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耕地撂荒是土地边缘化的一种极端表现，是全世界发达国家和发展中国家的一种持续性趋势，在全球范围内引起了极大关注。近年来，随着中国城市化进程的不断加快和国家经济的快速发展，耕地撂荒现象加剧，已成为一个严峻问题，尤其是在山区。然而，由于难以区分撂荒耕地和休耕地，使用遥感技术绘制耕地撂荒地图仍然具有挑战性。此外，很少有可靠的方法来评估耕地撂荒的时间和复垦。

为了应对所描述的撂荒耕地测绘挑战，并为解决耕地撂荒问题的政策制定提供技术支持，本篇发表在 Sustainability 期刊的研究论文，开发了一种年度土地利用轨迹方法，以区分撂荒耕地和休耕地，并识别自发和诱导的撂荒。通过对耕地撂荒时间的评估，本研究还评估了耕地撂荒的复垦。本研究的具体目标是开发一种新的方法，利用免费和中等分辨率卫星图像绘制山区不同类型的耕地撂荒情况。

研究内容

本研究以中国重庆市酉阳县中多镇为研究区，此处位于武陵山区，高差超过1600米；中部地势较低，东部和西部海拔较高。作者采用了五幅2013年至2017年空间分辨率为30 m的Landsat图像和一幅2012年空间分辨率为30 m的HJ-1B卫星图像。使用HJ-1B卫星图像是由于2012年研究区的Landsat影像云量过大，因此将该图像作为补充，且两种图像分类结果的一致性非常高。使用空间分辨率为0.52 m的谷歌地球图像来帮助选择训练样本和评估准确性。利用来自地理空间数据云平台的空间分辨率为30 m的DEM数据提取坡度和高程信息，作为耕地撂荒影响因素的分析。

本研究采用了2011年土地整理和土地储备国际研讨会上的耕地撂荒定义，将至少连续两年未耕种，且最终转化为草地或裸地的耕地定义为自发撂荒；将政策引导耕地回归灌木和树木 (如退耕还林政策) 定义为诱导撂荒；将停止耕作一年的耕地定义为休耕；将最终转化为建设用地的耕地定义为流失耕地。

作者设计了三个步骤来绘制中多镇的撂荒耕地。首先，基于CART算法绘制了2012年整个中多地区的土地利用图，获取中多2012年的农田边界信息。接下来，再次采用CART算法绘制了在2012年农田边界内2013年至2017年的年度土地利用图。最后，跟踪了像素级的土地利用轨迹。按照前面定义确定的几种耕地变化类型，绘制耕地撂荒地图。

基于ArcGIS软件，在中多地区共建立了40个随机点。随后，在每个采样点附近创建了三块已绘制的撂荒耕地图。因此，在Google Earth基础地图上定位与这120个地块相对应的图像，以确定地块的状态。经验证，这120个地块中有16个被耕种，表明撂荒耕地的识别准确率为86.67%。2012年至2017年，撂荒耕地、休耕耕地、稳定耕地和流失耕地占2012年总耕地的比例分别为31.56%、13.69%、27.84%和26.91%。在31.56%的撂荒耕地中，23.16%为自发撂荒，8.40%为诱导撂荒。自发撂荒耕地主要分布在中多镇东南部的三角村和寨营村，以及宝茂公路沿线的花园村、东柳口村、城南村和铜鼓村。诱导撂荒耕地主要分布在梁家堡、城南、官塘、瑶岭等村，在中多镇中部青山村周围形成一圈。休耕地主要分布在西南部的铜鼓、光塘、瑶岭、山树湾村和中部东部的中坨村。稳定耕地主要分布在西部边境的村庄和两个山谷地区，流失耕地主要分布于中多镇的两个山谷。

海拔和坡度可以反映土地质量。研究表明：诱导撂荒耕地的海拔和坡度最大，说明一旦政策实施，农民更愿意放弃耕种质量最差的农田。在剩余农田中，劣质农田面临更大的撂荒风险，而最好的农田面临更高的被建筑扩张侵占的风险。因此，稳定和休耕的农田大多是中等质量的。此外，稳定农田的质量略高于休耕农田。在中多镇，撂荒农田的复垦主要受农产品价格和土地转让政策的推动。总的来说，随着农产品价格的快速上涨，农民打算在未来几年以相对良好的质量重新开垦撂荒耕地。此外，随着土地转让政策的实施，一些被遗弃的农田被授予大农户用于粮食生产。由于这些因素可能具有高度的不确定性 (如作物价格的影响)，撂荒耕地的复垦将是农民采用的一种偶发性活动。

研究总结

与之前的研究相比，本研究通过监测某一时期的连续土地利用变化来检测撂荒耕地。这种研究框架可以通过检测撂荒时间，有效地避免休耕地和撂荒耕地之间的错误分类。然而，该研究需要检测研究区域的年度土地利用动态数据库。当这种方法被转移到一个大区域时，繁重的工作可能将是一个巨大的挑战。

原文出自 Sustainability 期刊

Song, W. Mapping Cropland Abandonment in Mountainous Areas Using an Annual Land-Use Trajectory Approach. Sustainability 2019, 11, 5951.

撰稿人：宋伟

专栏简介 

“土地科学面面观”专栏由IJERPH 期刊编委宋伟副研究员 (中国科学院地理科学与资源研究所) 主持，专注于土地利用变化科学领域的前沿进展。

专栏编辑

宋伟 副研究员

中国科学院地理科学与资源研究所

长期从事土地利用变化科学的相关研究工作，具体研究方向包括土地利用变化检测、土地利用变化建模与模拟、土地利用政策、土地利用变化的生态效应以及土地整治、土地利用规划等。截至2022年9月，已在国内外学术期刊发表论文110余篇，其中第一/通讯作者SCI/SSCI收录论文80余篇，在Web of Science核心集中被引近2400次，单篇最高被引305次。第一/通讯作者论文中有3篇入选ESI高被引论文，1篇入选Ecological Modelling 的2014~2018年Most Cited论文。

担任国际期刊IJERPH (IF 4.614) 和Scientific Reports (IF 4.996) 编委。获省部级奖励6次 (其中第一完成人二等奖1次)、获第十四届全国青年地理科技奖。参与了《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划 (2021~2035年)》《大运河生态环境保护修复专项规划》等规划的编制工作，参与撰写的3份咨询报告得到中办采用。