东北黑土区耕地利用系统韧性测度及模拟——以齐齐哈尔市为例
文献类型：学位论文
| 作者 | 苗欣然 |
| 答辩日期 | 2024-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 李泽红 |
| 关键词 | 耕地利用系统 韧性 东北黑土区 时空格局 仿真模拟 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 自然资源学 |
| 英文摘要 | 耕地资源是粮食安全的重要保障，东北黑土地土壤肥力高、粮食生产能力强，是东北地区成为中国粮食安全压舱石的关键。由于自然侵蚀和长期高强度开发利用，东北黑土地出现“变薄、变瘦、变硬”问题。同时，气候变暖、自然灾害、人类活动等也对黑土地提出了挑战，黑土地科学保护与合理利用迫在眉睫。因此，研究东北黑土区的耕地利用系统韧性，对实现耕地可持续利用、保障稳定粮食供应具有重要意义。耕地利用系统是以耕地为载体，自然生态子系统和社会经济子系统高度耦合而成的复合系统。韧性强调耕地利用系统在不断演变的过程中对扰动的应对能力，是系统保持结构和功能稳定的关键。然而，我国耕地利用系统韧性研究尚未体系化，在概念内涵、研究方法、研究尺度等方面有待加强，同时鲜少有研究涉及未来耕地利用系统韧性的模拟。因此，迫切需要理清耕地利用系统韧性的内涵，对其现状水平和未来发展进行科学测度和综合研究，为黑土区耕地利用系统可持续发展提供方向。 本文以人地关系地域系统理论、适应性循环理论、可持续发展理论为指导，选取自然地理空间分异明显、黑土类型问题多样、粮食生产能力强的东北黑土区典型区域—齐齐哈尔市为研究区域，在摸清耕地时空格局变化的基础上，基于耕地利用系统的自组织特征和韧性过程属性，解析耕地利用系统韧性的内涵、构建黑土区耕地利用系统韧性测度框架；利用PSR（压力-状态-响应）模型，从黑土地保护政策及相关问题、韧性内涵和属性、耕地利用系统组成3个维度出发，构建多维测度指标体系，在格网尺度对2000年、2020年耕地利用系统韧性进行综合分析；利用增长率模型、系统动力学模型和元胞自动机模型，模拟不同情景下耕地利用系统韧性关键要素的变化情况，结合指标体系和权重测算2030年不同情景下的耕地利用系统韧性，通过比较分析提出韧性视角下黑土区耕地利用系统发展对策建议。研究结果可为黑土区耕地可持续利用和粮食安全保障提供科学认知和实践指导。 研究结果表明： （1）从耕地资源基础来看，与2000年相比，2020年齐齐哈尔市耕地面积减少了1036.85km2，中部耕地流失问题较为突出，净变化率超过-5%；耕地转移动态度水平在15%以内，大部分地区耕地资源较为稳定；耕地空间分布格局为东北—西南向，并有向此方向继续扩张的趋势；耕地转入转出斑块细碎，且大部分转入、转出斑块空间位置接近，草地为补充耕地的主要来源，草地、建设用地和林地是耕地转出的主要去向；随着人类活动强度增加，耕地斑块面积减小、形状趋于规则、空间聚集性降低，生态调节能力减弱。 （2）2000—2020年耕地利用系统韧性得分均值上升至51.33，但仍处于中等偏低水平，区域内部差异逐渐增大。韧性空间格局整体呈现出“西低东高”的分布态势，在大幅降水、耕地开发利用、农业投入等自然生态和社会经济的共同作用下高值分布呈东移北扩的特征，西部低值明显增多。伴随着气候变化加剧、粮食需求增大，2000—2020年耕地利用系统的内外压力上升，但面对压力时系统的支撑能力和稳定性有所改善、应对能力明显增强，人类对耕地利用系统的调控发挥作用。压力层、状态层空间格局未发生较大变化，因农业投入重心转移，响应层的高值转向东部主粮种植及农业发展区。 （3）与2000年相比，2020年人类活动压力对系统韧性制约明显增加，障碍度变化幅度达到113.46%，黑土资源条件、农业生产水平和生态调节能力障碍度水平均在20%左右，是区域韧性提高的主要障碍。根据韧性现状水平和演进趋势进行分区，各等级区的制约因素和发展方向各不相同。快速增长区主要减少系统内外扰动，增加生态调节能力；稳定发展区需防灾减灾、加大资金和技术投入；韧性潜力区需增加农业投入水平，进行土壤修复与水土流失治理；敏感脆弱区侧重于进行耕层培育，提高耕地质量。 （4）在模型构建的过程中，系统动力学模型和元胞自动机模型均通过精度检验，在研究区具有较好的模拟效果。依据耕地利用系统特性设置了现状延续型、经济优先型、资源优先型和协调发展型四种情景方案，模拟结果表明：与2020年齐齐哈尔市耕地利用系统韧性水平相比，四种仿真情景的韧性水平虽均有提高，但有较大差异。其中，协调发展型情景下的韧性水平最高，增长率超过40%，自然生态与社会经济达到相对均衡的状态；经济优先型的韧性水平最低，仅提高了2%。从子系统来看，与2020年相比，四种仿真情景下人类社会经济子系统得分显著上升；除资源优先型外，其余三种情景黑土地自然生态子系统得分均下降，社会经济子系统逐渐领先自然生态子系统。相对社会经济的快速发展，自然生态的治理与恢复更为缓慢，需要较长的时间和更大的投入力度。 基于现状水平和模拟结果，从长期来看，要进一步提升齐齐哈尔市耕地利用系统韧性，需要提高经济发展质量，保障黑土耕地数量、质量、生态安全，促进社会经济与自然生态的协同发展。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 116 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/208062]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 苗欣然. 东北黑土区耕地利用系统韧性测度及模拟——以齐齐哈尔市为例[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。