【摘要】：城鎮(zhèn)化影響下的耕地資源非農化利用是城市發(fā)展與農業(yè)生產爭奪土地空間的主要表現。在土地城鎮(zhèn)化進程中,耕地資源除在數量上表現出快速流失的趨勢外,由于內部屬性與利用環(huán)境的改變,耕地質量同時受到影響,成為阻礙近郊耕地利用與土地資源高效配置的一項重要因素。因此,掌握土地城鎮(zhèn)化進程中近郊耕地的質量變化規(guī)律以及依據耕地質量與耕地環(huán)境適時視情地調整近郊耕地利用顯得尤為必要。本研究以典型黑土區(qū)城市近郊區(qū)(長春市寬城區(qū)近郊)為研究區(qū),以耕地立地條件與土壤地球化學特征兩項受土地城鎮(zhèn)化影響的易變因素為主要研究對象。在掌握區(qū)域土地利用結構演化與耕地自然質量因素差異的基礎上,采用空間自回歸與空間關聯規(guī)則挖掘等分析方法,深入剖析了以立地條件與地化特征為代表的近郊耕地資源質量在土地城鎮(zhèn)化影響下的變化規(guī)律及其成因;得出耕地資源穩(wěn)定性與質量因素影響下近郊耕地利用風險的空間分布關系,并探討了耕地質量與資源穩(wěn)定性下降對于黑土區(qū)近郊耕地資源利用的影響。旨在為快速城鎮(zhèn)化進程中黑土區(qū)耕地資源的利用與保護提供理論依據。得出主要研究結論如下:(1)2004-2014年間研究區(qū)土地城鎮(zhèn)化直接侵占耕地資源4046.74ha,占期初耕地資源的26.82%,并且在存有閑置未利用土地的情況下,土地城鎮(zhèn)化規(guī)模持續(xù)增長。耕地自然質量評價結果顯示,2004-2014年間研究區(qū)耕地資源的自然質量因素變化主要以部分城鎮(zhèn)化區(qū)域的土壤酸化與表層土壤有機質含量下降為主,其余自然質量因素變化相對較不明顯。2004年研究區(qū)以IV級耕地分布為主,占研究區(qū)耕地總量的66.33%;至2014年,研究區(qū)IV級耕地面積占研究區(qū)耕地總量的68.6%,且V級耕地面積占比增長至10.21%。在土地城鎮(zhèn)化影響下,耕地自然質量整體呈現下降趨勢。(2)基于LESA體系中對于城郊優(yōu)質農田的立地條件評價方法,結合研究區(qū)實際土地利用類型劃分標準,選擇耕地形狀指數、面積指數、連片指數與交通便捷度、灌溉保證度、耕作距離、城鎮(zhèn)化風險、生態(tài)環(huán)境指數構建近郊耕地立地條件評價模型。評價結果顯示在2004-2014年研究區(qū)土地城鎮(zhèn)化進程中耕地資源立地條件等級整體呈現下降趨勢。土地城鎮(zhèn)化占用了大量的具備優(yōu)質立地條件的耕地資源,而新增耕地的立地條件普遍較差;不同時段均有超過25%的未轉換耕地資源顯示出立地條件評價等級下降,且其空間分布更加不均衡。(3)在土地城鎮(zhèn)化影響下,研究區(qū)耕地表層土壤地化特征于2004-2014年期間發(fā)生明顯的改變。其中以土地城鎮(zhèn)化程度較高區(qū)域耕地土壤N、P、Ca、Se、S等元素濃度的明顯降低,以及研究區(qū)各個工業(yè)商業(yè)發(fā)展區(qū)域附近的耕地資源出現以Cr、Ni為代表的表層元素富集現象為主要變化趨勢�？臻g自回歸分析結果顯示,耕地表層土壤元素除受到自然環(huán)境和農業(yè)活動的作用外,土地利用及其時空轉換因素對區(qū)域土壤元素地化特征存在一定影響。局部耕地資源肥力元素流失、土地城鎮(zhèn)化與潛在污染地表水源灌溉造成的土壤污染現象是近郊耕地資源利用的主要地球化學限制因素。(4)2004-2014年間自然質量評價、立地條件評價、土壤肥力地化評估與土壤環(huán)境地化評估等級下降耕地面積分別為3388.69ha、4035.58ha、365.19ha與233.63ha,與期間耕地資源的直接流失量相比,占比分別達到83.74%,99.72%,9.02%與5.77%,由近郊耕地質量下降導致耕地資源間接損失不容忽視。另一方面,基于約束性Logistic-CA模型估算城鎮(zhèn)化影響下5年與10年內研究區(qū)潛在流失耕地資源分別達到1632.88ha與3611.99ha,近郊區(qū)耕地資源穩(wěn)定性持續(xù)下降;同時基于Apriori算法對于未來城市擴張發(fā)展情景中潛在流失的耕地資源與存在產能降低風險(耕地自然質量評價與耕地土壤肥力地化評估)、農產品質量安全風險(耕地土壤環(huán)境地化評估)和低效利用風險(耕地立地條件評價)的耕地資源進行空間關聯規(guī)則挖掘,結果表明,城鎮(zhèn)化影響下的穩(wěn)定性較低的近郊耕地資源通常伴隨產能下降與低效利用的風險。(5)耕地立地條件的改變是土地城鎮(zhèn)化影響耕地質量的顯性變化,表征近郊耕地形態(tài)特征的破碎化與各種土地要素空間配置關系的改變,其對于近郊耕地資源利用存在間接影響,即可能導致近郊耕地資源的低效利用;土壤地球化學特征的重分布是在土地城鎮(zhèn)化影響耕地質量的隱性變化,但其對于近郊耕地資源利用的影響較為直接明顯:如城鎮(zhèn)化影響下的土壤酸化、表層有機質含量下降與土壤肥力元素水平降低會導致近郊耕地資源的產能降低風險;而土壤重金屬潛在污染現象則會導致農產品質量安全風險。與此同時,近郊耕地資源面臨較大的城鎮(zhèn)化侵占壓力,穩(wěn)定性不斷下降,并且在立地條件惡化的雙重影響下,耕地重用輕養(yǎng)的現象將進一步加大其產能降低風險。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P618.51;P618.41
【圖文】：

圖 1.1 耕地占卜平衡機制示意圖（Wu et al., 2017）為遏制城市的無序擴張和進一步維護耕地的數量安全，我國雖已陸續(xù)實行基本農田保護區(qū)劃定與耕地占卜平衡機制（圖 1.1），但多數研究表明其未能有效地保護耕地資源（Wu et al., 2017; Liu et al., 2015; Song and Pijanowski, 2014）。因為后備資源補充耕地的質量與城市發(fā)展侵占耕地資源的質量相差巨大，耕地數量的相對平衡掩蓋了整體耕地質量下降的事實。孔祥斌教授曾于《Nature》期刊呼吁中國亟待加強對于優(yōu)質耕地特別是城郊區(qū)域優(yōu)質耕地的保護措施。盡管全國糧食年產量持續(xù)增長，但其仍表示對優(yōu)質耕地資源不斷流失、而適宜開發(fā)的后備耕地資源殆盡現象的擔憂（Kong, 2014）。優(yōu)劣耕地的置換導致的整體耕地質量下降成為城鎮(zhèn)化影響耕地資源的一項重要表現。1.2.2 耕地質量內涵及其動態(tài)變化研究

第 1 章 緒論真正地對于城市發(fā)展起到很好的支撐作用，而對于黑土區(qū)耕地資源來講，則是一種不可逆的破壞與資源滅失。雖然一些地區(qū)已開展對于城市建設區(qū)域占用黑土資源的表土剝離工作，但有研究指出其收效甚微，并不能有效地遏制城鎮(zhèn)化背景下的黑土資源直接流失現象（韓廷耕, 2016; 牛光輝等, 2014）。與此同時，參照城鎮(zhèn)化背景下城鄉(xiāng)交錯帶土地要素空間重構過程對于耕地資源質量的影響，東北地區(qū)的城市建成區(qū)面向近郊地區(qū)的超需、低密度擴張對于近郊農業(yè)發(fā)展與耕地資源利用將形成巨大阻礙。

【參考文獻】

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本文編號：2725255