【农业地理】田菁：治理盐碱地的牧草、中国梯田撂荒模式及其驱动因素综述

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田菁：治理盐碱地的牧草

在我国大东北，由于松花江和嫩江的共同冲积，形成一大片面积高达18万平方公里的松嫩平原。这片大平原，包括黑龙江的哈尔滨、齐齐哈尔，吉林的松原等地，是世界三大黑土区之一，土地极其肥沃，成为中国最重要的粮食主产区和商品粮基地，玉米、水稻和大豆产量都非常高。

然而，与此同时，在松嫩平原的西部，也有世界三大苏打盐碱地之一、面积超过4500万亩的“八百里瀚海”。由于该地区PH值普遍超过10，土壤板结，透水透气性差，植物很难成活和生长。

这些年，当地政府为了利用这片盐碱地，其实也下了不少功夫，比如吉林省白城市，就有15万亩的光伏发电区。然而，光伏板下，由于光热、温度、湿度等等，都发生了很大的变化，使得土地盐碱化进一步加重。

如今，科研人员为当地带来了经过改良的田菁，那就完全不同了。

盐碱地排水能力差，经常雨涝积水。但田菁在涝地里泡一个月，仍然生长得很好。田菁是一种自然生长在热带地区和沿海的豆科植物，具有耐盐碱、耐涝性突出等特点，作为绿肥种植有良好固氮效果，有助于土壤改良。

数据显示，种植田菁改良了盐碱土壤的通透性，有效阻滞土壤翌年春天返盐返碱，提高后续玉米等作物种植效果。

在吉林省长岭县盐碱地示范种植基地，经过优选出来的田菁品系“中科菁1号”，经过实地测产后得出结论，株高平均2.82米，亩产鲜草平均2.03吨。另一个更为关键的数据则是，种植田菁后仅仅一年，示范田内的土壤PH值（也就是酸碱度），降低了约0.5个单位，从当初的10.14，降低到了9.57。也就是说，种植田菁，不仅可以得到优质牧草，而且大幅改善了碱性土壤。

现阶段，田菁在东北盐碱地虽长势良好、经济和社会效益显著，但在当地尚不能结实收种，研究团队后续将在这方面开展针对性研究。

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 地理图文综合整理

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。

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