现代农业园区土地利用对环境影响模拟与评估

High-intensity land use type in modern agricultural parks changed the traditional farming patterns, causing soil pollution, environmental degradation and a series of environmental problems. This project intends to focus on land use pattern of modern agricultural parks coupling of environmental quality, integrating field surveys, sampling and analysis, remote sensing, GIS, and model simulation means, to identify the impact mechanism of land use pattern of modern agricultural parks on soil, water and crop quality, and to investigate spatial-temporal variability of environmental quality in modern agricultural park; Then soil heavy metal contamination risk assessment model will be established based on the influence of land use pattern of modern agricultural parks to assess degree of risk of heavy metal contamination in typical modern agricultural parks. In addition we will propose optimized management strategies of land use patterns to maintain and enhance the environmental quality of modern agricultural parks. These results will contribute to small-scale land use research coupling of environmental quality with significantly theoretical and practical significance.

现代农业园区高强度的土地利用方式，改变传统农作制度和土地利用方式，造成土壤污染、环境质量下降等一系列生态环境问题。本申请项目拟以当前现代农业园区土地利用变化与环境质量耦合研究为核心，在研究现代农业园区土地利用变化特征基础上，利用实地调查、采样分析、遥感、GIS、和模型模拟等手段，辨识现代农业园区化土地利用对土壤、水和农作物质量的影响程度，研究现代农业园区化发展中土地利用类型、强度和方式对环境质量影响的机理，阐明现代农业园区中环境质量时空变异规律；建立基于现代农业园区土地利用变化影响的土地重金属污染风险评估模型，评估典型现代农业园区的土壤重金属污染风险程度,提出维持和增强环境质量的现代农业园区土地利用优化管理策略，为中小尺度区域土地利用与环境质量耦合研究做出探索，具有重要的理论和现实意义。

现代农业园区土地利用方式与传统农业土地利用有很大不同，需要更为深入地理解现代农业园区土地利用与生态环境质量两者间的相互关系。本项目利用实地调查、采样分析、遥感与GIS技术以及模型模拟评估等手段，从现代农业园区土地利用变化特征调查入手，分析其分布格局、驱动机制和发展适宜性，并开展现代农业园区化土地利用下土地重金属污染风险和碳汇动态评价。研究表明：（1）现代农业园区土地利用以设施化、集约化为主要特征，在农业现代化发展水平较高的地区，设施化、集约化农业土地利用都可认为是现代农业园区化土地利用方式；（2）区域农用地面积比例、地形坡度对现代农业园区化土地利用的分布格局影响最大，海拔和村镇、道路和人口分布也有一定影响。驱动力分析显示，农用地面积起基础决定作用，地形条件起主要限制作用，而地区社会经济发展是重要驱动力；（3）运用多指标决策方法框架(MCDM)对研究区发展集约化畜禽养殖土地利用适宜性评价具有较强的鲁棒性和准确性，可为相似地区科学规划发展现代农业园区化土地利用，减轻对环境的有害影响提供参考信息；（4）农地土壤重金属污染风险较高的区域主要分布于城市及工业区周边平原地区，废旧金属回收冶炼等工业排放是造成研究区农地土壤Cd积累的主要来源，集约化农业生产的贡献相对有限。随机森林(RF)模型对于地区尺度的土壤重金属含量空间分布模拟及预测有良好的应用前景；（5）设施化、集约化农业生产中的有机肥和化肥使用量对土壤有机碳含量的空间分布有直接影响，研究区33.7%地区的土地利用结构发生改变，导致全区表层土壤有机碳总量损失为771.01 Gg。由于农业集约化生产效率提高，耕地和建设用地面积稳定和生态建设等，未来土壤有机碳损失速率呈现减缓趋势。研究成果对于更好的认识现代农业园区化土地利用对环境的影响，优化农业土地利用管理策略具有借鉴意义。