【文献分享学习】基于生产潜力的情景耕地保护分区——以中国为例

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原名：Scenario farmland protection zoning based on production potential: A case study in China

译名：基于生产潜力的情景耕地保护分区——以中国为例

原文地址：

https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2020.104581

发表期刊：Land Use Policy

发表年份：2020年

通讯作者：刘罗

通讯作者单位：华南农业大学自然资源与环境学院

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亮点

①把可以精确评估耕地生产力的AEZ模型耦合到耕地分区框架中。

②建议的分区方法可以模拟各种农业生产因素影响的各种情景。

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文章简介

建立农田保护区是发展中国家保护有限农田资源、保障粮食安全的重要举措。耕地充足是关系到一个国家粮食安全和社会发展的重要问题。农田是一种不可替代和不可再生的自然资源，有助于社区的经济和生态价值。然而，由于人口增长和经济发展带来的压力，大多数发展中国家都面临着大面积耕地转为建设用地，从而永远失去农业功能的普遍问题。作为回应，农田保护（或保存）分区已成为防止生产性农田流失和保障区域或国家粮食安全的重要解决方案。农田生产潜力可以通过农业生产评估模型进行评估。AEZ 模型能够在土地资源清单和对其生物物理限制和粮食生产潜力的评估的基础上进行合理的土地利用规划。它是联合国粮食及农业组织 (FAO) 用于分析农业资源的主要工具之一，并已在许多不同空间尺度的研究中作为计算农田生产潜力的有效模型得到验证和应用。在本研究中，我们尝试将 AEZ 模型耦合到基于多目标空间优化技术的最先进的农田保护分区框架中。作为典型的农田分区问题，在分区过程中考虑了农田生产力、发展潜力和空间紧凑性等要素。然而，与传统的分区框架或方法不同，划界结果的农田生产潜力可以通过建议的分区方法进行精确评估。为了验证该方法，评估了案例研究中两种不同灌溉效率情景下的农田生产潜力。然后，对两种情景的耕地保护区进行了划定和比较。

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研究方法

根据最先进的耕地保护分区研究，分区框架结合了四个模块，包括生产潜力评估模块（模块 A）、发展潜力评估模块（模块 B)、空间格局紧密度评估模块（模块C），保护农田分配优化模块（模块D）。本工作采用AEZ模型代替LUSA方法来评估模块A中的生产潜力，因为AEZ是一种机制模型，可以精确评估农田保护模式的生产潜力，并为模拟农业相关条件输入提供灵活的接口。各种农田保护场景。在模块 B 和 D 中，支持向量机 (SVM) 和蚁群优化 (ACO) 被选择用于潜在评估和土地分配优化的开发，因为它们在处理复杂任务时效率很高。用其他方法替换模型也很容易，例如可以使用逻辑回归或人工神经网络来挖掘发展潜力。此外，模拟退火 或人工免疫算法也是常用的土地分配模型。至于模块 C，等式(4)用于评价耕地保护紧密度的子目标。

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研究结论

主要贡献有两个方面：(1) 将 AEZ 与一般农田分区框架相结合，可以精确评估农田保护区的生产潜力。(2) 这种农田保护分区方法可以分析和模拟环境因素（气候、土壤、地形等）和人类生产因素（灌溉条件、耕作制度等）影响的多种情景。