中国梯田撂荒模式及其驱动因素综述

文摘   2024-11-12 07:31   北京  

一、引言

 

随着中国城市化和工业化进程的加速,土地撂荒问题日益凸显。然而,中国梯田撂荒的情况尚不明晰。本文基于多源遥感数据,对中国梯田撂荒进行监测,旨在揭示其撂荒模式和驱动因素,为梯田资源的保护和可持续利用提供有价值的见解。

 

二、研究内容与方法

 

(一)研究问题

 

1. 中国梯田撂荒程度如何?

2. 阶地撂荒的时空特征是什么?

3. 阶地废弃的决定因素是什么?

 

(二)研究区域与数据

利用中国农业综合区划进行分析,将中国划分为 9 个一级农业区和 38 个二级农业区。数据包括中国首个 30 米阶地数据、中国土地覆盖数据集、中国土地利用/覆盖数据集、OpenStreetMap 路网数据、数字高程模型、作物潜在产量数据、社会经济数据和气象数据等。

 

(三)研究方法

 

1. 废弃耕地的定义:连续 2 年以上未开垦的耕地。

2. 监测梯田弃置情况:使用阶地边界对土地覆盖数据进行掩膜,利用三年移动窗口寻找耕地连续两年未开垦的时间段。

3. 精度评估:随机获取样本点,使用 Google Earth 的高分辨率影像进行交互式视觉校准,计算生产者精度、用户精度、总体精度和 Kappa 系数。

4. 弃梯田率的计算:每年废弃的梯田面积占特定区域总梯田面积的百分比。

5. 梯田撂荒驱动因素分析:包括农业条件、地形、气象和社会经济方面的 13 个解释变量,使用 XGBoost 模型进行训练和验证,采用 SHAP 分析确定特征的重要性和对梯田废弃的贡献。

 

三、研究结果

 

(一)梯田的空间分布

梯田主要分布在西南地区(SWR)、黄土高原区(LPR)和长江流域中下游地区(MLYTR),分别占全国梯田总数的 44.43%、19.77%和 15.97%。高密度阶地区主要分布在四川盆地和黄土高原,与地形地貌密切相关,主要分布在山地、丘陵等地形复杂、坡度陡的地区。

 

(二)梯田弃置测绘精度

样本点的废弃检测总体精度为 74.45%,Kappa 系数为 0.49,构建的阶地废弃数据集可靠。

 

(三)一级农区尺度梯田撂荒的空间格局

2019 - 2021 年,中国撂耕梯田 129.45×10⁴ hm²,占梯田总量的 2.42%。一级农业区梯田撂荒面积分布差异显著,2021 年撂荒梯田面积和撂荒率最低。

 

(四)二级农区尺度梯田撂荒的空间格局

各二级农业区梯田撂荒率的年际变化与一级农业区相似,2021 年梯田撂荒率明显下降。在梯田较多的农业区,梯田荒废情况更为严重。

 

(五)梯田弃置的驱动因素

养老、质量、坡度和准面积对梯田废弃的贡献率最大,分别为 15.87%、13.82%、13.38%和 11.49%。社会经济因素对梯田撂荒的贡献率仅为 23.49%,自然因素是撂荒的主要原因。

 

四、讨论与局限性

 

(一)梯田废弃识别的稳健性

总体准确率与现有研究结果相近,梯田废弃率相对较高,需要关注。

 

(二)耕地废弃的不同驱动因素

梯田废弃的驱动因素包括土地条件、经济因素、气候和政策等,不同研究得出的关键决定因素不一致。

 

(三)梯田保护的意义

提出梯田保护的建议,强调需要采取行动促进废弃梯田的恢复,并防止进一步的废弃。

 

(四)局限性

 

1. 遥感数据固有误差不可避免。

2. 研究仅覆盖 2019 - 2021 年,未来应开发多时相、高分辨率的梯田数据。

3. 未能捕捉到农民层面的经济和行为因素。

 

五、结论

 

结合高精度梯田数据和连续土地利用数据,对中国梯田撂荒进行了遥感监测,揭示了 2019 - 2021 年中国梯田撂荒的时空格局。主要结论如下:

 

1. 2019 - 2021 年,中国约有 2.42%的梯田被放弃,主要集中在西南地区和黄土高原区。弃井率最高的地区包括内蒙古长城地区、西南地区、黄土高原区和华南地区。

2. 养老保险人口比例、耕地质量、坡度和土地破碎化是影响梯田撂荒的主要因素。各因子对梯田撂荒的贡献存在显著的空间差异。地方政府应根据情况制定相应的梯田保护措施。

3. 新冠肺炎疫情通过限制农村人口外迁和促使农民工返乡,可能减缓梯田撂荒。必须抓住大流行后阶段的关键时期,为返回的移徙工人从事农业活动提供大力支持。

 

文章参照出处:Dan Lu et al. Patterns and drivers of terrace abandonment in China: Monitoring based on multi-source remote sensing data. Land Use Policy, 148 (2025). https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2024.107388

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