【農業地理】田菁：治理鹽鹼地的牧草、中國梯田撂荒模式及其驅動因素綜述

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田菁：治理鹽鹼地的牧草

在我國大東北，由於松花江和嫩江的共同沖積，形成一大片面積高達18萬平方公里的鬆嫩平原。這片大平原，包括黑龍江的哈爾濱、齊齊哈爾，吉林的松原等地，是世界三大黑土區之一，土地極其肥沃，成爲中國最重要的糧食主產區和商品糧基地，玉米、水稻和大豆產量都非常高。

然而，與此同時，在鬆嫩平原的西部，也有世界三大蘇打鹽鹼地之一、面積超過4500萬畝的“八百里瀚海”。由於該地區PH值普遍超過10，土壤板結，透水透氣性差，植物很難成活和生長。

這些年，當地政府爲了利用這片鹽鹼地，其實也下了不少功夫，比如吉林省白城市，就有15萬畝的光伏發電區。然而，光伏板下，由於光熱、溫度、溼度等等，都發生了很大的變化，使得土地鹽鹼化進一步加重。

如今，科研人員爲當地帶來了經過改良的田菁，那就完全不同了。

鹽鹼地排水能力差，經常雨澇積水。但田菁在澇地裡泡一個月，仍然生長得很好。田菁是一種自然生長在熱帶地區和沿海的豆科植物，具有耐鹽鹼、耐澇性突出等特點，作爲綠肥種植有良好固氮效果，有助於土壤改良。

數據顯示，種植田菁改良了鹽鹼土壤的通透性，有效阻滯土壤翌年春天返鹽返鹼，提高後續玉米等作物種植效果。

在吉林省長嶺縣鹽鹼地示範種植基地，經過優選出來的田菁品系“中科菁1號”，經過實地測產後得出結論，株高平均2.82米，畝產鮮草平均2.03噸。另一個更爲關鍵的數據則是，種植田菁後僅僅一年，示範田內的土壤PH值（也就是酸鹼度），降低了約0.5個單位，從當初的10.14，降低到了9.57。也就是說，種植田菁，不僅可以得到優質牧草，而且大幅改善了鹼性土壤。

現階段，田菁在東北鹽鹼地雖長勢良好、經濟和社會效益顯著，但在當地尚不能結實收種，研究團隊後續將在這方面開展針對性研究。

一、引言

隨着中國城市化和工業化進程的加速，土地撂荒問題日益凸顯。然而，中國梯田撂荒的情況尚不明晰。本文基於多源遙感數據，對中國梯田撂荒進行監測，旨在揭示其撂荒模式和驅動因素，爲梯田資源的保護和可持續利用提供有價值的見解。

二、研究內容與方法

（一）研究問題

1. 中國梯田撂荒程度如何？

2. 階地撂荒的時空特徵是什麼？

3. 階地廢棄的決定因素是什麼？

（二）研究區域與數據

利用中國農業綜合區劃進行分析，將中國劃分爲 9 個一級農業區和 38 個二級農業區。數據包括中國首個 30 米階地數據、中國土地覆蓋數據集、中國土地利用/覆蓋數據集、OpenStreetMap 路網數據、數字高程模型、作物潛在產量數據、社會經濟數據和氣象數據等。

（三）研究方法

1. 廢棄耕地的定義：連續 2 年以上未開墾的耕地。

2. 監測梯田棄置情況：使用階地邊界對土地覆蓋數據進行掩膜，利用三年移動窗口尋找耕地連續兩年未開墾的時間段。

3. 精度評估：隨機獲取樣本點，使用 Google Earth 的高分辨率影像進行交互式視覺校準，計算生產者精度、用戶精度、總體精度和 Kappa 係數。

4. 棄梯田率的計算：每年廢棄的梯田面積佔特定區域總梯田面積的百分比。

5. 梯田撂荒驅動因素分析：包括農業條件、地形、氣象和社會經濟方面的 13 個解釋變量，使用 XGBoost 模型進行訓練和驗證，採用 SHAP 分析確定特徵的重要性和對梯田廢棄的貢獻。

三、研究結果

（一）梯田的空間分佈

梯田主要分佈在西南地區（SWR）、黃土高原區（LPR）和長江流域中下游地區（MLYTR），分別佔全國梯田總數的 44.43%、19.77%和 15.97%。高密度階地區主要分佈在四川盆地和黃土高原，與地形地貌密切相關，主要分佈在山地、丘陵等地形複雜、坡度陡的地區。

（二）梯田棄置測繪精度

樣本點的廢棄檢測總體精度爲 74.45%，Kappa 係數爲 0.49，構建的階地廢棄數據集可靠。

（三）一級農區尺度梯田撂荒的空間格局

2019 - 2021 年，中國撂耕梯田 129.45×10⁴ hm²，佔梯田總量的 2.42%。一級農業區梯田撂荒面積分布差異顯著，2021 年撂荒梯田面積和撂荒率最低。

（四）二級農區尺度梯田撂荒的空間格局

各二級農業區梯田撂荒率的年際變化與一級農業區相似，2021 年梯田撂荒率明顯下降。在梯田較多的農業區，梯田荒廢情況更爲嚴重。

（五）梯田棄置的驅動因素

養老、質量、坡度和準面積對梯田廢棄的貢獻率最大，分別爲 15.87%、13.82%、13.38%和 11.49%。社會經濟因素對梯田撂荒的貢獻率僅爲 23.49%，自然因素是撂荒的主要原因。

四、討論與侷限性

（一）梯田廢棄識別的穩健性 地理圖文綜合整理

總體準確率與現有研究結果相近，梯田廢棄率相對較高，需要關注。

（二）耕地廢棄的不同驅動因素

梯田廢棄的驅動因素包括土地條件、經濟因素、氣候和政策等，不同研究得出的關鍵決定因素不一致。

（三）梯田保護的意義

提出梯田保護的建議，強調需要採取行動促進廢棄梯田的恢復，並防止進一步的廢棄。

（四）侷限性

1. 遙感數據固有誤差不可避免。

2. 研究僅覆蓋 2019 - 2021 年，未來應開發多時相、高分辨率的梯田數據。

3. 未能捕捉到農民層面的經濟和行爲因素。

五、結論

結合高精度梯田數據和連續土地利用數據，對中國梯田撂荒進行了遙感監測，揭示了 2019 - 2021 年中國梯田撂荒的時空格局。主要結論如下：

1. 2019 - 2021 年，中國約有 2.42%的梯田被放棄，主要集中在西南地區和黃土高原區。棄井率最高的地區包括內蒙古長城地區、西南地區、黃土高原區和華南地區。

2. 養老保險人口比例、耕地質量、坡度和土地破碎化是影響梯田撂荒的主要因素。各因子對梯田撂荒的貢獻存在顯著的空間差異。地方政府應根據情況制定相應的梯田保護措施。

3. 新冠肺炎疫情通過限制農村人口外遷和促使農民工返鄉，可能減緩梯田撂荒。必須抓住大流行後階段的關鍵時期，爲返回的移徙工人從事農業活動提供大力支持。

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