文献阅读 | 预测中国耕地平衡政策在共享社会经济路径下对生态系统服务的未来影响

随着城市化和人口增长，全球建设用地快速扩张，与粮食生产的耕地存在直接竞争关系。有研究证明，全球建设用地扩张导致全球最有生产力的耕地损失2%，这些耕地损失的地方主要分布在非洲和亚洲等发展中国家。中国实施最严格的耕地保护政策，但未来中国的建设用地仍将继续扩张，不可避免地对耕地和生态造成影响。然而，鲜有研究评估未来情境下中国耕地政策的影响。因此，文章基于CMIP6设定的5个共享社会经济路径（SSPs）作为未来发展情景，拟解决以下问题：如何未来建设用地扩张，以生态系统服务下降为手段去平衡耕地损失的面积和质量，将会造成多大的损失？

文章使用的1km土地利用数据（2000、2010年）来自中科院；中国2050年建设用地预测数据来自Chen（2019）的研究成果；年积温、年均降水、年均温度、干旱指数、水分指数、海拔、坡度和与城市距离等数据来自中科院；生态系统服务数据（碳固存、土壤保持、防沙固沙、水源涵养）来自Ouyang（2016）的研究成果；1km耕地潜在产量数据（2010年）来自GAEZ；中国子流域盆地矢量数据来自Skinner Regional Systems Analysis Dastverse。

利用CA模型结合决策树、随机森林、旋转森林等算法模拟耕地复垦。

生态系统服务损失评估包括以下步骤，首先计算每个子流域各地类上的各类生态系统服务的平均值，然后新增耕地面积乘以其他地类与耕地的生态系统服务的差值，得到转为耕地后损失的生态系统服务价值量。

（评估生态系统服务损失）

将5个共享社会经济路径SSPs与2个耕地平衡策略（数量平衡QNB和质量平衡QLB）相结合，得到10种模拟情景。数量平衡是指因建设用地扩张而损失的耕地与补充的耕地数量相等；质量平衡是指因建设用地扩张而损失的耕地潜在产量通过耕地开垦进行补偿。以2010年为基期，模拟2050年的情况。

为了补偿损失的耕地，耕地数量平衡和质量平衡情景下坡耕地的数量均显著增加，然而，坡耕地缺乏良好的耕作条件和较低生产力，面临较高的撂荒风险。如果仅实施耕地数量平衡，难以保证新开垦耕地的生产力与达到损失耕地的水平。如果实现耕地质量平衡目标，需要新增耕地的面积是数量平衡情景下的2倍，将导致生态系统退化。

未来中国耕地损失主要在东部沿海地区，新增耕地主要在相对欠发达的内陆地区，这种耕地交换行为对内陆地区可能带来不公平的后果，例如恶化当地生态条件、影响生计和栖息地，减少长期发展机会等。

文章认为中国现行耕地平衡政策在未来可能失效，新开垦的耕地以高额的生态成本换来有限的生产力，需要制定可持续的战略既保证耕地和粮食生产力，同时减少生态损失。文章建议从耕地数量平衡向耕地质量平衡转型，通过加强基础设施投入、应用先进技术，提高耕地单产水平，高效再利用撂荒耕地。

文章主要贡献是在共享社会经济路径下评估国家尺度上耕地保护政策的潜在影响。