水田扩张中三江平原北部耕地景观演化规律及驱动因素分析

摘要

近年来，中国城市化与工业化的快速推进，建设用地占用耕地问题的日益突出，人口高峰的日益迫近，人民生活水平的不断提高使得保持一定数量的耕地资源所面临的压力不减。同时，人口持续增长，经济稳步发展对耕地的需求进一步加大，人地矛盾日益尖锐，如何基于有限的耕地资源保证国民粮食所需成为一个难题。而发展水田生产对提高粮食产量，增加国民粮食供给具有战略性意义。东北地区（东北三省）耕地垦殖具有明显的方向性，其由南向北、由西向东不断推进，水田化垦殖范围逐渐扩大，耕地总面积几乎呈指数增长。其中，黑龙江省作为农业大省，其耕地垦殖由松嫩平原向三江平原不断推进，水田化垦殖范围继续扩大，耕地总面积持续增加。基于东北地区水田种植在全国的典型性，其快速“水田化”现象表征着全国耕地垦殖“水田化”历程呈加速态势。三江平原北部位于中国东北地区，黑龙江省境内北部。近年来，非耕地转变为耕地现象普遍，使得该区域耕地面积扩大，成为国家重要粮食种植区域。特别是进入21世纪以来十多年间，中央陆续出台一系列强农惠农政策，黑龙江省采取一系列促进该区域农业发展的具体措施，使得该区耕地垦殖率进一步提升，种植业结构不断调整，水田面积迅猛扩大，粮食综合生产能力及商品化程度显著提升，与此同时，区域耕地资源时空分布格局变化明显。从而，三江平原“自然景观耕地化，耕地景观水田化”的耕地景观转化格局在全国“水田化”进程中具有典型性与代表性。本文以国家级商品粮基地——三江平原北部为研究区，将自然生态系统农田化，农田生态系统水田化的典型土地转化特征与景观格局相融合。在此基础上，构建出水田扩张中耕地景观演化研究，这具有重要的理论和现实意义。与此同时，本研究在回顾耕地垦殖历程的基础上，分析“水田化”进程中不同时期耕地景观格局变化规律及空间分布差异，探明未来景观空间分布格局态势，为三江平原乃至黑龙江省水田开发过程中提高耕地资源配置、开展高标准基本农田建设提供依据。与此同时，本文以“三江平原北部自然景观耕地化、耕地景观水田化的水田化历程”为线索，以“耕地景观格局”为切入点，在充分借鉴国“内”、“外”相关研究成果的基础上，采用“景观生态学理论”、“耕地资源优化配置理论”、“区位理论”、“人地关系理论”，依据三江平原北部耕地利用矢量数据，运用标准法，选取典型景观指数，描述水田化过程中耕地垦殖历程，明晰耕地景观演变格局，阐明区域空间分布并对比农区、垦区格局差异，探究区域耕地景观演变的驱动因素。具体内容如下:
　　(1)“水田化”过程中耕地垦殖历程研究。在2000年到2013年间，本研究设定四个时间点，即:2000年、2005年、2010年、2013年，并完成该时点下覆盖研究区的四期耕地利用矢量数据库，基于ARCGIS平台，利用属性表统计每期耕地面积总量，并计算同一时点下水田面积在耕地总量中所占的面积比例，并通过相关模型描述耕地变化速度，刻画水田开发趋势。研究内容为水田化过程中耕地数量变化特征分析;水田化过程中耕地流向特征分析;耕地相对变化率空间分布特征分析。
　　(2)“水田化”进程中耕地景观格局特征研究。基于水出面积大幅扩张的鲜明特点，运用标准法，选取典型景观指数，从区域以及局部的“耕地组分特征”、“空间配置特征”、“斑块演化规律”三个层次由浅入深逐层分析“水田化”进程中景观格局变化特征，主要分析角度如下:水田化过程中三江平原北部耕地景观组分特征分析;水田化过程中三江平原北部耕地景观格局空间配置特征分析;水田化过程中三江平原北部耕地景观斑块演化特征分析。
　　(3)水田化过程中耕地景观驱动因素分析。水田面积的扩大进一步提高耕地垦殖率，改变耕地中水田、旱地组成结构，使得耕地景观空间分布呈现新的特征。在中国这一独特的耕地景观变化其驱动因素十分重要，为此，本文主要将水田扩张的驱动因素归结为以下几个方面:耕地政策因素，耕地政策的推动作用促进三江平原北部耕地面积持续扩大，尤其是水田面积的迅猛扩张;耕地经营主体因素，“农区”与“垦区”耕地经营方式的不同导致耕地格局的差异化;农业现代化差异因素，农业现代化进程的不同进一步影响“农区”与“垦区”耕地空间形态;地表水资源限制因素，水资源供给的限制使得水田呈现井喷式扩散并逐步向整个区域延伸的态势;市场经济因素，市场经济的导向作用促进水田格局的进一步扩大。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 背景目的和意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目的

1．1．3 研究意义

1．2 国内外研究动态及趋势

1．2．1 耕地景观演化过程研究

1．2．2 耕地景观演化模式研究

1．2．3 耕地景观演化动力机制研究

1．2．4 研究述评

1．3 研究的主要内容、目标与问题

1．3．1 研究内容

1．3．2 拟解决的关键问题

1．4 研究方法与技术路线

1．4．1 研究方法

1．4．2 技术路线

1．5 研究的重点、难点、创新点

1．5．1 研究重点

1．5．2 研究难点

1．5．3 研究的创新点

2 基本概念和基本理论

2．1 基本概念的界定

2．1．1 水田化

2．1．2 水田化率

2．1．3 农区

2．1．4 垦区

2．2 基本理论

2．2．1 景观生态学理论

2．2．2 耕地资源优化配置理论

2．2．3 区位理论

2．2．4 人地关系协调理论

3 研究区概况

3．1 研究区自然地理概况

3．1．1 地理位置

3．1．2 地质

3．1．3 地形地貌

3．1．4 土壤

3．1．5 灌丛植被

3．1．6 水资源

3．1．7 气候

3．2 研究区社会经济概况

3．2．1 行政区划

3．2．2 人口状况

3．2．3 经济发展

3．2．4 农业发展状况

4 数据处理与验证

4．1 数据来源

4．2 解译标志的确定

4．3 影像处理

4．4 数据验证

4．5 耕地数据提取

5 水田化过程中耕地垦殖历程分析

5．1 分析方法

5．1．1 耕地变化动态度

5．1．2 耕地变化转移矩阵

5．1．3 年均变化率 年均速度

5．1．4 耕地相对变化率

5．2 水田化过程中耕地数量变化特征分析

5．3 水田化过程中耕地流向特征分析

5．3．1 耕地转入特征分析

5．3．2 耕地转出特征分析

5．4 耕地相对变化率空间分布特征分析

6 水田化过程中三江平原北部耕地演化规律分析

6．1 分析方法

6．1．1 景观类型定义

6．1．2 景观指数选取

6．1．3 选取的景观指数内涵

6．1．4 水田化阶段划分

6．2 水田化过程中三江平原北部耕地景观组分特征分析

6．3 水田化过程中三江平原北部耕地景观格局空间配置特征分析

6．4 水田化过程中三江平原北部耕地景观斑块演化特征分析

7 水田化过程中耕地景观演化规律主要驱动因素分析

7．1 耕地政策因素

7．2 耕地经营主体因素

7．3 农业现代化差异因素

7．4 地表水资源限制因素

7．5 市场经济因素

8 结论与讨论

8．1 结论

8．1．1 水田化过程中耕地垦殖面积大，水田扩张突出

8．1．2 水田化过程中耕地景观演化规律明显

8．1．3 主要的驱动因素对水田面积扩张影响强烈

8．2 讨论

8．2．1 本文研究的不足

8．2．2 论文展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文