辽宁省不同地貌区耕地细碎化与耕地生态安全空间关联特征及作用机制研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:lixuantea
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耕地作为农业生产的基础生产资料,是人类赖以生存的最为宝贵的资源,具有保障粮食安全、生态安全和可持续发展的重要支撑作用。耕地细碎化是相对于耕地规模经营而言的一种土地利用格局。近年来,我国耕地受到自然和人为因素的影响,呈现出分散、零碎、无序的状态,耕地景观结构发生了深刻而显著的变化,耕地细碎化问题日益突出。耕地细碎化带来的耕地有效面积减少、耕地质量下降及耕地生态系统脆弱性问题逐渐显化,针对不同地貌区耕地细碎化与耕地生态安全之间的关系还有待研究,尤其是在细碎化角度加强耕地生态安全保护对于耕地资源保护、耕地生态系统保护和可持续利用具有重要意义。本研究以辽宁省不同地貌区为研究对象,以乡镇为评价单元,从景观格局视角构建耕地细碎化评价体系,基于压力—状态—响应(PSR)模型构建耕地生态安全评价指标体系,利用Geoda空间自相关工具开展辽宁省西部丘陵区、中部平原区、东部山地区不同地貌区耕地细碎化与耕地生态安全空间关联特征研究,最后采用计量经济模型分析耕地细碎化对耕地生态安全的作用机制。研究结论如下:(1)不同地貌区耕地细碎化程度差异显著,耕地细碎化特征区域差异明显。从耕地细碎化指数(CLF)均值看,东部山地区(0.1759)>西部丘陵区(0.1273)>中部平原区(0.0950),表明西部丘陵区和东部山地区耕地细碎化程度相比中部平原区更高。从耕地面积细碎(AFI)、形状细碎(SFI)和分布细碎(DFI)指数均值看,西部丘陵区:SFI(0.2715)>AFI(0.1987)>DFI(0.0493);中部平原区:AFI(0.1193)>SFI(0.1136)>DFI(0.0737);东部山地区:SFI(0.3046)>AFI(0.2287)>DFI(0.0811)。西部丘陵区和东部山地区耕地细碎化的主要特征是形状上的复杂不规则性,而中部平原区则表现为耕地斑块数量多的细碎特征。(2)不同地貌区耕地生态安全水平存在显著差异,且不同地貌区耕地所受压力大小、所呈现的状态及做出的响应各不相同。从耕地生态安全指数(CLES)均值看,中部平原区(0.3812)>东部山地区(0.3184)>西部丘陵区(0.2644),中部平原区耕地生态安全水平比丘陵山地区高,但由于平原区地形优势而导致的耕地所承受的压力较大,耕地生态安全水平呈现低水平状态。从耕地生态安全各子系统来看,东部山地区(0.6210)耕地压力子系统生态安全指数最大,中部平原区(0.6138)耕地状态子系统生态安全指数最大,西部丘陵区(0.5001)耕地响应子系统生态安全指数最大。东部山地区耕地所受压力最小,中部平原区耕地所呈现出的状态最好,西部丘陵区积极做出响应效果相对较好。(3)不同地貌区耕地细碎化与耕地生态安全空间自相关及关联特征区域差异较大。根据单变量空间自相关分析结果,耕地细碎化指数(CLF)全局Moran’s I值:中部平原区(0.4665)>东部山地区(0.4116)>西部丘陵区(0.2202);耕地生态安全指数(CLES)全局Moran’s I值:东部山地区(0.7369)>中部平原区(0.6559)>西部丘陵区(0.3562),表明耕地细碎化指数(CLF)和耕地生态安全指数(CLES)均具有较强的空间正相关性。从双变量空间自相关分析结果看,不同地貌区耕地细碎化指数(CLF)与耕地生态安全指数(CLES)双变量全局Moran’s I值绝对值表现为西部丘陵区(0.2445)>东部山地区(0.2141)>中部平原区(0.0726),二者均具有一定的空间关联性,且西部丘陵区二者间的空间关联性最强。(4)在乡镇评价单元尺度,耕地细碎化对耕地生态安全的影响作用区域差异显著。耕地细碎化类型层面回归结果表明:西部丘陵区和东部山地区分别为耕地分布细碎(DFI)、耕地形状细碎(SFI)起主导阻碍作用,中部平原区仅受耕地分布细碎(DFI)的负向作用。西部丘陵区和中部平原区耕地分布细碎指数(DFI)下降1,耕地生态安全指数分别增加0.0489、0.1218;东部山地区耕地形状细碎指数(SFI)下降1,耕地生态安全指数增加0.0633。耕地细碎化指标层面回归结果表明:当西部丘陵区耕地斑块数量(NP)和面积加权形状指数(AWMSI)分别为1783和2.13,中部平原区斑块聚集度指数(AI)为94,耕地生态安全水平达到最优;东部山地区斑块聚集度指数(AI)大于92时,耕地生态安全水平随之提升。因此,建议通过对不同地貌区耕地细碎类型和指标特征进行分区因地制宜治理,从而不断提升不同地貌区耕地生态安全水平。
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