中国坡耕地时空演变特征与侵蚀风险分区调控研究——以三峡库区为例

为解决三峡库区坡耕地资源利用与生态保护的矛盾，西南大学资源环境学院团队通过多源遥感数据融合与GIS空间分析，揭示了1990-2020年坡耕地时空演变规律，构建了基于RUSLE模型的侵蚀风险评估体系。研究发现库区坡耕地面积减少343.93 km2，侵蚀高风险区集中于15-25°坡度带，提出"治理-改造-退耕"三级分区调控策略，为山地农业可持续发展提供科学依据。

　　

在全球粮食安全与生态保护的双重压力下，山地坡耕地作为特殊的农业生产单元，正面临严峻挑战。联合国预测2050年粮食需求将增长60%，而全球约1×10⁶ km²的陡坡耕地（>10°）支撑着1.68亿人生计。中国坡耕地（≥3°）占耕地总面积三分之一，其中三峡库区（TGRA）的紫色土坡耕地因土层薄、抗蚀性差，年均侵蚀模数高达5800 t km^-2 a^-1，是平原区的5-30倍。这种"越垦越穷、越穷越垦"的恶性循环，亟需科学调控方案。

西南大学资源环境学院/水土保持与生态环境研究所的研究团队通过整合30年Landsat遥感数据、DEM数字高程模型和气象土壤等多源数据，运用核密度估计、地形梯度分析和侵蚀风险识别模型，系统解析了三峡库区坡耕地的演变机制。研究发现，2020年库区坡耕地面积降至14428.92 km²，占耕地总面积的68.13%，呈现"中西多、东部少"的碎片化分布特征。通过RUSLE（修正通用土壤流失方程）模型计算发现，侵蚀高风险区集中在15-25°坡度带，主要分布在巫溪、开州等6个区县，这些区域土壤流失量超过150 t ha^-1 a^-1。

研究采用的关键技术包括：1）基于30 m分辨率DEM的地形梯度分类；2）核密度空间聚集分析（带宽10000 m）；3）土地利用转移矩阵构建；4）RUSLE模型参数化（含降雨侵蚀力因子R、土壤可蚀性因子K等）；5）冷热点分析（Getis-Ord Gi*指数）。

3.1 坡耕地规模演变特征

1990-2020年间坡耕地减少343.93 km²，主要转为林地（44%）、草地（35.52%）和水田（19.61%）。2015-2020年转移最剧烈，年变化率达-0.23%，与三峡工程移民安置和城镇化进程密切相关。

3.2 地形梯度分布规律

坡耕地集中分布于8-25°坡度带（占63.21%）和200-1000 m海拔区间（占80%）。值得注意的是，>25°陡坡耕地面积减少143.47 km²，反映出退耕还林政策成效。

3.5 侵蚀风险识别

侵蚀高风险区呈现"中部聚集、东西分散"格局，占坡耕地总面积的40.21%。热点分析显示巫溪县等地风险值Z(Gi*)>2.58，属显著热点区。地形因子分析表明，15-25°坡度带的侵蚀贡献率达37%，是优先治理区。

4.1 演变驱动机制

方差分解（VPA）显示人类活动贡献率达57.9%，其中城镇化率（UR）和农村居民可支配收入（DIRR）是关键因子。自然因素中坡度（贡献率42.1%）主导空间分异，移民工程导致400-800 m海拔带耕地扩张显著。

4.3 分区调控策略

研究提出三级管控体系：≤8°坡度带建设高标准农田；8-15°坡地推广生物埂和秸秆覆盖；>25°陡坡实施退耕还林。该方案兼顾粮食产能（200-400 m海拔带增产30%）与生态安全，使高风险区侵蚀模数降低42.8%。

这项发表在《Resources, Environment and Sustainability》的研究，首次构建了"演变-风险-调控"的坡耕地研究框架。其创新性在于：1）揭示地形梯度与人类活动的耦合效应；2）量化移民工程对土地利用的冲击（使侵蚀模数增加50-100%）；3）提出差异化的空间管控阈值（8°和25°坡度临界值）。研究成果为长江经济带"生态优先、绿色发展"战略提供了科学支撑，对全球山地农业可持续发展具有示范意义。