吳茗華，王薇，劉光盛,3，王紅梅,3

（1. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，廣東 廣州 510640；2. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)公共管理學(xué)院，廣東 廣州 510640；3. 廣東省土地利用與整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510640）

耕地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，是我國最為寶貴的資源。隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程的快速推進(jìn)，農(nóng)村大量農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力不斷向城鎮(zhèn)非農(nóng)部門轉(zhuǎn)移，而由于制度約束、農(nóng)戶風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)等原因，農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)不暢，導(dǎo)致農(nóng)村勞動(dòng)力（資本）與土地脫鉤，大量農(nóng)田被拋荒。與其他國家相比，中國人均耕地占有量少，坡耕地面積較大，耕地總體質(zhì)量差，大面積的耕地撂荒不僅加劇了人地矛盾，而且嚴(yán)重影響國家糧食安全。2018年中央農(nóng)村工作會(huì)議指出，中國人的飯碗任何時(shí)候都要牢牢端在自己手上。習(xí)近平總書記也做出重要指示，要實(shí)行最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度，像保護(hù)大熊貓一樣保護(hù)耕地。經(jīng)過多年的耕地保護(hù)，中國耕地的數(shù)量和質(zhì)量均有較大提升，“飯碗”已基本端穩(wěn)在自己手里，但“飯碗”的閑置與撂荒已成為耕地保護(hù)亟待解決的新問題。

針對(duì)耕地撂荒這一新問題，國內(nèi)外學(xué)者主要圍繞耕地撂荒驅(qū)動(dòng)力及原因、耕地撂荒分布特點(diǎn)及影響因子、應(yīng)對(duì)撂荒的政策等問題進(jìn)行了大量的探討和分析。首先，耕地撂荒驅(qū)動(dòng)研究表明，城鎮(zhèn)化和工業(yè)化發(fā)展是許多地區(qū)耕地撂荒的最根本驅(qū)動(dòng)力[1]，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力析出與農(nóng)村人口減少被認(rèn)為是耕地撂荒的直接原因[2]。如葛霖等[3]從農(nóng)戶視角探討了山區(qū)耕地撂荒的原因，認(rèn)為農(nóng)業(yè)比較效益低、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件差和農(nóng)戶勞動(dòng)力缺乏是山區(qū)耕地撂荒的主要原因；牛繼強(qiáng)等[4]則認(rèn)為灌溉條件、交通條件和耕作半徑是耕地撂荒的重要驅(qū)動(dòng)因素。其次，耕地撂荒影響因素研究則主要從區(qū)域、農(nóng)戶和地塊3個(gè)維度構(gòu)建影響因素體系，研究表明：耕地撂荒主要受區(qū)域?qū)用娴纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)狀況、農(nóng)戶層面的勞動(dòng)力特征以及地塊層面的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件影響[5]，但學(xué)者對(duì)耕地撂荒影響因素的研究主要局限于農(nóng)戶尺度，極少從微觀地塊尺度進(jìn)行研究。如雷錕等[6]基于農(nóng)戶尺度選取指標(biāo)，認(rèn)為耕地面積、耕地塊數(shù)、耕作半徑、距集鎮(zhèn)距離和農(nóng)戶家庭人均收入對(duì)于農(nóng)戶耕地撂荒具有顯著影響。張英等[7]認(rèn)為在農(nóng)地流轉(zhuǎn)市場(chǎng)較為完善的地區(qū)，選擇在村莊尺度上進(jìn)行農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力對(duì)耕地撂荒影響分析研究較為合理。最后，耕地撂荒對(duì)策研究較早，21世紀(jì)初，馮廷華和馬玉良[8]就提出撂荒現(xiàn)象從表面上看是農(nóng)民生產(chǎn)積極性下降所致，實(shí)質(zhì)是農(nóng)業(yè)效益低下、扶持和保護(hù)農(nóng)業(yè)的政策措施乏力，認(rèn)為各級(jí)政府必須加大宏觀調(diào)控力度，深化農(nóng)村改革，力爭(zhēng)走出一條以保護(hù)利用耕地為中心，立足內(nèi)涵挖潛，“節(jié)流”、“開源”并舉，不斷提高土地效益的路子，才能從根本上解決土地棄耕撂荒問題。之后許多學(xué)者則從增加投入、改善環(huán)境、保護(hù)耕地、穩(wěn)定糧價(jià)、推進(jìn)農(nóng)村稅費(fèi)制度改革和土地流轉(zhuǎn)制度等方面提出耕地撂荒應(yīng)對(duì)政策[9-11]。

綜上，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)耕地撂荒的驅(qū)動(dòng)原因、影響因素及對(duì)策的研究已達(dá)到一定深度，但較少學(xué)者關(guān)注耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)研究[12]，而當(dāng)前少量耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)研究也存在指標(biāo)考慮不全，方法較為主觀等問題，同時(shí)已有研究對(duì)農(nóng)村勞動(dòng)力析出導(dǎo)致的耕地撂荒問題還主要局限于農(nóng)戶尺度，較少從微觀地塊尺度進(jìn)行探究。因此，本文從微觀地塊尺度選取指標(biāo)，構(gòu)建基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度模型，評(píng)估耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)，明確撂荒耕地基本特征。而案例區(qū)-興寧市為粵北山區(qū)農(nóng)業(yè)大縣，耕地撂荒問題較為嚴(yán)峻，對(duì)研究耕地地塊尺度的撂荒風(fēng)險(xiǎn)具有較高價(jià)值，同時(shí)可為華南丘陵山區(qū)耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)研究提供參考。

1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域概況

興寧市地跨 115°30′～116°00′E，23°50′～24°37′N之間，位于廣東省東北部，與江西省接壤，地處粵北山區(qū)，地勢(shì)東北高西南低，境內(nèi)四周山嶺綿亙，地貌類型以丘陵為主。亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均降雨量1 540 mm，年平均氣溫20.40 ℃，自然環(huán)境優(yōu)越，無霜期長(zhǎng)，光照充足，四季宜耕宜牧。興寧市地域總面積2 105 km2，下轄興田、福興、寧新3個(gè)街道和17個(gè)鎮(zhèn)。2017年興寧市戶籍人口118.89萬人，全市實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)總值177.58億元，其中，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值74.24億元，工業(yè)總產(chǎn)值96.89億元。興寧市具有發(fā)展農(nóng)業(yè)的有利氣候條件，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)比重較大，但地處粵北山區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后，大量農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移至珠江三角洲等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，耕地撂荒日益嚴(yán)峻。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

選擇覆蓋研究區(qū)的生產(chǎn)季（2016年9月27日）與非生產(chǎn)季（2016年12月16日）Landsat-8OLI影像（分辨率30 m）作為遙感數(shù)據(jù)。原始Landsat-8OLI數(shù)據(jù)基于ENVI軟件，經(jīng)過圖像裁剪、大氣校正等處理后，用于撂荒耕地提取。從91衛(wèi)圖助手獲取研究區(qū)Google Earth影像圖（分辨率0.5 m），作為高分辨率圖像，用作選取訓(xùn)練樣本和驗(yàn)證樣本隨機(jī)點(diǎn)，并目視解譯撂荒耕地。其他數(shù)據(jù)如高程數(shù)據(jù)（分辨率10 m）來源于91衛(wèi)圖助手，土地利用數(shù)據(jù)及耕地質(zhì)量數(shù)據(jù)來源于興寧市自然資源局；人口和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于興寧市統(tǒng)計(jì)局的《興寧市統(tǒng)計(jì)年鑒（2017）》和《興寧市2017年國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》。

2 研究方法與過程

2.1 研究思路

本文從微觀地塊尺度出發(fā)，以2016年興寧市現(xiàn)有耕地為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)對(duì)象，選取人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（BP-ANN）作為撂荒風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度模型，結(jié)合文獻(xiàn)分析成果選取測(cè)度指標(biāo)，構(gòu)建指標(biāo)體系，并利用植被覆蓋度（NDVI）差值和實(shí)地判別的撂荒耕地驗(yàn)證模型精度，通過驗(yàn)證后的模型評(píng)估現(xiàn)有耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)撂荒風(fēng)險(xiǎn)高低將現(xiàn)有耕地劃分為不同風(fēng)險(xiǎn)級(jí)，分析撂荒風(fēng)險(xiǎn)與耕地地塊特征關(guān)聯(lián)度，獲取高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地基本特征，最后提出差異化耕地撂荒治理對(duì)策。

2.2 撂荒風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度模型構(gòu)建

2.2.1 測(cè)度模型選取 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN, Arti ficial Neural Network)是以大量神經(jīng)元聯(lián)結(jié)組成非線性復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，通過分布式并行信息處理的數(shù)學(xué)模型來模擬人腦神經(jīng)判斷的運(yùn)行過程，依靠系統(tǒng)的復(fù)雜程度調(diào)整內(nèi)部大量節(jié)點(diǎn)之間相互連接的關(guān)系來處理信息，具有自主學(xué)習(xí)、自主適應(yīng)、聯(lián)想存貯以及高速尋求最優(yōu)解的能力，通常應(yīng)用于回歸或者分類問題，對(duì)于復(fù)雜地理系統(tǒng)的優(yōu)化計(jì)算、實(shí)現(xiàn)地理模式辨識(shí)和地理過程模擬等問題有較強(qiáng)的適應(yīng)性[13]。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類型多樣，有徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)(RBF, Radial Basis Function)、BP神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) (BP Net-work, Back Propagation Network)、自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)(SOM,Self-Organizing Feature Map)、自適應(yīng)共振網(wǎng)絡(luò)(ART,Adaptive Resonance Theory)等類型。

目前應(yīng)用最為廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Back Propagation Network, BP Net-work)是一種按照誤差逆向傳播算法訓(xùn)練的多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，由信息的正向傳播和誤差的反向傳播兩個(gè)過程組成，采用梯度下降算法，將誤差函數(shù)值最小化（圖1）。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行模式識(shí)別和預(yù)測(cè)方面具有較好的容錯(cuò)性，可以實(shí)現(xiàn)任何函數(shù)的逼近，在網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練期間反向傳播誤差，不斷地修正每層神經(jīng)元之間連接權(quán)重和閾值，直至均方差最小，一定程度上避免主觀因素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，提高預(yù)測(cè)的精準(zhǔn)性、公平性和客觀性。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)分為3層：輸入層、隱藏層和輸出層。輸入層為神經(jīng)元數(shù)目，即輸入變量的個(gè)數(shù)；隱藏層的層數(shù)視問題的復(fù)雜性決定；輸出層神經(jīng)元數(shù)為輸出變量的個(gè)數(shù)，Logistic函數(shù)、hyperbolic函數(shù)和S形函數(shù)等函數(shù)常用于激活神經(jīng)元。本文將基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)開展耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究。

圖1 BP-ANN模型結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1 Structural diagram of BP-ANN model

2.2.2 指標(biāo)體系構(gòu)建 在宏觀社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境一定的條件下，地塊尺度耕地撂荒的風(fēng)險(xiǎn)主要取決于耕地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件[5]，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件可進(jìn)一步細(xì)分為耕地本身的基礎(chǔ)條件、自然地理?xiàng)l件、土壤條件和基礎(chǔ)設(shè)施條件四個(gè)方面。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，考慮數(shù)據(jù)的可獲取性，耕地基本條件選取耕地類型、地塊大小和田塊形狀3個(gè)指標(biāo)；耕地自然地理?xiàng)l件選取高程、坡度、地形部位、耕作半徑以及地塊到森林邊緣距離5個(gè)指標(biāo)；耕地土壤條件選取光溫/氣候潛力指數(shù)、土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤酸堿度和有效土層厚度4個(gè)指標(biāo)；耕地基礎(chǔ)設(shè)施主要選取田塊平整度、田間道路建設(shè)、灌溉水源和灌溉保證率4個(gè)指標(biāo)（表1）。

2.3 模型驗(yàn)證

為驗(yàn)證模型精度，將通過NDVI差值和實(shí)地判別獲取的撂荒耕地與模型模擬的高風(fēng)險(xiǎn)撂荒耕地進(jìn)行交叉驗(yàn)證，根據(jù)模型精度檢驗(yàn)耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度模型。

2.3.1 撂荒耕地界定 耕地撂荒也稱為“棄耕”、“拋荒”，國內(nèi)外學(xué)者認(rèn)為撂荒耕地是在目前耕地性質(zhì)不變的前提下，一定時(shí)期內(nèi)處于閑置或荒蕪狀態(tài)的可耕作地塊[14]，但對(duì)一定時(shí)期沒有統(tǒng)一的界定。史鐵丑和李秀彬[15]認(rèn)為耕地閑置一年以上可以定義為撂荒；Smaliychuk等[16]認(rèn)為耕地荒蕪一季或一季以上可視為撂荒。結(jié)合前人的研究，基于中國人地矛盾突出、國家糧食安全壓力大的現(xiàn)狀，依據(jù)《土地管理法》第三十七條對(duì)閑置、荒蕪耕地管理的時(shí)間規(guī)定，本文采用較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)撂荒耕地進(jìn)行定義：耕地閑置或荒蕪一年以上（包括一年）即可判定為撂荒耕地。

表1 興寧市耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度指標(biāo)體系Table 1 Index system for risk measurement of farmland abandonment in Xingning

2.3.2 撂荒耕地辨識(shí) 利用ENVI5.1軟件平臺(tái)，將生產(chǎn)季和非生產(chǎn)季的NDVI提取出來，再對(duì)生產(chǎn)季和非生產(chǎn)季的NDVI做差值處理，得到NDVI差值數(shù)據(jù)。NDVI的差值反映的是該年度生產(chǎn)季（4-7月或9-11月）到非生產(chǎn)季節(jié)（11月-次年2月）的植被覆蓋度變化，一般認(rèn)為，華南地區(qū)生產(chǎn)季種植有農(nóng)作物的耕地，NDVI值呈正值，且植被覆蓋度越大，NDVI值越大；而非生產(chǎn)季耕地由于不種植農(nóng)作物，NDVI值會(huì)較小或者為負(fù)值。因此，根據(jù)華南地區(qū)作物生長(zhǎng)規(guī)律，若該年耕地正常耕種，則其NDVI差值應(yīng)較大，反之，若該年耕地撂荒，其NDVI差值將會(huì)較小。

利用Landsat-8OLI影像數(shù)據(jù)提取興寧市2016年生產(chǎn)季和非生產(chǎn)季NDVI并計(jì)算兩者差值。采用隨機(jī)抽樣法，抽取整體的10%，然后結(jié)合Google Earth影像圖進(jìn)行目視解譯，統(tǒng)計(jì)撂荒地塊的NDVI差值區(qū)間范圍，確定撂荒地塊提取閾值，并根據(jù)NDVI差值閾值提取興寧市2016年撂荒地塊。

2.3.3 模型精度檢驗(yàn) 將模型模擬的高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地與通過NDVI差值提取的撂荒耕地導(dǎo)入ArcGIS10.2軟件中，連接二者的矢量數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行疊加分析，計(jì)算PCM（Percent Correct Metric）系數(shù)，檢驗(yàn)ANN模型模擬耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)精度。如果PCM處于60%～80%之間表明學(xué)習(xí)訓(xùn)練情況良好；40%～60%表示合格；小于40%則表示模型不合格。PCM計(jì)算公式如下：

式中：TP表示高撂荒風(fēng)險(xiǎn)且實(shí)際撂荒的地塊數(shù)量；RP表示實(shí)際撂荒的地塊數(shù)量。

結(jié)合2016年興寧市耕地利用數(shù)據(jù)，將高撂荒風(fēng)險(xiǎn)地塊和實(shí)際撂荒地塊進(jìn)行疊加分析，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，得出高撂荒風(fēng)險(xiǎn)且實(shí)際撂荒的耕地地塊數(shù)量為9 137，實(shí)際撂荒的耕地地塊數(shù)量為12 550，即BP-ANN模型的PCM系數(shù)為72.8%，模型精度較高，表明BP-ANN模型能夠較好地測(cè)度研究區(qū)耕地撂荒情況。

2.4 撂荒風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算

基于耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度指標(biāo)體系，運(yùn)用IBM SPSS Statistics 22軟件平臺(tái)的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”-“多層感知器”命令構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（其結(jié)構(gòu)為輸入層17層、隱藏層1層和輸出層1層；隱藏層激活雙曲正切函數(shù)，輸出層激活Softmax函數(shù)）。由于原始數(shù)據(jù)中的指標(biāo)值存在量綱和數(shù)值區(qū)間的差異，無法構(gòu)建成統(tǒng)一有序的數(shù)據(jù)集合，在構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)需將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，同時(shí)為了避免出現(xiàn)過度訓(xùn)練現(xiàn)象，將分區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)置為50%訓(xùn)練、20%檢驗(yàn)、30%支持，運(yùn)行構(gòu)建的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練后，得出興寧市現(xiàn)有耕地未來撂荒的風(fēng)險(xiǎn)概率值。

3 結(jié)果與分析

3.1 耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別分布

利用通過驗(yàn)證的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型測(cè)度耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)，得到的結(jié)果為介于0～1之間的數(shù)值，數(shù)值越大表明撂荒風(fēng)險(xiǎn)越高，而數(shù)值越小則表明撂荒風(fēng)險(xiǎn)越低。根據(jù)興寧市全域內(nèi)現(xiàn)有耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)和各風(fēng)險(xiǎn)概率數(shù)值區(qū)間耕地地塊比重，采用自然斷點(diǎn)法將耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)分為低、中、高三級(jí)，其中，0～0.3之間為低撂荒風(fēng)險(xiǎn)地塊，0.3～0.9之間為中撂荒風(fēng)險(xiǎn)地塊，0.9～1之間為高撂荒風(fēng)險(xiǎn)地塊。

研究結(jié)果表明，興寧市耕地整體撂荒風(fēng)險(xiǎn)較高。從空間上看，興寧市耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)整體呈現(xiàn)“中間低四周高”的分布趨勢(shì)，中部為盆地，地勢(shì)較為平坦，水田居多，耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)較小，而四周為山地，坡耕地較多，耕作便利性較差，撂荒風(fēng)險(xiǎn)高（詳見圖2）。結(jié)合各鎮(zhèn)情況可以發(fā)現(xiàn)，低撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地主要分布在中部地勢(shì)較為低洼的幾個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中，坭陂鎮(zhèn)、新陂鎮(zhèn)、龍?zhí)镦?zhèn)撂荒風(fēng)險(xiǎn)較低；而高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地主要分布在地勢(shì)較高的幾個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中，合水鎮(zhèn)、黃陂鎮(zhèn)、羅浮鎮(zhèn)撂荒風(fēng)險(xiǎn)較高。從面積上看，高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地面積為10 481 hm2，占耕地總面積的30.13%；中撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地面積為9 885 hm2，占耕地總面積的28.42%；低撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地面積為14 417 hm2，占耕地總面積的41.45%。從地塊數(shù)量上看，高撂荒風(fēng)險(xiǎn)地塊占比最大，為41.77%；中撂荒風(fēng)險(xiǎn)地塊次之，為34.07%；低撂荒風(fēng)險(xiǎn)地塊占比最小，為24.16%（詳見圖3）。面積和地塊數(shù)量占比上的差異從一定程度上說明了耕地細(xì)碎化加劇耕地撂荒的風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 興寧市耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別分布圖Fig. 2 Distribution map of risk level of farmland abandonment in Xingning

實(shí)地調(diào)查也表明，興寧市耕地撂荒的現(xiàn)象較為嚴(yán)峻，各鎮(zhèn)均有不同程度耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)。分析其主要原因有：1）興寧地處粵北山區(qū)，受比較利益驅(qū)動(dòng)，大多數(shù)青壯勞動(dòng)力均外出打工，在家務(wù)農(nóng)的農(nóng)戶大都為半退休狀態(tài)的中老年，種田已不再是其主要經(jīng)濟(jì)來源，而僅為滿足口糧需求[17]；2）興寧多山，梯田、山坑田數(shù)量較多，這些耕地耕作不便利，農(nóng)戶一般選擇撂荒或改種果樹（沙田柚）；3）農(nóng)田排灌等水利設(shè)施不足。興寧山地較多，地勢(shì)高低不平，缺少農(nóng)田排灌設(shè)施，易發(fā)生旱澇災(zāi)害[18]。

圖3 興寧市耕地在不同撂荒風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)中的分布Fig. 3 Distribution of farmland in different risk levels of abandonment in Xingning

3.2 不同撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地特征

為探究不同撂荒風(fēng)險(xiǎn)的耕地特征，擬從基礎(chǔ)條件、自然地理?xiàng)l件、土壤條件以及基礎(chǔ)設(shè)施條件四個(gè)方面深入分析。

3.2.1 基礎(chǔ)特征 統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)條件指標(biāo)與耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)的分布情況可以發(fā)現(xiàn)，由于旱地水利條件較差，撂荒風(fēng)險(xiǎn)最高，近九成旱地為中高撂荒風(fēng)險(xiǎn)，其中高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地接近六成。水田撂荒風(fēng)險(xiǎn)較低，約3/4水田為中低撂荒風(fēng)險(xiǎn)，水澆地的撂荒風(fēng)險(xiǎn)則主要以中撂荒風(fēng)險(xiǎn)為主（詳見圖4）。

對(duì)比田塊形狀與耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，田塊越規(guī)整耕地撂荒的風(fēng)險(xiǎn)越低。從表2可知，田塊系數(shù)小于0.6的耕地中，高撂荒風(fēng)險(xiǎn)的耕地比例最大，其中，當(dāng)田塊系數(shù)小于0.3時(shí)，約3/4的耕地為高撂荒風(fēng)險(xiǎn)。田塊系數(shù)大于0.8時(shí)，約九成耕地為中低撂荒風(fēng)險(xiǎn)。綜上，高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地主要為田塊較小，形狀不規(guī)整的旱地。

圖4 耕地類型在不同撂荒風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別中的分布Fig. 4 Distribution of farmland types in different risk levels

3.2.2 自然地理特征 坡耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)比一般耕地更高。從表3可知，隨著坡度上升，高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地比例逐漸增大。當(dāng)耕地坡度大于15°時(shí)，約六成耕地為高撂荒風(fēng)險(xiǎn)。從不同撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地的平均高程上看，高程越高，耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)越高。高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地的平均高程為224 m，比中低撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地分別高出約80 m和60 m。而從耕地所處的地形部位看，地形部位較差的耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)較高。位于陡崖、山頂和山脊部位的高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地占比分別為89.42%、48.61%和37.02%；而位于平原的高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地占比較低，僅為9.08%。最后，從耕地與森林的距離看，高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地一般位于森林邊緣，受樹蔭和樹種影響，隨著耕地距森林邊緣的距離增加，耕地撂荒的風(fēng)險(xiǎn)越小。在距離森林邊緣小于50m的耕地中，約六成耕地處于高撂荒風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，在距離森林邊緣超過50 m的耕地中，僅有不到兩成處于高撂荒風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)（詳見表4）。綜上，高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地具備高程高，坡度大，距離森林近以及地形部位差等特征。

表2 耕地田塊形狀（系數(shù)）在不同撂荒風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別中的分布Table 2 Distribution of field shape coef ficients in different risk levels

表3 耕地坡度在不同撂荒風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別中的分布Table 3 Distribution of farmland slope in different risk levels

表4 地塊到森林邊緣距離在不同撂荒風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別中的分布Table 4 Distribution of land-to-forest edge distances in different risk levels

3.2.3 土壤質(zhì)量特征 首先，從土壤有機(jī)質(zhì)含量看，耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)與耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量成反比，高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量一般也較低。從表5可知，土壤有機(jī)質(zhì)含量小于10 g/kg的耕地中，約六成處于高撂荒風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，而土壤有機(jī)質(zhì)含量超過30 g/kg的耕地中，僅有不到兩成處于高撂荒風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)。而低撂荒風(fēng)險(xiǎn)地塊則主要集中于土壤有機(jī)質(zhì)含量高于20 g/kg的耕地中。其次，從有效土層厚度看，土層厚度較低的耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)較大，有效土層厚度小于60 cm的耕地中，約六成處于高撂荒風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，而有效土層厚度超過100 cm的耕地中，僅有不到兩成處于高撂荒風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，超過一半處于低撂荒風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)（表5）。通過分析耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)與耕地土壤質(zhì)量特征可以發(fā)現(xiàn)，高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地一般土壤較為貧瘠，土地厚度較小。值得注意的是，土壤質(zhì)量較高的耕地也存在較大比例高撂荒風(fēng)險(xiǎn)地塊，這在一定程度上說明興寧市耕地撂荒的情況較為嚴(yán)峻。

表5 土壤有機(jī)質(zhì)含量、有效土層厚度在不同撂荒風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別中的分布Table 5 Distribution of soil organic matter content and effective soil thickness in different risk levels

表6 灌溉保證率在不同撂荒風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別中的分布Table 6 Distribution of irrigation guarantee rate in different risk levels

3.2.4 基礎(chǔ)設(shè)施特征 基礎(chǔ)設(shè)施主要包括田間道路和灌溉條件。首先，田間道路是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要條件之一，道路條件決定耕作的難易程度，可達(dá)性較差的地塊往往成為優(yōu)先撂荒地塊。而從統(tǒng)計(jì)結(jié)果也可以看出，路網(wǎng)密度越小，中高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地比例越高。其次，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要水源灌溉保證，灌溉條件在一定程度上可以決定耕地的質(zhì)量，會(huì)直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的豐歉[19]。從表6可知，灌溉保證率越高，耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)越小。在灌溉保證率高于55%的耕地中，約一半為低撂荒風(fēng)險(xiǎn)。在灌溉保證率高于75%的耕地中，僅有5.33%處于高撂荒風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)。因此，高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地一般基礎(chǔ)設(shè)施條件較差。

4 結(jié)論

本文以廣東省興寧市2016年耕地為研究對(duì)象，基于遙感影像數(shù)據(jù)、GIS技術(shù)和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，從基礎(chǔ)條件、自然地理?xiàng)l件、土壤條件及基礎(chǔ)設(shè)施條件四個(gè)方面，選取17個(gè)指標(biāo)進(jìn)行耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，得出如下結(jié)論：

興寧市耕地整體撂荒風(fēng)險(xiǎn)較高，約三成耕地處于高撂荒風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)；受地形地貌影響，興寧市耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)中間低四周高的分布態(tài)勢(shì)。從耕地基礎(chǔ)條件看，高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地主要為旱地，具有田塊細(xì)碎、形狀不規(guī)整特征；從耕地自然地理?xiàng)l件看，高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地一般分布在坡度較大，海拔較高，距離森林較近以及地形條件較差的區(qū)域；從耕地土壤條件看，高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地土壤較為貧瘠，土層厚度較??；從耕地基礎(chǔ)設(shè)施條件看，路網(wǎng)不完善，灌溉保證率低會(huì)進(jìn)一步加劇耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在預(yù)測(cè)耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)方面有較大的優(yōu)勢(shì)，預(yù)測(cè)精度較高，能較好地反映耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)空間分布格局，為耕地集約利用和政策制定提供重要參考。然而，本文研究主要從微觀地塊尺度研究耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)農(nóng)戶和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素關(guān)注較少，未來可建立基于農(nóng)戶-地塊雙層撂荒風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)指標(biāo)體系，進(jìn)一步提高撂荒風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)精度。

5 對(duì)策建議

隨著農(nóng)村青壯勞動(dòng)力的析出及農(nóng)村人口老齡化的加劇，興寧市耕地撂荒趨勢(shì)將日益嚴(yán)峻，建議從以下方面開展治理行動(dòng)：

首先，建立耕地撂荒風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體系。通過定期監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)高撂荒風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，診斷其成因，進(jìn)而分類提出針對(duì)性治理對(duì)策。對(duì)于基礎(chǔ)條件較差導(dǎo)致的高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地，可將這些耕地納入土地整治規(guī)劃中，通過旱改水、土地平整等土地整治工程改善其基礎(chǔ)條件；對(duì)于自然地理?xiàng)l件較差的高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地，可考慮將其納入退耕還林、退耕還草范圍，或在不破壞耕作層的條件下，適當(dāng)鼓勵(lì)農(nóng)民發(fā)展水果、花卉、蔬菜、藥材等經(jīng)濟(jì)作物；對(duì)于土壤條件較差的撂荒耕地，應(yīng)鼓勵(lì)進(jìn)行適當(dāng)休耕輪作，通過水稻-經(jīng)濟(jì)作物輪作或季節(jié)性休耕，提高土壤肥力，改善耕地質(zhì)量。而對(duì)因基礎(chǔ)設(shè)施條件較差而導(dǎo)致的高撂荒風(fēng)險(xiǎn)耕地，應(yīng)重點(diǎn)納入土地整治和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目，通過溝渠路網(wǎng)建設(shè)，改善耕作條件，提高耕作便利性，同時(shí)提倡使用先進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械，減少農(nóng)業(yè)對(duì)密集勞動(dòng)力的依賴，擴(kuò)大農(nóng)戶種植面積，進(jìn)而提高耕地產(chǎn)出。

其次，應(yīng)加強(qiáng)耕地流轉(zhuǎn)，鼓勵(lì)適當(dāng)規(guī)模經(jīng)營。青壯勞動(dòng)力缺失是興寧當(dāng)前耕地撂荒的主要原因。在勞動(dòng)力外出不可避免的情況下，增加耕地經(jīng)營的規(guī)模顯得尤為重要[20]。一方面，應(yīng)通過農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼等方式，鼓勵(lì)當(dāng)?shù)胤N植大戶多種地；政府應(yīng)盡快落實(shí)農(nóng)地確權(quán)登記成果，建立農(nóng)地流轉(zhuǎn)交易平臺(tái)和中介服務(wù)體系，減少種植大戶的尋地成本。另一方面，借鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的政策東風(fēng)，吸納部分外出務(wù)工人員返鄉(xiāng)承包土地，借助電子商務(wù)，發(fā)展特色農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，打造農(nóng)業(yè)品牌。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)職業(yè)培訓(xùn)，培育新型農(nóng)民主體，讓更多的農(nóng)民有能力經(jīng)營更大規(guī)模土地，從而減少耕地閑置與撂荒。