基于时序遥感的撂荒地监测及空间格局特征分析

针对耕地撂荒监测的迫切需求,文章发展了一种基于光学时序特征的撂荒地遥感识别方法,利用Sentinel-2时间序列数据构建耕地NDVI时序曲线,基于撂荒地和非撂荒耕地NDVI在监测时间窗口内的振幅差异,通过F1指数迭代式选取撂荒地识别的最佳振幅分割阈值,构建撂荒地识别规则,并在广东省湛江市坡头区开展耕地撂荒监测试验,分析撂荒地块的景观格局特征。研究表明：1)对比撂荒地与非撂荒地的NDVI时序曲线形态发现,撂荒地全年NDVI时序曲线变化平缓,变化幅度较小;非撂荒耕地由于作物生长发育的物候过程,NDVI时序呈现较大的变化幅度。2)通过迭代式选取振幅分割阈值,撂荒地与非撂荒地NDVI振幅的最佳分割阈值为0.42,在该分割阈值下,撂荒地和非撂荒地的识别精度分别为91.83%和90.20%。3)对撂荒地景观格局特征分析结果表明,2020年坡头区耕地撂荒面积为14.65 km²,约占耕地总面积的10.1%,撂荒地块普遍面积较小、形状不规则,空间上分布零散,少有大面积撂荒现象。     

基于CiteSpace软件国内外撂荒地研究进展与述评

基于Web of Science(WOS)和CNKI数据库中以撂荒地为研究主题的文献数据,借助CiteSpace软件对国内外撂荒地研究学科、作者、内容、热点、进程进行梳理,进而对撂荒地成因、机制、影响进行分析。了解国内外撂荒地研究历程和研究现状,并总结遏制土地撂荒的具体措施和办法,期待为中国撂荒地研究提供指引。结果表明：① 国内外学者对撂荒耕地的关注不尽相同,国外学者多研究撂荒地的形成机制,国内学者则侧重揭示耕地撂荒现象。农用地撂荒是国外的研究热点,撂荒政策、模型模拟和遥感技术运用是国内的研究热点。② 国内外撂荒地研究的发展历程有所差别,各阶段呈现出不同的研究特征。③ 撂荒地研究中国内外学者在成因、机制、影响、举措等方面有共识。建议学者采用地理空间大数据、流数据、遥感影像数据等,对撂荒地的时空模拟、趋势推演、风险评估等开展研究;探寻不同资源禀赋和社会经济背景下撂荒的驱动和演变规律,总结演化过程;提出自然-社会-经济等科学化、系统化的研究方法,丰富研究内容和成果;并开展村镇级小尺度案例研究,为理论深化和方法创新提供支撑,进而为小尺度区域的撂荒地生态修复与治理提供理论支撑和案例借鉴。     

人工绿洲生态系统中土壤和植被对土地利用变化的响应——以北屯绿洲为例

在遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术的支持下,对干旱区典型人工绿洲-北屯绿洲1989和2005年两期遥感影像进行了处理,分析了绿洲16年来的土地利用/覆盖变化.通过野外调查、实验室分析及"时-空替代法"等方法,对人工绿洲生态系统中的土壤和植被对LUCC的响应机制进行了分析.结果表明:(1)北屯绿洲耕地和盐碱沼泽地面积不断增加,垦荒和撂荒成为土地利用变化的两个主要过程.(2)绿洲土地利用变化对土壤养分和pH值的影响显著.(3)耕地的土壤盐分含量低于弃耕地和荒地.(4)随着土地利用类型的变化,群落组成发生较大变化,优势种更替明显.     

耕地撂荒研究进展与展望

20世纪后半叶以来许多发达国家发生明显的耕地撂荒现象,并逐渐演变为全球性土地利用现象,深刻地改变了广大农村地区土地景观.本文以"土地利用变化--驱动机制--环境效应--政策响应"的框架系统梳理耕地撂荒主要研究进展.研究表明:① 全球耕地撂荒仍主要发生在欧美发达国家,但发展程度的区域差异很大;② 社会经济要素变化是耕地撂荒最主要驱动力,务农机会成本上升等原因引起的耕地边际化是撂荒发生的根本原因,而劳动力析出是造成耕地撂荒的直接原因;③ 耕地撂荒与否,撂荒程度以及撂荒地空间分布受村镇,农户,地块三个尺度的自然条件,劳动力特征,农业生产条件和区域社会经济条件等多方面因素的综合影响;④ 生态环境效应是当前撂荒效应研究的焦点,但该效应是以积极还是消极为主仍存争议;⑤ 增加农业补贴是当前减缓耕地撂荒的主要措施,但并非唯一和最合理的措施.未来,快速城镇化进程将促使中国耕地撂荒现象愈演愈烈,所以当前研究有待加强,本文认为应加强大范围耕地撂荒信息提取和监测,撂荒趋势预测和风险评估,社会经济效应评估及政策设计等方面研究.     

撂荒耕地的提取与分析——以山东省庆云县和无棣县为例

由于城镇化的快速发展和农村劳动力不断流失,中国部分地区出现大面积的撂荒现象。利用遥感技术可以间接提取撂荒耕地的规模和数量,对耕地的保护和粮食安全有重要意义。以山东省庆云县和无棣县为研究区,基于Landsat数据和HJ1A数据,采用CART决策树分类方法,制作了1990-2017年的土地利用图,制定了撂荒地的识别规则,在此基础之上提取了研究区的撂荒地空间分布、持续撂荒时间分布和撂荒地复垦区域。结果显示：1990-2017年基准期影像的CART决策树分类精度高于85%;1992-2017年间,研究区撂荒地面积最大值为5503.86 hm²,最大撂荒率为5.37%,其中1996-1998年撂荒率最高,2006-2017年撂荒地面积的整体趋势逐年降低;1992-2017年间最大持续撂荒时间为15年,大部分耕地持续撂荒时间在4年之内,少数耕地持续撂荒时间超过10年;1993-2017年撂荒耕地复垦面积最大为2022.3 hm²,最小复垦面积约为20 hm²,复垦率最大值为67.44%,年均复垦率为31.83%。研究结果不仅能够为研究区撂荒驱动因素分析提供数据支撑,而且也可以为其他地区的撂荒耕地识别提供参考。     

干旱区绿洲耕地撂荒与复耕对土壤水力性质的影响

土地利用变化会改变土壤质地与结构,影响土壤水力性质,进而改变土壤水分有效性,影响植物生长。由于区域气候的干湿交替与水资源利用效率的提高,干旱区绿洲耕地普遍存在着撂荒-复耕现象。为了明确干旱区耕地撂荒与复耕对土壤水力性质的影响,以民勤绿洲北部边缘的耕地、撂荒地与撂荒复耕地为研究对象,测定0—40 cm深度土壤理化性质,分析不同土地利用下土壤水力性质差异及其影响因素。结果表明：耕地撂荒导致0—40 cm深度黏粒与粉粒比重增加,有机质含量降低,容重降低（P<0.05）,土壤孔隙度显著增加（P<0.05）,犁底层消失;在高水势阶段,土壤持水与导水能力增强,在土壤有效含水量对应的水势阶段,土壤持水与导水能力变差,有效含水量显著降低（P<0.05）。撂荒地复耕后,0—40 cm深度黏粒与粉粒含量继续增加,有机质含量转而增加,容重增加（P<0.05）,土壤孔隙度降低（P<0.05）,犁底层重新出现,土壤持水与导水能力又逐渐趋向于耕地水平。撂荒对干旱区绿洲土壤肥力与蓄水能力的提升不显著,而留茬免耕、深耕灭茬还田等保护性耕作措施能有效提高持水能力。利用研究区易测的土壤黏粒、砂粒含量与土壤容重,采用多元线性回归方法,可以准确、快捷预测土壤水分常数,这将有利于研究区农田灌溉制度的准确制定与优化,以及耕地利用变化对土壤水力性质影响的快速评估。     

不同类型农户撂荒及其影响因素研究——以重庆市12 个典型村为例

近年来,耕地撂荒因与耕地流失及粮食安全紧密联系而备受关注。反映撂荒现状并揭示其影响因素,有利于政府制定科学的政策、规划和计划。现有的研究多将农户作为一个整体,较少考虑到不同类型农户撂荒的差异。以重庆市12 个典型村为例,在农户类型划分的基础上,分析不同类型农户撂荒的差异,运用多元线性回归模型定量分析不同类型农户撂荒的影响因素。研究表明：① 不同类型农户撂荒的差异主要体现在撂荒户数比重、户均撂荒面积、撂荒面积占承包地面积比重随耕作半径的变化情况、撂荒地现状及不同时间段撂荒面积;② 野生动物影响和人均耕地面积是影响不同类型农户撂荒的共同原因。此外,影响基本型农户的因素包括户主外出经历、耕作半径和房屋离集镇距离;影响自然资产型农户的因素包括农业劳动力比重、户主外出经历、地块平均面积和耕地收益;影响人力资产型农户的因素包括家庭人口、非农收入、耕地转出面积和耕作半径。     

耕地撂荒研究进展及启示

本文运用文献计量方法对1992-2019年在Web of Science数据库中发表的耕地撂荒领域的910篇文献进行总量和关键词分析,并根据关键词领域从耕地撂荒监测与制图、驱动力与影响因素、效应评估与权衡三个方面进行主题综述。研究发现:(1)目前撂荒耕地的提取与制图渠道以农户调研与遥感技术为主,结合空间信息的NDVI时间序列撂荒地提取方法具有较高精度;(2)从作用程度、来源、属性三个维度对耕地撂荒的驱动力和影响因素进行归纳,发现耕地边际化是耕地撂荒的根本驱动力,劳动力析出是耕地撂荒的直接驱动力,社会经济因素是主要驱动力;(3)耕地撂荒的环境效应具有空间异质性,时空差异、景观环境、气候、耕种、地形特征均会对耕地撂荒的环境效应起决定作用;耕地撂荒效应权衡主要集中在生态系统服务功能和价值领域,但相关空间背景的作用往往被忽略。在系统梳理现有文献的基础上,本文从开展全国层面的撂荒耕地调查、开展多尺度的撂荒驱动力研究、结合国情开展撂荒效应权衡研究等方面对未来耕地撂荒研究进行展望。     

耕地撂荒研究进展及启示（英文）

本文运用文献计量方法对1992-2019年在Web of Science数据库中发表的耕地撂荒领域的910篇文献进行总量和关键词分析,并根据关键词领域从耕地撂荒监测与制图、驱动力与影响因素、效应评估与权衡三个方面进行主题综述。研究发现:(1)目前撂荒耕地的提取与制图渠道以农户调研与遥感技术为主,结合空间信息的NDVI时间序列撂荒地提取方法具有较高精度;(2)从作用程度、来源、属性三个维度对耕地撂荒的驱动力和影响因素进行归纳,发现耕地边际化是耕地撂荒的根本驱动力,劳动力析出是耕地撂荒的直接驱动力,社会经济因素是主要驱动力;(3)耕地撂荒的环境效应具有空间异质性,时空差异、景观环境、气候、耕种、地形特征均会对耕地撂荒的环境效应起决定作用;耕地撂荒效应权衡主要集中在生态系统服务功能和价值领域,但相关空间背景的作用往往被忽略。在系统梳理现有文献的基础上,本文从开展全国层面的撂荒耕地调查、开展多尺度的撂荒驱动力研究、结合国情开展撂荒效应权衡研究等方面对未来耕地撂荒研究进行展望。     

新疆于田绿洲-荒漠交错带土地利用/覆盖变化的社会驱动力研究

以新疆于田绿洲为例，在遥感手段对图形分析的基础上，根据景观特征为于田绿洲土地利用／覆盖变化（LUCC）的具体表现提供空间分析功能。结合统计资料和调查数据，从经济发展、人口增长、政治经济政策3个方面分析影响研究区LUCC的主要社会影响因子。结果表明：20世纪90年代以来，于田县人口数量增长是研究区LUCC2最主要影响因素，其次是牲畜头数的增长以及采樵量的变化。开荒和撂荒面积对区域的土地利用变化影响也很大。     

清代关中地区土地垦殖时空特征分析

根据清代文献资料,探讨关中地区有清一代土地垦殖过程及时空特征。分析认为清代册载田亩数据不能反映本区土地垦殖的真实情况,并与实际情况有相悖之势,但在反映地域变化情况时,则具有一定的合理性。提出关中地区清代土地垦殖过程的五个阶段:即明末清初的抛荒期、顺治十年至乾隆六年的复垦期。乾隆六年至咸丰末年的拓垦期、同治元年至光绪六年的新抛荒期和光绪六年至清末的新复垦期,大致在雍、乾之际宜农土地即已复垦完毕,耕地面积可达或接近原额水平,道、咸年间出现耕地数的历史峰值。在此基础上,深入分析不同地域土地垦殖的差异性,认为关中地区清前期的复垦是以平原、原为主,中期拓垦则以山地、丘陵为主,晚期复垦与康、雍复垦相比,在地域上具有明显的类同性。     

中国西部地区历史草地面积重建的方法——以甘宁青新区为例

历史草地面积重建作为历史土地利用与土地覆被变化研究的重要组成部分,可为区域乃至全球环境变化研究提供重要的基础数据。但受研究客体特性与重建资料多寡的制约,目前无论是数量估算上还是空间格局重建上均非常薄弱。本文试图在客观把握中国西部地区历史草地变化趋势与特征的基础上,利用现代遥感土地利用数据和潜在植被数据,确定土地垦殖前草地植被潜在分布范围;并结合历史耕地网格数据,构建以间接扣减为核心的草地面积重建方法;重建甘肃、宁夏、青海和新疆等省区过去300年的草地网格数据。结果表明：土地垦殖前,案例区草地覆被率高达40.87%。受土地垦殖的影响,在过去300年草地面积呈持续减少的态势。草地面积由1661年的1.11亿 hm²下降到1980年的1.03亿 hm²,并经历了1661—1724年的急剧减少、1724—1873年的缓慢减少和1873—1980年的快速减少三个时段,草地年均减少量分别为4.76万 hm²、0.75万 hm²和3.38万 hm²。在空间上,研究时段内草地垦殖区呈现出由甘肃、宁夏向青海、新疆转移的特点。以历史文献资料和1980年遥感草地网格数据为基础,对重建的草地数据开展了可靠性评估。评估显示,重建结果能够较好的再现草地变迁过程。本文构建的重建方法可被用于中国西部地区长时段的草地面积重建。     

近40 a新疆土地利用及其绿洲动态变化

利用1972-2015年Landsat MSS/TM/OLI以及CBERS遥感影像数据,得到近40 a新疆土地利用时空数据,综合分析新疆土地利用及其绿洲的动态变化与动因。结果表明：新疆土地不断开垦、耕地面积不断扩大,已达到了相当的数量规模;土地的开垦与撂荒成为新疆乃至我国西北干旱地区土地利用变化最重要的特征,耕地撂荒与土地开垦的比率逐期下降,土地利用效率不断提高;城镇居民建设用地持续扩大;近40 a里,绿洲面积逐步扩大,面积占比由8.18%上升到9.93%;人工绿洲面积及占比也逐步增大,目前一半以上的绿洲面积为人工绿洲。气候的暖湿变化,以及政策、人口、社会经济、科技等要素成为新疆土地利用变化的动因。本文还提出了在关注各类土地数量变化的同时进一步开展土地开发的质量变化与评估研究。     

2000—2020年江苏省如东海岸线与滩涂围垦时空演变及影响机制

利用8景遥感影像及土地利用数据,基于DSAS数字岸线分析法、改进的水体指数法（MNDWI）等,分析了江苏省如东县2000—2020年海岸线及滩涂围垦时空动态特征,结合围垦地区土地利用方式变化提取了海岸线与围垦变化的相关性,并阐述了其变迁原因与影响机制。结果表明：在自然与人为因素共同作用下,2000—2020年如东县海岸线整体呈现增长趋势,21年来海岸线延长了18.79 km,同时以63.84 m/a（EPR）和74.47 m/a（LRR）的速度向海扩张。至2020年为止如东县共围垦滩涂及海域46359.53 hm²,陆地面积增加9089.25 hm²,2010—2015年陆地面积扩张速度最快。围垦面积与海岸线长度呈显著正相关关系,港口建设是影响海岸线变化最显著的土地利用方式,其次为未利用地、盐场和养殖用地。     

渤海湾西北岸1974～2010年逐年填海造陆进程分析

自20世纪70年代以来,渤海湾西北岸陆续实施了大量填海工程,形成了目前中国最大的人工填海造陆区,有必要对其进行精确和连续的监测与分析。以1974～2010年逐年MSS/TM/ETM影像为主要数据源,利用RS/GIS技术,分析了研究区填海造陆的动态空间分布和数量变化特性。36 a间,研究区共填海901.7 km2,主要在滩涂和近海进行,海岸线长度从1974年的224.9 km增长到2010年的536.7 km,填海区的重心总体上从东北向西南方向迁移了26.3 km。将研究期细分为5个阶段进行深入分析发现:研究区海岸线长度增量与填海造陆规模呈正相关关系;填海利用方式经历了盐田为主→盐田和水产养殖相结合→港口和临港工业为主的发展历程;以天津港和曹妃甸港及各自的临港工业区为填海造陆中心和副中心的格局已经形成。     

近代以来江苏沿海滩涂围垦历史演变研究

近百年来江苏沿海进行了大规模的滩涂围垦开发。本研究评估了近代以来江苏沿海滩涂围垦历史演变情况,分析其演变机理。研究搜集整理了清末至今多种历史地形图、地方志、遥感资料,利用统计分析以及空间分析,定量地揭示近百年来江苏沿海围垦时空变化,并简要分析变化背后的机理。研究结果表明：（1）在围垦的时间分布上,不同时期的历史围垦程度不同,其中民国时期1910 年代和解放以后的1950 年代的围垦规模分别为解放前和解放后的两个围垦高峰时期;（2）在围垦的空间分布上,总的来说,盐城市围垦面积最大,总量占全省总围垦面积近70%,南通、连云港市相对较少,而沿海三市围垦面积排名前五名的分别是大丰市、射阳县、连云区、响水县、如东县;（3）从围垦特点看,空间缓冲区分析显示历史上江苏沿海围垦多为鱼鳞似的圈围,用途则以农业生产、水产养殖、国营盐场为主,工业用地、港口建设用地大大不足,用地综合效益不高。     

城乡融合视角下农村闲置建设用地拆旧复垦的资本化效应——以广东省为例

土地问题是乡村振兴战略落实的关键。土地整治和资本化作为提升土地质量、促进城乡融合的重要手段,一直是各方探讨的热点。论文以广东省实施的农村拆旧复垦政策为切入点,分析农村建设用地拆旧复垦模式资本化效应的形成机制,梳理其与乡村振兴、城乡联动的关系。研究发现：首先,在农村建设用地拆旧复垦模式实施中,以市场机制为主的“弱关系”和土地流转为主的“强关系”分别在整治腾退建设用地和复垦农业用地中发挥重要作用,是实现土地资本化的主要路径;其次,农村建设用地拆旧复垦模式主要通过结构重组、空间重构、生产方式变革和生态环境优化等推动乡村振兴;最后,农村建设用地拆旧复垦模式以跨地区市场交易平台为载体,引导城乡之间土地、资金等要素流通,通过设置最低保护价和优先购买权等方式保障乡村的发展权利,实现城乡等价要素联动。     

Impacts of Different Land Reclamation Methods on Organic Carbon and Black Carbon in Soil in a Mine Subsided Area

In this paper, changes in the amounts of organic carbon and black carbon in reclaimed soil were studied. The subsidence area was in a Xuzhou coal mining area that is part of a national land reclamation demonstration area. The significance of the paper is to explain the law of quality changes of reclaimed soil, improve the soil reclamation process and promote the sustainable use of soil in mining areas. In the study, four kinds of soils were collected using four land reclamation methods: coal gangue filling (CGF), mixed flat reclamation (MFR), mud pump filling (MPF) and fly ash filling (FAF); soil from the subsided area (SS) was used as the control. Organic carbon and black carbon on content were determined by elemental analysis, potassium dichromate titration and other methods. The result shows that reclamation methods do have an influence on the organic carbon and black carbon content in subsidence soil. The content of organic carbon and black carbon at different soil depths varies the most in FAF. Regression analysis of black carbon and organic carbon contents from the four different reclamation methods show that the levels are significant in all cases. Therefore, there is no obvious relationship between the proportion of black carbon and the accumulation of organic carbon in the study area.     

过去300 a大清河上游南部流域耕地变化重建

过去300 a耕地变化重建是环境变化研究的基础。华北地区河湖演变对历史土地开垦的影响需要在历史耕地重建时予以考虑。论文基于清代地方志、民国统计资料和现代土地利用数据,通过量化坡度和历史时期潜在耕地垦殖率因子,建立宜垦性模型,重建过去300 a白洋淀与大清河上游南部流域5个时间断面上空间分辨率为1 km×1 km的耕地变化,并结合大清河南支的河道变迁和白洋淀演变过程分析了县域尺度下河道变迁、湖群演变对土地开垦过程的影响。结果表明：① 近300 a来研究区开垦范围向山区扩展,开垦强度不断加深,平均垦殖率由1646年的0.162增至1980年代的0.579;② 白洋淀收缩为安新、容城、任丘、高阳和蠡县土地开垦提供良好的物质基础,清中后期5县垦殖率较同期周围县高约3%~40%不等,且增长速度明显快于周围县;③ 古河道为肃宁、河间、任丘和安国的土地开垦提供了物质基础,河流改道后肃宁、河间和任丘的垦殖率分别增长为原来的2.12、2.6和2.86倍;安国垦殖率增长了37%,为同期增长最为显著的县;④ 新河道虽会冲毁部分土地,但泛滥区却能为土地开垦提供物质基础,故途经地垦殖率有增有减,蠡县和高阳的垦殖率分别增加为原来的1.80倍和1.88倍,望都、清苑垦殖率分别增加3%、4%,定州垦殖率减少4%。