耕地是人类赖以生存和发展的重要资源,随着经济发展和人口增加,耕地资源已成为十分短缺的资源。赤峰市松山区是全国重要的商品粮基地和全国无公害蔬菜生产基地示范区,全区52.51%的耕地属于坡耕地。因此,开展赤峰市松山区耕地演变规律、地力评价和耕地演变模拟等方面的研究对该推进耕地资源合理配置和优化种植业生产结构具有重要的理论价值和实践意义。本文基于RS和GIS技术、LUCC理论和景观生态学理论,运用统计分析和数学模型的方法,对松山区20年的耕地演变规律及机理进行了系统研究,构建了评价体系对松山区现有耕地开展了地力评价,基于CA-Markov模型对松山区耕地演变进行模拟,提出了耕地高效利用的模式。主要的研究结果如下:1.基于LUCC理论从松山区耕地时空演变及转移特征进行了研究;运用空间自相关分析法研究了各行政单元之间耕地演变的相关性;基于生态学理论和地形因素从景观水平和地形方面分析了耕地演变过程;最后运用主成分分析法研究了演变的驱动机制。结果表明:(1)松山区土地利用类型以耕地、林地和草地为主,耕地空间分异明显;松山区各个乡镇土地利用程度的空间结构特征分异明显,土地总体开发程度较低。(2)松山区耕地总面积经历了急剧增加-增加的变化过程,总体上呈现出不断增加的态势,但城郊地区的耕地呈现减少态势;耕地演变的空间差异性显著,分为耕地面积减少区,耕地面积缓慢增长区,耕地面积快速增长区;各乡镇耕地面积的变化与全区相比存在着明显的空间分异性;研究期内减少的耕地主要流向为建设用地和林地,增加的耕地主要来源于草地和未利用地;从Global Moran’s I指数值的变化显示松山区耕地面积变化在空间分布上的集聚态势在不断加强,且积聚态势由东部各乡镇转移到中南部地区。(3)景观水平上,松山区整体土地利用景观格局破碎化程度加剧,土地利用景观类型趋于复杂化和多样化,各种斑块类型面积比重越来越平衡;耕地的斑块数量不断增加,而连通性降低,耕地斑块形状的复杂性和不规则性增强,耕地空间格局稳定性逐渐降低,人类活动对耕地景观格局的干扰程度较大。(4)耕地空间格局的垂直分布与高程、坡度和坡向具有显著的相关性。表现为随高程的增加,耕地在各高程区域中的相对数量呈现先增加后减少的趋势;不同地形区域耕地的转化存在一定差异,低地形区域是耕地主要转化为建设用地最为活跃的区域,在高地形区域,耕地主要转化为牧草地和林地;随着坡度的增加,耕地的数量呈现减少趋势,对坡度选择性较高;耕地主要分布于半阴坡和半阳坡,同时阴坡和半阴坡的耕地呈现下降趋势。(5)耕地演变过程中社会经济因素和科技发展起着主导作用,采用主成分分析,提取了经济因子和农业生产效益两个主成分。采用多元线性回归模型揭示耕地数量与各驱动因子之间的线性关系,建立驱动模型。2.基于GIS技术和模糊综合评价法对松山区现有耕地进行了地力评价,结果表明:(1)依据研究区的耕地利用特点,构建了耕地地力评价指标体系,采用层次分析法确定评价因子的权重,运用模糊综合评价法进行了耕地地力评价,多种方法有机的结合使整个评价过程实现了基本定量化,评价结果很好的表达了研究区耕地地力的空间差异。(2)评价结果为耕地地力划分为5个等级,优质耕地所占比例较低,且耕地地力的空间差异显著,耕地的一级地主要集中在中东部,四级和五级地集中于西部,松山区耕地地力总体水平低下。3.基于CA-Markov模型对松山区耕地演变进行模拟,结果表明制定的土地转换规则切实可行,CA-Markov模型模拟结果的精度较高,能够反映未来耕地演变的总体趋势。模拟结果显示耕地在未来的10年依然在增加,但增加速度明显缓慢。同时未来耕地景观的破碎化程度将有所缓减,开始向规模化发展。耕地斑块形状的复杂性和不规则性减弱,松山区耕地空间格局稳定性逐渐增强。4.根据耕地演变规律和地力评价结果,揭示限制耕地生产潜力和高效利用的因素。通过改变和调控限制因素,最大限度的发挥生产潜力,从多方面提出了耕地的高效利用模式。