基于GlobeLand30的大洋洲耕地利用格局變化分析

曹雋雋，吳文斌，劉逸竹，胡瓊，陳迪，項(xiàng)銘濤，周清波

（1 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)遙感重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081；2華中師范大學(xué)地理過程分析與模擬湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430079）

0　引言

【研究意義】耕地是人類賴以生存和發(fā)展的基本資源和條件[1]，其數(shù)量和空間分布直接關(guān)乎糧食安全乃至全球生態(tài)格局[2]。大洋洲雖然其耕地面積總量遠(yuǎn)小于其他大洲，但仍然是全球主要農(nóng)產(chǎn)品的重要生產(chǎn)和供給基地。尤其是占大洋洲陸地面積 85.7%的澳大利亞一直十分重視推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和耕地集約化利用，采用先進(jìn)的水權(quán)管理制度[3-4]，成為目前世界重要的糧倉(cāng)和牧場(chǎng)。已有部分學(xué)者對(duì)全球[5]和APEC地區(qū)[6]開展了糧食安全評(píng)價(jià)，初步估算分析了大洋洲土地生產(chǎn)潛力和糧食生產(chǎn)潛力。隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，抗旱節(jié)水糧食作物品種的開發(fā)，澳大利亞成為糧食生產(chǎn)和出口大國(guó)，對(duì)中國(guó)糧食出口不斷加大。此外，大洋洲頻發(fā)的極端天氣氣候事件對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)土地利用影響巨大，2001—2008年澳大利亞經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)8年的大旱，導(dǎo)致產(chǎn)量銳減，影響全球糧食供給。因此，科學(xué)掌握大洋洲的耕地利用格局及其時(shí)空變化規(guī)律，有利于準(zhǔn)確分析大洋洲的糧食生產(chǎn)格局和糧食供給狀況，更好制定我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品國(guó)際貿(mào)易政策，服務(wù)國(guó)家糧食安全戰(zhàn)略?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】一般來說，在全球或大洲尺度開展耕地利用格局變化分析多采用遙感手段和統(tǒng)計(jì)資料[7-8]。如 YAO利用 CG-LTDR（全球及中國(guó)區(qū)域長(zhǎng)時(shí)間序列衛(wèi)星數(shù)據(jù)集）對(duì)全球1982—2011年耕地變化格局開展研究[9]，但該地表覆蓋產(chǎn)品為5 km，較粗的空間分辨率難以很好揭示大洋洲內(nèi)部更為細(xì)致的耕地利用變化特征，研究結(jié)果不確定性也較大。雖然有的研究為得到更為精細(xì)的土地利用變化數(shù)據(jù)，將遙感影像與社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)結(jié)合或直接采用參與式調(diào)查方法[10]，但這種方法多局限于小區(qū)域研究，難以進(jìn)行大尺度分析。【本研究切入點(diǎn)】最新研制的GlobeLand30是全球首套30 m分辨率的全球地表覆蓋數(shù)據(jù)，包括2000和2010年兩個(gè)基準(zhǔn)年，為大區(qū)域耕地利用格局時(shí)空變化研究提供了新的數(shù)據(jù)資料[11-13]。GlobeLand30耕地制圖產(chǎn)品精度高達(dá)83.06%[14]，相比FROM-GLC、GlobCover、MODIS、Collection 5和MODIS Cropland等低分辨率的全球地表覆蓋數(shù)據(jù)，在耕地?cái)?shù)量計(jì)算和耕地空間位置描述方面更具優(yōu)勢(shì)[15]。可見，采用GlobeLand30數(shù)據(jù)開展區(qū)域耕地資源時(shí)空變化研究具有可行性和可靠性[16]，能兼顧大尺度和微觀尺度精細(xì)化分析需求?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究針對(duì)目前大洋洲耕地利用格局變化研究幾乎空白的現(xiàn)狀，采用中國(guó)自主開發(fā)的地表覆蓋遙感制圖數(shù)據(jù)產(chǎn)品（GlobeLand30）開展大洋洲2000—2010年耕地利用格局特征變化研究，重點(diǎn)揭示國(guó)家尺度、10 km網(wǎng)格和30 m像元尺度耕地?cái)?shù)量、位置、利用強(qiáng)度變化規(guī)律以及耕地轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出動(dòng)態(tài)變化特征。

1　材料與方法

1.1　研究區(qū)概況

大洋洲是世界上最小一個(gè)洲，陸地總面積約897×104km2，約占世界陸地總面積的6%。眾多島嶼散落在遼闊的太平洋海域上，氣候差異明顯，土地利用類型多樣。大洋洲有一半以上陸地面積為干早地區(qū)。從降水量分布看，大洋洲東部群島部分降水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于西部大陸地區(qū)降水量，且有自東向西和由赤道向南北兩側(cè)減少的特點(diǎn)。受氣候和地理?xiàng)l件制約，大洋洲耕地主要分布在澳大利亞和新西蘭兩國(guó)。作為約占大洋洲陸地面積 85.7%的澳大利亞，土壤相對(duì)貧瘠，大部分地區(qū)屬于干旱半干旱地帶，全國(guó)31%地區(qū)年降雨量不足500 mm，39%地區(qū)年降雨量不足250 mm[17]。受恩索現(xiàn)象（厄爾尼諾與南方濤動(dòng)）影響，降雨量低且難以預(yù)測(cè)，農(nóng)作物產(chǎn)量對(duì)氣候變化響應(yīng)極為敏感，農(nóng)業(yè)發(fā)展困難。早期移民開荒建城，毀掉了適應(yīng)干旱環(huán)境的植被，破壞了原本還算穩(wěn)固的脆弱水循環(huán)系統(tǒng)[18]。之后引進(jìn)羊、牛和大量高需水農(nóng)作物，加劇了大陸干旱且相對(duì)貧瘠的生態(tài)系統(tǒng)矛盾[19]。

1.2　數(shù)據(jù)源與預(yù)處理

GlobeLand30 （http://www.globeland30.com）是全球首套30 m空間分辨率的地表覆蓋數(shù)據(jù)產(chǎn)品，利用美國(guó)陸地資源衛(wèi)星（Landsat）TM5、ETM+多光譜影像和國(guó)產(chǎn)環(huán)境減災(zāi)星（HJ-1）多光譜影像，采用像元分類、對(duì)象分類與知識(shí)規(guī)則等綜合集成方法（POK,Pixel-Object-Knowledge）研制[20-21]。該數(shù)據(jù)產(chǎn)品采用UTM投影和WGS-84坐標(biāo)系，覆蓋全球80°S—80°N的陸地范圍，包括耕地、水體、森林、苔原、草地、人造地表、灌木地、裸地、濕地、冰川或永久積雪等10類一級(jí)土地覆蓋類別[22]。GlobeLand30產(chǎn)品定義的耕地主要指用來種植農(nóng)作物的土地，是通過播種耕作生產(chǎn)糧食和纖維的地表覆蓋，包括開荒地、休閑土地、輪歇地和草田輪作地；以種植農(nóng)作物為主的間有零星果樹、桑樹或其他樹木的土地；耕種三年以上的灘地和灘涂[23]。GlobeLand30耕地定義與已有的國(guó)家或國(guó)際土地利用分類系統(tǒng)存在差異[24]。

本研究選取大洋洲為研究區(qū)，涉及2000和2010兩個(gè)基準(zhǔn)年的GlobeLand30數(shù)據(jù)。根據(jù)大洋洲的行政區(qū)劃及GlobeLand30全球接圖表，篩選出兩期共206幅覆蓋大洋洲范圍的全要素?cái)?shù)據(jù)。由于研究的數(shù)據(jù)量較大，因此采用Python語(yǔ)言調(diào)用ArcGIS進(jìn)行批量預(yù)處理。首先利用接圖表對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行批量裁剪，保證圖幅之間沒有重疊。其次，進(jìn)行批量屬性提取，得到兩期大洋洲范圍的所有耕地?cái)?shù)據(jù)。再次，為了準(zhǔn)確計(jì)算各個(gè)地類的面積，將全要素?cái)?shù)據(jù)和耕地?cái)?shù)據(jù)的原始UTM投影批量轉(zhuǎn)換為圓柱等面積投影（Cylindrical Equal Area），WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)保持不變。

1.3　分析指標(biāo)與方法

本研究采用耕地面積數(shù)量、利用強(qiáng)度格局和類型轉(zhuǎn)換比率[25]等3個(gè)指標(biāo)群，分析2000—2010年大洋洲耕地利用格局的動(dòng)態(tài)變化特征。面積數(shù)量指標(biāo)包括耕地面積變化率和人均耕地面積變化率。利用強(qiáng)度格局包括表征集約化的復(fù)種指數(shù)變化率[26]、耕地-復(fù)種指數(shù)協(xié)調(diào)度、耕地破碎度變化率[27]。類型轉(zhuǎn)換比率描述了耕地和其他地表覆蓋類型之間的轉(zhuǎn)換，包括耕地面積轉(zhuǎn)入率和面積轉(zhuǎn)出率兩個(gè)指標(biāo)。具體指標(biāo)含義及計(jì)算方法見表1。

進(jìn)行耕地面積數(shù)量指標(biāo)計(jì)算時(shí)，利用ArcGIS10.2中的面積制表（TabulateArea）工具完成，統(tǒng)計(jì)出不同尺度下的各單元耕地面積。復(fù)種指數(shù)計(jì)算在國(guó)家尺度上進(jìn)行，播種面積數(shù)據(jù)來自FAOSTAT的收獲面積。為與GlobeLand30耕地定義相吻合，收獲面積的統(tǒng)計(jì)不僅包括了農(nóng)作物收獲面積，也包括了水果、蔬菜、茶園等的收獲面積。上述分析指標(biāo)計(jì)算通過Python語(yǔ)言編程調(diào)用ArcGIS10.2實(shí)現(xiàn)。

2　結(jié)果

2.1　2000—2010年大洋洲耕地面積變化

2000年大洋洲耕地面積為 5 832.10×104hm2，2010年大洋洲耕地面積為6 053.17×104hm2，10年間耕地面積增漲220.96×104hm2，增幅為3.79%。圖1描述了2000—2010年大洋洲30 m像元尺度耕地變化空間分布。大洋洲耕地主要分布于澳大利亞從昆士蘭州北部海岸沿著海岸線延伸維多利亞州和南澳大利亞州南部的狹長(zhǎng)海岸地帶，西澳大利亞西南部與塔斯馬尼亞等雨水較為充沛的地區(qū)，以及新西蘭沿海平原地區(qū)和巴布亞新幾內(nèi)亞中部區(qū)域。

圖 1-b、1-c、1-d、1-e為大洋洲耕地分布集中區(qū)域，同時(shí)也是變化顯著地區(qū)。其中圖 1-c、1-d、1-e均在澳大利亞境內(nèi)，1-b為新西蘭全境。圖1-d處于澳大利亞西南角，耕地增加和減少無明顯空間分異特征，增減相對(duì)均衡；圖1-e位于南澳大利亞州南部，該地區(qū)山地與平原交錯(cuò)，耕地以減少為主，減少區(qū)域主要分布在南部瀕臨印度洋地區(qū)；圖1-c地處大分水嶺山脈以東，氣候濕潤(rùn)，土壤條件相對(duì)較好，該區(qū)域 10年來耕地面積以增加為主；圖1-b為新西蘭，耕地以減少為主，以地處北島的新西蘭最大城市奧克蘭附近耕地減少尤為明顯。

大洋洲有 14個(gè)獨(dú)立國(guó)家，其余十幾個(gè)地區(qū)尚在美、英、法等國(guó)管轄之下。各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差異顯著，耕地面積大于10 000 hm2的國(guó)家和地區(qū)僅有6個(gè)，從高到低分別為澳大利亞、新西蘭、巴布亞新幾內(nèi)亞、斐濟(jì)、新喀里多尼亞和瓦努阿圖（表2）。2000—2010年，耕地面積增加國(guó)家為澳大利亞和巴布亞新幾內(nèi)亞，

增幅分別為 5.39%和 2.34%。耕地面積減少的國(guó)家和地區(qū)按減幅絕對(duì)值由高到低排列為新喀里多尼亞、新西蘭、斐濟(jì)和瓦努阿圖，變化幅度分別為-27.28%、-11.61%、-8.28%和-7.65%。

表1　耕地分析指標(biāo)及含義Table 1　Analysis indexes and its definitions

表2　大洋洲主要國(guó)家2010年耕地面積、人均耕地面積、復(fù)種指數(shù)和破碎度及其10年變化率Table 2　Changing rate of cultivated land area，per capita cultivated land，multiple cropping index and fragmentation index over 2000-2010 in Oceania

圖1　2000—2010年大洋洲國(guó)家耕地變化空間分布Fig. 1　Distribution of cultivated land change in Oceanian countries during 2000-2010

10年間，大洋洲主要耕地國(guó)家人均耕地面積均有不同程度減少，其中澳大利亞人均耕地面積由2000年的2.74 hm2，減少為2010年的2.51 hm2，減少 8.38%。新西蘭人均耕地面積由 2000年的1.34 hm2減少為2010年的1.05 hm2，減幅為21.63%。巴布亞新幾內(nèi)亞、斐濟(jì)、新喀里多尼亞和瓦努阿圖的人均耕地面積分別減少19.68%、13.47%、37.98%和27.68%。

2.2　2000—2010年大洋洲耕地利用強(qiáng)度變化

10年間，大洋洲平均復(fù)種指數(shù)提高 20.63%。按照復(fù)種指數(shù)變化率由高到低排列為新喀里多尼亞提高52.60%，瓦努阿圖增加37.91%，新西蘭增加15.25%，巴布亞新幾內(nèi)亞提高 9.99%，斐濟(jì)增加 8.69%，澳大利亞略微降低0.66%。

耕地-復(fù)種指數(shù)變化協(xié)調(diào)度指標(biāo)描述10年耕地面積變化率與復(fù)種指數(shù)變化率的協(xié)調(diào)程度（表 1）。協(xié)調(diào)度在-1和0范圍中，值越接近0表明耕地面積變化與復(fù)種指數(shù)變化協(xié)調(diào)度越低，耕地利用強(qiáng)度越高，即收獲面積增長(zhǎng)對(duì)耕地面積增長(zhǎng)的依賴度越低。將六國(guó)按照象限圖分為耕地復(fù)種雙增型、耕增復(fù)減型、耕減復(fù)增型3種類型，本大洲無耕地復(fù)種雙減型。耕地復(fù)種雙增型國(guó)家僅為巴布亞新幾內(nèi)亞，協(xié)調(diào)度為0.23，表明該國(guó)耕地利用強(qiáng)度呈現(xiàn)溫和增長(zhǎng)。澳大利亞為唯一耕增復(fù)減型國(guó)家，協(xié)調(diào)度為-8.17，表明該國(guó)耕地利用強(qiáng)度降低，單位耕地新增未帶來相應(yīng)的收獲面積提升。其余四國(guó)均為耕減復(fù)增型國(guó)家，協(xié)調(diào)度由高到低為瓦努阿圖-0.20，新喀里多尼亞-0.52，新西蘭-0.76，斐濟(jì)-0.95。大洋洲島國(guó)受地形、社會(huì)經(jīng)濟(jì)與氣候影響，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)與機(jī)械化程度對(duì)耕地利用強(qiáng)度影響極小，耕地面積與收獲面積變化彈性較大。

耕地破碎度對(duì)耕地利用效率和格局影響較大[28]。10年間，大洋洲耕地破碎度平均減少了22.88%。新西蘭耕地破碎度減少70.50%，耕地規(guī)?；贸潭忍岣哐杆佟０筒紒喰聨變?nèi)亞是唯一破碎度增加的國(guó)家，增幅19.07%。由圖2可見，耕地破碎度增加明顯的區(qū)域主要集中在耕地資源較為集中的澳大利亞西南角和南澳大利亞州南部臨海區(qū)域。這部分耕地大多處于地中海氣候區(qū)和常濕溫暖氣候區(qū)，10年間耕地有緩慢減少趨勢(shì)。耕地破碎度降低明顯的區(qū)域主要集中在澳大利亞東部墨累達(dá)令河流域上游，10年間該區(qū)域耕地增加明顯。新西蘭北島北部耕地破碎度降低，同時(shí)耕地面積也減少較快。整體而言，澳大利亞耕地破碎度變化主要是由于土地利用方式改變導(dǎo)致的耕地面積變化，耕地面積增加的區(qū)域破碎度降低，耕地面積減少的區(qū)域破碎度提高，這種變化對(duì)區(qū)域單位面積耕地的集約化程度影響較小。新西蘭北島在耕地面積減少的同時(shí)促進(jìn)了地塊間的合并，擴(kuò)大了農(nóng)場(chǎng)規(guī)模，提高了集約化程度，促使破碎度迅速降低。

2.3　2000—2010年大洋洲耕地轉(zhuǎn)換特征

2000—2010年，大洋洲耕地轉(zhuǎn)出面積最大的地類為草地，共計(jì)轉(zhuǎn)出528.21×104hm2，占2000年大洋洲耕地總面積的 9.11%（圖 3）。耕地轉(zhuǎn)出總面積最高的國(guó)家是澳大利亞，共計(jì)630.25×104hm2耕地轉(zhuǎn)為其他地類，占本國(guó)耕地總面積12.03%，其中轉(zhuǎn)為草地471.27×104hm2，占所有轉(zhuǎn)出地類的74.77%。新西蘭共有12.77×104hm2耕地轉(zhuǎn)出，占本國(guó)耕地總面積的14.04%，其中轉(zhuǎn)為草地最多，約 57.03×104hm2，占所有轉(zhuǎn)出地類的78.37%。巴布亞新幾內(nèi)亞的轉(zhuǎn)出耕地面積為11.96×104hm2，占本國(guó)耕地面積的21.44%，其中轉(zhuǎn)為森林最多，約8.93×104hm2，占所有轉(zhuǎn)出地類面積的74.65%。澳大利亞、新西蘭、新喀里多尼亞和斐濟(jì)耕地主要轉(zhuǎn)為草地，巴布亞新幾內(nèi)亞和瓦努阿圖耕地主要轉(zhuǎn)為森林。大洋洲熱帶雨林氣候區(qū)和地中海式氣候區(qū)耕地轉(zhuǎn)為森林比重最高，其他氣候區(qū)主要轉(zhuǎn)出目標(biāo)為草地。

10年間，大洋洲耕地轉(zhuǎn)入面積最大的地類仍為草地，共計(jì)轉(zhuǎn)入555.58×104hm2，占2010年大洋洲耕地總面積的9.23%（圖3）。耕地轉(zhuǎn)入總面積最高的國(guó)家是澳大利亞，共計(jì)912.47×104hm2其他地類轉(zhuǎn)為耕地，占本國(guó)耕地總面積的16.53%，其中由草地轉(zhuǎn)為耕地最多，約 544.94×104hm2，占所有轉(zhuǎn)入地類的59.72%。新西蘭共有12.59×104hm2其他地類轉(zhuǎn)為耕地，僅占本國(guó)耕地總面積的2.75%。巴布亞新幾內(nèi)亞轉(zhuǎn)入耕地面積13.26×104hm2，占本國(guó)耕地總面積的 23.24%，其中由森林轉(zhuǎn)為耕地最多，約7.76×104hm2，占所有轉(zhuǎn)入地類的58.53%。澳大利亞和新西蘭轉(zhuǎn)入耕地的主要來源為草地，巴布亞新幾內(nèi)亞、新喀里多尼亞、斐濟(jì)和瓦努阿圖的耕地主要由森林轉(zhuǎn)入。大洋洲所有氣候區(qū)由草地轉(zhuǎn)為耕地占比最大。

圖2　2000—2010年大洋洲國(guó)家10 km×10 km網(wǎng)格耕地破碎度變化分布Fig. 2　Change ratio of fragmentation index of cropland in 10 km×10 km grid in Oceanian countries during 2000-2010

圖3　2000—2010年國(guó)家尺度耕地轉(zhuǎn)出和轉(zhuǎn)入類型比例Fig. 3　Conversion ratio of cultivated land in 2000 and 2010 in national scale

由前文可知 10年間澳大利亞和巴布亞新幾內(nèi)亞耕地增加，其他四國(guó)耕地減少。通過10年間耕地增減平衡測(cè)算可知，澳大利亞耕地凈增加貢獻(xiàn)最多地類為灌木、草地和森林，分別凈增加166.45×104hm2、73.67×104hm2和31.01×104hm2。巴布亞新幾內(nèi)亞凈增加耕地主要來源草地，約為3.32×104hm2。新喀里多尼亞耕地凈減少貢獻(xiàn)最多地類為草地、森林和灌木，分別為0.64×104hm2、0.34×104hm2和 0.15×104hm2。新西蘭和斐濟(jì)耕地凈減少主要由于耕地轉(zhuǎn)草地，分別凈減少50.24×104hm2和1.18×104hm2。瓦努阿圖耕地凈減少主要由于耕地轉(zhuǎn)為森林和灌木，分別為0.16×104hm2和0.06×104hm2。從大洋洲整體來看，盡管耕地與草地之間轉(zhuǎn)換面積最大，但基本保持增減平衡，而灌木地轉(zhuǎn)為耕地對(duì)耕地凈增貢獻(xiàn)最大，共凈增耕地約165.03×104hm2。

3　討論

土地利用/覆被變化影響氣候變化，同時(shí)人類為了適應(yīng)氣候變化也會(huì)改變土地利用方式[29]。在大洋洲，2000—2010年耕地與草地之間的轉(zhuǎn)換是最常見的地類轉(zhuǎn)換，特別在常濕溫暖區(qū)和草原氣候區(qū)交界的地方轉(zhuǎn)換尤為頻繁。10年間有143.01×104hm2退耕還林，占全洲耕地總面積的2.47%，但528.21×104hm2耕地轉(zhuǎn)換為草地，占全洲耕地總面積的9.11%。2010年草地轉(zhuǎn)為耕地占耕地總面積約為9.23%。10年里耕地與草地間的增減基本平衡，少量?jī)粼龈刎暙I(xiàn)主要來源于灌木、森林和草地。耕地與草地之間相互轉(zhuǎn)換頻繁可能原因是澳大利亞推行將飼養(yǎng)牲畜和谷物生產(chǎn)有機(jī)結(jié)合起來的混合農(nóng)業(yè)，農(nóng)場(chǎng)內(nèi)的土地交替種植小麥、牧草或休耕，充分保持麥田的肥力。澳大利亞的混合農(nóng)業(yè)主要分布在國(guó)土東南部的墨累-達(dá)令盆地和西南角，處于常濕溫暖氣候區(qū)和地中海式氣候區(qū)。除采取混合農(nóng)業(yè)模式保護(hù)土壤肥力，2009—2010年，澳洲有1 900×104hm2的農(nóng)場(chǎng)土地采用免耕耕作[30]的方法種植農(nóng)作物。保護(hù)性農(nóng)業(yè)的目標(biāo)是提高長(zhǎng)期生產(chǎn)率、增加收益產(chǎn)出和保證糧食安全，但短期而言對(duì)產(chǎn)量增加有一定負(fù)面影響[31]。

澳大利亞按自然區(qū)劃可分為東部山地、中部平原和西部高原3個(gè)區(qū)域。東部山地北起約克半島, 南到塔斯馬尼亞島；中部平原北起卡奔塔利亞灣, 縱貫大陸中部, 向南延伸到墨累河河口；西部高原大部分為沙漠和半沙漠地區(qū)。西澳大利亞寒流和南回歸線上的副熱帶高壓穩(wěn)定的控制了中部西部大部分地區(qū)，空氣干燥，降水稀少。東部狹長(zhǎng)的暖濕地帶則是東澳大利亞暖流帶來的福澤，東西中間通過大分水嶺山脈隔絕開來。因此，澳大利亞耕地主要集中在水資源相對(duì)充沛的大分水嶺山脈以東、南澳大利亞州和新南威爾士州南部、維多利亞州、塔斯馬尼亞州北部和東部、西澳大利亞州西南角。10年間澳大利亞耕地新增區(qū)域主要集中在大分水嶺山脈以東，墨累達(dá)令河流域上游。受 2001—2008年大旱影響，澳大利亞在墨累達(dá)令河流域附近（圖1-c和圖1-e）加大了墾殖力度，促使新增耕地朝可能水源地集中。2010年全國(guó)墾殖率約為7.94%，相比2000年提高了5.39%。墨累河流域水能資源主要集中在干流上游及其支流。由于河流流經(jīng)的大部分地區(qū)為干旱地區(qū)，流域水資源開發(fā)的主要目的是灌溉和供水[32]，在此流域種植著澳大利亞90%的灌溉作物。筑壩，大量灌溉用水和城市供水讓澳洲大陸本就脆弱的水源不堪重負(fù)。灌溉導(dǎo)致土壤含鹽量過高[33]，破壞了濕地，大片土地變得不適合耕種。可見，澳大利亞耕地分布受到氣候及水資源分布影響十分明顯。

新西蘭位于太平洋西南部，山地和丘陵占其總面積75%以上，屬溫帶海洋性氣候，四季溫差不大，平均氣溫夏季20°，冬季12°。畜牧業(yè)產(chǎn)品出口收入占出口總收入60%以上。農(nóng)業(yè)高度機(jī)械化，主要農(nóng)作物有小麥、大麥、燕麥、水果等。糧食不能自給，需要從澳大利亞進(jìn)口。全大洲耕地減少比較集中的區(qū)域主要在新西蘭北島，全國(guó)最大城市奧克蘭附近。2000年全國(guó)墾殖率為 17.66%，2010年下降了11.61%。近10年來，新西蘭政府加大了奧克蘭城市開發(fā)力度，并出臺(tái)了《奧克蘭統(tǒng)一規(guī)劃草案》（Proposed Auckland Unitary Plan），預(yù)計(jì)到 2030年，奧克蘭將開發(fā)相當(dāng)于兩個(gè)漢密爾頓規(guī)模的住宅區(qū)域。10年間新西蘭耕地空間格局的變化對(duì)氣候變化的響應(yīng)不如澳大利亞那么敏感，對(duì)城市化政策的響應(yīng)更為明顯。

大洋洲不同國(guó)家和地區(qū)在耕地利用格局變化驅(qū)動(dòng)機(jī)制上存在差異，這種差異不僅體現(xiàn)在氣候變化、區(qū)域政策和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素上，全球化背景下的國(guó)際農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易也會(huì)影響耕地利用格局變化。未來將進(jìn)一步基于GlobeLand30對(duì)大洋洲主要國(guó)家耕地格局變化驅(qū)動(dòng)機(jī)制展開研究，并基于遠(yuǎn)程耦合綜合框架[34]分析中國(guó)與澳大利亞的遠(yuǎn)距離農(nóng)業(yè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和環(huán)境相互作用機(jī)制，幫助理解和權(quán)衡本地糧食需求與遠(yuǎn)程糧食生產(chǎn)供給的復(fù)雜關(guān)系。

需要說明的是，雖然 GlobeLand30數(shù)據(jù)產(chǎn)品精度總體高，但該套數(shù)據(jù)產(chǎn)品在使用中也存在一定局限性。一方面，GlobeLand30耕地定義遵循FAO標(biāo)準(zhǔn)，不僅包括常規(guī)農(nóng)作物，也包括牧草種植地，果樹、茶園、咖啡園等灌木類經(jīng)濟(jì)作物，其耕地定義不同于已有國(guó)家土地利用分類系統(tǒng)或者中低空間分辨率的全球地表覆蓋數(shù)據(jù)產(chǎn)品，如 GlobeCover、UMD-GLC和BU-MODIS，使得GlobeLand30和已有的數(shù)據(jù)產(chǎn)品之間不具有可比性。另一方面，澳洲不同區(qū)域、不同國(guó)家的農(nóng)業(yè)土地利用多樣化，農(nóng)田地塊大小、種植制度和種植模式存在較大差異性，基于遙感影像的光譜和時(shí)相信息提取的耕地精度不可避免地存在區(qū)域差異，在一定程度上影響本研究的分析結(jié)果。

4　結(jié)論

從耕地面積變化來看，大洋洲2000—2010年耕地面積增加 3.79%，耕地面積增幅最大的國(guó)家為澳大利亞，增幅 5.39%。新增最多的區(qū)域主要集中在澳大利亞大分水嶺山脈以東墨累-達(dá)令河流域上游。耕地面積減少的區(qū)域主要在新西蘭北部島嶼，澳大利亞東部沿海和巴布亞新幾內(nèi)亞東部島嶼。

從利用格局變化來看，主要國(guó)家復(fù)種指數(shù)平均增加20.63%，耕地破碎度平均減少22.88%。耕地面積-復(fù)種指數(shù)協(xié)調(diào)度彈性較大。

從轉(zhuǎn)換類型來看，全大洲耕地與草地之間轉(zhuǎn)換面積最大，但凈增加耕地貢獻(xiàn)最大的是灌木地，凈增165.03×104hm2。

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