审查的研究评估耕地的生态安全
Yinjie他
Dafang吴
Yanyan刘1和- 1地理学与遥感学院、广州大学、广州,中国
- 2学校的公共管理和政策,中国人民大学,北京,中国
耕地提供基本的土地相关资源,其生态安全,因此,保护的一个重要手段。耕地的生态安全已成为一个重要和富有挑战性的研究领域,近年来。在这项研究中,我们的研究进展作一综述评价耕地生态安全的通过视觉分析。我们评估的概念、特点、驱动因素,评价尺度和方法,技术,和模拟中使用的相关文献。结果表明,虽然相关的概念已经初步建立,耕地生态安全的研究仍处于起步阶段,缺乏全面的工作在这个问题上。普遍的研究主要集中在分析当前形势,但缺乏驱动机构的动态分析耕地生态安全的基于模拟。这使得它难以理解的时空机制耕地生态安全。在该地区未来的研究应该讨论复杂的传动机构社会经济系统和生态系统之间的相互作用,专注于一个综合模型来评估其动态空间和耕地生态安全的多尺度特征,因为这可以告诉理论保护耕地和土地利用的设计规划,以减轻全球气候变化。
1介绍
保护面积,耕地质量和生态是研究土地资源管理的一个重要方面。耕地的面积是生产的基础材料(谭et al ., 2005),其质量是生产力的根本保证(香港,2014),保护其生态安全的基本要求。相关的研究主要集中在安全的区域和耕地的质量而不是它的生态。评估耕地的生态安全不仅是有利于人类与土地之间的冲突管理,确保粮食安全和社会稳定,但同样重要的区域生态环境保护和经济可持续发展,确保和谐社会(张先生和歌曲,2012年)。耕地生态安全是指资源的安全环境、生态系统和社会经济。它是一个功能的概念相对于生态威胁。研究人员系统地分析了可持续土地利用在不同的尺度上,不同地区(拉苏尔Thapa, 2003;Beesley拉姆齐,2009;Aksoy et al ., 2022),如河流、建设用地、草地和湿地在国家、省、市、和地区水平(赵et al ., 2002;李和赖,2011年;王et al ., 2011 a;王et al ., 2011 b;徐et al ., 2011;李et al ., 2014;陈,2017;周et al ., 2018;李et al ., 2019;杨et al ., 2019;Zhang et al ., 2019)。然而,当前的研究并没有充分参加了耕地的生态安全。即使土地生态安全的基本概念尚未明确描述,和方法来评估它停留在起步阶段。没有统一的指标体系或方法可用为此,和一个动态的、多因素系统的生态安全评价耕地仍难以捉摸(郑et al ., 2009;刘et al ., 2017)。这需要考虑的解释概念及其内涵(肖et al ., 2002;陈和周,2005年;朱,2008;张先生和歌曲,2012年),开发一个系统的指标来评估(龚et al ., 2010;李et al ., 2022),并分析相关情况(张先生和歌曲,2012年;吴谢,2019)。评估耕地生态安全的研究可以通知决策合理利用和保护耕地和协调生态系统的健康与可持续发展。
工业化和城市化造成耕地的面积和质量的下降,增加污染,生态环境的恶化。这会影响粮食安全和社会稳定,从而威胁到人类文明的生存。前中国国务院总理温家宝指出,“保护土地资源的管理在发达国家已经经历了两个发展阶段管理的地区,质量和接受更高水平的发展,而中国的管理和保护耕地的发展仍处于初期阶段。“耕地的生态环境恶化将导致它的面积大幅下降,损害其质量(李et al ., 2001)。保护耕地资源,防止农田的污染和破坏,以及加强生态安全的评价,因此,普遍关心的重大问题和艰巨的问题研究。彭et al。(2018)观察到,“在中国等发展中国家,自然栖息地是在高强度的压力下人类干预在快速城市化,只有底线思考生态可以产生一个双赢的解决方案,平衡生态保护与经济发展。“根据aforestated,在这项研究中,我们定义了耕地的生态安全,回顾和总结研究的主要内容,并提出未来研究的方向。
2收集信息普遍研究的状态
研究人员已经进行了初步研究耕地的生态安全,为评估和模拟提供一个坚实的基础。有关这一课题的文献的数量继续增长,它可以免费下载。我们使用CiteSpace软件直观地分析研究。它广泛用于文学评论,因为它可以提供有用的结果(陈,2012,2020年;陈和歌曲,2019年)。
我们构建了一个数据集的文学耕地生态安全的通过使用多个来源。它包含出版物从1994年12月到2023年3月。科学的论文来自网络,斯高帕斯,尺寸,和PubMed数据库,使用最广泛的书目数据库的研究(维瑟et al ., 2021)。表1总结了数据库,该数据库包含1288项研究的信息。
表1。比较搜索查询的数据的来源。
执行的结果CiteSpace所示图1强调,概述相关研究的最活跃的领域。
图1。概述集群耕地生态安全的文学。
图1概述了底层网络的区域,经常被引用的引用。节点代表参考引用,集群代表主题的浓度。浓度可能不同程度广泛跨集群,每个集群是分配一个自动生成的标签。最大的集群,# 0耕地保护,是中心的网络。第二大集群,# 1的经济效益,是附近集群# 0(见表2对集群的细节)。
表2。集群代表的主题研究耕地生态安全。
构造数据库的文章被引用4216次,4131次不包括自相关性。因此,每条引文的平均数为13.15,和h指数是35。这些文章属于不同的类别,包括环境科学、环境研究、绿色可持续的科学和技术,生态和生物多样性保护。研究人员从中国最多产的出版物,其次是美国,德国,荷兰,和印度。中国研究人员主要来自中国科学院(CAS),地理科学研究所和自然资源研究的中科院,中科院大学中国农业大学和中国地质大学。这些作者都是由中国国家自然科学基金资助(国家自然科学基金委),中科院,基础研究基金研究中央大学、中国博士后科学基金会和中国的国家重点研究和发展项目。相关的研究关注于环境科学生态、科技、农业和生物多样性保护和工程。这个研究领域的时间轴和重要的文章显示了耕地的生态安全图2和表3,分别。
图2。时间轴视图的文学记录耕地生态安全。
表3。重要文章的概述。
上述时间表文学的耕地生态安全的显示圆的面积代表文献记录被co-citation率。CiteSpace识别的研究刘et al。(2017)在集群# 4(栖息地质量)和吴et al。(2017)在集群# 5(土地复垦)是最值得注意的文章,因为他们已经被多个co-cited文章。的研究彭et al。(2018)在集群# 10(生态走廊)引用率最高的生态土地。的表3显示了出版最早的出版日期,引用率最高,co-citation强度最高,最相关的和最新的出版物。
2.1的耕地生态安全的研究现状
生态安全是一个涉及自然科学和社会科学的跨学科领域。虽然没有共识生态安全的定义,大多数学者声称,它可以在广义和狭义理解。广义的生态安全封装了人们的生活,健康,幸福,基本权利,安全的生活,获得必要的资源和能力来适应环境变化和社会秩序。反过来,这包括自然生态安全、经济安全、社会生态安全构成一个复合的生态系统安全。生态安全的狭义定义是自然和半自然生态系统的安全,属于他们的完整性和整体健康水平(肖et al ., 2002;陈和周,2005年)。一个生态系统的健康是环境管理的新概念。正常的生态系统被认为是健康、稳定和可持续的,因为他们可以维持他们的组织结构、自主性、压力和弹性。不健康的生态系统是不完整的或异常的功能和压力下。
发达国家的研究都集中在评估土地生态健康和提供了一个明确的和完整的概念和相关系统和评估方法。这些贡献可以被视为相关土地生态安全评估工作,但大多数此类研究忽视了耕地生态安全。耕地生态安全的研究在中国的发展大致经历了三个阶段。始于1990年代,但是生态安全的重要性,真正脱颖而出在三江沉重的洪水之后在1998年和2000年中国北方的沙尘暴。在此期间,这样的学者等Yu et al。(1999)研究区域的生态安全模式。这可以被视为研究的第一阶段耕地生态安全。随后,彭et al。(1996)和其他学者报道的基础研究评估生态环境,为此构建了一个评价系统,对中国进行了实证分析。这可以被视为第二阶段的研究。与日益增长的实现耕地的生态环境的重要性,研究逐渐关注耕地的安全(张,2006)。这包括评估耕地生态安全的(李和赖,2011年;王et al ., 2011 a;王et al ., 2011 b;徐et al ., 2011;彭et al ., 2018),使预测基于模拟(徐et al ., 2007)。这是第三个,现阶段的研究。
2.2研究发达国家的地位
人们普遍承认,“生态安全”的概念出现在1980年代。早期的研究对这个问题关注分析的概念及其意义(温,2008)。相关的研究在发达国家开始的健康生态系统的评估。早在1941年,奥尔多·利奥波德提出了土地的健康的概念和内涵,并将结果应用到评估其功能。从那时起,研究生态系统和环境安全问题逐渐发达(肖et al ., 2002)。生态安全变化的意义首先是由莱斯特·r·布朗,一位著名的美国环保人士。他重新定义了国家安全的概念在1977年宣称,“现在,对安全的威胁从国与国之间的关系,并从人与自然之间的关系”(布朗et al ., 1981)。从1983年到1987年,联合国世界环境与发展委员会制定的报告名为“我们共同的未来,”,系统地分析了主要经济,社会,人类面临的环境问题。报告将“可持续发展”为基本平台,保护和发展环境资源,满足当前和未来的世代。它建议一系列政策目标和行动计划和使用术语“环境安全”(世界环境与发展委员会,1987年)。1989年,国际应用系统分析研究所正式提出了生态安全的概念(陈和周,2005年)。在1990年代早期,美国、俄罗斯、欧盟和其他国家增加“环境安全”或“生态安全”国家安全战略的主要目标。1991年8月,美国的“国家安全战略报告”是第一个把环境安全融入国家利益。史蒂夫·朗和诺曼·迈尔斯开发和促进了生态安全的概念在一个非常早期的阶段。》讨论了环境和生态安全与可持续发展的关系(》,1999年)。迈尔斯称,生态安全是生态退化引起的战争地区资源和全球环境威胁,这反过来,都与缺乏经济和政治安全(迈尔斯,1989)。Gro Harlem布伦特兰,挪威前首相和世界环境与发展委员会主席加利,前联合国秘书长,和阿尔•戈尔(Al Gore),美国的前副总统,都是先锋的开发和推广生态安全。他们声称生态安全源自生态威胁和风险的概念。人类生态威胁的主要责任,并确保生态安全是必要的对社会,政治权力,和全球社区和社会稳定的一个重要组成部分,国家安全、公共安全(赫曼et al ., 2003;福利et al ., 2005)。“全球生态安全公民条约”是提出在1996年地球公约和已经签署了来自100多个国家的超过200万人。它是第一个国际共识的生态安全。该条约是基于生态安全,可持续发展和生态责任和争取的利益和义务成员之间的协调和组织。联合国组织的可持续发展世界首脑会议于2002年在约翰内斯堡,南非。它关注全球生态安全的问题,促进了研究问题(Espejel et al ., 1999;李,1999;史密斯et al ., 1999)。研究发达国家生态安全的微观分析都集中在两个方面。一个是基因工程,对生态安全的风险,另一个是使用化肥对农业生态系统的健康和安全(Alipbeki et al ., 2020 a;Alipbeki et al ., 2020 b)。研究在21世纪已经表明,直接测量、网络分析和模型模拟生态安全评估是必要的。这些需要的技术评估的生态景观,如遥感和地理信息系统,全面理解生态安全的功能流程。
总之,在发达国家生态安全的研究都集中在区域生态安全和可持续土地利用宏观和微观层面上。它介绍了相关概念、理论系统、评价的方法和指标,动态监测。
2.3研究发展中国家的地位
2.3.1概念的定义
耕地生态安全的概念,提出了最近才。许多研究人员提供了不同的帐户和解释根据他们的学术背景。赵et al。(2002)提出土地利用的环境影响的安全应该被用作耕地生态安全的原型,这包括水土流失,土地沙漠化,退化土壤的质量。这样的负面环境影响造成的耕地的开发和使用。张(2006)指出,耕地的生态安全是指一个场景,在该场景中,生态环境,这是可靠的人类生存和发展的基础,unthreatened,或少威胁,损害和不平衡。在这种情况下,生态系统稳定和平衡,有丰富的自然资源,耕地的生态环境无污染,无麻烦的,unthreatened。朱(2008)进一步发展生态安全的概念,指出耕地资源,包括资源和环境的安全、生态系统和社会经济安全,意味着生态系统有一个正常的结构,可以确保满足社会和经济可持续发展的需要。耕地的环境安全意味着耕地资源和生物环境的安全或unthreatened。耕地的生态系统的安全包括其内部结构的安全。耕地的社会经济安全是耕地资源的功能和特性,实现社会和经济的安全。耕地的社会和经济安全的最终目标是确保其生态安全(彭et al ., 2004;他et al ., 2017年)。王军(2009)声称耕地的生态安全,确保生态环境影响较小,或影响,通过相互协调的自然、经济和社会系统在特定的时间和空间尺度。耕地的生态系统功能通常在这种情况下。我们定义的耕地生态安全的有机统一,质量和生态环境在一定的时间和空间尺度。因为材料的回收、能量转换和信息的流动不断变化的生物和环境系统之间耕地的生态安全,他们总是相互关联的(图3)。耕地生态安全的安全与发展方向是一个高于地区,质量和生态环境。耕地生态安全的生态功能状态相关的威胁,是一个相对和动态的概念。地区主义的特点,系统误差,动态、细微、监管、外部性、宣传、和策略。耕地生态安全的概念可以促进高质量的发展来实现环境和社会经济效益表4)。
图3。系统的组成结构对耕地生态安全。
表4。耕地生态安全的环境和社会经济。
2.3.2分析耕地生态安全的特性
耕地生态安全的都有自己的特色。张(2006)指出,耕地不自然的特点,不可逆性,长期性和完整性。朱(2008)发现它也有共性的特点,crypticity和策略。耕地资源的共性的安全在很大程度上取决于外部效应。因为耕地保障粮食安全的功能,它被认为是一种公共产品。其生态安全变化缓慢而微妙。需要很长时间的耕地从一个安全的状态改变到一个不安全的状态,因为这种转变是难以检测。我们确定了这个过程的时候,土地已经发生质变。生态安全是国家安全系统的重要组成部分,因为它为社会和经济可持续发展具有战略意义。耕地的生态系统在整个生态系统中起着重要的作用。王军(2009)指出,全面和耕地生态安全的重要特性。它们包括许多方面,以及影响力,自然、生态、经济和社会因素。这些因素相互作用和影响,使生态安全复杂。在不同的时间尺度分析表明,它经历了动态进化。
2.3.3驱动因素分析耕地的生态安全
在他们的驱动因素分析耕地的生态安全,中国研究人员特别注意理论分析,但忽略了全面、系统、和实证分析(朱,2008)。赵et al。(2002)得出影响耕地的生态安全的主要因素是人口增长、社会经济发展、土地利用模式,技术开发、环境优化、和环境政策。张(2006)声称区域地形和自然灾害影响重庆三峡库区的生态安全。朱(2008)提出了划分耕地生态安全的影响因素在中国直接和间接因素。经济是直接因素指的是金融对农业的支持,和保护耕地的社会意识是间接因素。也起着关键作用的间接因素影响耕地生态安全的并确定生态安全的程度。王(2009)声称耕地生态安全的影响因素包括自然、经济和社会因素。他分析了石家庄的生态影响因素基于动态变化,耕地质量和生态环境。普遍的研究表明,耕地的生态安全是受自然和人类活动的许多方面在不同的尺度。分别分析了相关条件,影响的范围,及其动态过程可以帮助合理解释和预测变化的机制,在耕地的生态安全。
2.3.4土地生态安全评价的尺度
规模指的是生态系统的大小(空间尺度)或其时间动力学(时间尺度)(傅et al ., 2001)。使用不同尺度收益率不同层次的交互模式和流程和规则。这最终会影响科学和实践方面的研究(卢和傅,2001年;马et al ., 2005)。在多尺度生态安全可以考虑。理解尺度生态安全的耕地是最有效的评估手段,建立一个系统的一个重要的先决条件(李,1999)。耕地的生态系统健康状况的不同在不同的时间阶段演化的结构和功能。能量流和回收的材料在每个组件在不同阶段保持稳定和动态平衡,和耕地变化的生态系统的健康与环境(崔和阳,2003年)。研究使用“时间点”可以用来快速评估耕地的现状和特征,但不同的参考索引的值通常创建结果的巨大差异。研究以“时间”可以用来轻松定义耕地的动态变化,但是这一策略收益不确定的结果,当数据不完整(崔和阳,2003年)。耕地生态安全的研究在不同的空间尺度上考虑不同的物体,如个人、整体人口,社会,生态系统和景观。反过来,这需要一个合适的空间尺度与macroecological建立关系和微生态问题(张任,2005)。大规模的研究有助于更好地理解生态安全的状态,而小规模的研究有助于探索生态安全的机制及其详细具体的性能。因此,相关的研究不应只考虑时空统一耕地生态安全的但还检查的时空差异,根据研究对象的特点,提高评价的真实性。尺度转换是通过时间和空间连接在不同的层次,涉及到将数据从一个到另一个。从进化的角度来看,从相对大规模研究结论可应用于小规模的研究。评估空间规模包括转换的数据从国家、省、和地区水平(赵et al ., 2002;朱,2008中尺度)到地级市,以及县级和低水平(王2009年)。评价的时间规模范围从一年到连续数年(朱,2008)。然而,如果耕地生态安全的研究规模太大,很多细节可能会丢失。这也导致缺乏考虑地区差异(李et al ., 2001)。
2.3.5评价的方法和技术
评估耕地生态安全的研究从定性研究发展到定量研究近年来在中国。定性研究为此提供了理论基础,而定量评价可以识别的状态和水平的生态安全,耕地呈现它可衡量的。使用定性和定量方法评估耕地的生态安全,因此,自然的普遍研究的发展方向。目前使用的方法包括模糊综合评价,综合基于索引的方法,系统的基础方法,方法来确定生态承载能力,基于人工神经网络(左et al ., 2002;刘et al ., 2011)。王军(2009)量化指标来评估耕地生态安全的使用一个线性无量纲方法根据统计年鉴数据和实地调查。BP神经网络是用来评估在石家庄市耕地的生态安全,结果是模拟在MATLAB 6.5。作者将耕地的生态安全状态分为五个层次:贫穷,中间,好,很好,和理想。吴和谢(2019)使用的压力支持框架作为系统的评估指标和使用一种改进的BP神经网络模型来捕捉动态时空变化的耕地生态安全玉溪城市从2005年到2015年。然而,大多数的研究耕地生态安全的在中国仍在使用定量分析的统计年鉴数据,和3 s空间分析技术的结合,使评价是相对罕见。
2.3.6系统指标的评估
的主要思想基础指标的制定一个系统的评估耕地的生态安全是确定生态环境与社会之间的关系。这样一个系统的指标是一个庞大而复杂的系统。社会共识的标准指标体系评价为此仍然遥遥无期。最常用的方法包括旅游地索引的系统,我们分析系统,景观的指标体系,指标体系的可持续发展。系统的综合指标,将其集成到上述系统,是建立在生态和土壤科学的基础,因此参加社会、经济、和landscape-related数据。这被认为代表了未来的发展方向研究耕地生态安全的评价(刘et al ., 2011)。评价指标的选择是基于科学性的原则,诚信、主导地位,可用性、操作主义、普遍性、活力和稳定性。朱张洪波创建了一个系统的指标来评估根据耕地生态安全影响因素的内涵。它由六个指数代表直接影响因素,5代表间接影响因素,五个指标的社会经济影响。王军(2009)创建了一个系统的指标评价基于目标层,索引层,水平的指标,和22个指标的评价。影响耕地生态安全的自然因素包括人均区域耕地和未使用的土地面积人均、森林覆盖率和该地区稻田。考虑经济因素包括GDP增长率、农业支出的比例,人均农民纯收入,化肥的使用单位耕地。社会因素包括影响耕地生态安全的城市化水平,耕地压力指数,人口密度和人口增长的速度。温家宝et al。(2007)提出了一个系统的指标,考虑气候和土壤的质量,地质地貌,通过19个指标和耕地的面积。作者提出了生态安全的一个因素,全面考虑的重要因素。社会和经济因素无法满足需要评估耕地的生态安全。研究人员,因此,需要更加注重耕地的面积和生态环境质量的相关因素。
2.3.7模拟和预测
随着耕地生态安全的现状不能满足社会的需要,预测其状态通过模拟研究已经成为流行。徐et al。(2007)提出了一个早期预警系统的耕地生态安全。这涉及到生态环境的定性评价,预测其将来预期的状态,生成一个警告如果有害的变化预计会阻碍生态环境和社会经济的协调发展。作者使用Microsoft VisualStudio.NET作为平台来开发一个早期预警系统的这种在中国安徽。他们也开发早期预警指标和方法设置警告基于四个方面的考虑:在农田土壤的肥力,环境的质量,健康,和输出。然而,这个系统只是一个原型,需要进一步的研究和发展。此外,它是只基于一个索引,这样它不考虑评估的因素之间的复杂关系。此外,它不能模拟区域耕地资源生态安全或变化的趋势,在他们由于缺乏基于3 s技术的支持。因此,模拟和预测耕地生态安全的应积极吸收相关学科的研究成果,旨在开发从单因素到多因素综合模拟。
2.3.8措施保护耕地的生态安全
随着发展中国家经济快速发展的时期,对耕地的保护起着重要的作用在确保国家粮食安全、社会稳定、安全的地区生态环境,以及城市和农村地区之间的整体协调发展为他们(Cai, 2001;歌曲和欧阳,2012年)。这决定了耕地生态安全的状态。歌et al。(2014)指出,对耕地的生态保护应遵循的多功能要求城乡居民对耕地,更要注意节约资源和保护环境通过一系列措施与土地利用和土地管理。这可以确保区域、质量和耕地的空间模式适用于农田生态保护和协调发展。傅和褐色(2005)认为耕地的生态安全问题从1995年到2004年在中国湖北省。彭(2013)考虑耕地的综合生态安全在江汉平原在中国从2001年到2010年。他指出,生态安全的措施,确保耕地是为了宣传,提高公众意识,影响有关规定,建立早期预警系统,加强耕地的生态恢复和重建,防止农业污染,建立生态补偿机制,控制人口,鼓励人们协调和耕地开发预留资源,开展土地整理和挖掘,实现耕地的面积和质量之间的平衡。陈(2011)开发五措施根据风险状态的山东省耕地生态安全的从1999年到2008年在中国:增加耕地的生态保护资金,提高农业机械化水平,加强投资在农业和生态安全的管理,并建立耕地保护法律制度。张(2006)提出了保护耕地的区域生态系统。他申请到一个水库在重庆丰都城县省中国通过考虑机构担保,资金和技术保障。保护耕地的生态需要满足多功能要求其利用率、自然和社会经济条件,和多层次、多维空间和功能形式发展的相应措施。
3的研究进展评估耕地的生态安全
的重要性,研究耕地的生态安全是在发达国家和发展中国家广泛认可。研究人员分析了耕地生态安全的问题通过使用理论与可持续发展的目的和方法。这些研究为进一步的发展奠定了重要的基础系统在相关领域工作。然而,由于研究对象的复杂性和局限性的一个不完美的理论体系和方法的研究,在下一节中描述的问题继续需要关注。
3.1关注中尺度耕地生态安全的研究
由于不同的空间和时间尺度用于研究,评估的各种机制的安全的耕地生态系统产生不同的结果。由于耕地的生态系统的复杂性,许多研究在过去专注于研究宏观的空间规模和短时间尺度。此外,观察和研究使用单一的规模,和缺乏研究中尺度,这使得它很难理解区域耕地生态安全基于其整体进化的动态特征和机制。随着高分辨率遥感技术的发展和depth-monitoring技术,现在可以在多个水平上研究从大区域同步数据(左et al ., 2003;李、潘,2010年)。研究中尺度可能最适合耕地的生态安全。
3.2建立指标体系的评估耕地生态安全
研究者提出多个系统的生态安全指数评估耕地根据他们的目标是在不同领域的研究(高et al ., 2008;高et al ., 2017;赖et al ., 2023)。这些系统涉及到大量的自然元素,如地形、植被、景观指数、景观功能和生态指标,以及非天然的因素,如社会、经济、人类活动的压力。然而,与大量的指标评价体系复杂的生态安全问题和阻碍其评估。因此,应该使用尽可能少的指标代表,这样他们可以控制关注的最重要问题。评价指标应该由社会和经济因素,选择面积和耕地的质量和生态环境。未来的研究需要讨论的复杂机制社会经济系统和生态系统之间的相互作用的链“identification-external风险影响程度影响到区域的安全机构预防”构建的指标体系评估耕地生态安全。
3.3改善当前的方法和发展新的
研究和评估耕地生态安全的技术仍处于起步阶段。模型评价方法为此,特别是,在未来的工作需要更新。目前,静态方法的评价是最主要的,而动态评估的方法很少。定量数学模型评估更常用的空间评价模型。因此,未来的研究评估耕地的生态安全应该寻求结合数学模型和3 s技术建立模型。此外,动态评价方法应考虑基于静态评估。研究人员应该确定的关键因素和过程的耕地生态安全。
3.4加强耕地生态安全研究和气候变化
耕地生态安全的建议中发挥着重要作用减慢全球变暖。根据政府间气候变化专门委员会2006年的报告,不同的耕作方法影响碳池的变化,例如,灌溉和旱地或温室农业。这些农业方法直接影响气候变化谷俊侠和瑞安,2000;西蒙et al ., 2006)。耕地生态安全的变化不仅影响人类活动,但在气候变化问题上也有深远的影响。如何定量分析耕地生态安全的影响气候变化不仅是气候变化领域的科学问题,而且表面系统科学领域的一个难题。
4结论
我们这里的相关研究的回顾表明,大多数研究认为土地资源的安全作为研究的对象,而很少有作者认为耕地的生态安全。此外,大多数研究使用了静态分析,而不是基于模拟的动态分析。最近的作品被认为是典型的地区案例研究区域耕地资源的角度来看,土地质量的变化,机制推动这些变化,景观模式,社会和经济发展之间的关系。然而,这些研究过份强调的安全性和预防损伤的面积和耕地资源质量,但忽视了耕地生态安全。评价这是一个重要的手段,监测生态环境风险、管理生态资源,提供早期预警的生态环境质量的变化。近几十年来快速城市化和现代化,耕地的生态系统和人类活动之间的冲突日益突出。耕地非农建设的使用,使用化学肥料,污染土壤的重金属残留严重问题,恶化其景观耕地的质量和片段。这增强了土地的生态退化的风险。耕地的生态风险将导致增加碳排放,水污染,水土流失影响粮食安全和社会稳定。此外,社会进步导致耕地的意义转换的传统生产生态功能的函数。 The concept of ecological security has been introduced can improve the quality of cultivated land and achieve sustainable development. Therefore, investigating the ecological security of cultivated land can help relieve the tension between humans and nature, modernize its management, and provide a reference for decision making and future planning in agriculture.
5讨论
耕地生态安全的评价已经成为近年来研究的新领域。没有统一评价体系可以作为参考,和一些理论和方法已经开发出来。然而,这个话题是非常重要的。在这项研究中,我们系统地回顾了文献在耕地的生态安全,并建议未来的理论和实践研究的方向。我们有以下贡献研究面积:1)介绍了一般的研究领域,包括杰出的研究人员,国家起源的研究,研究机构、和重要的研究。这帮助确定耕地的生态安全的研究现状。我们使用CiteSpace软件想象我们的调查的结果。2)我们确定了概念、阶段和耕地生态安全的特点和驱动因素。我们也系统地讨论了有关评价的尺度,方法和技术,系统的指标,模拟和预测的方法,和保护的措施。3)我们为未来的研究提供了方向。 We believe that the factors of the ecological security of cultivated land are an important basis for the formulation of measures and policies on land resource management, land use structure optimization, land use transformation, and ecological protection.
数据可用性声明
最初的贡献提出了研究中都包含在这篇文章/补充材料;进一步询问可以针对相应的作者。
作者的贡献
决断力,DW、YL和赫兹的概念和设计研究。你怎么组织数据库。本产品执行统计分析。你怎么写了初稿的手稿。YH, DW、YL和赫兹写的手稿。所有作者导致手稿修改和阅读和批准提交的版本。
资金
这项工作是由中国国家自然科学基金项目支持,(No.41971184);广东省自然科学基金团队项目,(No.2018B030312004);广东省哲学社会科学规划办公室项目下“纪律Co-projects 13下2020年五年计划”(没有。GD20XYJ32);2022年广东省普通高校特色创新类别项目(人文社会科学类)(2022 wtscx087);2022年广州市教育局高等教育科学研究项目(202235269);广东省教育部门,在“2020研究项目在13日的五年计划,特殊研究领域的建设商路Kong-Macao大湾区”和“丝绸之路”(2020号gxjk199);2021课程思想政治教育建设项目“土地利用规划”广东省高校教学管理研究所(没有。x-kcsz2021158);广州大学项目“校园研究项目(研究类)”(没有。 YJ2021007); 2022 Guangzhou Higher Education teaching quality and teaching reform project (No. 2022JXTD001); and Renmin University of China: the special developing and guiding fund for building world-class universities (disciplines).
确认
作者要感谢WD和古银,广州大学价值的讨论和援助在解释这项研究的结果的重要性。他们也感谢编辑和审稿人的宝贵的意见和建议。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
出版商的注意
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或那些出版商编辑和评论员。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。
引用
Aksoy, H。,Kaptan, S., Varol, T., Cetin, M., and Ozel, H. B. (2022). Exploring land use/land cover change by using density analysis method in yenice.Int。j .包围。科学。抛光工艺。19日,10257 - 10274。doi: 10.1007 / s13762 - 021 - 03847 - 5
Alipbeki, O。,Alipbekova, C., Sterenharz, A., Toleubekova, Z., Aliyev, M., Mineyev, N., et al. (2020a). A spatiotemporal assessment of land use and land cover changes in peri-urban areas: A case study of arshaly district, Kazakhstan.可持续性12 (4),12041556。doi: 10.3390 / su12041556
Alipbeki, O。,Alipbekova, C., Sterenharz, A., Toleubekova, Z., Makenova, S., Aliyev, M., et al. (2020b). Analysis of land-use change in shortandy district in terms of sustainable development.土地9(5),147年。doi: 10.3390 / land9050147
Beesley, k B。,和Ramsey, D. (2009). Agricultural land preservation.Encycl Int。嗡嗡声。Geogr。25 (6),65 - 69。
陈建,(2020)。瞥见COVID-19文学在微软的前八个月的学术图:主题、引文上下文,和不确定性。前面。研究指标肛门。5,607286。doi: 10.3389 / frma.2020.607286
陈,C。,和Song, M. (2019). Visualizing a field of research: A methodology of systematic scientometric reviews.《公共科学图书馆•综合》14 (10),e0223994。doi: 10.1371 / journal.pone.0223994
h . s . (2017)。评估和分析我国在环境敏感地区使用一个能值生态足迹。Int。j .包围。公共卫生》14 (2),136 - 146。doi: 10.3390 / ijerph14020136
崔,b S。,和Yang, Z. F. (2003). Temporal-spatial scale characteristic of wetland ecosystem health.下巴。j:。生态。14 (1),121 - 125。
Espejel,我。,Fischer, D. W., Hinojosa, A., García, C., and Leyva, C. (1999). Land-use planning for the guadalupe valley, baja California, Mexico.城市土地¬角计划。45 (4),219 - 232。doi: 10.1016 / s0169 - 2046 (99) 00030 - 4
福利,j . A。,DeFries, R., Asner, G. P., Barford, C., Bonan, G., Carpenter, S. R., et al. (2005). Global consequences of land use.科学309 (5734),570 - 574。doi: 10.1126 / science.1111772
高,Y。,Gao, J. R., and Li, F. J. (2008). Assessing the ecological conditions of stream ecosystems in the suburb of Beijing using a channel-wetland-riparian index.学报生态。罪。28 (10),5149 - 5160。
高,Y。,Zhang, C., He, Q., and Liu, Y. (2017). Urban ecological security simulation and prediction using an improved cellular automata (CA) approach-A case study for the city of wuhan in China.Int。j .包围。公共卫生》15(6),643年。doi: 10.3390 / ijerph14060643
谷俊侠,c·P。,和Ryan, M. G. (2000). Evidence that decomposition rates of organic carbon in mineral soil do notvary with temperature.自然404 (6780),858 - 861。doi: 10.1038 / 35009076
锣,j . Z。,Xia, B. C., and Liu, Y. S. (2010). Study on spatial-temporal heterogeneities of urban ecological security of Guangzhou based on spatial statistics.学报生态。罪。30 (20),5626 - 5634。
他,y . J。,Wu, D. F., and Liu, Y. Y. (2017). “Construction and evaluation of cultivated land ecological security system: A case study in zhuhai city,” in2017年国际会议6日在能源、环境和可持续发展(ICEESD 2017)(亚特兰提斯出版社),496 - 501。
赫曼,S。,Dabbert, S., and Raumer, H. G. S. V. (2003). Threshold values for nature protection areas as indicators for bio-diversity: A regional evaluation of economic and ecological consequences.阿格利司。Ecosyst。环绕。98 (1/3),493 - 506。doi: 10.1016 / s0167 - 8809 (03) 00108 - 7
赖,h . M。,Wu, D. F., and Li, Y. S. (2023). Study on ecological risk assessment and prediction of cultivated land in Guangzhou.广东农业。科学。50 (1),164 - 176。doi: 10.16768 / j.issn.1004 - 874 x.2023.01.015
Lambin, e . F。,和Meyfroidt, P. (2010). Land use transitions: Socio-ecological feedback versus socio-economic change.土地使用政策27 (2),108 - 118。doi: 10.1016 / j.landusepol.2009.09.003
李,j . T。,Elton, M. J., and Thompson, S. (1999). The role of GIS in landscape assessment: Using land-use-based criteria for an area of the Chiltern Hills area of outstanding natural beauty.土地使用政策16 (1),23-32。doi: 10.1016 / s0264 - 8377 (98) 00033 - 7
李,c . X。,Wang, X. L., Ji, Z. X., Li, L., and Guan, X. (2022). Optimizing the use of cultivated land in China’s main grain-producing areas from the dual perspective of ecological security and leading-function zoning.Int。j .包围。公共卫生》19(20),13630年。doi: 10.3390 / ijerph192013630
李,m . Y。,和Lai, X. J. (2011). Evaluation on ecological security of urban land based on BP neural network: A case study of Guangzhou.经济学。Geogr。31 (2),289 - 293。
李,x B。,Tian, M. R., Wang, H., and Yu, J. (2014). Development of an ecological security evaluation method based on the ecological footprint and application to a typical steppe region in China.生态。印度的。39 (1),153 - 159。doi: 10.1016 / j.ecolind.2013.12.014
李x J。,Liu, G. J., and Qian, L. X. (2001). Assessment of land use and land cover change in a middle size catchment: A case study of the middle yiluo area.科学。Geogr。罪。21 (4),289 - 296。
李,z S。,和Pan, J. J. (2010). The cultivated land extraction from modis image based on scale advance: A case study of northern jiangsu Province.远程参议员抛光工艺。达成。25 (2),240 - 244。
李,Z。,Sun, Z., Tian, Y., Zhong, J., and Yang, W. (2019). Impact of land use/cover change on yangtze river delta urban agglomeration ecosystem services value: Temporal-spatial patterns and cold/hot spots ecosystem services value change brought by urbanization.Int。j .包围。公共卫生》16 (1),123。doi: 10.3390 / ijerph16010123
刘,J。,Coomes, D. A., Gibson, L., Hu, G., and Luo, Y. (2019). Forest fragmentation in China and its effect on biodiversity.医学杂志。牧师。94 (5),1636 - 1657。doi: 10.1111 / brv.12519
刘,X。,Liang, X., Li, X., Xu, X., Ou, J., Chen, Y., et al. (2017). A future land use simulation model (FLUS) for simulating multiple land use scenarios by coupling human and natural effects.Landsc。城市的计划。168年,94 - 116。doi: 10.1016 / j.landurbplan.2017.09.019
刘,Y Y。,Wu, D. F., and Wang, Z. H. (2011). Research review on ecological security assessment of wetland.Geogr。Geo-Infor-mation科学。27 (1),69 - 75。
妈,s . N。,Yue, T. X., and Wu, S. X. (2005). Considering effect of spatial scale on landscape diversity simulation: The case of Fukang City in Xinjiang Uygur Autonomous Region.Geogr。Res。25 (2),359 - 367。
彭,b Z。,Dou, Y. J., and Zhang, Y. (1996). Comprehensive environmental quality evaluation using dynamic view.中国环境。科学。16日,16 - 19。
彭,J。,Yang, Y., Liu, Y., Hu, Y., Du, Y., Meersmans, J., et al. (2018). Linking ecosystem services and circuit theory to identify ecological security patterns.科学。总环境。644年,781 - 790。doi: 10.1016 / j.scitotenv.2018.06.292
彭,s . L。,Hao, Y. R., and Lu, H. F. (2004). The meaning and scales of ecological security.《科学。Sunyatseni Nat。大学第27 - 31 43 (6)。
拉苏尔,G。,和Thapa, G. B. (2003). Sustainability analysis of ecological and conventional agricultural systems in Bangladesh.世界开发。31 (10),1721 - 1741。- 750颁布doi: 10.1016 / s0305该政令旨在x (03) 00137 - 2
西蒙,E。,Leandro, B., and Kyoko, M. (2006). “IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories,” in政府间气候变化专门委员会(IPCC)(Hayama、日本:联合国政府间气候变化专门委员会)。
史密斯,W。,Meredith, T. C., and Johns, T. (1999). Exploring methods for rapid assessment of woody vegetation in the Batemi Valley, North-central Tanzania.Biodivers。保护8 (4),441 - 470。
歌,W。,和Pijanowski, B. C. (2014). The effects of China's cultivated land balance program on potential land productivity at a national scale.达成。Geogr。46岁,158 - 170。doi: 10.1016 / j.apgeog.2013.11.009
歌,x Q。,和Ouyang, Z. (2012). Route of multifunctional cultivated land management in China.j . Resour Nat。27 (4),540 - 551。
歌,x Q。吴,z . F。,和Ouyang, Z. (2014). Route of cultivated land transition research.Geogr。Res。33 (3),403 - 413。
棕褐色,M。,Li, X., Xie, H., and Lu, C. (2005). Urban land expansion and arable land loss in China—A case study of beijing–tianjin–hebei region.土地使用政策22 (3),187 - 196。doi: 10.1016 / j.landusepol.2004.03.003
维瑟,M。,van Eck, N. J., and Waltman, L. (2021). Large-scale comparison of bibliographic data sources: Scopus, Web of science, Dimensions, crossref, and Microsoft academic.定量的科学。钉。2 (1),20-41。doi: 10.1162 / qss_a_00112
王,问。,Jin, X. B., and Zhou, Y. K. (2011a). Cultivated land ecological security and spatial aggregation pattern in Hebei Province.反式。下巴。Soc。阿格利司。Eng。27 (8),338 - 344。
王,问。,Jin, X. B., and Zhou, Y. K. (2011b). Dynamic analysis of coastal region cultivated land landscape ecological security and its driving factors in Jiangsu.学报生态。罪。31 (20),5903 - 5909。
温,S。,Qiu, D. C., and Yang, Q. Y. (2007). Study on the index system of infield resources safety estimation.下巴。阿格利司。科学。公牛。23 (8),466 - 470。
吴,L。,和Xie, B. (2019). The variation differences of cultivated land ecological security between flatland and mountainous areas based on LUCC.《公共科学图书馆•综合》14 (8),e0220747。doi: 10.1371 / journal.pone.0220747
吴,Y。,Shan, L., Guo, Z., and Peng, Y. (2017). Cultivated land protection policies in China facing 2030: Dynamic balance system versus basic farmland zoning.栖息地的Int。69年,126 - 138。doi: 10.1016 / j.habitatint.2017.09.002
肖,d . N。,Chen, W. B., and Guo, F. L. (2002). On the basic concepts and contents of ecological security.下巴。j:。生态。13 (3),354 - 358。
徐,H。,Lei, G. P., and Cui, P. D. (2011). Study on evaluation for ecological security of cultivated land: A case study of ning’an city in heilongjiang Province.研究土壤水资源保护18 (6),180 - 189。
徐,问:R。,Zhao, H. Q., and Jiang, Y. (2007). Study and establishment on farmland ecological security pre-warning information system of Anhui Province.j .安徽阿格利司。科学。35 (30),9615 - 9618。
杨,W。,Long, D., and Bai, P. (2019). Impacts of future land cover and climate changes on runoff in the mostly afforested river basin in North China.j .水文57 (01),201 - 219。doi: 10.1016 / j.jhydrol.2018.12.055
张,b . J。,和Song, G. (2012). Evaluation on cultivated land ecological security and analysis on the driving forces of the typical mollisols area in songnen high plain: A case study of suihua city in heilongjiang Province.研究土壤水资源保护19 (3),215 - 220。
张,F。,Yu, S. J., and Jing, Y. (2019). Assessing and predicting changes of the ecosystem service values based on land use/cover change in Ebinur Lake Wetland National Nature Reserve, Xinjiang, China.科学。总环境。65 (6),1133 - 1144。doi: 10.1016 / j.scitotenv.2018.11.444
张,y F。,和Ren, Z. Y. (2005). Regional ecological security on landscape scale.Sci j .西北大学。Nat。艾德。35 (6),815 - 818。
赵,问:G。,Zhou, B. Z., and Yang, H. (2002). Chinese cultivated land resources security problems and related countermeasures.土壤34 (6),293 - 302。
郑,r . B。刘,y . H。,和Dong, Y. X. (2009). Study on the pre-warning system frame of land security and evacuation on alert degree of cultivated land in Guangzhou City.Resour。科学。31日(8),1362 - 1368。
周,W。,妈,T。,Chen, L., Wu, L., and Luo, Y. (2018). Application of catastrophe theory in comprehensive ecological security assessment of plastic greenhouse soil contaminated by phthalate esters.《公共科学图书馆•综合》13 (10),e0205680。doi: 10.1371 / journal.pone.0205680
朱,Y。,Zhong, S., Wang, Y., and Liu, M. (2021). Land use evolution and land ecological security evaluation based on AHP-FCE model: Evidence from China.Int。j .包围。公共卫生》18(22),12076年。doi: 10.3390 / ijerph182212076
左,W。,王,问。,和Wang, W. J. (2005). Comprehensive assessing models for regional ecological security.科学。Geogra¬phica罪。25 (2),209 - 214。
左,W。,王,问。,和Wang, W. J. (2002). Study on regional ecological security assessment index and standard.Geogr。信息科学。18 (1),67 - 71。
左,W。,Zhang, G. L., and Wan, B. W. (2003). Study of determining the GIS raster size in mid-scale ecological assessment research.《大地测量学。Cartogr。中央研究院32 (3),267 - 271。
关键词:耕地的生态安全评价指标体系概念,评价范围、评价方法、模型模拟、时空演化,CiteSpace软件
引用:他Y,吴D,刘朱Y和H(2023)的研究评论评价耕地的生态安全。前面。环绕。科学。11:1115058。doi: 10.3389 / fenvs.2023.1115058
收到:2022年12月3日;接受:2023年3月27日;
发表:2023年4月13日。
编辑:
Xiangbin香港、中国农业大学、中国版权©2023他,吴、刘和朱。这是一个开放分布式根据文章知识共享归属许可(CC)。使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。
*通信:Dafang吴,wudafang@gzhu.edu.cn