银川市耕地变化与基本农田空间布局优化研究
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摘要
耕地是土地资源中的精华,人们获取农产品的基础条件。结合我国人多地少的国情,以及城市化过程中不可避免占用耕地的状况,更加凸显了耕地保护研究的重要性。通过选取西部地区具有典型代表的银川市作为研究区,结合遥感和GIS,分析了在快速城市化背景下区域耕地变化规律性特点,识别耕地变化关键驱动因子,预测耕地变化趋势,并提出了结合LUCC研究成果的基本农田布局优化方法,为耕地保护与区域可持续发展提供理论依据和科学支撑,本研究主要结论如下：
(1)在快速城市化的背景下,通过对银川市耕地数量、空间与质量变化规律分析表明：1989-2009年间,耕地表现出持续快速膨胀式扩张的特点。1999年前,耕地增加主要位于新城区(西夏区),1999年后,耕地增加主要位于东部老城区(兴庆区)和北部郊区县(贺兰县)。从耕地空间和结构变化的特点来看,1999年前,耕地转换主要为市区西部大面积的未利用地开发;1999年后,主要表现为中心城区城镇用地迅速扩张占用周边耕地,以及农业生产圈外围的土地开发和整个区域内开展的土地整治。全市耕地重心向西北部移动,长期农业生产中形成了局部稳定性区域,并且城市扩张“贴边建设”占耕比例过高这一现象在1999年后表现得更为显著。全市耕地平均自然质量持续性降低,在1999年前表现的更加明显。结合耕地景观指数分析表明,耕地的破碎化程度经历了先升高后降低的过程,而耕地集约利用水平则持续提高。
(2)通过乡镇统计面板数据与遥感分类数据相结合,探索1999-2009年间银川市耕地变化驱动力分析表明：耕地自然质量以及城镇距离构成了耕地减少的重要驱动因子,从数量关系上证明了耕地减少对于自然与区位条件具有偏好性;移民开发引起的人口总量增加以及快速城市化是这一时期内耕地数量增加的主要驱动因子;社会经济条件对于耕地数量变化具有两方面作用,利用经济措施调控耕地数量,从宏观上看,需要调整产业结构,逐步降低第二产业产值比例,从微观上看,则需要保障农民收益水平；种植粮食作物对于促进耕地面积增加,抑制耕地面积减少具有双重作用,表明银川市作为引黄灌区重要商品粮基地这一战略定位对于保障耕地面积产生了积极影响。
(3)在土地利用规划约束下实现了2020年耕地空间布局预测。利用遥感影像反映出的规律性,结合银川市级土地利用规划空间布局和规划约束性指标的限制,通过CA-Markov模型得出了2020年土地利用图。预测结果分析表明,未来时期内耕地仍是土地利用变化的核心地类,耕地数量将会继续增加。可供开发的耕地后备资源已经接近枯竭,由于开发生态性用地以及劣质耕地退化,耕地平均质量稳中略有提升。同时过度开发引起的耕地退化现象会进一步凸显,因此在耕地利用中需要强调对生态环境的保护,重点协调区域水资源供给平衡,实行优质耕地保护策略是实现区域耕地保护与可持续发展的关键。
(4)在综合银川市耕地变化相关研究成果的基础上,针对区域特点,构建了基于耕地自然质量、经济驱动、规划预测以及生态安全的基本农田质量综合评价体系,同时设置了质量最优、经济最优以及生态最优3种不同的情景模式,通过选取图斑为评价单元,将耕地的质量区位、图斑属性及利用方式相结合,创新提出了基于耕地图斑综合排序模型划定基本农田的方法,实现了优质耕地的集中连片保护,并通过该模型确定了不同情景模式下基本农田划定的范围。对比分析表明,当前银川市的基本农田保护区划定方案,统筹考虑了自然质量、经济驱动以及生态环境风险三个不同方面,整体布局具有合理性。
Arable land is the essence of land resources, which is a basic condition for human access to agricultural products. With the condition of our country is fewer land resource and more people, the situation of urban expansion occupied the arable land is serious; it determines the importance of arable land protection. This paper selected Yinchuan Plain as a typical representative study area, which combines of remote sensing and geographic information system to analyze the characteristics of the arable land to be set in the context of rapid urbanization. To identify the key driving factors of the arable land's change, and predict the trend. Finally to propose indicators and methods of basic farmland layout optimization, provide the theoretical basis and scientific support for the arable land protection and regional sustainable development. The main conclusions of this paper are as follows:
(1) In the context of rapid urbanization, by analyzing the quantity, the space and quality variation of the arable land which show:From1989to2009, the total amount of arable land shows the characteristic of sustained and rapid increase. Before1999, increase in arable land mainly located in the new city (Xixia District); after1999, which is mainly located in eastern old town (Xingxing District) and the northern suburban county (Helan County). As the characteristic of spatial and structural change, before1999, the conversion of arable land focus on the unused land in west city; After1999, which are focus on the rapid expansion of the central city occupied arable land, the development of the periphery of the agricultural production circle, the land remediation of the entire region. The gravity of city's arable land moves to the northwest, agricultural production has formatted local stability region, the proportion of "welt construction" occupied arable land is large, and the phenomenon is more significant after1999. The average natural quality of Yinchuan's arable land is sustained decrease, and the phenomenon is more meaningful before1999. And through the arable land landscape index shows arable land fragmentation experienced the process of first up and then down, and the intensive use of arable land continued to increase.
(2) Combine the statistics township panel and classification of remote sensing data, to explore the driving forces of Yinchuan's arable land from1999to2009, which shows:Natural quality of arable land and raw distance are the important driving factor of the reduction of arable land, and it proved the reduction of arable land has a certain preference on natural conditions and geographic conditions, the immigration development is the main driving force to increase the number of arable land, and it is also proves the increase the total population and rapid urbanization are the main reasons for the arable land increase; Economic conditions have two driving action on the quantity change of arable land, and make use of economic measures to control the number of arable land, from a macro point of view, which need to adjust the industrial structure, it is means to reduce the production value of the secondary industry gradually. From the microscopic point of view, which need to protect the farmers'income level.Planning crops have a remarkable biphasic effect on the promotion of arable land increased and decrease of arable land reduce, Yinchuan as an important commodity grain base in irrigated areas of the strategic positioning which for the protection of arable land had a positive impact.
(3) Under the constraints of land use planning, this paper predicted spatial distribution of the arable and in2020. Using remote sensing images of1999and2009combined the limit of Yinchuan municipal land use planning space layout and indicators, by CA-Markov model to predict the spatial distribution of land use in2020. The prediction result shows in the upcoming planning period arable land is still the core class of land use structure; the number of arable land will still increase. The reserve resources for the development of arable land has been nearly depleted, the quality of arable land will stable and slightly improved, and over-exploitation of arable land will bring the degradation seriously, so it is focus on protecting the environment and coordinated water supply balance, the key to achieve the arable land protection sustainable development is the implementation of high-quality arable land protection policy.
(4) Based on the Yinchuan's land use change, for the characteristics of Yinchuan, the paper build an integrated system of quality evaluation of arable land which based on natural quality of arable land, economic drivers, planning forecast and ecological risk assessment, and at the same time set three kinds of scenarios of the best quality, the best economic and the best ecological. By selecting polygons as the evaluation unit, combining quality arable land location, polygons attribute and use types, and which propose comprehensive ranking model based on polygons innovatively, to achieve a high-quality arable land protection centrally, through the model we proposed the method of delimit the scope of basic farmland protection, and delimit the scope. The comparative analysis shows Yinchuan's current delineation of basic farmland protection areas consider three aspects of the natural quality, the economic driver and the ecological risk, the overall layout is reasonable.
(1)在快速城市化的背景下,通过对银川市耕地数量、空间与质量变化规律分析表明：1989-2009年间,耕地表现出持续快速膨胀式扩张的特点。1999年前,耕地增加主要位于新城区(西夏区),1999年后,耕地增加主要位于东部老城区(兴庆区)和北部郊区县(贺兰县)。从耕地空间和结构变化的特点来看,1999年前,耕地转换主要为市区西部大面积的未利用地开发;1999年后,主要表现为中心城区城镇用地迅速扩张占用周边耕地,以及农业生产圈外围的土地开发和整个区域内开展的土地整治。全市耕地重心向西北部移动,长期农业生产中形成了局部稳定性区域,并且城市扩张“贴边建设”占耕比例过高这一现象在1999年后表现得更为显著。全市耕地平均自然质量持续性降低,在1999年前表现的更加明显。结合耕地景观指数分析表明,耕地的破碎化程度经历了先升高后降低的过程,而耕地集约利用水平则持续提高。
(2)通过乡镇统计面板数据与遥感分类数据相结合,探索1999-2009年间银川市耕地变化驱动力分析表明：耕地自然质量以及城镇距离构成了耕地减少的重要驱动因子,从数量关系上证明了耕地减少对于自然与区位条件具有偏好性;移民开发引起的人口总量增加以及快速城市化是这一时期内耕地数量增加的主要驱动因子;社会经济条件对于耕地数量变化具有两方面作用,利用经济措施调控耕地数量,从宏观上看,需要调整产业结构,逐步降低第二产业产值比例,从微观上看,则需要保障农民收益水平；种植粮食作物对于促进耕地面积增加,抑制耕地面积减少具有双重作用,表明银川市作为引黄灌区重要商品粮基地这一战略定位对于保障耕地面积产生了积极影响。
(3)在土地利用规划约束下实现了2020年耕地空间布局预测。利用遥感影像反映出的规律性,结合银川市级土地利用规划空间布局和规划约束性指标的限制,通过CA-Markov模型得出了2020年土地利用图。预测结果分析表明,未来时期内耕地仍是土地利用变化的核心地类,耕地数量将会继续增加。可供开发的耕地后备资源已经接近枯竭,由于开发生态性用地以及劣质耕地退化,耕地平均质量稳中略有提升。同时过度开发引起的耕地退化现象会进一步凸显,因此在耕地利用中需要强调对生态环境的保护,重点协调区域水资源供给平衡,实行优质耕地保护策略是实现区域耕地保护与可持续发展的关键。
(4)在综合银川市耕地变化相关研究成果的基础上,针对区域特点,构建了基于耕地自然质量、经济驱动、规划预测以及生态安全的基本农田质量综合评价体系,同时设置了质量最优、经济最优以及生态最优3种不同的情景模式,通过选取图斑为评价单元,将耕地的质量区位、图斑属性及利用方式相结合,创新提出了基于耕地图斑综合排序模型划定基本农田的方法,实现了优质耕地的集中连片保护,并通过该模型确定了不同情景模式下基本农田划定的范围。对比分析表明,当前银川市的基本农田保护区划定方案,统筹考虑了自然质量、经济驱动以及生态环境风险三个不同方面,整体布局具有合理性。
Arable land is the essence of land resources, which is a basic condition for human access to agricultural products. With the condition of our country is fewer land resource and more people, the situation of urban expansion occupied the arable land is serious; it determines the importance of arable land protection. This paper selected Yinchuan Plain as a typical representative study area, which combines of remote sensing and geographic information system to analyze the characteristics of the arable land to be set in the context of rapid urbanization. To identify the key driving factors of the arable land's change, and predict the trend. Finally to propose indicators and methods of basic farmland layout optimization, provide the theoretical basis and scientific support for the arable land protection and regional sustainable development. The main conclusions of this paper are as follows:
(1) In the context of rapid urbanization, by analyzing the quantity, the space and quality variation of the arable land which show:From1989to2009, the total amount of arable land shows the characteristic of sustained and rapid increase. Before1999, increase in arable land mainly located in the new city (Xixia District); after1999, which is mainly located in eastern old town (Xingxing District) and the northern suburban county (Helan County). As the characteristic of spatial and structural change, before1999, the conversion of arable land focus on the unused land in west city; After1999, which are focus on the rapid expansion of the central city occupied arable land, the development of the periphery of the agricultural production circle, the land remediation of the entire region. The gravity of city's arable land moves to the northwest, agricultural production has formatted local stability region, the proportion of "welt construction" occupied arable land is large, and the phenomenon is more significant after1999. The average natural quality of Yinchuan's arable land is sustained decrease, and the phenomenon is more meaningful before1999. And through the arable land landscape index shows arable land fragmentation experienced the process of first up and then down, and the intensive use of arable land continued to increase.
(2) Combine the statistics township panel and classification of remote sensing data, to explore the driving forces of Yinchuan's arable land from1999to2009, which shows:Natural quality of arable land and raw distance are the important driving factor of the reduction of arable land, and it proved the reduction of arable land has a certain preference on natural conditions and geographic conditions, the immigration development is the main driving force to increase the number of arable land, and it is also proves the increase the total population and rapid urbanization are the main reasons for the arable land increase; Economic conditions have two driving action on the quantity change of arable land, and make use of economic measures to control the number of arable land, from a macro point of view, which need to adjust the industrial structure, it is means to reduce the production value of the secondary industry gradually. From the microscopic point of view, which need to protect the farmers'income level.Planning crops have a remarkable biphasic effect on the promotion of arable land increased and decrease of arable land reduce, Yinchuan as an important commodity grain base in irrigated areas of the strategic positioning which for the protection of arable land had a positive impact.
(3) Under the constraints of land use planning, this paper predicted spatial distribution of the arable and in2020. Using remote sensing images of1999and2009combined the limit of Yinchuan municipal land use planning space layout and indicators, by CA-Markov model to predict the spatial distribution of land use in2020. The prediction result shows in the upcoming planning period arable land is still the core class of land use structure; the number of arable land will still increase. The reserve resources for the development of arable land has been nearly depleted, the quality of arable land will stable and slightly improved, and over-exploitation of arable land will bring the degradation seriously, so it is focus on protecting the environment and coordinated water supply balance, the key to achieve the arable land protection sustainable development is the implementation of high-quality arable land protection policy.
(4) Based on the Yinchuan's land use change, for the characteristics of Yinchuan, the paper build an integrated system of quality evaluation of arable land which based on natural quality of arable land, economic drivers, planning forecast and ecological risk assessment, and at the same time set three kinds of scenarios of the best quality, the best economic and the best ecological. By selecting polygons as the evaluation unit, combining quality arable land location, polygons attribute and use types, and which propose comprehensive ranking model based on polygons innovatively, to achieve a high-quality arable land protection centrally, through the model we proposed the method of delimit the scope of basic farmland protection, and delimit the scope. The comparative analysis shows Yinchuan's current delineation of basic farmland protection areas consider three aspects of the natural quality, the economic driver and the ecological risk, the overall layout is reasonable.
引文
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