专题——农田环境监测与评价

专题导读：基于GlbeLand30的全球耕地利用格局变化研究

陈军

中国农业科学 2018,51(6 ):1089 -1090. DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.06.008

摘要（425）

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全球耕地利用格局时空变化分析

胡琼，吴文斌，项铭涛，陈迪，龙禹桥，宋茜，刘逸竹，陆苗，余强毅

中国农业科学 2018,51(6 ):1091 -1105. DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.06.009

摘要（945）

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收藏【目的】分析2000—2010年全球耕地时空分布及变化特征，为中国粮食安全国际化战略决策制定以及全球生态环境监测等研究提供信息支撑。【方法】基于全球首套30 m地表覆盖产品数据集GlobeLand30，利用耕地总面积、面积变化量、人均耕地面积占有量、面积变化幅度、面积变化量标准差、复种指数、复种指数变化量和复种指数变化幅度等8个指标，从大洲、国家、1°×1°经纬网3个统计单元，分析2010年全球耕地空间分布现状、2000—2010年全球耕地时空变化特征以及全球耕地利用强度变化特征。【结果】2010年全球耕地面积总量为193 890.00×10⁴ hm²，占全球陆表面积14.31%。全球人均耕地占有量为0.28 hm²。其中，大洋洲以人均1.71 hm²位列第一，亚洲以人均0.17 hm²排名最后。[10^oN—45^oN, 65^oE—125^oE]、[40^oN—55^oN, 15^oE—55^oE]和[15^oS—45^oS, 45^oW—70^oW]是全球耕地分布最密集的区域。耕地面积最大的前10名国家依次是：中国、美国、印度、俄罗斯、巴西、阿根廷、澳大利亚、加拿大、哈萨克斯坦和乌克兰，其中俄罗斯、加拿大、阿根廷和澳大利亚还是人均耕地占有量全球前10名的国家。2000—2010年，全球耕地面积总量略微变化，总体增加2.19%；美洲是耕地面积增长最大的大洲，增长达2 128.14×10⁴ hm²；非洲是耕地面积和空间变化最剧烈的大洲，增长幅度为7.42%。全球耕地面积总量前10名国家中，中国是唯一出现耕地面积减少的国家，10年间减少0.95%，巴西和阿根廷是耕地面积增加和空间波动性最大的国家。美国是耕地面积变化总量和变化幅度均最小的经济大国。全球耕地高强度种植区域主要集中在东南亚、中美洲以及西非地区，复种指数均达200%以上。2000—2010年，全球耕地面积最大的10个国家中有5个国家复种指数呈上升趋势，其中巴西和哈萨克斯坦复种指数增加最显著，俄罗斯复种指数下降最明显。【结论】2000—2010年，全球耕地总量变化不大，但不同区域和国家的耕地变化差异较大。本研究利用30 m分辨率遥感数据产品揭示了全球耕地分布状况、10年变化特征和区域差异，研究结果可为全球水土资源利用、粮食产量和粮食安全分析研究提供重要数据和信息支持。

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亚洲耕地利用格局十年变化特征研究

陈迪，吴文斌，周清波，胡琼，项铭涛，陆苗，余强毅

中国农业科学 2018,51(6 ):1106 -1120. DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.06.010

摘要（514）

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收藏【目的】亚洲作为全球人口最多、耕地面积最大、发展中国家众多的大洲，其耕地利用格局变化特征关系到各国乃至全球的粮食产量波动，影响世界粮食安全。本研究旨在通过分析亚洲耕地利用格局变化，加深对亚洲耕地利用现状的认识，科学把握其变化特征及规律，为亚洲的农业土地系统研究提供依据。【方法】采用中国最新研制的2000年和2010年两期全球30 m地表覆盖遥感数据产品（GlobeLand30）及FAOSTAT统计数据，建立耕地面积数量和耕地利用格局指标群，选取耕地面积及其变化幅度、复种指数及其变化幅度、耕地破碎度及其变化幅度等指标，在国家、地理分区和县级等三个尺度上，综合分析2000—2010年亚洲耕地的数量、复种指数及耕地破碎度变化特征。【结果】2010年亚洲耕地面积69 827.94×10⁴ hm²，10年间面积增加62.62×10⁴ hm²，增幅达到0.09%。除东亚耕地数量减少外，其他区域耕地增加；东南亚耕地涨幅最大，西亚是耕地增减最为活跃的地区。亚洲有60%的国家耕地增加，80%的国家耕地面积变化幅度为-5.00%—5.00%。2000—2010年，亚洲复种指数提升7.77%，增幅达9.00%，五大地理分区的复种指数均呈现增加状态。超过2/3的国家耕地复种指数增加，沙特阿拉伯、卡塔尔、塞浦路斯等国家耕地复种指数减少明显。亚洲耕地地块细碎的区域主要集中在中国南方、日本、菲律宾、阿富汗，而印度、中国华北平原及东北农垦区则耕地连片、地块大。亚洲耕地破碎度总体上增加1.12%，中亚和南亚耕地破碎度大幅下降，东南亚耕地破碎程度加剧。超过半数的国家耕地破碎度降低。2000—2010年，中国耕地面积减少0.95%，复种指数增幅较大，达到6.01%，耕地破碎度小幅增加，增幅达2.17%。中国南方地区耕地破碎度高，华北平原、东北农垦区、成都平原等粮食主产区耕地破碎程度低；东部及华北经济发达地区耕地破碎程度增加剧烈；湖南、江西等地耕地破碎度降低。【结论】总体来说，亚洲耕地面积变化平稳，略有增加。复种指数分布呈现“南高北低”的特点，复种指数变化“东南增西北减”，耕地利用程度有较大提升。亚洲的耕地破碎度10年间略有增长，半数以上国家的耕地向规模化发展。中国作为亚洲农业重点区域，10年间其耕地数量减少并伴有破碎化加剧的趋势，但耕地利用率大幅提升。

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2000—2010年欧洲耕地时空格局变化分析

项铭涛，吴文斌，胡琼，陈迪，陆苗，余强毅

中国农业科学 2018,51(6 ):1121 -1133. DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.06.011

摘要（657）

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收藏【目的】探讨2000—2010年欧洲耕地的数量、幅度、空间、利用程度变化和类型转换特征，科学描述欧洲耕地10年变化的总体特征。【方法】基于GlobeLand30数据产品，采用数理统计、GIS空间分析、Python批量处理等方法，选取面积数量、垦殖指数、耕地类型转换等多维度指标分析2000—2010年欧洲耕地时空格局变化特征。【结果】2010年欧洲耕地总面积为42 820.84×10⁴ hm²，不同区域耕地面积占欧洲耕地总面积比例依次为：东欧（51.17%）、南欧（19.07%）、中欧（13.62%）、西欧（13.31%）、北欧（2.83%）。欧洲的耕地分布相对集中，2010年耕地面积排名前10国家的耕地总面积约占欧洲耕地总面积的82.17%。2000—2010年，欧洲耕地面积总体增加约220.90×10⁴ hm²，增加幅度约0.52%，海拔较低的山脚处、河流沿岸为耕地扩展区域，海拔较高处、气候寒冷带的耕地呈减少趋势。北欧（1.25%）、东欧（0.88%）、西欧（0.64%）的耕地面积呈不同程度的增加，南欧（-0.03%）、中欧（-0.34%）则减少。北欧、东欧国家内部耕地面积变化十分剧烈，西欧、中欧国家变化平缓，南欧各国变化则差异较大。2010年欧洲全域的总体垦殖指数为18.71%，各地理分区耕地垦殖指数从高到低依次为：西欧（61.17%）、中欧（57.64%）、南欧（49.24%）、东欧（12.20%）、北欧（9.16%）。10年间欧洲4%的耕地与其他地类之间发生转移。耕地与森林、草地、灌木地、人造地表等类型之间的转移最为明显。东欧地区广袤的草地转入为耕地的比例最大。南欧、西欧、中欧地区耕地大量转出为人造地表的现象最为明显。【结论】欧洲现有耕地分布相对集中在东欧区域，岛屿或山地地区或气候寒冷区国家耕地面积较小。10年间欧洲耕地的空间变化总体平缓，耕地不变的区域占绝大部分，部分区域有耕地的增减。各国内部耕地面积变化剧烈程度总体较低，但具有显著的区域差异性。10年间欧洲耕地垦殖指数略微增加。森林、人造地表细微增加，草地却大量减少，但具有区域差异性，这对生态环境保护和耕地可持续发展产生了潜在的压力。

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美洲耕地利用格局及其时空变化特征

龙禹桥，吴文斌，胡琼，陈迪，项铭涛，陆苗，余强毅

中国农业科学 2018,51(6 ):1134 -1143. DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.06.012

摘要（630）

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收藏【目的】耕地时空格局变化特征分析是地表覆盖研究的热点问题之一。美洲作为全球重要的粮食生产区，其耕地数量和分布具有全球性战略地位，科学分析美洲耕地时空格局变化特征、过程和规律为耕地可持续发展提供科学参考。【方法】基于GlobeLand30数据集，运用数理统计和GIS空间分析等方法，系统分析了2000—2010年美洲耕地面积数量变化、空间分布及类型转化特征，并重点分析了亚马逊地区耕地格局变化状况。【结果】2010年美洲耕地总面积为52 875.05×10⁴ hm²；2000—2010年的10年间，美洲耕地总面积总体增加，面积增加约2 128.14×10⁴ hm²，增幅约4.19%。耕地面积增加最大国家为巴西，幅度达到9.51%，位居美洲国家之首，其次为阿根廷；减少最大国家为厄瓜多尔，面积减少101.14×10⁴ hm²。10年间美洲耕地复种指数增加2.42%，变化最为显著国家为巴拉圭、波多黎各。从耕地变化类型看，美洲新增耕地主要来源于林地、草地，而耕地减少主要是由于人造地表的侵占。美国耕地总量最多，但10年间耕地增长率较低，仅为0.08%，绝大部分损失的耕地转为人造地表，由于收获面积的减少导致复种指数减少了0.89%；巴西耕地总量仅次于美国，耕地大幅度增加主要来源于林地和草地，同时复种指数有较大程度提高。亚马逊地区作为美洲重要的生态和农业区域，10年间耕地增长8.41%，耕地增长伴随着森林、草地被大量破坏，尤其在巴西西南和厄瓜多尔表现最为剧烈。【结论】2000—2010年美洲耕地整体上呈现增加态势，国家间耕地利用格局变化差异明显；耕地主要来源于林地、草地和灌木，增长集中在巴西和阿根廷，耕地主要转出为人造地表，集中在美国。作为美洲重要的粮食生产区，亚马逊地区耕地面积和耕地复种指数都提高，两者同步增加一定程度上提高区域或全球粮食产量，但其带来的生态环境效益需要深入关注。

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2000—2010年非洲耕地利用格局变化及其生态环境背景分析

张莉，吴文斌，宋茜，纵兆伟，胡琼，陈迪，项铭涛，陆苗

中国农业科学 2018,51(6 ):1144 -1155. DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.06.013

摘要（620）

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收藏【目的】科学探明世界第二大洲——非洲的耕地资源禀赋、准确揭示2000—2010年耕地动态变化规律和过程，服务全球粮食安全。【方法】采用全球首套30 m空间分辨率地表覆盖数据GlobeLand30 的 2000年和 2010年耕地数据产品，在不同分析指标和空间尺度上分析10年间非洲耕地利用格局的总体变化、地理差异特征及其生态环境背景。【结果】2000—2010 年，非洲耕地总面积增加了1 540.63×10⁴ hm²，变化率为 7.42%；5个区域10年间耕地面积变化率从大到小依次是：中非（10.42%）、东非（9.49%）、西非（7.55%）、北非（6.74%）和南部非洲（4.86%）；耕地面积数量增加排在前10位的国家是尼日利亚、坦桑尼亚、苏丹、肯尼亚、莫桑比克、乍得、阿尔及利亚、赞比亚、津巴布韦和布基纳法索；耕地面积数量减少排在前10位的国家是科特迪瓦、马里、安哥拉、加纳、马拉维、突尼斯、布隆迪、卢旺达、刚果（金）和南非。2010年，非洲耕地复种指数为98.11%，10年间变化率为13.54%；2010年，5个区域的复种指数从大到小依次是西非（163.75%）、中非（148.01%）、东非（76.64%）、北非（75.20%）和南部非洲（57.56%）。耕地空间格局变化区域差异明显，耕地在各经纬度带上以增加为主，以东半球和北半球面积增加较多；新增耕地主要由林地、草地和灌木地等植被类型开发利用转入，分别占转出总量的 15.19%、66.37%和 11.20%，减少耕地主要转成为林地、草地和灌木地，转出面积分别占转出总量的 21.15%、61.19%和11.78%，新增的耕地面积远大于减少的面积。从耕地变化与生态环境因子之间的关系来看，耕地增减变化主要发生在年均温度为20—30℃区域和年均降水为600—1 200 mm的区域，以及500—1 000 m高原区间和坡度小于2°的平缓地带。【结论】2000—2010年，非洲耕地面积数量和空间变化剧烈，不同区域和国家的耕地变化存在明显差异。研究结果揭示了非洲耕地空间分布及时空变化特征，不仅可为分析全球耕地空间分布格局、揭示其地域差异和时空波动规律提供重要基础参考，也可为耕地增减变化比较集中的区域的政策导向、土地产权制度调整提供科学依据，服务全球粮食安全问题解决。

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基于GlobeLand30的大洋洲耕地利用格局变化分析

曹隽隽，吴文斌，刘逸竹，胡琼，陈迪，项铭涛，周清波

中国农业科学 2018,51(6 ):1156 -1166. DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.06.014

摘要（572）

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