经济快速发展地区土地利用变化对粮食供给功能影响机理与评价

The evolution of food supply that land use changes brought about has become a key factor affecting social and economic sustainable development under the background of rapid economic development.This project takes the coupling studies of land use change and food supply as the core in Taihu Lake Basin.With the structure-process-effect as the main line,using the means of remote sensing,GIS spatial analysis technology,model simulations and field surveys,it carries out cultivated land productivity simulation in different periods from 1985 to 2015.On this basis,by exploring the quantitative relationship between comprehensive changes of cultivated land productivity,cultivated land quantity, structure and pattern and response of food supply,the study reveals the impact process and mechanism of land use change on food supply.Then,by trying to build the impact assessment and integrated zoning model of impact of land use change on food supply,it clarifies the spatial and temporal pattern and evolution of food supply in response to land use change,and identifies the degrees and spatial difference of impact of land use change on food supply and high-risk areas of degradation in food supply.Finally,through the optimization scenario simulation of land use,it proposes optimized regulation policies of land use to enhance the capacity of food supply.This project can on one hand provide case study for coupling of land use and supply services of ecosystem in meso-scale area,on the other hand,it can offer decision-making reference for coordination of economic development and land use,and rational use of limited cultivated land in other areas.

经济快速发展背景下土地利用变化带来的粮食供给功能演变已成为影响社会经济持续发展的关键因素。以太湖流域土地利用变化与粮食供给功能耦合研究为核心，以格局-过程-效应为主线，借助遥感、GIS空间分析、模型模拟和野外调查等手段，在计算1985-2015年不同土地利用下的耕地生产力基础上，系统研究耕地生产力、数量、利用结构和方式综合变化与粮食供给功能响应的定量关系，揭示土地利用变化对粮食供给功能的影响过程和机理；构建土地利用变化对粮食供给影响评估与综合分区模型，阐明流域土地利用变化的粮食供给功能响应时空格局与演变规律，辨识土地利用变化对粮食供给影响程度及空间差异，识别未来粮食供给功能退化高风险区；基于土地利用优化情景模拟，提出增强流域粮食供给功能的土地利用优化调控方案，为中尺度区域土地利用与生态系统供给服务耦合研究提供案例，为其他地区如何协调土地利用和经济发展关系、合理利用有限耕地资源提供决策参考。

太湖流域是中国经济发展的前沿阵地和传统粮食高产区，其土地利用变化带来的粮食供给功能演变已成为影响社会经济持续发展的关键因素。本研究基于流域耕地生产力的计算，系统研究耕地生产力、数量、利用结构和方式综合变化对粮食供给功能响应的定量关系，揭示土地利用变化对粮食供给功能的影响过程，阐明流域土地利用变化的粮食供给功能响应时空格局与演变规律，辨识土地利用变化对粮食供给影响程度及空间差异。通过土地利用情景模拟，提出增强流域粮食供给功能的土地利用优化调控方案。.研究表明，太湖流域耕地生产力水平较高，近30 a来就地城镇化和工业化发展导致流域建设用地快速扩张，耕地数量锐减。由于减少的多为城市周边及交通沿线水土条件优越的优质耕地，新增的则多是来源于土地复垦或整理的低产耕地，“高产耕地锐减-低产耕地缓增”导致流域耕地生产力水平下降，且在不同发展阶段下降格局不同。高产田锐减导致流域粮食大幅减产，不同县域由于经济发展水平和耕地利用条件不同，粮食减幅呈现显著空间差异。不同时空尺度粮食生产变化的耕地影响格局不同：30年间耕地量变对粮食减产贡献占50.7%，种植制度变化和耕地量变分别以43.4%和76.3%的贡献成为前后15年粮食减产的主要驱动因素。分区研究结果表明，以苏锡常和上海为中心的流域北部59.5%县域受耕地量变影响显著，粮食减幅较大，集中在太湖东南21.6%的县域和杭州-桐乡-嘉善一线与湖州等18.9%的县域分别主要受耕地利用方式和结构变化影响，粮食变动较小。随着时间演变，耕地量变影响加剧。情景分析结果表明，未来流域耕地持续减少，粮食生产压力仍较大，耕地保护优先情景可实现粮食增产。随着低-中-高方案变动，耕地量变影响范围由75.7%缩小到35.1%，粮食增产区由5.4%增加到54.1%，其中粮食生产变化敏感区将是流域未来主要增产区和粮食生产恢复的潜力区。研究结果为太湖流域和其他地区如何协调土地利用和经济发展关系、合理利用有限耕地资源提供决策参考。