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耕地集中化推动中国农业可持续集约化

2026-03-27 21:46:26

耕地集中化推动中国农业可持续集约化

文章标题：Cropland concentration powers sustainable intensification of agriculture in China

标题译文：耕地集中化推动中国农业可持续集约化

发表期刊：Communications Earth & Environment

在线时间：2026.02.04

通讯作者：刘世宾教授，邵怀勇教授

通讯单位：成都理工大学地理与规划学院

Oneline：通过分析2000-2020年中国耕地时空变化与农业生产的关系，发现耕地经历了先减少后恢复的过程，且耕地集中化促使农业从依赖高投入转向资源节约型发展，推动了中国农业的可持续集约化转型。

研究背景

粮食安全是全球性挑战，农业集约化是提高现有耕地生产力的关键策略。然而，传统集约化过度依赖化肥、农药等高投入，导致面源污染、温室气体排放和土壤退化等问题。中国长期面临耕地破碎化、农村人口老龄化和快速城镇化等结构性挑战，小农经营模式导致农用化学品过量使用和资源配置不均。在此背景下，可持续集约化成为协调农业发展和环境保护的重要议程，其核心理念是在不扩大耕地面积且不造成环境负面影响的前提下提高产量。本研究旨在探究2000-2020年中国耕地时空变化如何推动农业从传统集约化向可持续集约化转型。

研究基于Google Earth Engine平台和234804幅Landsat影像，提取了2000、2005、2010、2015和2020年五个基准年的中国耕地分布数据，并计算了平均斑块面积（MPA）、斑块密度（PD）和聚集度指数（AI）三个景观格局指标。同时收集了全国31个省级行政区的化肥施用量、农业机械总动力、灌溉用水量和农作物总产量等统计数据。采用随机森林分类器进行耕地提取，通过Freedman-Diaconis规则划分变化类型（增加I、减少D、稳定S），构建变化模式组合矩阵，对农业集约化的可持续性进行分级评估（从高度积极到高度消极）。此外，建立了化肥强度、机械化强度、灌溉强度三个资源投入强度指标，分析耕地格局变化与资源利用效率的关系，并对比了2000-2015年（收缩期）和2015-2020年（恢复期）两个时期的差异。

主要结果

耕地面积变化与农业投入产出关系

2000-2020年中国耕地经历了“先减后增”的阶段性变化：2000-2015年为收缩期，耕地面积从1.34亿公顷减少至1.31亿公顷（-2.2%）；2015-2020年为恢复期，耕地面积回升至1.33亿公顷（+1.5%）。在收缩期，农业集约化主要依赖高投入——全国24个省份化肥施用量增加，30个省份农业机械总动力增加，与24个省份的粮食增产同时发生；但耕地格局趋于破碎化（平均斑块面积减小、斑块密度增加、聚集度降低）。在恢复期，农业集约化模式发生根本转变：化肥施用量开始下降的省份从收缩期的0个增至24个，农业机械总动力下降的省份从1个增至17个，而粮食增产的省份仍有21个。九个农业生产区中，东北平原、北部干旱半干旱区、黄淮海平原、黄土高原、云南高原和华南地区均呈现化肥施用量下降而粮食产量上升的趋势，表明化肥对农业集约化的调节作用减弱。

耕地集中化与可持续集约化转型

在恢复期，耕地格局趋于集中化：呈现集中化特征（平均斑块面积增加、斑块密度下降、聚集度上升）的区域数量从收缩期的4个激增至64个。31个省份中，农业集约化不可持续的省份（D级及以下）从收缩期的28个降至恢复期的1个，16个省份达到A级（其中1个为A+级）。相关性分析显示，在恢复期，平均斑块面积越大、聚集度越高的省份，单位粮食产量的化肥强度和机械化强度越低，证实了耕地集中化对资源利用效率的提升作用。灌溉强度在两个时期均与耕地集中化呈稳定负相关，主要归因于节水政策和灌溉技术进步，而非耕地格局变化。中国超过80%的耕地仍属于小规模经营（<0.6公顷），但大于16公顷的连片耕地斑块比例超过85%，表明通过土地流转实现规模化经营的潜力巨大。