中国耕地种植制度遥感探测及其时空特征

[目的]耕地种植制度是农业生产方式的具体体现,其形成受自然资源要素与人类土地利用行为综合影响,反映了“人类-自然”的耦合关系。本研究旨在科学掌握全国耕地种植制度格局,为优化农业生产布局、提高农业生产能力、推动农业可持续性发展提供依据。[方法]结合遥感监测与空间决策树模型等手段,构建适合我国农情的跨年度种植制度探测方法体系,并开展空间格局分析。首先,通过辨析种植强度、复种指数等概念,从长期性、周期性、稳定性等方面,定义种植制度的内涵;其次,构建连续度、频度指标,并利用基于时序遥感的2001—2018年中国复种指数监测结果,结合时间滑动窗口方法,在像元尺度分别计算两个指标的具体值;最后,评估耕地的种植强度与种植制度特征的显著性,利用决策树方法确定种植制度类型,从区域差异、动态规律等方面分析不同区域种植制度的时空异质特征。[结果](1)面积上看,一年一熟所占面积最大,占53.52%,超过耕地总面积的一半;其次是一年两熟,占23.28%,季节性休耕(如两年三熟)与年度休耕分别占12.80%和6.94%。(2)空间上看,一年一熟、一年两熟、季节性休耕与年度休耕的集中分布区分别为东北地区、华北地区、长江以南地区与“镰刀弯”地区。(3)时间上看,动态稳定的种植制度从时间维度上揭示了静态复种指数背后的异质性,例如,2018年复种指数为1的区域,其中75.18%属于一年一熟、6.60%属于一年两熟、8.92%属于季节性休耕、8.02%属于年度休耕。[结论]本研究提出了一种结合时序遥感监测与空间决策树模型的跨年度分类体系,揭示了中国耕地种植制度分区聚集、种植强度南高北低的空间格局,直观展现了松嫩平原、“镰刀弯”等空间聚集区;分析了耕地复种与种植制度的时空差异特征,主要表现在种植制度与年度复种指数的空间不一致性,以及种植制度特有的周期性。研究结果可为合理提高耕地复种强度、推动实施“藏粮于地”战略提供案例支撑。