Change on Cultivated Land Productivity in Taihu Lake Basin[J]. SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA, 2015, 35(8): 990-998.

图/表 10

表1

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参考文献 28

[1]	张丽,杨国范,刘吉平.1986-2012年抚顺市土地利用动态变化及热点分析[J].地理科学,2014,34(2):185~191.
[2]	Foley J A,Defries R,Asner G P,et al.Global consequences of land use[J].Science,2005,309(22):570-574. doi: 10.1126/science.1111772 pmid: 16040698
[3]	刘纪远,徐新良,庄大方,等.20世纪90年代LUCC过程对中国农田光温生产潜力的影响:基于气候观测与遥感土地利用动态观测数据[J].中国科学(D辑),2005,35(6):483~492. doi: 10.3321/j.issn:1006-9267.2005.06.001
[4]	Gross N,Bloor J M G,Louault F,et al. Effects of land-use change on productivity depend on small scale plant species diversity[J].Basic and Applied Ecology,2009,10(8): 687-696. doi: 10.1016/j.baae.2009.09.001
[5]	Yan H,Liu J,Huang H Q,et al.Assessing the consequence of land use change on agricultural productivity in China[J]. Global and Planetary Change,2009,67(1-2):13-19. doi: 10.1016/j.gloplacha.2008.12.012
[6]	潘佩佩,杨桂山,苏伟忠.土地利用变化对土地生产力的影响研究进展[J].地理科学进展,2012,31(5):539~550. doi: 10.11820/dlkxjz.2012.05.001
[7]	Deng X Z,Huang J K,Scott R,et al.Cultivated land conversion and potential agricultural productivity in china[J].Land Use Policy,2006,23:372-384 doi: 10.1016/j.landusepol.2005.07.003
[8]	Chen J.Rapid urbanization in China: A real challenge to soil protection and food security[J].Catena,2007,69(1):1-15. doi: 10.1016/j.catena.2006.04.019
[9]	张秋菊,傅伯杰,陈利顶,等.黄土丘陵沟壑区县域耕地生产力与粮食自给能力变化差异——以安塞县为例[J].资源科学,2004,26(4):126~131. doi: 10.3321/j.issn:1007-7588.2004.04.018
[10]	方修琦,殷培红,陈烽栋.过去20年中国耕地生产力区域差异变化研究[J].地理科学,2009,29(4):470~476. doi: 10.3969/j.issn.1000-0690.2009.04.002
[11]	刘彦随,吴传钧.中国水土资源态势与可持续食物安全[J].自然资源学报,2002,17(3):270~275. doi: 10.3321/j.issn:1000-3037.2002.03.003
[12]	白景锋. 基于县域的生态脆弱区人均粮食时空格局变动及驱动力分析—以南水北调中线水源区为例[J].地理科学,2014,34(2):178~184.
[13]	陈佑启,姚艳敏,何英彬,等.中国区域性耕地资源变化影响评价与粮食安全预警研究[M].北京:中国农业科学技术出版社,2010.
[14]	Yang H, Li X B.Cultivated land and food supply in China[J].Land Use Policy,2000,17(2):73-88. doi: 10.1016/S0264-8377(00)00008-9
[15]	刘纪远,匡文慧,张增祥,等.20世纪80年代末以来中国土地利用变化的基本特征与空间格局[J].地理学报,2014,69(1):3~14. doi: 10.11821/dlxb201401001
[16]	Pei F,Li X,Liu X,et al.Assessing the differences in net primary productivity between pre- and post-urban land development in China[J]. Agricultural and Forest Meteorology, 2013,171,174-186. doi: 10.1016/j.agrformet.2012.12.003
[17]	Liu J Y, Ying Y, Zhang Y,et al.Drought and flood analysis and impact on food production in Fushun[J].Meteorological and Environmental Re-search,2010,1(6): 33-35,38.
[18]	王卫,李秀彬.中国耕地有机质含量变化对土地生产力影响的定量研究[J].地理科学,2002,22(1):24~28. doi: 10.3969/j.issn.1000-0690.2002.01.005
[19]	苟芳,张立祯,董宛麟,等.农牧交错带不同间套作模式的土地生产力[J].农业工程学报,2013,29(6):129~141. doi: 10.3969/j.issn.1002-6819.2013.06.017
[20]	肖丽群,陈伟,吴群,等.未来10a长江三角洲地区耕地数量变化对区域粮食产能的影响[J].自然资源学报,2012,27(4):565~576. doi: 10.11849/zrzyxb.2012.04.004
[21]	韩书成,濮励杰,陈凤,等.长江三角洲典型地区土壤性质对土地利用变化的响应—以江苏省锡山市为例[J].土壤学报,2007,44(4):612~619. doi: 10.3321/j.issn:0564-3929.2007.04.005
[22]	徐国鑫,金晓斌,宋佳楠,等.耕地集约利用对粮食产量变化影响的定量分析-以江苏省为例[J].地理研究,2012,31(9):1621~1630.
[23]	Ye L,Van R E.Production scenarios and the effect of soil degradation on long-term food security in China[J].Global Environmental Change,2009,19(4):464-481. doi: 10.1016/j.gloenvcha.2009.06.002
[24]	Verburg P H,Chen Y,Veldkamp T.Spatial explorations of land use change and grain production in China[J].Agriculture, Ecosystems & Environment,2000,82(1-3):333-354. doi: 10.1016/S0167-8809(00)00236-X
[25]	张运林,秦伯强,陈伟民,等.太湖无锡地区太阳总辐射的气候学计算及特征分析[J].应用气象学报,2003,14(3):339~347. doi: 10.3969/j.issn.1001-7313.2003.03.009
[26]	曹志洪,周健民.中国土壤质量[M].北京:科学出版社,2008.
[27]	郑海霞,封志明,游松财.基于GIS的甘肃省农业生产潜力研究[J].地理科学进展,2003,22(4):400~408,437~438. doi: 10.11820/dlkxjz.2003.04.008
[28]	姜群鸥. 基于AEZ模型的中国农业生产力的估算及其对耕地利用变化的响应[D].武汉:中南大学, 2008.

目标层	准则层	权重	指标层	权重
土壤有效性系数	立地条件	0.3202	高程	0.1067
	立地条件	0.3202	灌溉保证率	0.2134
	耕层养分状况	0.4009	土壤有机质	0.2330
			全N	0.0945
			有效磷	0.0735
	耕层理化性状	0.2789	土壤质地	0.1333
			土壤pH	0.0645
			土壤容重	0.0811

耕地等级	耕地面积减少（km²）			耕地面积减少占总减少比例（%）
耕地等级	1985~2010年	1985~2000年	2000~2010年	1985~2010年	1985~2000年	2000~2010年
一	-4155.7	-1313.2	-2842.5	46.6	45.0	47.4
二	-3146.3	-1063.4	-2082.9	35.3	36.4	34.7
三	-1224.6	-392.1	-832.5	13.7	13.4	13.9
四	-270.1	-117.8	-152.3	3.0	4.1	2.5
五	-121.3	-33.0	-88.3	1.4	1.1	1.5
合计	-8918.0	-2919.5	-5998.5	100.0	100.0	100.0

等级	耕地减少区						耕地增加区
	1985~2010年		1985~2000年		2000~2010年		1985~2010年		1985~2000年		2000~2010年
	面积	比例	面积	比例	面积	比例	面积	比例	面积	比例	面积	比例
一	-4536.5	44.5	-1484.1	45.0	-3782.0	44.8	380.8	29.7	170.9	45.2	939.5	38.4
二	-3448.4	33.8	-1165.3	35.4	-2805.5	33.2	302.1	23.6	101.9	27.0	722.6	29.5
三	-1533.3	15.0	-442.8	13.4	-1267.4	15.0	308.7	24.1	50.8	13.5	434.9	17.8
四	-485.5	4.8	-151.0	4.6	-414.7	4.9	215.4	16.8	33.2	8.8	262.4	10.7
五	-195.5	1.9	-53.6	1.6	-175.3	2.1	74.2	5.8	20.6	5.5	87.0	3.6
合计	-10199.2	100.0	-3296.8	100.0	-8444.9	100.0	1281.2	100.0	377.4	100.0	2446.4	100.0

用地类型	不同年份间转移比例（%）
	耕地增加			耕地流失
	1985~2010年	1985~2000年	2000~2010年	1985~2010年	1985~2000年	2000~2010年
林地	46.0	24.6	25.8	10.0	4.6	11.3
草地	1.3	0.3	0.9	0.4	0.2	0.5
水域	30.7	63.4	18.4	18.1	11.2	20.0
建设用地	22.0	11.7	54.8	71.5	84.0	68.2
未利用地	0.0	0.0	0.1	0.0	0.0	0.0
总计	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0

等级	粮食单产（kg/hm²）	粮食产量净变化
		减少量（×10⁴t）			减少量占总量比（%）
		1985~2010年	1985~2000年	2000~2010年	1985~2010年	1985~2000年	2000~2010年
一	7817.1	-324.9	-102.7	-222.2	49.6	48.0	50.4
二	7132.5	-224.4	-75.9	-148.6	34.3	35.5	33.7
三	6692.6	-82.0	-26.2	-55.7	12.5	12.2	12.6
四	6159.0	-16.6	-7.3	-9.4	2.5	3.4	2.1
五	5312.7	-7.1	-1.9	-4.7	1.1	0.9	1.2
合计	-	-655.0	-214.0	-440.6	100.0	100.0	100.0