主要研究结论

（1）全面分析了全球地质环境驱动力、组成要素、环境问题时空变化及未来趋势，表明经济全球化促使世界资源环境格局发生了深刻变化，资源、环境与生态问题交织程度日益加深。
按照驱动力—压力—状态—影响—响应（DPSIR）的技术框架，分析了全球化大背景下工业化、城市化、农业现代化等经济活动对地质环境变化的驱动作用，研究了土地、水、矿产等地质环境要素随时间变化规律和水土污染、滑坡、泥石流等地质环境问题走向，梳理了国际社会为加强地质环境保护所做出的政策响应，并对未来全球地质环境形势进行了研判。
研究表明：各国经济发展和全球化深刻影响和改变了世界资源环境格局，发达国家与发展中国家分化明显，发展中国家面临的环境污染与生态恶化形势日趋严峻，各国之间的资源、环境与生态影响不断加大，资源、环境与生态问题交织程度日益加深，全球经济体面临着传统发展模式与可持续发展模式的艰难选择。全球地质环境前景堪忧，对地质环境调查提出了新的课题：面向资源、环境与生态综合管理构建地质环境研究新框架，加强地质环境科学对国土资源管理政策的支撑与沟通，加强全球化对地质环境变化驱动作用研究。
（2）梳理总结了新的世情下国际环境地质科学研究现状与发展战略，提出地球关键带为资源、环境与生态问题解决提供了一种新的图景，是地质环境研究的新框架，并对地球关键带内涵、特征、研究范式与进展进行了系统归纳。
通过梳理新的世情下美国、欧盟等经济体环境地质科学研究现状与发展战略，勾勒出国际环境地质科学研究根据国际、国内需求转变的发展路线和脉络，提出地球关键带为资源、环境与生态问题解决提供了一种新的图景，是地质环境研究的新框架，在界定地球关键带内涵与特征的基础上，分析了关键带科学研究的DPSIR（驱动力—压力—状态—影响—响应）体系框架和3M（填图—监测—建模）循环体系框架，从填图、监测、建模三个方面总结了关键带研究进展。
当今经济社会所面临的资源、环境和生态问题相互关联、相互耦合，迫切需要打破传统的学科界限，搭建一个新的技术框架，进行跨学科、多领域系统研究。地球关键带将与经济社会最密切的地球圈层作为独立的开放系统，为这种需求提供了一个完整的系统框架。地球关键带具有独有的特征：复杂的物理、化学和生物过程不断变化、相互耦合；在空间展布上呈现出高度的非均质性；在垂向上呈现出明显的分层特征；在外在过程的作用下不断发生着短期的变化和长期的演化。
地球关键带科学有两种研究范式：DPSIR体系框架，以环境问题的因果链为主线，从基础研究通向管理措施；3M循环体系框架，以循环上升的认识过程为主线，从数据采集通向综合分析。近年来研究进展表明，通过将地质学、水文学、土壤学、生态学等学科进行融合，地球关键带科学为气候变化、生态管护、水资源安全、自然灾害防治等重大问题的解决展示了一种新的图景。面向生态文明建设，我国地质环境工作应将地球关键带作为重点靶区开展基础地质和水工环地质综合调查，建立近地表圈层三维地质框架；同时，选择基础条件较好的小流域建设关键带观测站，为地质学与其他学科的融合搭建一个开放平台。
（3）采用层次分析法构建了地质环境脆弱性评价指标体系，对我国地质环境的空间变化与脆弱特征进行了定量评价，深化了对我国地质环境脆弱性的认识。
中国地质环境总体上具有明显的先天脆弱性。通过对地质环境脆弱性内涵与特征进行分析，采用层次分析法综合考虑地质构造、地表形态和组成物质等影响因素构建了地质环境脆弱性评价指标体系，对我国地质环境的空间变化与脆弱特征进行了定量评价，为优化国土空间开发格局、服务重大区域发展战略实施和支撑生态国土建设提供基础依据。
地质环境脆弱性评价结果表明：中度脆弱—极度脆弱区面积约占全国土地面积的1/3，总体脆弱是我国地质环境的突出特征；我国区域地质环境脆弱程度呈现西北高东南低、西南高东北低的总体空间格局，大致以贺兰山—六盘山—邛崃山—乌蒙山一线为界，此线以西地区地质环境脆弱程度高，此线以东地区地质环境脆弱程度低。区域地质环境脆弱性对社会经济发展空间布局具有框架性的制约作用，地质环境脆弱度与人口密度、GDP等呈负相关关系。
（4）集成物质流分析与生态足迹方法建立了地质环境压力评价体系与模型，定量刻画了经济发展对地质环境压力的时间变化与空间变化，提高了对我国地质环境走势的研判能力。
经济活动通过资源开发所形成的输入物质流和废弃物排放所形成的输出物质流，对地质环境施加压力。地质环境压力的大小可采用单位生物生产性土地面积上物质流的数量来衡量。基于这一认识，集成物质流分析方法与生态足迹方法构建了地质环境压力评价指标体系与评价模型，评价模型将区域经济活动强度与区域生态承载力耦合在一起，能够更准确地衡量经济发展对地质环境所产生的压力大小。采用所建立的模型，对1995～2013年国家尺度的地质环境压力的时间变化进行了定量分析，对1997～2013年省域尺度的地质环境压力空间分布与时间变化进行了定量评估。
研究表明：1995～2013年，我国地质环境压力指数经历了缓慢增加、快速增加和平稳增加3个阶段，说明经济活动对地质环境的压力从缓慢加大、急剧加大开始向高位趋稳过渡；随着我国经济进入新常态，资源需求增速放缓、节能减排力度加大，我国地质环境压力可能将接近峰值，在高位趋稳后会缓慢下降。1997～2013年，省域地质环境压力总体呈上升态势，东部地区省域地质环境压力较大，但近年有所减弱；西部地区地质环境压力较小，但上升较快；地质环境压力大的区域以京津冀地区为中心逐步向中部、西部地区扩展，其空间分布重心有从东部京津冀地区向中部、西部转移的趋势。2013年地质环境压力的总体格局表现为以山西和京津冀地区为中心由东向西、由北向南递减态势。
（5）在分析经济新常态下地质环境形势、需求、问题与挑战的基础上，提出了迈向生态文明的地质环境调查战略框架，明确了地质环境调查工作转型方向、战略重点与对策措施。
在论述地质环境调查在生态文明建设中的作用和理论基础的基础上，从驱动力、地质环境问题、地质环境管理等3个方面分析了经济新常态下地质环境形势发展趋向，剖析了生态文明建设对地质环境调查的需求与挑战，对1999年以来地质环境调查工作进展与取得的成果进行了归纳总结，提出了迈向生态文明的地质环境调查战略框架，明确了地质环境调查工作转型方向、战略目标、战略重点与对策措施。
新的历史时期，地质环境调查要以生态文明建设及其重大战略实施为核心，突出水资源安全、地质灾害防治、空间格局优化、地质环境健康等四类问题，抓好水文地质调查、地质灾害调查、环境地质调查、地质环境健康调查、地质环境管理研究、地质环境监测体系建设等六大战略任务，夯实填图、监测与建模三个基础，构建地质环境信息系统平台，不断深化区域地质环境的认知程度与规律把握，促进地质环境与生态系统交互作用过程耦合，服务与支撑生态文明建设不断走向深入。面向生态文明建设，地质环境调查需要实现六个转变：在研究对象上，实现从特定的地质实体向地球关键带转变；在研究模式上，实现从偏重于填图向填图—监测—建模一体化转变；在效用评价上，实现从偏重资源价值向资源价值与生态价值耦合方向转变；在问题应对上，实现从偏重事后应急向事前预警转变；在组织实施上，实现从单纯依赖地质部门向联合大地学部门转变；在国际视野上，实现从偏重解决国内问题向积极参与全球地质环境治理转变。
（6）针对国家实施主体功能区战略需要，通过地质环境问题、地质灾害分布和矿产资源开发现状及前景分析，提出了主体功能区地质环境调查总体布局与宏观部署方向。
实施主体功能区战略是我国优化国土开发格局的重要战略举措，目前已全面进入实施阶段。根据全国与省级主体功能区规划梳理了全国主体功能区分布总体布局，统计分析了各类主体功能区地质环境事件分布、矿产资源开发现状与前景，研究提出了主体功能区地质环境调查总体思路与布局方向。
研究表明：优化开发区域和重点开发区域地质环境事件分布相对密集，农产品主产区和生态功能区分布相对稀疏，重点生态功能区建设面临的主要问题是地质灾害威胁，重点开发区域建设面临的主要问题是水土污染；金属矿产资源开发与重点生态功能区在空间分布上具有重叠性，煤炭资源开发与重点开发区域在空间分布上具有重叠性；我国重要矿产资源西移的分布格局初步形成，西部地区是我国生态服务供给的主阵地，资源开发是重点生态功能区建设面临的重要问题。服务主体功能区战略实施，地质环境调查总体思路是：按照区域主体功能定位，确定城市化地区、农产品主产区和生态功能区的地质环境调查服务方向和重点任务，形成与城市化、农业发展和生态安全格局相适应地地质环境调查工作布局，推动制约主体功能区建设的重大地质环境问题的解决，推进各地区主体功能的强化和提升。
（7）针对国家实施重大区域发展战略需要，通过对重要经济区资源环境形势进行深入分析，提出了重要经济区地质环境调查总体思路与工作布局。
在总结重要经济区布局与发展方向的基础上，对重要经济区水资源、土地资源、污水与废弃物排放、地质环境事件等资源环境形势进行了深入分析，系统梳理了面临的主要地质环境问题，回顾总结了地质环境调查工作进展、取得的成果和存在的问题，研究提出了重要经济区地质环境调查总体思路与工作布局，以期为推进重要经济区和城市群地质环境调查计划提供决策参考。
围绕不同需求，循序渐进推进地质环境调查。服务国土空间开发规划编制，服务水土资源开发、工程建设与城市管理，服务地质环境精细化管理，服务资源、环境与生态综合管理，由面上1∶25万调查尺度向重点区1∶5万调查尺度、由重点区向完整的地质单元、由静态的地质框架向动态的地质环境过程不断推进、拓展和深化。围绕四大区带，布局地质环境调查工作。环渤海及京津冀协同发展地区加强含水层及地下水开发引发的地质环境问题、环渤海海岸带、活动断裂调查。丝绸之路经济带加强水文地质、城市与重大工程建设区工程地质、突发性地质灾害调查。长江经济带加强地下水与土壤污染、突发性地质灾害、矿山地质环境、重大工程建设区工程地质、活动断裂调查等。泛珠江三角洲地区加强地下水与土壤污染、地质灾害、海岸带重大工程建设区工程地质调查。

本项研究取得以下主要结论：
（1）西沙海域礁相碳酸盐岩十分发育。平面上分布普遍，东部岛礁区几乎全部被礁相碳酸盐岩覆盖；西部盆地区地震识别的礁相碳酸盐岩面积也达2549km 2。剖面上，东部岛礁区前寒武纪基底之上地层全部是较纯净的礁相碳酸盐岩，厚度达1250m，未被陆源碎屑岩覆盖；西部盆地区共有5层礁相碳酸盐岩，累计厚度达1183～1438m，呈丘状、连续丘状、塔状或层状分布。不同礁相碳酸盐岩被砂泥质沉积物分隔或覆盖。西沙海域礁相碳酸盐岩共有6期，时代分别为渐新世、早中新世、中中新世、晚中新世、上新世和第四纪。其中，东部岛礁区最早形成生物礁的时间晚于西部盆地区，缺失渐新世生物礁；而西部盆地区由于上新世以后海侵规模加大，生物礁全部被淹没，缺失第四纪生物礁。从生物礁类型看，东部岛礁区以发育环礁、巨型环礁、复合型环礁为特点；而西部盆地区以发育台地边缘礁、塔礁和小型环礁为特点。
（2）南海盆地形成演化构造背景和由周围大陆入海的大型河流三角洲在空间上控制着礁相碳酸盐岩的形成、发育和分布。海平面升降决定生物礁类型和规模。南海盆地的北、西、南陆架和陆坡除三角洲波及区外，多具良好的生物礁生成环境，是生物礁发育的有利地区。
（3）西沙海域晚新生代生物礁主要是植物藻礁，其次为珊瑚礁。后者主要出现在第四纪。沉积相包括礁核（礁格架）相、礁前相和礁后（潟湖）相等。整体上看，礁相碳酸盐岩矿物成分单一，以低镁方解石和铁白云石为主。岩石成分类型包括石灰岩和白云岩，其中，石灰岩中方解石含量为70%～100%，铁白云石在30%以下；白云岩中铁白云石在92.6%以上，方解石较少。根据西沙海域西琛1井礁相碳酸盐岩成分类型的纵向变化，确定7个岩性段，包括：3个白云岩段和4个石灰岩段。
（4）岩石化学分析结果表明，西沙海域礁相碳酸盐岩中主要元素、微量元素和同位素具有明显的分段性。表现在：①CaO有4个高值段，3个低值段；相应的，M gO 有3个高值段和4个低值段，二者表现出明显的互补性。②Sr元素在地层中含量变化较大，在139×10-6～2180×10-6之间，平均为506×10-6，整体上可分7段；Na、K、P 3个元素分布特征近于相似，具有上高下低的两段性；Fe、V、B 3个元素分布特征近于相似，总体上可分为两段，但富集趋势与Na、K、P元素相反。③碳、氧同位素具有明显的相关性，剖面上，可划分为7个带；87Sr/86Sr比值在地层中自下而上表现为递增趋势。但变化特点可划分为下中新统、下中新统上部－上中新统、上新统－下更新统和中更新统－全新统4段。西沙海域礁相碳酸盐岩的这些分段性特征是在不同侧面对古气候、青藏高原隆升、幔源火山活动和古海洋事件的记录和表现。其中，中新世南极冰盖的形成、岩石圈减薄引起的幔源岩浆活动和由印度—欧亚板块碰撞引起的大陆隆升对南海古海洋特征影响巨大。中－晚中新世南海曾一度是一个以巴士海峡为开口，与菲律宾海及太平洋时而相连，时而断开的封闭的陆缘海。因此，除中央海盆水体较深外，东沙、中－西沙和南沙等海域水体均较浅，浅滩和潟湖发育。这为礁相碳酸盐岩的形成和同生白云岩化作用创造了条件。
（5）沉积相和古海洋环境决定礁相碳酸盐岩的岩石类型和原始储集性能。而自生矿物胶结、重结晶、淡水淋滤溶蚀和白云岩化等成岩作用决定了该类储层的最终储集性能。根据储层特征参数及其影响因素分析，认为中中新统－上中新统是最有利的礁相碳酸盐岩储层发育带。
（6）西沙海域东部岛礁区，礁相碳酸盐岩不具备形成圈闭的条件，不能形成油气藏。而西沙海域西部盆地区，礁相碳酸盐岩具备形成油气藏的生油条件、储层条件、盖层条件、圈闭条件、运移条件和后期保存条件，因此，具有广阔的油气勘探前景。南海盆地其他海域具有类似的规律。另外，在生物礁发育的盆地区，以寻找古近系碎屑岩油气藏和新近系生物礁油气藏双重勘探目标；而在凸起高部位则主要侧重生物礁油气藏。

（1）建立了重庆市跨区域和跨标准耕作制度横向可比的耕地质量评价体系。以地貌形态为主将重庆市划分为4个指标区；通过主要作物的生态适宜性和区域环境指标，将重庆市划分为两个标准耕作制度区，确定重庆市指定作物为中稻、玉米、甘薯、冬小麦、油菜，基准作物为中稻；与国土资源部农用地分等办公室合作确定了指定作物39个县域的光温/气候潜力指数。

将最大自然质量等指数模型R_imax＝∑α_tj·β_j析出，作为分模块控制的关键，理论和实证分析后进行了算法改进。(1)研究表明，β系数的产量比算法具有条件性。条件是作物生态条件相似、生育期基本相同；国家提供的重庆市各县域光温潜力指数与实际存在一定偏差；不同两熟标准耕作制度间作物生育期重叠长短存在差异，导致最大自然质量等指数在指标区之间、水田与旱地之间出现较大偏差。(2)将最大自然质量等指数模型改进为R_imax＝∑α_tj·β_j·γ_j。基于β系数的本质是理论标准粮产量折算系数，将其从产量比算法调整为能量比算法；基于气候相同光温潜力指数和相当原理，引入光温潜力协调系数，采用产潜比法和参照系法获取，用于调整不同耕作制度间光温潜力指数和的偏差。(3)通过改进的算法获得重庆市中稻、冬小麦、玉米、甘薯、油菜的β系数为1.00、0.99、1.04、0.23、1.66，γ系数为1.00、1.11、0.90、0.86、1.05；用改进的算法与《农用地分等规程》算法计算4个指标区最大自然质量等指数，对比分析表明：改进的算法优于《农用地分等规程》算法，有机整合了各作物光温潜力对不同区域农用地质量的贡献，验证了方法的合理性。

提取评价单元并获取单元属性数据，确定了自然质量分和利用系数模型的相关参数，建立了自然质量等和利用等指数模型。(1)在MapGIS环境下采用县域土地利用现状图和坡度图叠加划分耕地评价单元，全市共划分142319个单元，耕地总面积2347627.48hm²；单元属性数据中，地貌因子采用县域数字高程图和坡度图提取，土壤等因子采用第二次土壤普查数据和补充调查数据。(2)基于5个试点县样点耕作制度、作物产量等调查，确定了2级指标区自然质量分8个地貌和土壤等参评因素，分3～6级不等，采用0～100分封闭区间赋值，各因素权重不同；经综合协调，确定了全市统一的自然质量分因素-分级-分值表，保留了指标区间因素权重的差异性。(3)根据调查数据，确定了2级指标区指定作物最高单产，分村进行了利用系数计算，将自然质量分对最大自然质量等指数进行衰减，获得自然质量等指数，将利用系数对自然质量等指数进行衰减，获得利用等指数。采用100分等间距法将自然质量等和利用等指数划分为12个等级。对县域评价成果图进行制图综合，建立了重庆市1：50万评价成果图和不同尺度单元数据的空间对应关系。

全市耕地质量评价结果的初步分析表明，全市自然质量等和利用等两种等级面积分布均以7等地面积比重最大，基本是向12等和1等地依次递减；同等级最大偏差为2.16个百分点（12等），利用等5～8等地比重较自然质量等有所增加，1～4等优等地比重有所减少，9～12等劣等地比重减少略大。说明全市两种等级近于正态分布，总体偏差不大。

典型县耕地质量评价结果的分析与比较表明，大足和梁平地势起伏较小，以中优等地为主，缺劣12等地；彭水属光照低值区，地势起伏较大，1等地缺失，8等地比重最大；巫溪属光照高值区，地势起伏最大，具完整的12个等级，自然质量等以11～12等地为主，利用等以9等地为主。县域内不同地貌部位土壤类型不同，耕地质量具有不同的等级特征。

县域粮食播面单产-平均等级检验模型分析表明：(1)自然质量等和利用等线性相关系数分别为-0.83和-0.87，达极显著相关水平。(2)25个县域的利用等、14个县域的自然质量等具有更大的合理性，确定了优选等（14个县域为自然质量等、25个为利用等），播面单产-优选等线性相关系数提高到-0.92。(3)提出引入修正系数，对14个以自然质量等为优选等的县域的评价单元利用等指数修正的方法。研究表明，从县域层次宏观检验，重庆市自然质量等和利用等具有合理性和区域横向可比性；利用等合理性高于自然质量等，优选等高于利用等。

典型县样点粮食产量-利用等指数关系模型分析表明：(1)重庆市粮食产量与利用等指数呈极显著的线性正相关关系，4个典型县和全市，水田和旱地间同等级产能差值低于相邻等间差，从单元微观层面检验了耕地质量评价成果的可靠性和跨区域和耕作制度的可比性。(2)重庆市等级粮食产能参数确定为：1等和12等地的粮食产能为11699kg/hm²、4006kg/hm²，粮食产能相邻等间差平均为699kg/hm²；最大等级折算系数为2.92；12等地产能系数为0.34，产能系数相邻等间差平均为0.06，全市平均产能系数为0.682，单产能力为7974 kg/hm²。

（2）揭示了重庆市耕地质量的空间分布特征及其与自然和经济要素的关系。以县域自然质量等、利用等、优选等为依据，采用聚类分析方法，将重庆市39个县域分为3类。以优选等为例，第1类县域（质量高）11个，1～4等优等地面积占较大比重；第2类县域（质量中）16个，5～8等中等质量耕地面积占较大比重；第3类县域（质量低）12个，9～12等劣质耕地面积占较大比重。

以县域优选等为依据，空间自相关分析表明，县域耕地质量存在显著的空间自相关性。耕地质量局部正相关县域占87％，强势HH型县域21个、弱势LL型县域13个、过渡的HL型和LH型县域仅5个。HH型、HL型和LH型县域与聚类分类的1～2类县域具有较大的对应关系。

以优选等为依据，将重庆市县域归为5个耕地质量区：渝西优质耕地区、都市中优质耕地区、渝中南中质耕地区、渝东南低质耕地区、渝东北低质耕地区，表现出优质耕地面积比重依次降低、劣质耕地面积比重依次增加的变化。重庆市耕地质量呈现自西向东，再向东南和东北降低，耕地质量相似的县域在空间上显著集聚的分布特征。

气候对耕地质量分布的影响分析表明：(1)重庆市光照以渝东北最高，光温/气候潜力指数以渝东北最高；光照以渝东南最低，光温/气候潜力指数以渝东南最低，说明光照对光温/气候潜力指数影响显著。(2)县级站点年平均气温对光温潜力指数的空间分布偏差总体影响不大。(3)降水等通过水分影响函数影响气候潜力指数，重庆市渝西西部降水偏低，其次是渝东北；水分影响函数以渝西西部较低，其次是渝东北；渝东南南部降水最高，水分影响函数亦最高，但区域差异不大。

地貌和土壤对耕地质量分布的影响分析表明，长江谷地及其以北，东到万州，地势起伏和坡度较小，以紫色土和水稻土为主，1～4等优质耕地出现较大频率，集中了1～2类县域和HH、HL、LH型县域；此线以东以南，地势起伏和坡度增大，以石灰土、黄壤和黄棕壤为主，1～4等优质耕地出现频率大减，集中了3类县域和LL型县域。重庆市地貌和土壤存在空间耦合性，对耕地质量的空间分布产生决定性影响。

耕地质量与耕地数量和结构的相关分析表明，县域耕地质量与垦殖系数呈对数正相关，决定系数R² ＝0.6252；与灌溉水田比重呈线性正相关，R² ＝0.7431；与旱地比重呈线性负相关，R²＝0.8463，表明耕地质量与垦殖系数、灌溉水田比重、旱地比重等景观结构要素存在显著到极显著的耦合关系，耕地质量与耕地数量和结构具有内在的空间耦合关系。

采用Moran′s I指数自相关分析表明，重庆市县域耕地质量与经济指标均存在显著的全局空间自相关关系，特征相似的县域在空间上显著集聚；耕地质量和经济发展的局部自相关存在极大的一致性，耕地质量为HH型的21个县域中，4项经济指标90％以上的HH型县域分布其中；耕地质量为LL型的13个县域中，3项经济指标为13个LL型县域，1项指标为12个LL型县域。表明耕地质量与经济发展具有极大的空间耦合关系。

耕地质量与经济指标的分区相关分析表明，重庆市非都市区县域耕地质量与经济发展存在显著或较显著的正相关关系，都市区县域相关性较低。全市和非都市区县域耕地质量与经济发展4项指标、都市区县域3项指标相关系数高于最小相关系数，都市区农民人均纯收入未通过检验。相关性从大到小依次为非都市区、全市、都市区。从全市和非都市区看，相关性从大到小依次为：粮食播面单产、农民人均纯收入、人均GDP、单位耕地面积农业产值。说明重庆市耕地质量与经济发展存在显著的空间耦合关系，尤其是非都市区。

综上所述，归纳如下研究结论：

（1）在应用农用地分等模型中，采用分模块控制的方法、独立产量数据和统一标准产量核算的检验方法，以最大自然质量等指数模型为控制关键，成功地建立了重庆市耕地质量评价体系，实现了跨区域和跨耕作制度等指数和等级的可比性。研究建立了重庆市自然质量等、利用等、优选等（修正的利用等）12个等级的评价体系，确定了修正的利用等的粮食产能。

（2）重庆市耕地质量的空间分布规律显著，耕地质量自西向东，再向东南和东北降低，耕地质量相似的县域在空间上显著集聚；气候因素以光照为主，其次是降水，对耕地质量的计算起点光温/气候潜力指数的空间差异产生影响；地貌和土壤要素存在空间耦合性，对耕地质量的空间分布产生决定性影响；耕地质量与耕地的数量和结构、与经济发展存在显著的空间耦合关系。

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