關(guān)鍵詞丘陵山區(qū);陡坡耕地;耕地坡度級;影響因素;保護(hù)利用
中圖分類號F301.21文獻(xiàn)標(biāo)識碼A
文章編號 0517-6611(2025)14-0061-06
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2025.14.013
開放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識碼(OSID):
Researchonthe Asignmentof Slope Value to Steep SlopeFarmlandandthe WayofProtectionand UtilizationinChongqing Municivality—A Case Study of Xiushan County
BAO Jing-yuan12,JIANGLei(1.Chongqing PlanningandNaturalResources SurveyandMonitoringInstute,Chongqing; 2.Chongqing Resources Center of The Key Laboratory of Land Use,Ministry of Natural Resources,Chongqing )
AbstractInillandmoutainareas,owtoprotetandutilizefarlandwithsteelopesismajorandurgentisueingioallanduse. ThispapetookXiushanCountyofChongingMunicipalitasthestudyarea,ndanalyzedtheinteallopesituationofstepspefaland byusingthedigitalevationodelpluralitystaisticsandtheaablelandargeappatchsegmentationmetods.heinfuencefactorste wasconstructdndlyallsticgessasedtntftcantctseigtuilodfo land,andtoprosetheprtetioandutlationode.Tesultssoedtatontebsisofertigtemetodofmaxiesin ment,by dividing the large map of steepslope farmland of more than 0.67hm2 ,the local error of slope value could be reduced,and the farmland resources which are actually located below 25° could be excavated; slope,farming distance and ecological function importance are the importantfactorsfetitelooeoftestpsoefnd;eprotedulatiooffandopsosaediidd intothreetyps:plantingndutiionemedaonadpoteionandgdualflow,wihdirenidproteonndutli
KeyWordsHillyandmountainareas;Steepslopefarmland;Croplandslopeclass;Influencingfactors;Conservatioandutilization
在土地生產(chǎn)利用活動(dòng)中,坡度 25° 常作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)和生態(tài)保護(hù)建設(shè)的一道分水嶺。 gt;25° 的耕地被定義為陡坡耕地[1]。市位于中國西南部,長江上游、三峽庫區(qū)中心點(diǎn),地形以丘陵、山地為主,地勢起伏較大,山高坡陡。2022年度國土變更調(diào)查成果顯示,市耕地面積185.07 萬 hm2 ,其中 gt;25° 陡坡耕地32.00萬 hm2 ,占比 17% 。受地理位置和生產(chǎn)條件制約,陡坡耕地極易自然畧荒成林或遭受水土流失[2-3],將會(huì)給地方守紅線帶來巨大壓力。近年來,關(guān)于坡耕地退耕的相關(guān)研究表明,坡耕地退耕導(dǎo)致的糧食安全隱患突出,當(dāng)環(huán)境容量不足時(shí),退耕還林還草措施勢必將向外引發(fā)環(huán)境移民問題[4-5]。如何處理耕地保護(hù)與生態(tài)保護(hù)的關(guān)系,合理規(guī)劃、長期穩(wěn)定利用陡坡耕地,成為地區(qū)土地利用中一個(gè)重大而緊迫的問題。在陡坡耕地實(shí)地調(diào)查工作中,相當(dāng)多的土地調(diào)查工作者反映,實(shí)地坡度與土地利用數(shù)據(jù)庫中坡度級數(shù)據(jù)存在差異,地形起伏較大的區(qū)域尤為明顯,調(diào)查數(shù)據(jù)庫中耕地坡度值5級 (gt;25° )的圖斑,實(shí)地坡度明顯未達(dá)到25° ,甚至圖斑內(nèi)部分區(qū)域坡度 lt;15° 。坡度是自然因素中對坡耕地變化影響較大的因子[6],準(zhǔn)確的耕地坡度分級成果是衡量土地利用是否合理的關(guān)鍵因子,也是制定耕地保護(hù)、生態(tài)退耕政策的主要依據(jù)。按照國土變更調(diào)查技術(shù)規(guī)程中關(guān)于耕地坡度級的分級標(biāo)準(zhǔn), gt;25° 統(tǒng)劃為5級,陡坡耕地的坡度差異無法體現(xiàn),給耕地資源差異化管理帶來困難。由此可見,細(xì)化陡坡耕地坡度級、厘清陡坡耕地坡度級賦值問題是開展市陡坡耕地保護(hù)利用方式研究的基礎(chǔ)。
目前,國外對于坡耕地利用的研究主要著眼于耕地轉(zhuǎn)為草地、林地所帶來的生態(tài)效益,通常從社會(huì)經(jīng)濟(jì)、政策、科技、文化和自然方面劃分影響耕地利用變化的驅(qū)動(dòng)因子[7-8]。國內(nèi)研究人員在坡耕地優(yōu)化利用研究方面多從治理保護(hù)、種植結(jié)構(gòu)改革、可持續(xù)利用等角度進(jìn)行展開。例如,陽艷弟等[9]針對坡耕地利用中存在的水土流失嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境日益惡化的問題,提出了以小流域?yàn)橹卫韱卧獙ζ赂剡M(jìn)行綜合治理。趙紅[\"]借鑒景觀生態(tài)學(xué)原理并運(yùn)用土地生態(tài)設(shè)計(jì)的方法,提出了研究區(qū)土地利用的優(yōu)化模式—分區(qū)土地利用模式,保證土地利用的可持續(xù)性。國內(nèi)學(xué)者對耕地利用變化的主要驅(qū)動(dòng)因素方面也進(jìn)行了多層次的深入研究。劉士琪等[\"選取酒泉市1997—2016年的耕地面積等相關(guān)數(shù)據(jù),通過主成分分析法和STIRPAT模型分析耕地面積發(fā)生變化的主要社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素,結(jié)果表明耕地變化與城鎮(zhèn)化發(fā)展水平、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值等因素存在較大的相關(guān)性。姜楠等[2]利用SPSS軟件,使用Logistic回歸模型從社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素、自然環(huán)境因素和綜合因素3個(gè)方面分析了北京市耕地變化的主要影響因素。吳正祥[13通過主成分分析發(fā)現(xiàn),經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長、資本投入和糧食產(chǎn)量、生產(chǎn)效益是影響恩施州耕地利用變化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素中的主導(dǎo)因素。
綜上可知,學(xué)術(shù)界對坡耕地的利用以及影響因素的研究正在逐步加深和完善,但當(dāng)前研究集中在 lt;25° 區(qū)域,對于gt;25° 的陡坡耕地,多是陡坡耕地退耕還林(草)模式的研究。鑒于此,該研究以市秀山縣為研究區(qū),基于數(shù)字高程模型分析統(tǒng)計(jì)法對陡坡耕地內(nèi)部實(shí)際坡度級情況進(jìn)行分析,細(xì)化 gt;25° 陡坡耕地坡度級,在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用多項(xiàng)式邏輯回歸法探究影響研究區(qū)陡坡耕地利用方式的影響因子,提出陡坡耕地差異化利用方式和實(shí)現(xiàn)路徑,以期緩解市耕地保護(hù)工作壓力,為國家耕地保護(hù)政策調(diào)整提供科學(xué)參考。
1研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源
1.1研究區(qū)概況由圖1可知,秀山縣位于市渝東南邊陲,武陵山區(qū)腹部,地處 28°9′43′′~28°53′5′′N,108°43′6′′~109° 18′58′′E ,是市的東南門戶,土地總面積 2453km2 ,轄27個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)。地貌可分為平壩區(qū)、低山丘陵區(qū)、低中山區(qū)3種類型,西部和南部為低中山區(qū),東部和北部為低山丘陵區(qū),中部為盆地平壩區(qū)。海拔 246~1634m ,河溪縱橫,境內(nèi)流域面積 .gt;50km2 的河流有梅江河、平江河等15條,河流切割強(qiáng)烈,地表起伏大。秀山縣屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候,境內(nèi)熱量豐富,年平均氣溫 16.5‰ 。境內(nèi)雨量充沛,年降水量為1 336.2mm 。四季分明,熱量豐富,降水充沛,日照偏少,無霜期長,光、熱、水與農(nóng)作物生長基本同季,有效性好,適宜農(nóng)作物生長,也適宜人民生活居住。據(jù)統(tǒng)計(jì),2022年秀山縣常住人口49.74萬人,其中,城鎮(zhèn)人口23.72萬人,地區(qū)生產(chǎn)總值358.21億元,全年糧食播種面積5.26萬 hm2 ,糧食總產(chǎn)量為29.4萬 t 擁有中藥材、茶葉、畜禽、糧油4個(gè)10億級特色產(chǎn)業(yè)集群,水果產(chǎn)業(yè)基地持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,擁有“邊城橘鄉(xiāng)”的名號
圖1研究區(qū)地理位置與高程
Fig.1Geographic location and elevation of the study area
1.2數(shù)據(jù)來源該研究所使用的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)來源于2022年國土變更調(diào)查數(shù)據(jù),研究區(qū)DEM數(shù)據(jù)來源于市第三次國土調(diào)查1:5000DEM數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)基于航攝數(shù)據(jù)通過立體采集形成,并于2017年4月通過質(zhì)檢驗(yàn)收,遙感影像來源于國家下發(fā)的2022年國土變更調(diào)查影像,分辨率為0.5m ,以上數(shù)據(jù)均由提供。研究區(qū)人口、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、各街道(鄉(xiāng)鎮(zhèn))糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)通過查閱《秀山統(tǒng)計(jì)年鑒—2023》獲得。
2研究方法
2.1數(shù)字高程模型眾數(shù)統(tǒng)計(jì)法坡度是地表斜面對水平面的傾斜程度。目前,已經(jīng)發(fā)展出很多成熟的算法可以自動(dòng)從數(shù)字高程模型DEM中提取坡度,并能通過ArcGIS軟件實(shí)現(xiàn)。求算坡度的方法主要包括5種,即四塊法、空間矢量分析法、擬合平面法、擬合曲面法和直接解法[14]。實(shí)踐證明,Borrough·PA提出擬合曲面法是解求坡度的最佳方法[15]被廣泛用于坡度的提取,我國國土變更調(diào)查坡度計(jì)算也使用了該方法,通過平行移動(dòng) 3×3 的卷積窗口計(jì)算每個(gè)中心點(diǎn)單元的坡度,從而實(shí)現(xiàn)對格網(wǎng)每個(gè)單元坡度值的計(jì)算(圖2)。圖2中G表示格網(wǎng)尺寸, ei(i=1,2,…,8) 分別表示中心點(diǎn) e 周圍格網(wǎng)點(diǎn)的高程。
擬合曲面法中,計(jì)算坡度的公式為:
式中 分別表示 x,y 方向的偏導(dǎo)數(shù), ??p 為坡度。
擬合二次曲面的坡度計(jì)算模型,總體來說可歸納為簡單差分算法、二階差分算法、三階反距離平方權(quán)差分算法、三階反距離權(quán)差分算法等。Skidmore[1基于澳大利亞一個(gè)樣本區(qū),采用 30m 分辨率DEM,比較各種算法,認(rèn)為三階差分系列坡度算法精度整體高于二階差分算法。陳楠等[17]以在黃土丘陵溝壑區(qū)的研究為例,通過對各種算法的研究比較,得出在黃土丘陵溝壑區(qū)提取坡度選用算法三階反距離平方權(quán)差分( Horn 算法)、三階反距離權(quán)差分較為合理。
圖2DEM 3×3 局部移動(dòng)窗口
Fig.2 DEM 3×3 localmovingwindow
該研究采用常用的 Horn 算法進(jìn)行坡度值的計(jì)算,該方法使用8個(gè)鄰接單元,通過對中心單元相鄰的8個(gè)鄰接單元進(jìn)行不同的權(quán)重賦值,其中4個(gè)直接鄰接單元的權(quán)重取值為2,而4個(gè)角鄰接單元的權(quán)重取值為1,基于 Horn 算法的計(jì)算模型如下:
?z/?x={e7-e6+2(e4-e2)+e8-e5}/8G
?z/?y={e8-e7+2(e1-e3)+e5-e6}/8G
根據(jù)以上模型利用DEM數(shù)據(jù)分別計(jì)算每個(gè)格網(wǎng)的坡度值,獲得研究區(qū)的坡度底圖,按照一定的坡度分級重分類可得到坡度分級圖。在第三次全國國土調(diào)查坡度分級的基礎(chǔ)上,細(xì)化 gt;25° 陡坡耕地坡度分級標(biāo)準(zhǔn),即 gt;25°~30° 為5級、gt;30°~35° 為6級 .gt;35°~40° 為7級 ?gt;40° 為8級,得到研究區(qū)新的坡度分級圖。
獲取耕地圖斑面的坡度需要通過具體的科學(xué)算法統(tǒng)計(jì)匯總圖斑面域內(nèi)像元坡度級整體情況。該研究采用國土變更調(diào)查中使用的“最大面積賦值法”。最大面積(眾數(shù))法將圖斑區(qū)域中所有像元最常出現(xiàn)的值作為該圖斑坡度級,若區(qū)域中的眾數(shù)值存在平局(存在多個(gè)具有最高出現(xiàn)頻率的值)時(shí),將值最小的平局值指定為該區(qū)域中所有像元位置的輸出。以2022年國土變更調(diào)查中 gt;25° 耕地圖斑為基礎(chǔ),利用ArcGIS的“空間分析工具\(yùn)"的“區(qū)域分析\"功能,進(jìn)行“以表格顯示分區(qū)統(tǒng)計(jì)”計(jì)算每塊耕地圖斑對應(yīng)柵格數(shù)據(jù)的坡度級眾值,然后通過圖斑的唯一標(biāo)識碼將坡度級眾值重新“連接”到耕地圖斑,最終得到帶有坡度級的耕地圖斑圖層,建立成果數(shù)據(jù)庫,可根據(jù)分級標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)出圖層中各塊耕地圖斑對應(yīng)的坡度級。
2.2耕地大圖斑分割法在國土變更調(diào)查中,屬性一致的相鄰地塊,無特別明顯線性地物(道路、溝渠等)分割,且各自達(dá)到“上圖\"標(biāo)準(zhǔn)時(shí),就會(huì)合并為一塊圖斑,再以坡度分級圖賦值,將所占面積最大的坡度級賦給整塊圖斑。在地形起伏較大的丘陵山區(qū),對于面積較大的耕地圖斑,坡度的真實(shí)性會(huì)降低,局部誤差會(huì)增大,但若完全按照單個(gè)田塊或地塊來分割耕地圖斑,圖斑個(gè)數(shù)和工作量都會(huì)陡增,故需要探索一個(gè)平衡點(diǎn),在保證工作高效的前提下盡可能真實(shí)反映出耕地圖斑的坡度情況。以“三調(diào)”坡度分級圖和研究區(qū)高清遙感影像為基礎(chǔ),利用ArcGIS中的“按屬性選擇\"提取研究區(qū)坡度級5級且面積 gt;0.67hm2 的陡坡耕地圖斑。利用ArcGIS分析工具中“疊加分析-相交”工具,將耕地圖斑與坡度分級圖進(jìn)行相交處理。選取疊加后面積 lt;0.07hm2 的圖斑,利用ArcGIS數(shù)據(jù)管理工具中“制圖綜合-消除”工具,通過將lt;0.07hm2 的耕地圖斑與具有最大面積或最長公用邊界的鄰近面合并來消除,迭代多次處理得到圖斑面積均 gt;0.07hm2 的耕地圖斑。同理,可得到分割后圖斑面積 gt;0.20hm2 、面積gt;0.33hm2 的耕地圖斑。
2.3影響因子體系構(gòu)建借鑒已有的研究成果,結(jié)合研究區(qū)實(shí)際,同時(shí)考慮到數(shù)據(jù)的可獲取性、代表性,從自然因素、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素、生態(tài)因素3個(gè)方面選取6項(xiàng)影響因子進(jìn)行分析(表1)。其中,自然因素可以表征陡坡耕地利用的本底條件,直接影響耕種難易程度和作物生長發(fā)育,該研究選取“海拔”“坡度”“有效土層厚度\"3項(xiàng)影響因子;社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素對耕地利用變化可以起到推動(dòng)作用,分別從對耕地的投入、耕地提供的糧食保障兩個(gè)方面入手,選取“耕作距離”“糧食產(chǎn)量\"2項(xiàng)因子;陡坡耕地在利用方面,面臨著與生態(tài)空間的進(jìn)退,對耕地資源的保護(hù)利用會(huì)對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的產(chǎn)生顯著的影響,在生態(tài)因素方面選擇“生態(tài)功能重要性”這一因子。
表1影響因子描述
2.4多項(xiàng)式邏輯回歸法為檢驗(yàn)各個(gè)影響因子是否會(huì)導(dǎo)致顯著的陡坡耕地利用方式差異,運(yùn)用多項(xiàng)式邏輯回歸法進(jìn)行分析。多項(xiàng)式邏輯回歸適用于探索一組影響因子(即多個(gè)自變量)是否會(huì)使得具有多個(gè)類別結(jié)果的因變量顯著傾向于其中某一個(gè)類別結(jié)果。眾多學(xué)者在土地利用演變規(guī)律和驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究中使用了該方法。例如,徐嘉興等[8]運(yùn)用多元Logistic回歸模型,探討徐州賈汪礦區(qū)土地利用變化的驅(qū)動(dòng)因素;劉榮等[19]以新疆吐魯番市為例,利用Logistic回歸分析方法模擬分析當(dāng)?shù)氐耐恋乩酶窬?;龔健等[2采用多分類邏輯回歸模型方法,分析鄂州市土地利用變化及其驅(qū)動(dòng)因素。
多項(xiàng)式邏輯回歸的softmax函數(shù)表達(dá)式為:
式中 Δ:βpk 和 βpj 是模型參數(shù); X 是輸入特征向量,即自變量;k是因變量的其中一個(gè)類別取值; K 是所有的因變量類別的數(shù)量。
研究區(qū)陡坡耕地利用類型來源于2023年市現(xiàn)狀耕地即將成園成林調(diào)查核實(shí)成果,確定陡坡耕地主要利用類型為擢荒、即將成林、即將成園、耕種4種。變量類型見表2。
3結(jié)果與分析
3.1坡度級細(xì)化測算結(jié)果由表3可知,研究區(qū)陡坡耕地有20753hm2 ,集中分布在 gt;25°~30° ,占陡坡耕地總面積的77% 16% 的陡坡耕地坡度達(dá)到了 35° 及以上, gt;40° 坡度未知的占比 14% 。
Table 2Steep slope farmland utilization types and influencing factor variables
表2陡坡耕地利用類型及影響因子變量
表3陡坡耕地坡度級細(xì)化結(jié)果
Table3Resultsof grade refinement of steep slopefarmland
3.2大圖斑分割結(jié)果提取研究區(qū)單塊圖斑面積 gt;0.67hm2 的陡坡耕地圖斑,分別按最小圖斑面積 0.07,0.20,0.33hm2 的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分割和邊界細(xì)化,結(jié)果見表4。鑒于控制圖斑個(gè)數(shù)和工作量的考慮,按最小圖斑面積 .0.33hm2 對耕地大圖斑進(jìn)行分割細(xì)化是較為合理的標(biāo)準(zhǔn),既可以挖掘出圖斑內(nèi)部約16% 的 lt;25° 耕地資源,同時(shí)又將圖斑個(gè)數(shù)和工作量的增加控制在 80% 以內(nèi)。
表4陡坡耕地大圖斑分割后情況統(tǒng)計(jì)
Table 4Statistics on the situation after large patches of steep slope farmland have been dividel
當(dāng)耕地圖斑含2個(gè)及以上坡度級,且各坡度級耕地面積大致相當(dāng)時(shí),將該耕地圖斑切割劃分能提高坡度精準(zhǔn)度。雖然地類未變化,但圖斑邊界、圖斑屬性變更,屬于變更范疇,符合國土變更調(diào)查規(guī)則,具有可操作性。在實(shí)際分割細(xì)化過程中需參考高清遙感影像找到田坎、道路與溝渠等相關(guān)線性地物紋理,并結(jié)合坡度圖進(jìn)行內(nèi)業(yè)調(diào)繪,對作業(yè)人員的專業(yè)判斷力要求較高。
3.3利用方式影響因素分析考慮到樣本的數(shù)據(jù)量較大,采用了適用于大樣本的MATLAB軟件?!?R 值\"表示自變量與因變量中單一類別之間的相關(guān)性系數(shù)(或稱影響系數(shù)),對于大樣本數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析,一般將 ∣R∣=0.1 作為相關(guān)關(guān)系是否具有實(shí)際影響的分界線,即當(dāng) R 絕對值大于等于0.1時(shí),2個(gè)變量之間的相關(guān)關(guān)系才具有實(shí)際影響,在實(shí)際中應(yīng)予以考慮。“ P 值\"表示自變量與因變量中單一類別之間的相關(guān)性的顯著程度。當(dāng)顯著性水平小于等于0.05時(shí)(對應(yīng)95% 置信區(qū)間),表示這一相關(guān)關(guān)系顯著;當(dāng)顯著性水平大于0.05時(shí),表示不顯著。無論 R 值大小,只有當(dāng) P 值結(jié)果為顯著時(shí),由 R 值反應(yīng)的變量關(guān)系才具有統(tǒng)計(jì)意義,可以進(jìn)行進(jìn)一步分析考慮;否則應(yīng)忽略。以自變量類別中的“擢荒”為對照項(xiàng),數(shù)值結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位,關(guān)于研究區(qū)陡坡耕地利用方式的多項(xiàng)式邏輯回歸分析結(jié)果見表5。
表5多項(xiàng)式邏輯回歸分析結(jié)果
Table5Results of polynomial logical regression analysis
根據(jù)表5中第1~6行,將“即將成園”與對照項(xiàng)“畧荒”進(jìn)行對比時(shí),自變量“坡度”“耕作距離”“生態(tài)功能重要性”的顯著性水平檢測結(jié)果均為“顯著”( Plt;0.05 ),且均具有實(shí)際影響( 。該結(jié)果表明,坡度級別越高(即坡度越陡),陡坡耕地的利用方式越傾向于荒( R=-0.16) ,越不可能是即將成園;耕作距離分級越大(即耕作距離越遠(yuǎn)),陡坡耕地的利用方式越傾向于荒( R=-0.37) ,越不可能是即將成園;生態(tài)功能重要性分級越大(即生態(tài)功能重要性越低),陡坡耕地的利用方式越傾向于即將成園( R=0.29 ),而不是畧荒。自變量“海拔”“有效土層厚度”“糧食產(chǎn)量\"對于利用方式是否傾向于即將成園或擢荒無實(shí)際影響( |R|lt;0.1AA) 。
同理,根據(jù)表5中第7~18行可知,坡度級別越高(即坡度越陡),利用方式越傾向于即將成林或畧荒;耕作距離分級越大(即耕作距離越遠(yuǎn)),利用方式越傾向于即將成林或擢荒;生態(tài)功能重要性分級越大(即生態(tài)功能重要性越低),利用方式越傾向于耕種。
綜上所述,在研究區(qū),陡坡耕地利用方式主要受坡度、耕種距離、生態(tài)功能重要性3個(gè)因素的影響。坡度越陡,利用方式越傾向于成林或畧荒;耕種距離越遠(yuǎn),利用方式越傾向于擢荒或成林;生態(tài)功能重要性越低,利用方式越傾向于成園或耕種;“海拔”“有效土層厚度”“糧食產(chǎn)量”對陡坡耕地利用方式的影響不大。
3.4保護(hù)利用方式分析 坡度是限制農(nóng)耕上限、決定耕地空
間分布的重要因素,坡度和耕作距離的增加很大程度上抑制了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。以研究區(qū)陡坡耕地坡度級細(xì)分成果和大圖斑分割結(jié)果為基礎(chǔ),結(jié)合耕作距離以及和生態(tài)建設(shè)之間進(jìn)退關(guān)系的考量,提出陡坡耕地的保護(hù)利用方式,劃分出3種類型。
3.4.1種植利用型。水田是我國重要的優(yōu)質(zhì)耕地資源,穩(wěn)定性強(qiáng),自然稟賦條件好,質(zhì)量水平高,同時(shí)兼具重要的生態(tài)服務(wù)功能。因此, gt;25° 的水田資源不論坡度級如何,都必須嚴(yán)格保護(hù),保證每年至少種植一季水生農(nóng)作物,防止拋荒和旱化,納入種植利用型。
在陡坡耕地大圖斑分割研究中,將研究區(qū) gt;25° 且面積 gt;0.67hm2 的耕地大圖斑,按最小面積 0.33hm2 分割細(xì)化,細(xì)分出約 3 233hm2 實(shí)際位于 lt;25° 的耕地。這一部分耕地實(shí)際坡度在 lt;25° 且地塊規(guī)模 gt;0.33hm2 ,應(yīng)至少保障每年種植一季及以上農(nóng)作物,或間有零星果樹、桑樹或其他樹木的栽植,防止這一部分耕地流出,維持耕地屬性。
3.4.2整治保護(hù)型。該類型屬于細(xì)化后坡度 gt;25°~30° ,距離道路和居民點(diǎn)較近,土壤質(zhì)地較好退化性不明顯的陡坡耕地地塊,但坡度陡很大程度上限制了農(nóng)業(yè)生產(chǎn),缺少農(nóng)業(yè)發(fā)展的動(dòng)力支撐。這一類型宜采取工程措施整治保護(hù)為主,進(jìn)行坡改梯建設(shè),減少臺面坡度,同時(shí)增厚土層,減少地表徑流,提高抵抗水土流失能力。實(shí)施坡面水系工程,包括排灌渠、蓄水池、沉沙函、山坪塘等,可對坡面徑流實(shí)施有效的攔、蓄、引、灌、排??梢?guī)劃種植優(yōu)質(zhì)飼料牧草,增加綠色植被覆蓋率,減少水土流失,增強(qiáng)土壤保水保肥能力;或通過政策性休耕作為農(nóng)地儲(chǔ)備來對待,待可利用技術(shù)成熟后再利用。
3.4.3逐步退耕型。這類陡坡耕地坡度細(xì)化后 gt;30° ,土壤侵蝕作用明顯,是自然災(zāi)害的高頻發(fā)區(qū),也是水土流失的主要策源地,不適宜耕作,且該類區(qū)域整治難度大、投入資源多。對于這類陡坡耕地應(yīng)退耕還林還草,以改善并建設(shè)良好的生態(tài)環(huán)境為主。在保障耕地總量平衡的前提下,逐步推動(dòng)其與山下的其他經(jīng)果林進(jìn)行區(qū)域置換,將山上的耕地逐步調(diào)整到山下,推動(dòng)果樹苗木盡量上山上坡。
4結(jié)論與建議
4.1結(jié)論采用數(shù)字高程模型分析統(tǒng)計(jì)法對研究區(qū)陡坡耕地內(nèi)部實(shí)際坡度級情況進(jìn)行分析,細(xì)化陡坡耕地坡度級,基于陡坡耕地利用方式影響因素體系,運(yùn)用多項(xiàng)式邏輯回歸法分析探討了影響陡坡耕地利用方式的因素,主要結(jié)論如下:① 耕地坡度級賦值工作中,在繼承最大面積賦值法的基礎(chǔ)上,通過分割 gt;0.67hm2 的陡坡耕地大圖斑,按最小圖斑面積0.33hm2 進(jìn)行邊界細(xì)化,不僅可以減小丘陵山區(qū)因地形起伏較大帶來的局部誤差,還可以挖掘出實(shí)際位于 lt;25° 的耕地資源。 ② 坡度、耕作距離和生態(tài)功能重要性是影響陡坡耕地利用方式的重要因素,坡度越陡,耕地越傾向于成林和擢荒;隨著耕種距離的增加,耕地越傾向于擢荒,進(jìn)而自然成林;當(dāng)生態(tài)功能重要性降低,人們對耕地的種植利用活動(dòng)更明顯。③ 將坡度和耕作距離作為陡坡耕地保護(hù)利用的重要因素,結(jié)合耕地保護(hù)與生態(tài)建設(shè)之間進(jìn)退關(guān)系的考量,將陡坡耕地的保護(hù)利用方式劃分為種植利用型、整治保護(hù)型和逐步退耕型3種類型,實(shí)行差異化保護(hù)利用。
4.2建議針對地區(qū)陡坡耕地坡度賦值問題和陡坡耕地保護(hù)利用方式,提出以下對策建議: ① 細(xì)化陡坡耕地坡度級數(shù)據(jù)。為分類規(guī)劃、合理保護(hù) gt;25° 耕地資源提供技術(shù)保障,釋放 gt;25° 耕地地塊中實(shí)際 ?25° 耕地的潛力,緩解耕地保護(hù)工作的壓力。 ② 拓展涉農(nóng)項(xiàng)目選址空間。允許地方土地開發(fā)整理、全域土地綜合整治等涉農(nóng)項(xiàng)目選址空間拓展至gt;25°~30° ,對耕地保護(hù)目標(biāo)范圍內(nèi)的陡坡耕地(口糧田)允許配套農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、開展坡改梯建設(shè)。 ③ 核減陡坡耕地保護(hù)任務(wù),逐步恢復(fù)生態(tài)空間。實(shí)事求是區(qū)分陡坡耕地資源,對于地勢陡峭,坡度大,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件差,地塊分散、規(guī)模小,交通不便等不利于耕作的地塊,應(yīng)遵循自然規(guī)律和經(jīng)濟(jì)規(guī)律,核減這一部分陡坡耕地的保護(hù)任務(wù),逐步退耕還林還草,加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)。 ④ 實(shí)事求是更新坡度圖。打通并完善坡度圖更新的工作路徑,將局部坡度圖的更新納入日常變更工作中,對于因?qū)嵤┩恋亻_發(fā)整理工程、建設(shè)項(xiàng)目臨時(shí)用地(渣場)復(fù)墾、地質(zhì)災(zāi)害等導(dǎo)致耕地實(shí)地坡度與坡度圖結(jié)果不一致,及時(shí)啟用日常變更機(jī)制,以項(xiàng)目區(qū)為單位,重新調(diào)繪區(qū)域DEM數(shù)據(jù),統(tǒng)一更新坡度圖,據(jù)實(shí)更新耕地坡度級。
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