【文献分享学习】多尺度耕地质量评价体系转换及其时空变异性分析

01

原名：Evaluation System Transformation of Multi-Scale Cultivated Land Quality and Analysis of Its Spatio-Temporal Variability  

译名：多尺度耕地质量评价体系转换及其时空变异性分析

原文地址：https:///10.3390/su131810100

发表期刊：Sustainability

发表年份：2021年

通讯作者：Yinshuai Li

通讯作者单位：山东农业大学资源与环境学院

02

文章简介

       为了掌握耕地质量在多尺度上的转化方法和时空变化特征，本文构建了3个空间尺度(莱西市、青岛市和山东省)和两个时间尺度(第二次调查(2007年)和第三次调查(2020年))，并利用线性模型对评价体系进行了转换。采用描述性统计、面积统计、空间分布和聚集分析等方法研究了空间尺度的变异性，并分析了空间尺度的动态变化特征。结果表明：(1)R.2规模转换模型有0.826，结构简单，通用性强；(2)随着行政规模的增加，评价单位数量减少，空间分布大体相似，但逐步逼近，高低土地逐渐向中等土地转化，空间聚集程度为县级>省级>市级，具有显著的规模效应；(3)近十年来，莱溪市的平均等级由6.26级提高到6.13级，但仍有很大的发展空间。提出了耕地质量时空尺度转换和尺度效应分析方法，对完善耕地质量评价体系、促进土地保护和区域可持续发展具有积极意义。

03

亮点

       从省、市、县的角度探讨了时空转换的方法，并研究了多尺度的空间变化特征和动态变化规律。

04

材料与方法

①研究区

      耕地面积稳定在700万公顷左右，主要包括灌溉和旱地。耕层土壤质地主要是轻、中、沙质壤土。质地结构主要为壤土和粘土夹层，土层较深。小麦和玉米是主要粮食作物，棉花和花生是主要经济作物，农业现代化和工业化水平较高。

②研究方法

       首先，CLQ在确定多尺度评价体系的基础上，实现了评价。然后，利用线性模型对时空尺度评价体系进行转换。最后，分析其时空变化特征。CLQ对量表转换后的评价结果进行了分析。

③基于GIS的耕地质量评价

      首先，将行政区划图、土壤图和土地利用现状图叠加起来，实现评价单元的划分。其次，采用层次聚类和德尔菲法对评价因素进行筛选。其中，层次聚类法用于筛选相对独立的数量指标。德尔菲法是一种反馈匿名信查询方法，适合于定性指标的筛选。第三，运用层次分析法(AHP)确定评价因子权重。这是在定性基础上发展起来的一种定量评价方法。第四，运用德尔菲法和模糊统计方法确定指标隶属度(Fi)。模糊统计方法是一种基于模糊数学隶属度理论的定量评价方法。

④时空尺度变换CLQ评价体系

       根据不同研究区域的特点，选取相应的评价指标、指标权重和隶属度对其进行评价。CLQ在每个地区。然后，CLQ进行了多尺度评价结果的转化，分为两个步骤：(1)其他规模评价体系的应用。从A级评价单元出发，采用B级评价体系进行评价，得出A区B级评价结果。(2)规模转换模型的构建。以A尺度的评价结果为自变量，B尺度的评价结果为因变量，用线性模型构造了A到B的标度转换模型。

⑤CLQ空间尺度变化特征分析

       空间变化特征分析从两个角度进行：县级区域（莱西市）和市级区域（青岛市）。

(1)其他尺度评价结果的获取。即评价结果为从不同尺度的CLQ评价结果中提取出相应的区域。

(2)评价体系的统一。使用了尺度变换模型将不同尺度的评价结果转化为相应的区域评价体系。

(3)变异特征分析。基于 CLQ 评估结果评价体系统一后，同一区域内的多尺度。

05

研究结果

       根据局部空间自相关分析结果主要集中在中南部，L-L型主要集中在莱溪市北部。青岛市H-H型主要分布在西北，L-L型主要分布在东部和北部，具有相似的空间聚类特征。基于空间自相关分析，莱西市县、市、省三级的MoranⅠ指数分别为0.860、0.248和0.475，青岛市和青岛市分别为0.450和0.776。可以看出，随着行政规模的增加，其空间分布聚集度也随之增加。CLQ莱西市先减后增。其中，城市规模聚集程度最差，这主要是由于独立评价单位数量过多所致。同时，青岛市在不同规模上具有相似的聚集变化。

06

结论与讨论

       随着行政规模的增加，评价单位的数量减少，评价单位的平均数和中位数减少。IFI先减后增，标准差和变异系数先增大后减小。高、低地势变化为中等水平土地。空间分布总体上是一致的，逐渐接近，空间聚集程度表现为县尺度>省尺度>市尺度，具有显著的尺度效应。CLQ具有明显的时间尺度效应。随着时间的变化，它呈现出时间自相关的特征。在自然状态下，CLQ在一定时期内相对稳定。然而，由于耕地管理措施和农业投入水平的差异，CLQ随着时间的推移而不断变化。因此，动态评估和长期监测CLQ是必要的，但目前的研究主要是分析同一评价体系下的变化。然而，随着时间的推移，一方面受到土地时空异质性的影响，CLQ将发生变化，原有的评估系统将不再适用。另一方面，学者们对这一问题的认识CLQ不断完善，导致评价体系不断变化，其中生态环境因素日益成为一个必不可少的指标。因此，如何实现可比性已成为动态监测的首要问题。本文采用线性模型实现了评价系统从第二次调查到第三次调查的时间尺度转换。发现CLQ虽然有较好的发展趋势，但仍主要表现为中等水平的土地，在莱溪市仍有很大的改进空间。得到的时间尺度变换模型有效地提高了时间尺度变换模型的动态可比性。