陳正發(fā)，史東梅，何 偉，夏建榮，金慧芳，婁義寶

1980－2015年云南坡耕地資源時(shí)空分布及演變特征分析

陳正發(fā)1,2，史東梅1※，何 偉2，夏建榮2，金慧芳1，婁義寶1

（1. 西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶 400715； 2. 中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，昆明 650051）

坡耕地資源作為山丘區(qū)耕地的重要組成部分，分析坡耕地時(shí)空分布及演變特征對(duì)合理規(guī)劃利用坡耕地資源、開(kāi)展區(qū)域坡耕地水土生態(tài)環(huán)境治理具有重要意義。該文利用1980－2015年7個(gè)時(shí)相土地利用數(shù)據(jù)，采用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣、動(dòng)態(tài)度模型、核密度分析和景觀指數(shù)模型對(duì)云南坡耕地時(shí)空分布及演變特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明：1）云南坡耕地面積為472.55萬(wàn)hm2，占耕地面積的比例為69.79%，平均坡度為15.62°，不同分區(qū)坡耕地空間分布差異顯著。2）近35年坡耕地與林地、草地、水田等土地利用類(lèi)型發(fā)生了顯著的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程，但轉(zhuǎn)出與轉(zhuǎn)入總體均衡，轉(zhuǎn)移過(guò)程中坡耕地面積呈小幅增加趨勢(shì)。3）大部分坡耕地坡度大于8°，其中＞15°坡耕地比例高達(dá)78.54%，近35年來(lái)各坡度分級(jí)坡耕地均處于動(dòng)態(tài)演變過(guò)程，坡度＜15°的坡耕地面積呈增加趨勢(shì)，而坡度＞15°的坡耕地面積呈減小趨勢(shì)，不同坡度分級(jí)坡耕地面積存在“減小→增大→減小”或“減小→增大→減小→增大”的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，＞25°坡耕地動(dòng)態(tài)變化的波動(dòng)幅度最大。4）近35年坡耕地核密度分布呈小幅度變化趨勢(shì)，大部分區(qū)域坡耕地分布處于低密度區(qū)，高密度區(qū)面積占比最小，坡耕地分布呈現(xiàn)出4個(gè)顯著的聚集分布帶。5）坡耕地景觀優(yōu)勢(shì)度在8種土地利用類(lèi)型中處于中間位置，而破碎化特征則在8種土地利用類(lèi)型中最為顯著，近35年坡耕地景觀破碎化程度減小，坡耕地集中連片程度得到加強(qiáng)。

土地利用；GIS；模型；坡耕地；時(shí)空分布；核密度估計(jì)；云南

0 引 言

耕地是最寶貴的自然資源之一，具有生產(chǎn)、空間承載以及環(huán)境保護(hù)等多種功能[1]。作為耕地的重要組成部分，坡耕地是山丘區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)性資源[2-3]。坡耕地指分布在山坡上地面平整度差、跑水跑土跑肥嚴(yán)重、作物產(chǎn)量較低的旱作耕地[4]。坡耕地是中國(guó)耕地資源的重要組成部分，坡耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量與山丘區(qū)糧食安全密切相關(guān)[5]。中國(guó)中西部山地丘陵區(qū)坡耕地在耕地結(jié)構(gòu)中占有較大比重，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)資源[6]。坡耕地也是水土流失和面源污染最為嚴(yán)重的地類(lèi)之一，坡耕地水土流失導(dǎo)致的土壤流失和養(yǎng)分流失是造成生態(tài)環(huán)境惡化、生產(chǎn)力低下的根本原因[7]。研究坡耕地時(shí)空分布及演變特征對(duì)合理利用坡耕地資源、開(kāi)展坡耕地水土生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

隨著人口的增長(zhǎng)、耕地面積銳減，農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展首先要確保耕地的數(shù)量和質(zhì)量[8]，耕地?cái)?shù)量分布演變和質(zhì)量提升成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)課題[9]。耕地分布演變方面，國(guó)內(nèi)外研究主要集中在區(qū)域耕地時(shí)空動(dòng)態(tài)變化[10]、耕地景觀演變及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)[11-12]、耕地動(dòng)態(tài)變化的驅(qū)動(dòng)力[13]、耕地系統(tǒng)安全預(yù)警[14-15]等方面。在耕地質(zhì)量方面，國(guó)內(nèi)外研究主要集中在耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)[9]、耕地質(zhì)量預(yù)警[16]、耕地質(zhì)量管理[17]、耕地質(zhì)量空間差異性及基本農(nóng)田劃定[18]等方面。而針對(duì)坡耕地的研究則主要集中在土壤侵蝕上，在坡耕地時(shí)空分布演變及驅(qū)動(dòng)力變化等方面國(guó)內(nèi)外研究報(bào)道均較少。根據(jù)原國(guó)土資源部《關(guān)于第二次全國(guó)土地調(diào)查主要數(shù)據(jù)成果的公報(bào)》，在全國(guó)1.35億hm2耕地資源中，坡耕地占27%[19]。隨著學(xué)者對(duì)坡耕地在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、糧食安全等方面的重要性認(rèn)識(shí)不斷深入，針對(duì)坡耕地分布演變及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)方面的研究逐步得到關(guān)注。坡耕地分布方面，Xu等[20]研究指出中國(guó)中東部地區(qū)以坡度＜15°耕地為主，15°以上坡耕地較少，而西南地區(qū)坡耕地占比高達(dá)74.68%。坡耕地景觀格局方面，Yan[21]認(rèn)為中國(guó)西南地區(qū)由于受自然條件和人類(lèi)活動(dòng)的強(qiáng)烈影響，包括坡耕地在內(nèi)的各生態(tài)景觀易碎度強(qiáng)。Benjamin等[22]研究認(rèn)為，作為人地系統(tǒng)耦合的結(jié)果，坡耕地在不同生態(tài)環(huán)境、歷史條件下形成具有明顯時(shí)空差異的農(nóng)業(yè)景觀格局。近年來(lái)，坡耕地利用的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)得到了很多學(xué)者的關(guān)注。和繼軍等[23]研究指出，坡耕地作為中國(guó)水蝕區(qū)重要的耕地資源，是水土流失的重要策源地，水蝕區(qū)坡耕地水土流失量占該區(qū)總流失量的50%～60%。Yao等[24]對(duì)黃土高原坡耕地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力效應(yīng)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明研究區(qū)1998－2004年農(nóng)業(yè)全要素生產(chǎn)力（TFP）增長(zhǎng)了15.8%。羅光杰等[25]對(duì)貴州巖溶區(qū)坡耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（ESV）進(jìn)行了研究，表明2000年以來(lái)貴州巖溶地區(qū)坡耕地退耕產(chǎn)生了良好的生態(tài)效應(yīng)。Rao等[26]的研究表明，西南地區(qū)實(shí)施陡坡地退耕還林還草等措施后，坡耕地土壤侵蝕減小，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值得到了提升。

近年來(lái)國(guó)內(nèi)外針對(duì)坡耕地土壤侵蝕及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)方面進(jìn)行了大量研究，但作為耕地的特殊組成部分，在坡耕地分布演變及其驅(qū)動(dòng)力、坡耕地景觀格局及效應(yīng)等方面的研究成果還較少。云南作為典型高原山地區(qū)，地勢(shì)起伏變化大，坡耕地是區(qū)域農(nóng)業(yè)活動(dòng)和糧食生產(chǎn)的重要資源?；诖?，本研究以云南坡耕地為研究對(duì)象，利用1980－2015年7個(gè)時(shí)相土地利用數(shù)據(jù)，基于GIS分析技術(shù)，引入土地利用轉(zhuǎn)移矩陣、動(dòng)態(tài)度模型、核密度分析和景觀指數(shù)模型，對(duì)云南坡耕地時(shí)空分布及演變特征進(jìn)行系統(tǒng)分析，旨在為云南坡耕地資源合理規(guī)劃利用、區(qū)域坡耕地水土生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

云南地處中國(guó)西南邊陲、云貴高原西南部，面積39萬(wàn)km2，處于東亞季風(fēng)和南亞季風(fēng)交匯區(qū)域。地形分布上表現(xiàn)為北高南低，其中滇西北為云貴高原向青藏高原的過(guò)渡帶，海拔為全省最高。區(qū)域內(nèi)84%為山區(qū)，丘陵僅占總面積的10%，地形由山地向喀斯特地貌逐漸演變。由于生態(tài)環(huán)境演變及人類(lèi)活動(dòng)的共同影響，中度生態(tài)脆弱類(lèi)型區(qū)面積占了總面積的32.02%，強(qiáng)度和極強(qiáng)脆弱類(lèi)型區(qū)面積占總面積的53.63%[27-28]。云南降雨充沛，河流眾多，但在時(shí)空分布上嚴(yán)重不均。多年平均參考作物蒸發(fā)量（ET0）分布在786.3～1511.6 mm之間，均值為1 090.4 mm[29]。根據(jù)2015年遙感調(diào)查數(shù)據(jù)，云南林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地、耕地面積分別為2181.56萬(wàn)，878.46萬(wàn)，34.10萬(wàn)，29.31萬(wàn)，21.07萬(wàn)，679.60萬(wàn)hm2。主要土壤類(lèi)型為紅壤、赤紅壤和紫色土。由于地處山地高原區(qū)，云南大部分耕地為坡度大于3°的坡耕地，坡耕地在云南農(nóng)業(yè)活動(dòng)中占有重要地位。云南高程分布和土地利用現(xiàn)狀圖（2015年）如圖1所示。

a. 高程a. Elevationb. 土地利用類(lèi)型b. Land use type

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究分區(qū)

研究區(qū)DEM 數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)（http://www.gscloud.cn），數(shù)據(jù)空間分辨率為30m，該數(shù)據(jù)集利用ASTER GDEM第一版本的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工得來(lái)，是全球空間分辨率為30m的數(shù)字高程數(shù)據(jù)產(chǎn)品。1980－2015年7個(gè)時(shí)點(diǎn)云南土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境數(shù)據(jù)云平臺(tái)（http://www.resdc.cn），數(shù)據(jù)空間分辨率為30 m；該土地利用數(shù)據(jù)基于各期Landsat TM/ETM中高分辨率遙感影像為主要數(shù)據(jù)源，通過(guò)人機(jī)交互的目視解譯方法生成；土地利用分類(lèi)包括耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用土地6個(gè)一級(jí)類(lèi)型以及25個(gè)二級(jí)類(lèi)型；7個(gè)時(shí)點(diǎn)土地利用數(shù)據(jù)總體解譯準(zhǔn)確率大于95%。為使坡耕地時(shí)空分布演變研究與區(qū)域農(nóng)業(yè)活動(dòng)保持一致性，本研究參照云南省綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃[30]，將云南劃分為7個(gè)分區(qū)，7個(gè)分區(qū)范圍詳見(jiàn)圖2。

圖2 研究區(qū)綜合農(nóng)業(yè)分區(qū)范圍示意圖

2 研究方法

2.1 坡耕地提取方法及精度驗(yàn)證

目前還沒(méi)有形成統(tǒng)一的坡耕地概念，本研究明確坡耕地范圍為：坡度＞3°的旱地，不包括水田（梯田）和水澆地。根據(jù)《土壤侵蝕分類(lèi)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（SL190-2007），將坡耕地坡度分為5個(gè)等級(jí)，分別為：3°～5°、5°～8°、8°～15°、15°～25°、＞25°?；谕恋乩脠D（1980～2015年間共7個(gè)時(shí)點(diǎn)）、DEM圖等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用Arc GIS 10.2軟件的空間分析功能，建立土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，提取不同時(shí)點(diǎn)坡耕地面積、斑塊數(shù)、周長(zhǎng)、坡度等信息。為確保數(shù)據(jù)提取精度，將所有柵格數(shù)據(jù)統(tǒng)一到30 m×30 m的柵格，并轉(zhuǎn)換為相同的地理坐標(biāo)系。為驗(yàn)證坡耕地提取精度，以位于云南滇中典型區(qū)域的馬龍縣王家莊小流域1:1萬(wàn)地形圖和土地利用圖為基礎(chǔ)，將30 m精度DEM圖、土地利用圖提取的坡耕地面積與1:1萬(wàn)地形圖、土地利用圖提取的坡耕地面積進(jìn)行對(duì)比。經(jīng)對(duì)比驗(yàn)證，不同時(shí)點(diǎn)30 m DEM、土地利用圖提取的坡耕地面積精度總體在95%以上。

2.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣表示同一區(qū)域內(nèi)不同時(shí)間段各種土地利用類(lèi)型間的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出方式，是研究土地利用格局的基本方法，通常用二維表的形式來(lái)表達(dá)土地利用類(lèi)型之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系[31]。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣如下

式中代表土地面積（104hm2），代表轉(zhuǎn)移前后的土地利用類(lèi)型數(shù)，、分別代表轉(zhuǎn)移前與轉(zhuǎn)移后的土地利用類(lèi)型。

2.3 景觀指數(shù)模型

為反映坡耕地及主要轉(zhuǎn)化地類(lèi)空間格局變化特征，選取斑塊所占景觀面積比例（）、景觀破碎度（）、斑塊邊界密度指數(shù)（）、斑塊密度（）、平均斑塊面積（）5個(gè)景觀指數(shù)，各景觀指數(shù)表征的涵義及計(jì)算公式如下[11,14,32]：

1）斑塊所占景觀面積比例（percent?of?landscape,）：表示某一斑塊類(lèi)型占整個(gè)景觀面積的比例，是確定優(yōu)勢(shì)景觀元素的方法之一。值趨于0時(shí)，說(shuō)明景觀中此類(lèi)斑塊類(lèi)型變得十分稀少；值為100時(shí)，說(shuō)明整個(gè)景觀只由一類(lèi)斑塊組成。指數(shù)計(jì)算公式如下

式中a為斑塊、的面積，hm2；為所有景觀類(lèi)型的總面積，hm2。

2）景觀破碎度（landscape fragmentation,）：表征景觀分割破碎程度，在一定程度上體現(xiàn)了人類(lèi)活動(dòng)對(duì)景觀的干擾程度，指數(shù)計(jì)算公式如下

式中N為景觀的斑塊數(shù)，A為景觀的總面積，104hm2。值越大，代表景觀破碎化程度越高。

3）斑塊邊界密度指數(shù)（edge density, ED）：其值越大表明單位面積上斑塊類(lèi)型擁有的邊界長(zhǎng)度越大，斑塊被分割的程度越高，斑塊的破碎化程度也越高，計(jì)算公式如下

式中E為評(píng)價(jià)范圍內(nèi)第種斑塊類(lèi)型的邊界總長(zhǎng)度，km。

4）斑塊密度patch density,）：評(píng)價(jià)單元內(nèi)某斑塊類(lèi)型在單位土地面積上擁有的斑塊數(shù)量，其值越大表明斑塊的破碎化程度越高，計(jì)算公式如下

5）平均斑塊面積（mean patch size, MPS）：作為反映景觀異質(zhì)性的關(guān)鍵指標(biāo)，MPS值越小，斑塊破碎化程度越高，計(jì)算公式如下

2.4 坡耕地演變的動(dòng)態(tài)度模型

為表征坡耕地動(dòng)態(tài)變化的強(qiáng)度大小，采用土地利用動(dòng)態(tài)度模型分時(shí)段研究坡耕地變化特征[33]。坡耕地動(dòng)態(tài)度（）計(jì)算公式如下

式中A、A分別為研究初期及研究末期土地利用類(lèi)型面積，hm2；為研究時(shí)段末期和初期相間隔時(shí)間，年。

2.5 核密度估計(jì)模型

核密度估計(jì)（kemel density estimation，KDE）作為一種探測(cè)數(shù)據(jù)空間分布特征的研究方法，適用于分析點(diǎn)狀地理要素空間聚集特征，可反映地理現(xiàn)象空間擴(kuò)散的距離衰減規(guī)律[34-35]。核密度估計(jì)表達(dá)式為

式中為數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，為閾值，()為核密度方程；(?)是估計(jì)點(diǎn)到事件的距離。

基于Arc GIS10.2軟件的Create Fishnet網(wǎng)格劃分功能，按照10 km×10 km網(wǎng)格對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，采用分區(qū)統(tǒng)計(jì)（zonal statistics table）功能，統(tǒng)計(jì)每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的坡耕地?cái)?shù)量，據(jù)此開(kāi)展坡耕地分布的核密度分析。KDE估計(jì)中，帶寬對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較大，隨著的增加，空間上點(diǎn)密度表現(xiàn)得更加光滑，但會(huì)掩蓋密度的結(jié)構(gòu)；減小時(shí)，估計(jì)點(diǎn)密度變化顯得突兀不平[35]。在ArcGIS的KDE分析模塊中，會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)默認(rèn)帶寬。本文以自動(dòng)生成的30 000 m帶寬為基礎(chǔ)，并分別設(shè)置20 000、40 000和50 000 m帶寬進(jìn)行對(duì)比研究，據(jù)此比選最優(yōu)帶寬。

3 結(jié)果與分析

3.1 坡耕地空間分布特征

以2015年的土地利用圖代表現(xiàn)狀土地利用數(shù)據(jù)，可計(jì)算得到云南坡耕地分布面積為472.55萬(wàn)hm2，占耕地的面積比例為69.79%，表明云南坡耕地占耕地的面積比重較大，坡耕地在云南農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要地位。圖3為云南坡耕地空間分布圖，從圖中可看出，云南不同區(qū)域均有坡耕地分布，但空間分布不均勻，滇西南區(qū)、滇東北區(qū)坡耕地分布較為密集，滇西北區(qū)坡耕地分布相對(duì)較少；從坡耕地空間格局來(lái)看，坡耕地空間分布呈現(xiàn)出明顯的破碎化分布特征，空間分布集中連片效應(yīng)較差。

圖3 云南坡耕空間分布圖

耕地、旱地和坡耕地作為既有緊密聯(lián)系又有本質(zhì)區(qū)別的土地利用概念，反映人類(lèi)以耕作為目的的土地利用特征。耕地為土地利用一級(jí)分類(lèi)，旱地為耕地的二級(jí)分類(lèi)，坡耕地則為旱地的進(jìn)一步細(xì)分。分析區(qū)域耕地-旱地-坡耕地的面積和坡度變化關(guān)系，有助于從宏觀層面識(shí)別區(qū)域耕地、旱地和坡耕地的空間耦合特征。圖4為2015年云南耕地-旱地-坡耕地面積和平均坡度變化特征曲線。從圖中可看出，在耕地→旱地→坡耕地的變化過(guò)程中，不同地類(lèi)的面積、平均坡度變化呈現(xiàn)出相反的變化趨勢(shì)。其中，面積分布表現(xiàn)為遞減趨勢(shì)，由耕地面積676.99萬(wàn)hm2到旱地面積517.39萬(wàn)hm2，進(jìn)一步遞減為坡耕地面積472.55萬(wàn)hm2；而坡度則表現(xiàn)為遞增趨勢(shì)，由耕地平均坡度12.68°增加到旱地平均坡度14.41°，并進(jìn)一步遞增為坡耕地的平均坡度15.62°。

圖4 云南耕地-旱地-坡耕地面積和平均坡度變化特征

表1為2015年云南不同農(nóng)業(yè)分區(qū)耕地-旱地-坡耕地分布面積及平均坡度變化。從表中可看出，7個(gè)農(nóng)業(yè)分區(qū)耕地→旱地→坡耕地的變化過(guò)程中，分布面積和平均坡度均表現(xiàn)為相反的變化趨勢(shì)：面積分布表現(xiàn)為遞減趨勢(shì)，而坡度則表現(xiàn)為遞增趨勢(shì)。從7個(gè)農(nóng)業(yè)分區(qū)坡耕地分布面積變化來(lái)看，不同分區(qū)坡耕地面積分布差異顯著，面積分布在23.34～114.80萬(wàn)hm2之間，其大小關(guān)系為：滇中區(qū)＞滇西南區(qū)＞南部邊緣區(qū)＞滇東南區(qū)＞滇西區(qū)＞滇東北區(qū)＞滇西北區(qū)。從坡耕地面積占耕地面積的比例來(lái)看，不同分區(qū)坡耕地占耕地面積比例分布在61.14%～85.71%之間，其大小關(guān)系為：滇西南區(qū)＞滇東北區(qū)＞滇西北區(qū)＞南部邊緣區(qū)＞滇西區(qū)＞滇東南區(qū)＞滇中區(qū)；滇西南區(qū)、滇東北區(qū)、滇西北區(qū)地勢(shì)起伏變化較大，坡耕地面積比例也較大，而滇東南區(qū)、滇中區(qū)地勢(shì)起伏變化相對(duì)較小，坡耕地面積比例也相對(duì)較小。不同分區(qū)坡耕地平均坡度分布在13.20～20.97°之間，各分區(qū)坡耕地平均坡度均大于10°，平均坡度的大小關(guān)系為：滇西北區(qū)＞滇西南區(qū)＞滇東北區(qū)＞滇西區(qū)＞南部邊緣區(qū)＞滇東南區(qū)＞滇中區(qū)。

3.2 坡耕地空間轉(zhuǎn)移特征

從2015年云南土地利用空間格局來(lái)看，林地面積占比最大，達(dá)到57.42%；其次為草地，面積占比達(dá)到22.48%。林地和草地在云南景觀格局中處在核心地位，是維持良好生態(tài)環(huán)境、保持生物多樣性的基礎(chǔ)。耕地面積占比17.79%，其中水田占比4.22%，旱地占比13.57%。可將旱地進(jìn)一步劃分為坡度≤3°旱地和坡耕地（坡度＞3°），坡度≤3°旱地面積占比僅為1.16%，而坡耕地面積占比達(dá)12.41%。水域、建設(shè)用地、未利用地等地類(lèi)面積占比均較小。

坡耕地作為是山丘區(qū)耕地資源的重要組成部分，其分布演變受到人為耕作活動(dòng)的強(qiáng)烈影響。在以人為因素為主導(dǎo)的驅(qū)動(dòng)力作用下，坡耕地與其他土地利用類(lèi)型發(fā)生空間轉(zhuǎn)移，使坡耕地利用處于動(dòng)態(tài)演變之中。為識(shí)別坡耕地轉(zhuǎn)移特征，基于1980年和2015年土地利用圖和GIS空間轉(zhuǎn)移分析技術(shù)，建立1980－2015年云南土地利用轉(zhuǎn)移矩陣（見(jiàn)表2）。為反映坡耕地轉(zhuǎn)移特征，表2中除將耕地進(jìn)一步劃分為水田、坡度≤3°旱地和坡耕地外，其他地類(lèi)均按一級(jí)地類(lèi)進(jìn)行劃分，共劃分為8種土地利用類(lèi)型。從表中可看出，1980－2015年8種土地利用類(lèi)型分布面積均發(fā)生了不同程度的轉(zhuǎn)移變化，但整體轉(zhuǎn)移變化幅度較小，表明云南土地利用空間格局總體保持穩(wěn)定。在土地利用轉(zhuǎn)移過(guò)程中，坡耕地總面積由1980年的471.29萬(wàn)hm2增加為2015年的472.55萬(wàn)hm2，土地利用轉(zhuǎn)移過(guò)程中坡耕地面積呈小幅增長(zhǎng)趨勢(shì)。從土地利用轉(zhuǎn)移過(guò)程來(lái)看，近35年分別有158.25萬(wàn)hm2林地、87.34萬(wàn)hm2草地、18.68萬(wàn)hm2水田轉(zhuǎn)化為坡耕地，林地、草地、水田成為坡耕地轉(zhuǎn)入的主要來(lái)源；與此同時(shí)，分別有167.58萬(wàn)hm2坡耕地轉(zhuǎn)化為林地，85.56萬(wàn)hm2坡耕地轉(zhuǎn)化為草地，16.05萬(wàn)hm2坡耕地轉(zhuǎn)化為水田，林地、草地、水田成為近35年坡耕地轉(zhuǎn)出的主要土地利用類(lèi)型；其中林地轉(zhuǎn)出大于轉(zhuǎn)入，而草地、水田則轉(zhuǎn)入大于轉(zhuǎn)出。上述結(jié)果表明，1980－2015年云南坡耕地發(fā)生了顯著的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程，坡耕地轉(zhuǎn)入與轉(zhuǎn)出較為活躍，但轉(zhuǎn)出與轉(zhuǎn)入總體均衡穩(wěn)定，這也是云南坡耕地分布面積總體呈現(xiàn)出穩(wěn)定變化的根本原因。

表2 1980－2015年云南土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

3.3 坡耕地坡度分級(jí)演變特征

具有一定的坡度屬性是坡耕地區(qū)別于其他耕地類(lèi)型的本質(zhì)特征[4]。坡耕地坡度越大，土壤侵蝕導(dǎo)致的土壤、水分、養(yǎng)分流失量越大，從而導(dǎo)致坡耕地質(zhì)量降低，同時(shí)也會(huì)給區(qū)域水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)帶來(lái)不利影響[23-26]。表3為2015年云南不同農(nóng)業(yè)分區(qū)坡耕地坡度分級(jí)數(shù)據(jù)。從表中可看出，云南坡耕地坡度集中分布在＞15～25°范圍，分布面積為164.00萬(wàn)hm2；其次為坡度8～15°范圍的坡耕地，分布面積為143.78萬(wàn)hm2；分布面積最小的坡度范圍為＞3～5°，分布面積僅為38.30萬(wàn)hm2。在坡度分級(jí)中，坡度＞25°的坡耕地面積也較大，分布面積達(dá)65.37萬(wàn)hm2，占總坡耕地面積的13.83%。上述分析表明，云南大部分坡耕地坡度大于8°，其中坡度＞15°的坡耕地所占面積比例為78.54%，坡度＞25°的不合理陡坡耕作現(xiàn)象仍較為嚴(yán)重。

表3 2015年不同分區(qū)坡耕地坡度分級(jí)特征

注：為便于比較，表中列出了0～3°坡度范圍的耕地面積（包括水田）。

Note: For comparison purposes, the table shows the area of cultivated land (including paddy fields) with slope in the range of 0 to 3°.

圖5為1980－2015年共7個(gè)時(shí)點(diǎn)不同坡度分級(jí)坡耕地面積變化過(guò)程曲線。

圖5 1980－2015年不同坡度分級(jí)坡耕地面積變化曲線

從圖5a可看出，近35年云南坡耕地面積均處于動(dòng)態(tài)變化之中，除1995年坡耕地分布面積出現(xiàn)明顯減小外，其他各年份變化幅度較小。1995年時(shí)點(diǎn)坡耕地面積發(fā)生顯著減小，這與1990－1995年云南發(fā)生區(qū)域性極端干旱導(dǎo)致坡耕地大面積棄耕，以及國(guó)家大力推行退耕還林還草政策有關(guān)。1995年后隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的驅(qū)動(dòng)，部分棄耕的坡耕地又重新被開(kāi)墾利用。與1980年相比，2015年時(shí)點(diǎn)的坡耕地面積僅增加了1.26萬(wàn)hm2，增加幅度僅為0.27%，呈較小幅度增加。從圖5b可看出，不同坡度分級(jí)坡耕地面積也處于動(dòng)態(tài)變化之中，除1995年外，其余各時(shí)點(diǎn)不同坡度分級(jí)坡耕地面積變化幅度較?。慌c1980年相比，2015年坡耕地面積均處于增加的坡度分級(jí)為3～5°、＞5～8°、＞8～15°，面積呈減小的坡度分級(jí)為＞15～25°、＞25°。上述結(jié)果表明，在坡耕地動(dòng)態(tài)演變過(guò)程中，坡度＜15°坡耕地面積呈現(xiàn)出小幅增加趨勢(shì)，而坡度＞15°坡耕地面積呈現(xiàn)出小幅減小趨勢(shì)，坡耕地坡度分級(jí)演變向著有利于坡耕地利用的方向變化。與1980－2000年時(shí)段相比，2000－2015年時(shí)段＞15～25°、＞25°坡耕地面積呈現(xiàn)出顯著的減小趨勢(shì)，這與2000年后國(guó)家進(jìn)一步加大陡坡耕地的生態(tài)退耕力度有關(guān)。

動(dòng)態(tài)度指數(shù)表征不同時(shí)段耕地動(dòng)態(tài)變化的方向和強(qiáng)度大小[25,33]。圖6為1980－2015年坡耕地演變的動(dòng)態(tài)度變化柱狀圖。從圖中可看出，1980－2015年不同坡度坡耕地動(dòng)態(tài)度均處在波動(dòng)過(guò)程，既有正向變化過(guò)程（為正值代表面積減?。?，也有負(fù)向變化過(guò)程（為負(fù)值代表面積增加）。動(dòng)態(tài)度值在?0.026～0.024之間波動(dòng)，不同坡度分級(jí)坡耕地在動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中存在“減小→增大→減小”或“減小→增大→減小→增大”的演變趨勢(shì)。這種動(dòng)態(tài)變化相比單一增大或減小的變化過(guò)程更為復(fù)雜，體現(xiàn)出云南坡耕地動(dòng)態(tài)演變的復(fù)雜性。從圖中還可看出，1990－1995年、1995－2000年兩個(gè)時(shí)段坡耕地動(dòng)態(tài)度存在顯著的波動(dòng)過(guò)程，其余各時(shí)段的動(dòng)態(tài)度變化幅度較小，這是由于1995年時(shí)點(diǎn)上不同坡度分級(jí)坡耕地面積存在一個(gè)較為明顯的減小過(guò)程。從不同坡度分級(jí)坡耕地面積動(dòng)態(tài)度變化來(lái)看，除1980－1990年外，＞25°坡耕地動(dòng)態(tài)度變化幅度均為最大，成為坡耕地動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中較為敏感的坡度分級(jí)，這與＞25°坡耕地生態(tài)退耕政策及實(shí)施情況密切相關(guān)。

圖6 1980－2015年坡耕地演變的動(dòng)態(tài)度變化過(guò)程

3.4 坡耕地分布的核密度估計(jì)

為反映不同時(shí)點(diǎn)坡耕地分布的空間集聚特性，基于30m精度坡耕地分布柵格數(shù)據(jù)，建立10 km×10 km網(wǎng)格的坡耕地面積點(diǎn)狀空間分布圖，據(jù)此進(jìn)行坡耕地分布核密度估計(jì)。在核密度估計(jì)中，通過(guò)比選確定最優(yōu)帶寬。經(jīng)對(duì)比分析，以50 000 m帶寬的核密度中心及各等級(jí)區(qū)域更加完整地覆蓋坡耕地的空間分布，因此選取50 000 m帶寬來(lái)研究云南地區(qū)坡耕地面積分布的空間格局特征。

圖7為1980年、2015年兩個(gè)時(shí)點(diǎn)坡耕地面積核密度分布。

圖7 1980－2015年坡耕地分布的核密度估計(jì)

從圖7中可看出，坡耕地分布的核密度值分布在0～39之間，1980－2015年隨著坡耕地時(shí)空分布的演變，坡耕地核密度分布也發(fā)生了動(dòng)態(tài)變化，但整體上核密度變化幅度較小，1980、2015年坡耕地分布的核密度分布差異總體較小。根據(jù)核密度值大小，采用自然斷點(diǎn)法，將坡耕地面積分布密度劃分為3個(gè)等級(jí)區(qū)：核密度值＜12為低密度區(qū)，核密度值12～24為中密度區(qū)，核密度值＞24為高密度區(qū)。按照上述劃分標(biāo)準(zhǔn)，云南大部分區(qū)域坡耕地分布處于低密度區(qū)，其次為中密度區(qū)，高密度區(qū)所占面積比例最小。從圖7中還可看出，坡耕地面積分布的聚集區(qū)呈現(xiàn)為4個(gè)顯著的分布帶，分別為：臨滄地區(qū)分布帶、臨滄-西雙版納地區(qū)分布帶、普洱地區(qū)分布帶和昭通地區(qū)分布帶，這4個(gè)區(qū)域?yàn)樵颇掀赂胤植甲顬榧械膮^(qū)域。

3.5 坡耕地分布的景觀格局變化

表4為1980－2015年云南不同土地利用類(lèi)型景觀指數(shù)變化。從表中可看出，1980－2015年云南不同土地利用景觀格局均處于動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，除建設(shè)用地表現(xiàn)為顯著的面積擴(kuò)張、景觀優(yōu)勢(shì)度增長(zhǎng)、破碎度降低外（建設(shè)用地的面積從1980年的16.47萬(wàn)hm2增長(zhǎng)為2015年的29.29萬(wàn)hm2，景觀優(yōu)勢(shì)度從1980年的0.43%增長(zhǎng)為2015年的0.77%），其他土地利用類(lèi)型景觀格局總體穩(wěn)定。從不同土地利用類(lèi)型景觀優(yōu)勢(shì)度（）大小變化來(lái)看，1980－2015年除建設(shè)用地指數(shù)顯著增加外，其他土地利用類(lèi)型的指數(shù)變化較??；林地、草地在整個(gè)土地利用格局中的景觀優(yōu)勢(shì)度相對(duì)較大，建設(shè)用地、未利用地的景觀優(yōu)勢(shì)度相對(duì)較小，坡耕地在土地利用景觀優(yōu)勢(shì)度中居于中間位置。從反映景觀破碎化程度的景觀破碎度（）、斑塊邊界密度指數(shù)（ED）、斑塊密度（PD）、平均斑塊面積（MPS）指數(shù)變化來(lái)看，在8種土地利用類(lèi)型中，均表現(xiàn)為坡耕地景觀破碎化程度最大，表明坡耕地景觀格局破碎化特征最為顯著。從1980－2015年景觀指數(shù)變化來(lái)看，坡耕地景觀優(yōu)勢(shì)度呈小幅增加趨勢(shì)，而景觀破碎化程度則呈小幅減小趨勢(shì)，表明近35年來(lái)坡耕地景觀破碎化程度減小，坡耕地面積小幅增加，坡耕地集中連片利用程度得到加強(qiáng)。

表4 1980－2015年云南不同土地利用類(lèi)型景觀指數(shù)變化

注：、、ED、PD、MPS分別代表斑塊所占景觀面積的比例、景觀破碎度、斑塊邊界密度、斑塊密度和平均斑塊面積。

Noote:,, ED, PD, andMPS represent the percent?of?landscape, landscape fragmentation, edge density, patch density and mean patch size.

4 討 論

陡坡地退耕還林還草是水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重要舉措之一。中國(guó)《水土保持法》明確規(guī)定，嚴(yán)禁在坡度大于25°的坡地開(kāi)墾種植農(nóng)作物。為鞏固退耕還林還草工程成果，2014年中央一號(hào)文件再次提出“繼續(xù)在陡坡耕地、嚴(yán)重沙化耕地、重要水源地實(shí)施退耕還林還草”，并批準(zhǔn)實(shí)施《新一輪退耕還林還草總體方案》[36]。云南作為實(shí)施生態(tài)退耕政策的重要省份之一，2007－2010年完成了35.03萬(wàn)hm2陡坡地退耕還林任務(wù)[37]。近年來(lái)云南持續(xù)推進(jìn)陡坡地退耕還林還草，2014－2017年國(guó)家累計(jì)安排退耕還林還草任務(wù)45.34萬(wàn)hm2[38]。從本研究來(lái)看，2015年時(shí)點(diǎn)上坡度＞25°的坡耕地面積仍有65.37萬(wàn)hm2，面積占比達(dá)13.83%。下一步還應(yīng)持續(xù)推行退耕還林還草、坡耕地綜合整治、石漠化治理、植被生態(tài)恢復(fù)、流域生態(tài)建設(shè)工程等陡坡地治理措施，以實(shí)現(xiàn)區(qū)域坡耕地整治及水土生態(tài)重建的目標(biāo)。

在土地利用/覆蓋變化（LUCC）空間格局演變過(guò)程中，坡耕地與林地、耕地等土地利用類(lèi)型處于動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程。田光進(jìn)等[39]研究表明，從全國(guó)土地利用格局來(lái)看，在新增耕地中，草地新開(kāi)墾為耕地的比重最大；而云南新開(kāi)耕地以林地轉(zhuǎn)化為主。劉美玲等[40]研究表明，云南邊境地區(qū)土地利用/覆蓋變化的主要方向是林地向裸地和耕地轉(zhuǎn)化。李曉琴等[41]基于3S技術(shù)的云南石屏縣土地利用動(dòng)態(tài)變化研究結(jié)果表明，石屏縣林地轉(zhuǎn)化為耕地是新增耕地的主要來(lái)源。從本研究來(lái)看，1980－2015年土地利用轉(zhuǎn)移過(guò)程中，林地轉(zhuǎn)化為坡耕地的面積遠(yuǎn)大于其他土地利用類(lèi)型，說(shuō)明云南大部分新墾坡耕地來(lái)源于林地；而坡耕地作為耕地的主要組成部分，土地利用轉(zhuǎn)移過(guò)程中增加的耕地主要為坡耕地，該結(jié)論與上述針對(duì)云南耕地轉(zhuǎn)化的研究結(jié)論一致。

耕地作為人地系統(tǒng)耦合結(jié)果，對(duì)陸地景觀具有重塑作用，從而形成差異化的農(nóng)業(yè)景觀格局[22]。受多重因素的影響，耕地景觀在空間上往往呈現(xiàn)出顯著的破碎化特征[21]。耕地破碎化是制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素，它阻礙農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率的提高[35]。坡耕地作為受人類(lèi)活動(dòng)影響較為強(qiáng)烈的土地利用類(lèi)型，景觀破碎化特征更為明顯。本研究表明，云南坡耕地破碎化程度在8中景觀類(lèi)型中最大，這與云南特殊的地形地貌特征密切相關(guān)。坡耕地分布的破碎化特征給耕地資源高效利用帶來(lái)了障礙，坡耕地利用難以形成集約化、機(jī)械化、規(guī)?；?yīng)，阻礙了區(qū)域農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展進(jìn)程。

針對(duì)云南坡耕地分布存在面積比重大、坡度陡、破碎化顯著的特征，提出坡耕地合理利用和保護(hù)的建議如下：1）制定并實(shí)施區(qū)域坡耕地合理利用及保護(hù)專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃。在區(qū)域土地利用調(diào)整規(guī)劃、耕地資源占補(bǔ)平衡、坡耕地資源調(diào)查和質(zhì)量評(píng)價(jià)、坡耕地水土流失監(jiān)測(cè)等基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，統(tǒng)籌制定坡耕地資源合理利用及保護(hù)規(guī)劃，明確不同分區(qū)坡耕地利用強(qiáng)度、優(yōu)化模式和保護(hù)措施，為不同分區(qū)坡耕地利用和保護(hù)提供指導(dǎo)。2）完善坡耕地合理利用和保護(hù)的政策支持體系。結(jié)合國(guó)家精準(zhǔn)扶貧政策和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施，扶持農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，降低坡耕地利用壓力；引導(dǎo)坡耕地集中連片治理和高產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，提高坡耕地集約利用水平；開(kāi)展坡耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)，促進(jìn)坡耕地質(zhì)量提升；持續(xù)推進(jìn)生態(tài)退耕戰(zhàn)略實(shí)施，坡度＞25°的坡耕地全面實(shí)施退耕還林還草。3）推廣坡耕地水土流失治理的“水-土-作物”綜合調(diào)控模式。坡耕地水土流失治理應(yīng)充分考慮區(qū)域坡耕地土壤侵蝕過(guò)程中自然和人為因素的差異性，以坡耕地土壤侵蝕控制和坡耕地質(zhì)量提升為目標(biāo)，實(shí)施“水-土-作物”綜合調(diào)控模式，統(tǒng)籌實(shí)施耕作措施、坡面徑流調(diào)控措施、林草措施、土壤培肥措施和優(yōu)化種植模式等措施體系，建立從坡面到流域、從流域到區(qū)域的水土保持生態(tài)環(huán)境治理體系，降低坡耕地土壤侵蝕。

5 結(jié) 論

1）云南坡耕地面積為472.55萬(wàn)hm2，占耕地面積比例為69.79%，平均坡度為15.62°。不同分區(qū)坡耕地占耕地面積比例大小關(guān)系為：滇西南區(qū)＞滇東北區(qū)＞滇西北區(qū)＞南部邊緣區(qū)＞滇西區(qū)＞滇東南區(qū)＞滇中區(qū)。

2）近35年坡耕地與林地、草地、水田等土地利用類(lèi)型發(fā)生了顯著動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移，但轉(zhuǎn)出與轉(zhuǎn)入過(guò)程總體均衡穩(wěn)定，土地利用轉(zhuǎn)移過(guò)程中坡耕地面積呈現(xiàn)小幅增加趨勢(shì)。

3）大部分坡耕地坡度大于8°，其中坡度＞15°的坡耕地比例達(dá)到78.54%。近35 a來(lái)不同坡度分級(jí)坡耕地面積均處于動(dòng)態(tài)變化之中，坡度＜15°的坡耕地面積呈增加趨勢(shì)，而坡度＞15°的坡耕地面積呈減小趨勢(shì)。不同坡度分級(jí)坡耕地存在“減小→增大→減小”或“減小→增大→減小→增大”的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，＞25°坡耕地動(dòng)態(tài)變化的波動(dòng)幅度最大。

4）近35 a來(lái)坡耕地核密度分布發(fā)生了動(dòng)態(tài)變化，但變化幅度較小，坡耕地分布聚集區(qū)呈現(xiàn)為4個(gè)顯著的分布帶：臨滄地區(qū)分布帶、臨滄-西雙版納地區(qū)分布帶、普洱地區(qū)分布帶和昭通地區(qū)分布帶。

5）近35 a不同土地利用景觀格局均處于動(dòng)態(tài)變化之中，在8種土地利用中，坡耕地土地利用景觀優(yōu)勢(shì)度中居于中間位置，而破碎化特征在所有土地利用類(lèi)型中最為顯著。近35 a坡耕地景觀破碎化程度減小，坡耕地面積小幅增加，坡耕地集中連片利用程度得到加強(qiáng)。

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Spatio-temporal distribution and evolution characteristics of slope farmland resources in Yunnan from 1980 to 2015

Chen Zhengfa1,2, Shi Dongmei1※, He Wei2, Xia Jianrong2, Jin Huifang1, Lou Yibao1

(1.,,400715,; 2.,650051,)

Slope farmland is an important part of cultivated land resources in hilly areas of China. Identifying the spatio-temporal distribution and evolution characteristics of slope farmland resources is of great significance for rational planning and utilization of slope farmland resources and water and soil ecological environment construction. In this paper, using the land use data for 7 time points from 1980 to 2015, based on GIS spatial analysis technology, dynamic degree model, kemel density estimation and landscape pattern index model, the spatio-temporal distribution pattern and evolution law of slope farmland in Yunnan for nearly 35 years were quantitatively analyzed. The results showed that: 1) the area of slope farmland in Yunnan was 472.55×104hm2, accounting for 69.79% of the cultivated land area, and the average slope was 15.62°. The relationship between the area ratio of slope farmland in different agricultural divisions was: Southwestern Yunnan>Northeastern Yunnan>Northwestern Yunnan>Southern fringe>Western Yunnan> Southeastern Yunnan>Central Yunnan, and the average slope size relationship was: Northwestern Yunnan>Southwestern Yunnan>Northeastern Yunnan>Western Yunnan> Southern fringe >Southeastern Yunnan > Central Yunnan. 2) In the past 35 years, significant dynamic transfers had occurred in slope farmland, forest land, grassland and paddy fields, but the process of transfer in and out was generally balanced, and the area of slope farmland has a slight increase trend during the process of land use transfer. 3) The slope of most slope farmland was more than 8°, and the proportion of slope farmland with slope >15° was 78.54%. The area of slope farmland with different slopes in the past 35 years had a dynamic process. It showed an increasing trend for the slope farmland area with slope <15°, while decreasing trend for the slope farmland area with slope >15°. The area of slope farmland with different slopes has the dynamic process of “decreased→increased→decreased” or “decreased→increased→ decreased→increased”, and the fluctuation degree of >25° slope farmland was the largest. 4) With the evolution of spatio-temporal distribution of slope farmland in the past 35 years, the distribution characteristics of kemel density value in slope farmland have changed, but the change range was small. The distribution of slope farmland in most areas was in low-density value, and the area of high-density value was the smallest. Slope farmland distribution clusters were represented by four significant distribution zones: the Lincang distribution zone, the Lincang-Xishuangbanna distribution zone, the Pu’er distribution zone and the Zhaotong distribution zone. 5) Among the eight types of land use, the landscape dominance of slope farmland was in the middle position, and the fragmentation characteristics of slope farmland were the most significant among all land use types. In the past 35 years, the degree of fragmentation of slope farmland landscape has decreased, and the degree of contiguous use of slope farmland has been strengthened. The research results can provide theoretical support for the rational planning and utilization of sloping farmland and soil and water ecological environment protection in Yunnan.

land use; GIS; model; slope farmland; spatio-temporal distribution; kemel density estimation; Yunnan

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.15.032

TP79; S127; F301.21

A

1002-6819(2019)-15-0256-10

2019-01-06

2019-07-08

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專(zhuān)項(xiàng)“坡耕地合理耕層評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立（201503119-01-01）”

陳正發(fā)，博士生，主要從事水土生態(tài)工程方面的研究。Email：chenzhengfa2013@126.com

史東梅，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事水土生態(tài)工程、土壤侵蝕與水土保持研究。Email：shidm_1970@126.com

陳正發(fā)，史東梅，何 偉，夏建榮，金慧芳，婁義寶. 1980－2015年云南坡耕地資源時(shí)空分布及演變特征分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2019，35(15)：256－265. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.15.032 http://www.tcsae.org

Chen Zhengfa, Shi Dongmei, He Wei, Xia Jianrong, Jin Huifang, Lou Yibao. Spatio-temporal distribution and evolution characteristics of slope farmland resources in Yunnan from 1980 to 2015[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(15): 256－265. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.15.032 http://www.tcsae.org