射杀县(28°30 15“-28°54′5′N, 116°46 48′′-117°15′10“E)位于上饶的中心部分的西部城市,江西,中国( 图2)。这是鄱阳湖平原的重要领域,这是九大商品粮基地之一。因此高粮食生产对中国粮食安全具有重要意义。地形主要是山区,在西北高东南低,和被称为“六山,一个水,和两个便士耕地。“大约58.5%的耕地分布在山上和缓坡河的两边;森林土地广泛分布在香港、覆盖率达到64.1%。大多数农村居民点分布在河谷丘陵地区和一些分散在山区。气候是亚热带季风性湿润气候,年平均气温为17.4°C和1808 .0毫米的降水,促进丰富的农作物和自然植被的生长。粉砂岩是主要的土壤母质;在流行的气候条件下,很容易回收的耕地。

图3提出了我们的研究框架,它包括四个主要步骤:1)识别CCL的分布和使用情况:2020年土地利用数据集通过遥感解译技术,包括住宅用地、交通用地、耕地、林地;森林土地分为密集,稀疏,和其他林地,基于郁闭度。CCL的表现为林地2020年被确认为遗弃,基于盖子空间数据。2)机器学习统计模型提高了回归树是用来分析遗弃的驱动因素:基于数据的常住人口,海拔,斜率和耕地质量等,自然地理环境的三个一级指标,socio-demographic环境和态度的资源禀赋特征,和作为独立变量,而CCL的条件是作为因变量。3)构建CAFL替换评价体系:基于驱动因素的分析结果的可耕地遗弃,中国耕地后备资源调查评价指标和评价进行优化。4)粮食生产能力损失的风险比较:基于耕地质量的数据,利用粮食生产能力评估模型来估计不同地区粮食生产能力的损失在三个场景:pre-LID post-LID, post-NRRB。应该注意的是,农业质量等级CAFL附近被分配的耕地。本研究中使用的主要数据源中列出 表1。

BRT,机器学习统计模型,已广泛应用于环境变化的机制研究。与传统统计模型相比,BRT模型容易捕获复杂和非线性的关系( 李和胡锦涛,2021)。它可以捕获的重要性和独立变量的边际效应。重要性可以量化每个独立变量的贡献,和独立变量的边际效果显示了潜在影响的大小有所不同( Elith et al ., 2008)。模型进行了R统计软件使用gbm包和伯努利分布。

实际粮食产量不仅影响耕地的质量因素也限制地区农业投入和农业技术管理( 谢et al ., 2017)。粮食生产能力指的是最高产量的单位面积上的优良作物品种可能假设获得全部或部分生产要素的最优状态,不考虑农业输入和农业技术管理;价值高于实际的产量。因此,light-temperature(气候)生产潜力指数组为计算起点。土壤、网站、阴谋和农业基础设施条件被认为是单独的,根据他们的影响生产力潜力( 江et al ., 2017)。计算公式如下: 我 LPPi = 一个 我 × ∑ j = 1 n Fs ij × Ws ij + ∑ j = 1 n Fi ij × Wi 我 j × ∏ j = 1 n 《外交政策》 ij × ∏ j = 1 n 足总 ij × β 我 (5)

在哪里 我 LPPi 表示情节我的耕地生产潜力; 一个 我 代表了light-temperature(气候)生产潜力; Fs ij 和 Ws ij 分数和土壤条件的重量指标j的情节,我分别; Fi ij 和 Wi ij 现场条件的得分和重量指标j的情节,我分别; 《外交政策》 ij 是情节人物的得分指标j的情节; 足总 ij 是农业基础设施条件的得分指标j的情节;和βi生产比例系数。规定的分级和分类农业用地质量规定 β 我 是基本作物最高产量和另一个指定作物最高产量。

从2010年到2020年,CCL射杀县分部的总面积达到232.47嗯²在post-LID的场景。CCL复垦分部主要发生从2011年到2012年和2017年到2019年,没有回收在2014年和2015年。填海土地的平均高程波动从2010年的154.71上升到2019年的192.47 ( 图4),远高于50.70米,相同的图的县级耕地基本年。进一步分析的年度变化CCL的海拔分布表明,中值的平均海拔CCL爬上有一个温柔的趋势。更具体地说,它从26米,最小值在2011到146米,在2018年最高的价值。此外,峰值从2011年的169.5上升到2019年的290。上四分位数与下四分位数的方面,这一数字逐渐倾向于达到最大值,偏离中值( 图4)。可以看出,CCL的高度显示趋势爬上去。考虑补丁补偿的土地的数量,我们可以发现,从1.31 hm CCL斑块平均面积减少²2010年0.19嗯²通过分析2018年。因此,下一个结论可以得出,CCL显示趋势逐渐变得支离破碎。

据统计,CCL的废弃区为34.34嗯²,占总面积的14.77%。根据BRT模型,影响因素的相对贡献CCL的放弃了 图5一个。CCL的主导指标影响放弃高程(x₁)、交通距离邻耕地(x₅(x),修补区域₁₀),51.28%,22.00%,和18.00%的贡献率,分别。边际效应进行了进一步的分析和所示 图5 b, C。当海拔低于80米或者交通距离邻耕地低于100米,它显示正相关与CCL放弃证明越高海拔或更远的距离,同华越容易被放弃。相比之下,CCL的负相关放弃观察斑块的面积低于0.12嗯²,这告诉我们,同面积越大,就越不可能被放弃。然而,在海拔80米以上,它呈负相关CCL放弃不能解释为边际单因素的相关性。

进一步两两之间的交互作用影响因素确定 图6。耕地使用显示明显的差异只有在这些情况下:x₁- x₁₀,x₁- x₅,x₅- x₁₀。CCL的两两交互作用放弃代表是在三维部分依赖图( 图6 b)。更具体地说,在这三种情况下,①x₁80 >∩x₁₀< 0.12嗯²②x₁80 >∩x₅> 75,③x₅75 >∩x₁₀< 0.12嗯²可以清楚的看到,放弃的总趋势。总之,CCL放弃更高的可能性在这四种情况下,它会减少相反。

据中国系统”的技术项目国家耕地后备资源的调查和评价,“合适的耕地的主要评价内容包括生态安全和农业适宜性。这些作物生长的直接现场条件因素从理论的角度来看。根据土地利用的耦合框架“Condition-Status-Function”可持续土地利用也必须与功能需求。所示的分析原因放弃,海拔,交通距离邻耕地和补丁地区耕地的可持续利用的间接因素。所以研究结果作为农业方便的指标,代表了经济的可接受性。最后,耕地后备资源评价体系的建立适合回收和使用( 表3)。最低限制因素方法采用综合评估研究区域的林地。只有在满足所有的需求,一个可以被视为CAFL, CCL取代放弃目标。

评价结果表明,该区域的CAFL射杀县3183 .39点嗯²茂密的森林面积2809 .26,嗯²,占88.25%。稀疏的地区和其他林地63.98和310.15嗯²分别占2.01%和9.74%。见 图7CAFL主要分布在Zibu镇中成药镇和Huyun乡,平坦的地形在西北。其中,茂密的林地主要分布在中成药镇Zibu镇Huyun乡,而其他林地主要发现在Suqiao乡、中成药,Huyun乡和稀疏林地Peimei镇,镇,Zhutian乡。

据统计耕地质量,品位自然质量、使用情况、经济效益的射杀县耕地分为3类,高水平(4 - 7),中等(8 - 10)和低水平(11 - 13)。所示 图8 a, B,面积加权平均自然整个地区的耕地质量是9.27级,和使用情况和经济效益的7.32级和8.36级,分别。相比之下,自然的面积加权平均CCL盖子是9.26级的质量和使用情况和经济效益的7.47级和8.78级,部分。平均质量低于整个县的耕地。所示 图8 cCCL放弃其中一个,面积的加权平均价值的自然质量是9.49级,和使用情况和经济效益的8.5级和9.25级,因此,CCL放弃其中一个的平均质量更低。接下来,CCL粮食的总生产能力损失造成的废弃后盖子与粮食生产能力的计算公式计算5),297.48吨。

post-NRRB的场景,自然的面积加权平均耕地的质量从CAFL回收是9.45级,而使用情况的值的和经济效益的7.94级和9.26级,分别为( 图8 d)。这些水平略低于整个县的耕地,但仍略高于CCL废弃。与粮食生产能力评估,计算出大约38498 .84 t的粮食生产能力将获得整个县通过回收CAFL,包括33910 .67 t从茂密的森林土地,从稀疏林地651.30 t, t和3936 .87点从其他林地占88.08%,1.69%,和总数的10.23%。297.48吨的粮食生产能力的损失从废弃的CCL在山区占总额12.5%的地区,只能通过更换和回收由稀疏林地在郊区。

自20世纪中叶以来,耕地的自然生态系统的转换速度迅速增加( Ramankutty和福利,1999),放弃也发生。据估计,大约1.5×106公里²1700年和1990年之间的农田被遗弃在全球范围内( Ramankutty和福利,1999)。我们发现在过去的十年里,中国的山区进行耕地复垦的同时抛弃,但随着新耕地的区别主要来源于废弃的人工生态系统,即农村定居点,紧随其后的是新的遗弃。老遗弃在山上经常发生在自然条件不利的农业( Hinojosa et al ., 2016)。不利的农业适宜性的因素包括土地肥力( Alix-Garcia et al ., 2012),高度( 杨et al ., 2019)、水土流失( 佩佩et al ., 2019气候变化),( Lambin et al ., 2003)。国家市场经济的外部原因,导致年轻人口的移民在城市工作和以前的进口货物产生的山脉( Lasantaet al ., 2017)。 徐et al。(2019)注意,农业废弃通常是由农村向城市的人口迁移,可以找到更好的经济机会的地方。新遗弃我们的研究结果表明,与农业适宜性等耕地质量、斜率和方面,而是它的高度,距离邻耕地和补丁。原因是单位土地和劳动经济产出的比例分散耕地非常有限,这使得农业适宜性不再是耕地利用的主要参考因素。中国政府提供大规模的粮食生产,补偿,农民可以获得更多的补贴来提高劳动生产率。这使得实现大规模农业生产成为耕地利用的主要依据。

新遗弃在山区的原因不是一个单一的因素,而是一个复杂的多因素问题,即造成的低效的空间分配CLRB的实现,没有充分考虑土地的网站之间的耦合关系条件下,土地利用现状和土地功能需求。土地边缘化由于不满意土地适宜性和经济可行性降低农田报废的根本原因( Lasanta et al ., 2017)。根据冯Thunen农业区位论,农业用地的空间分配主要由运输成本、运费的影响因素,距离,和产品重量,形成同心结构由一个特定的作物在一定循环( 图9)。在工业化和城市化的过程中,人类在山区农业生态系统逐渐移民走出深山,主动或被动地( Ramankutty和福利,1999; 陈et al ., 2022)。农业生产的需求程度的原始位置显著降低移民的农民,而在郊区在山下的地区,地形平坦,土壤厚度、高和聚集的移民,耕地的需求增加( Lasanta et al ., 2017)。最近在黄土高原276个家庭发现,农民不愿意培养陡峭的斜坡或采用复植恢复土地由于距离越大成本和较低的粮食产量在植被恢复项目不会影响粮食自给自足( 吴et al ., 2021)。虽然比耕地,林地为人类提供了主要生态而不是经济函数由于中国森林保护政策( Mayer et al ., 2005; 斯特尔et al ., 2010)。生态功能的提供,然而,是独立的运输成本和实现 通过telecoupling ( 李et al ., 2023)。

更广泛地区的方法面对土地放弃包括经济的考虑可接受性(人类、自然等)可用来促进农村发展之外唯一关注农业生产( 曾庆红等人。,2022年; 艾伦et al ., 2013)。如果土地不能提供所需的经济功能和土地对环境有重大好处放弃也许是不明智的政策集中在维持农业使用( 亚历山大et al ., 2013)。地区和当地的土地利用规划和政策提供改变农场的结构会影响土地放弃(的过程 艾伦et al ., 2013)。根据冯Thunen的理论和现实需求,功能需求的匹配需要进一步考虑,建设用地在城市中心圆,耕地和林地是必需的在郊区农业圈和山地生态圈,分别为( 图7)。因此,我们提出建立NRRB方案合理空间替代在耕地、林地和建设用地。目标是使各种自然资源维持其可持续利用和执行有效的功能。

2018年,森林和草地的责任,耕地、建设用地和整合政府部门下的自然资源,提供管理保障协调管理的三种类型的土地。基于经济可接受性的研究成果,可以评估和筛选高概率的农村建设用地复垦后被放弃了。当城市耕地被建设,建设用地在偏远农村山区可以恢复森林和草地,结合周围的绿色环境。同时,CAFL迁移目的地应该选择和回收作为一个补充的耕地占用城市,按照标准的粮食生产能力的平衡。耕地为主在森林土地空间安排由于更严格的使用条件和粮食生产更迫切的要求。NRRB方案可以确保所有类型的土地使用有效地执行他们的功能,避免地区食品生产能力。

植被恢复策略适应当地条件可以减少粮食短缺的风险为9.30 -.1197亿农民,为一个更加平衡的可持续性发展和山区植被恢复( 曾庆红等人。,2022年)。因此,CLRB系统需要更多精心设计时参与绿色和粮食之间的权衡;这将有助于弥补造成的损失区域粮食生产能力建设CLRB系统。与此同时,它促进高效农业土地利用模式的形成由于使用符合冯Thunen农业区位论。然而,尽管实现量化平衡,补充林地的体积和生态服务能力不平衡的占领,损失是难以在短期内。文章的长度的限制,我们没有计算服务能力的损失金额,没有分析所需的时间。然而,在中国南方的热带和亚热带地区,中国的主要山区丰富的雨水和热量,它可以在很短的时间内恢复到灌木森林和一定程度的乔木森林郁闭度几年后( 阿什顿和朱,2020年)。谷歌地球提供的历史观测证据表明,废弃的平均郁闭CCL研究地区分部5年后达到43%而不干预。另一方面,为林地生态监管服务主要包括水土保持、碳固定和生物多样性。水土保持的研究已经表明,放弃了在山区耕地减少对土壤的扰动和水土流失控制有积极的影响;即使在一个环境容易水土流失,肥性的内容聚合和土壤碳的转化率会随着时间逐渐增加。( 戴et al ., 2007; 戴et al ., 2008; Renwick et al ., 2013)。固碳作用的研究表明,碳固定率密切相关,年龄结构树,和年轻和中年森林的固定利率相对较高,而成熟和过成熟森林逐渐下降;从这个意义上说,补偿森林固碳作用有更强的影响( 徐et al ., 2010)。因此,只要生态修复管理措施适应一段时间是允许的,补偿林地生态监管服务可以提供相同的占领。