面向聯合國SDG15.3.1 的2000~2020 年京津冀地區土地退化評估

陳宇佳，張俊，張平，王陳哲，況瑋婕，陳炯賓

1. 國家基礎地理信息中心，北京 100830；

2. 山東理工大學 建筑工程與空間信息學院，淄博 255000

1 引 言

土地資源是人類生存的重要環境條件和基本的生產資料，對土地的合理利用是實現區域資源可持續利用和社會經濟可持續發展的基礎（徐建春等，2021）。但隨著人口增加，食物需求也在不斷增加，對土地不合理的開發利用日益嚴重，全球的土地資源正在不斷退化（Wang 等，2008）。土地退化威脅著人類的生存環境和發展，影響著陸地生態系統的平衡，已成為世界范圍內備受關注的重要環境問題（Eswaran 等，2019）。為了應對土地退化給人類生存發展帶來的挑戰，許多國際和區域目標被制定出來，用以防治和改善退化的土地（Sims 等，2019）。2015 年，《聯合國防治荒漠化公約》（United Nations Convention to Combat Desertification，UNCCD）提出了土地退化中性（land degradation neutrality，LDN）的概念，又稱為土地退化零增長。LDN 的定義是，在一定時空尺度與生態系統范圍內，保障生態系統功能與服務，以及保持或增加健康土地資源的數量與質量以維持糧食安全的一種生態系統狀態（Cowie 等，2018）。隨后，LDN 成了可持續發展目標（sustainable development goal，SDG）15.3 的重要目標之一，旨在建立一個不再出現土地退化的世界。

LDN 的監測主要是基于SDG 15.3.1 土地退化評估方法進行。國內外研究做了許多相關工作。Dengiz（2018）利用該方法，對2001~2015 年亞洲Gediz 河流域的土地狀態進行了評估，結果表明該區域大部分的土地呈現退化狀態或具有退化的早期跡象；Moonrut 等（2021）利用該指標框架對2017~2020 年泰國Saraburi 省農業區的土地狀態進行了評估，研究表明從長期看該區域具有土地退化的趨勢。鄭欣雨等（2023）、Zhao 等（2023）利用SDG15.3.1 指標框架及其改進的方法分別對2001~2020 年的蒙古高原地區和2000~2020 年的內蒙古地區進行了土地狀態評估，研究表明，蒙古高原及內蒙古地區實現了土地退化零增長目標。目前，雖然已有利用LDN 的土地退化方法進行了相關評估研究，但針對長時序演變特征的LDN 本土化實證研究還較少（Han 等，2019；鄭欣雨等，2023）。因此，開展空間詳細、長時序區域土地退化空間型監測的評價工作，對于掌握區域退化土地更精細的空間分布及動態趨勢，從而進行科學的預防工作具有重要意義。

京津冀地區是中國的“首都經濟圈”，屬于京畿重地，戰略地位十分重要。京津冀一體化是覆蓋北京市、天津市和河北省的重大區域發展戰略，中國政府多次提到要促進京津冀地區的協同發展，其土地狀況勢必會影響區域內的經濟合作和社會發展，但到目前為止，京津冀地區關于SDG15.3.1 土地狀況的空間型監測研究還較少。

因此，本文利用GlobeLand30、MODIS NDVI和SoilGrids250m 數據，采用SDG 15.3.1 的土地退化評估方法，對京津冀地區2000~2020 年的土地退化情況進行了分析，獲得了京津冀地區空間分辨率為250 m 的土地退化空間分布結果，并評估京津冀地區SDG 15.3 狀態及變化趨勢。這將有助于京津冀地區生態規劃管理提供支撐，推動京津冀協同發展。

2 研究區域概況

京津冀地區處于 113°27′~119°50′E、36°05′~42°40′N，南北長735 km，東西寬576 km，陸域總面積約2.172×105km2，占全國總面積的2.27%（張蓬濤等，2021；趙安周等，2021）。京津冀地區位于華北地區，西北部與北部背靠燕山山脈地勢較高，大部分為山區，南部與東部為華北平原地形較為平坦，大多為平原區，共包括北京市、天津市兩個直轄市及河北省所轄的13 個城市（圖1）。氣候上京津冀地區屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，春季干旱多風，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，四季分明（王海軍等，2018）。植被地域性差異顯著，北部壩上地區主要為草地與林地，由北向南自然植被逐漸減少，以農田為主（徐勇等，2020）。

圖1 2020 年京津冀土地覆蓋及城市分布Fig.1 Land cover and urban distribution in the Beijing-Tianjin-Hebei region in 2020

3 方法與數據

3.1 數據及預處理

對于SDG15.3.1 土地退化評估中涉及的土地覆蓋、土地生產力和土壤有機碳三個指標，本文分別采用GlobeLand30、MOD13Q1 NDVI 和SoilGrids250m作為數據源，地圖投影統一為WGS_1984_UTM_Zone_50N。

3.1.1 Terra MODIS NDVI 數據

本文所采用的NDVI 時間序列數據來自2000~2020 年 Terra MODIS 陸地植被指數產品中的MOD13Q1 V6.1 產品，空間分辨率為250 m。利用均值法對每年5~8 月的最大NDVI 求取均值，計算得到年生長季平均NDVI 時間序列，從而獲得了2000~2020 年時序生產力數據。

3.1.2 GlobeLand30 數據

GlobeLand30 是國家基礎地理信息中心研發的全球30 m 空間分辨率土地覆蓋產品（Chen 等，2015，2016）。該數據集包含10 個主要的地表覆蓋類型，分別是耕地、森林、草地、灌木地、濕地、水體、苔原、人造地表、裸地、冰川和永久積雪。

為了進行土地退化監測，本文將GlobeLand30土地覆蓋類別中的草地和灌木地歸為一類，劃分為草地，苔原、裸地、冰川和永久積雪都劃分為其他（Sims 等，2019）。這樣就可將GlobeLand30 土地覆蓋類別重新分類為UNCCD 要求的七個土地覆蓋類別，分別為林地、草地、耕地、濕地、人工表面、其他和水體（Gonzalez-Roglich 等，2019）。

將GlobeLand30 土地覆蓋重分類后，為了將其空間分辨率升尺度為250 m，本文對每年重分類后的土地覆蓋數據采用最鄰近分配法先進行重采樣，將空間分辨率為30 m 的土地覆蓋數據重采樣為50 m。單元尺寸為5 像素×5 像素，并計算每個類別所占的百分比，所占百分比最大的類別就代表了該250 m 空間分辨率影像所表示的土地覆蓋類別，這樣就獲得了2000 年、2010 年和2020年的土地覆蓋數據。

3.1.3 SoilGrids250m 數據

SoilGrids250m 產品的最新版本（v2.0）由國際土壤參考和資料中心（International Soil Reference and Information Centre，ISRIC）提供（Simons 等，2020）。該產品以250 m 空間分辨率繪制了全球的土壤屬性地圖，并提供了全球土壤剖面前30 cm表層土的土壤有機碳儲量數據（de Sousa 等，2020）。

SoilGrids250m 產品是一個靜態數據。而長時間序列、大尺度的土壤有機碳數據又是難以獲取的（Montanarella 等，2015）。因此，相關研究采用土地覆蓋與土壤有機碳結合技術生成2000 年、2010年和2020年的土壤有機碳儲量數據（Zhao等，2023；鄭欣雨等，2023）：

式中，SOCref為土壤有機碳的參照值，本文用SoilGrids250m 中表層30 cm 的土壤有機碳儲量數據表示；FLU 為土地利用因素，反映與土地覆蓋類型相關的碳儲量變化；FMG 為管理因素，代表土地利用部門具體的主要管理措施；FI 為輸入因素，代表不同的土壤碳輸入水平。但在許多地區有關管理措施和土壤碳輸入水平的明確的空間信息是很難獲取的。因此只能采用土地利用因素來估計碳儲量的變化，即FMG 和FI 設置為1（Sims 等，2021）。土地利用因素可以通過基于土地覆蓋變化的土壤有機碳轉換系數獲得，見表1。京津冀屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，因此，本文將f設置為0.69?；?000 年、2010 年和2020 年的土地覆蓋數據可獲得每個像元的土壤有機碳轉換系數，根據式（1）得到3 年的土壤有機碳儲量數據SOCfinal。

表1 基于土地覆蓋變化的土壤有機碳轉換系數Tab.1 Soil organic carbon conversion coefficients based on land cover changes

3.2 SDG15.3.1 土地退化評估方法

SDG15.3.1 土地退化空間型評估流程，共有三個重要子指標，即土地覆蓋、土壤有機碳和土地生產力，如圖2 所示。其中，土地覆蓋可以反映土地資源的利用情況，土地生產力可以反映土地的健康情況和生產能力變化，土壤有機碳則反映了生態系統的生物地球化學功能（Sims 等，2021）。在對三個指標分布進行評估后，利用1OAO（the one out, all out）原則計算土地退化綜合目標，即若三個指標的像元都被識別為改善，則將結果判定為改善；若所有指標均為穩定，則認為結果穩定；否則，如果一項指標被確認為退化，則該像元土地狀況將被判定為有退化風險（Sims 等，2021）。研究將分為基準期t0（2000~2010 年）、評估期t1（2010~2020 年）兩個階段。其中，基準期作為參考期，是SDG15.3.1目標評估的參考基準。通過與基準期相比，判斷評估期內新增退化土地的面積和新增改善土地面積之間的關系。如果前者大于后者，則表明土地退化零增長目標未實現；若小于則表明研究區域實現了土地退化零增長目標。

3.2.1 土地覆蓋評估

長時間序列的土地覆蓋變換評估對收集土地退化信息具有重要作用。UNCCD 將土地覆蓋分為七類，分別為林地、草地、耕地、濕地、人工表面、其他和水體，并定義了除水體之外的六類土地覆蓋類型之間的轉換（Sims 等，2021）。通過它們之間的轉換可以識別出關鍵的土地轉移過程，如表2 所示。同時生成基準期和評估期起止年份七類土地覆蓋類型的土地利用轉移矩陣，利用關鍵土地轉移過程，可以確定出土地覆蓋轉換與土地狀態（退化、穩定、改善）之間的關系，如圖3 所示。

表2 土地轉移過程與土地類型轉換之間的關系Tab.2 Relationships between land transfer processes and land cover conversions

圖3 土地覆蓋類型轉換與土地狀態之間的關系Fig. 3 Relationships between land cover conversions and land status

3.2.2 土地生產力評估

土地生產力是土地的生物生產能力，是維持人類的食物、纖維和燃料的來源，反映了土地健康和生產能力的長期變化（Sims 等，2019）。土地生產力可以通過生產力趨勢、生產力狀態和生產力表現三個子指標進行評估（Sims 等，2021）。

1）生產力趨勢

生產力趨勢反映了土地生產力隨時間變化的速率，基準期和評估期間的土地生產力趨勢采用Thiel-Sen 中值和Mann-Kendall 檢驗進行評估。Thiel-Sen 中值是一種魯棒的非參數方法，可以減少數據異常值的影響（Sharma 和Ojha，2019）：

式中，Xj、Xi分別為像元X在時間j和i的生產力值。

Mann-Kendall 是非參數統計檢驗方法，用于確定趨勢的顯著性（Mann，1945）。在得到Z統計量后，給定顯著性水平α=0.05，當Z的絕對值大于1.96時，生產力趨勢通過了置信水平為95%的顯著性檢驗，其趨勢結果分為退化（β<0,Z<–1.96），改善（β>0,Z>1.96）和穩定（–1.96≤Z≤1.96）（Sims 等，2021；Zhao 等，2023）。

2）生產力狀態

土地生產狀態是將一個像元的當前生產力水平與該像元在一段時間內的歷史生產力水平進行比較，其比生產力趨勢對近期NDVI 的變化幅度和方向更敏感（Eva 和Michael，2013）。本文的生產力狀態是通過比較最近3 年的年平均生產力值與前8 年的年生產力值的分布來確定的（Sims等，2021）。

（1）計算前8 年歷史時期的生產力均值（μ）和標準差（σ）：

式中，y為分析年份，y–3 代表當前分析年份前3年的年份，y–10 代表當前分析年份前10 年的年份；Xy為第y年的年度生產力值。

（2）計算最近3 年比較期的生產力均值（）：

（3）計算Z統計值，對比歷史時期和比較期的生產力分布：

得到Z統計值后，為了達到監測土地退化的目的，生產力狀態分為3 級標度。無需做顯著性檢驗，Z的劃分方式與上述生產力趨勢的相同（Sims 等，2021）。

3）生產力表現

生產力表現是計算當前研究像元與其他相似生態區域生產力水平的差異。本文使用土壤單位（由SoilGrids250m 提供的250 m 分辨率的土壤分類單位）和土地覆蓋（由相應年份GlobeLand30 提供）的組合來定義這個生態區域（Conservation International，2022）。計算方法為使用生產力值的時間序列計算每個像元生產力值的平均值，然后按照定義好的生態區域提取每個區域的所有生產力均值并生成頻率分布，將每個區域的第90 個百分位的生產力均值（不采用生產力最大值是為了避免由于異常值存在而產生的誤差）定義為該生態區域內的最大值。計算各像元的生產力均值與其對應的生態區域內最大值的比，如式（7）。如果比值小于 50%，則認為該像元是潛在退化，否則為穩定。有

式中，ObservedNDVI 為單個像元的生產力均值；NDVImax為該像元對應生態區域內生產力值的最大值；Performance 為兩者的比值。

當獲得生產力趨勢、生產力狀態和生產力表現的評估后，可以根據圖4 的規則來確定研究區域發生的土地生產力綜合退化類型。

圖4 生產力指標評估規則改自Hu 等（2021）Fig.4 Assessment rules for land productivity indicators

3.2.3 土壤有機碳評估

土壤有機碳是與土壤肥力和大氣CO2交換相關的基本土壤特征，是土壤有機質的主要組成部分，通常被認為是反映土地退化的關鍵指標（Sanchez等，2009）。

在獲得基準期和評估期起止年份的土壤有機碳儲量數據后，計算兩個年份之間土壤有機碳儲量的相對差異。若兩個年份之間土壤有機碳儲量損失10%以上，則該區域被確定為退化區域；若研究期內土壤有機碳儲量增加10%以上，則該區域被確定為改善區域，而其他區域則為穩定區域（Sims 等，2021）。

3.2.4 土地退化綜合指標

在對上述三個指標進行評估后，利用1OAO 原則可獲得基準期和評估期每個像元的土地狀態。如果一個或多個指標顯示為退化，則該像元被判定為退化；如果三個指標都顯示為穩定，則該像元被判定為穩定；其余為改善。

4 研究結果

利用上述評估方法，分別對京津冀地區的土地覆蓋、土地生產力、土壤有機碳及土地退化綜合指標進行了評估，結果如下。

4.1 土地覆蓋評估結果

京津冀地區2000 年、2010 年和2020 年的土地覆蓋類型所占面積和占區域總面積的比例，見表3。2000 年、2010 年和2020 年京津冀地區的耕地所占面積比例最大，分別為54.36%、52.64%、48.76%，主要分布在東南部的平原地區；其次為林地和草地，主要分布在西北部的山區。林地占比分別為19.29%、19.43%、19.4%，草地占比分別為17.17%、17.57%、17.47%。

表3 京津冀地區2000 年、2010 年和2020 年土地覆蓋類型面積比例統計表Tab.3 Percentage statistical table of land cover types in the Beijing-Tianjin-Hebei region for the years 2000, 2010,and 2020%

由圖5、表4~表6 可知，基準期2000~2010 年，土地狀態總體表現為退化，即退化區總面積大于改善區總面積。改善區面積為5399.31 km2，占京津冀區域總面積的2.51%，主要分布在北京市的平谷區和密云區，以及河北省的承德市，并在河北省的西部和北部也有分布。改善的主要類型是草地轉化為林地（2082.19 km2）、草地轉化為耕地（1536.94 km2）、人工表面轉化為耕地（1201.19 km2），主要是植樹造林和農業擴張過程造成的改善。退化區面積為9290.81 km2，占京津冀區域總面積的4.31%，主要分布在北京市、天津市及河北省的張家口市。退化的主要類型是林地轉化為草地（1894.06 km2）、耕地轉化為草地（2929.25 km2）、耕地轉化為人工表面（3274.56 km2），主要是農業縮減、森林砍伐和城市擴張過程造成的退化。

表4 基準期和評估期土地覆蓋評估結果面積及占比統計表Tab.4 Area and percentage statistical table of land cover assessment results for baseline and assessment periods

表5 京津冀地區2000~2010 年土地利用轉移矩陣Tab.5 Land use transfer matrix in the Beijing-Tianjin-Hebei region from 2000 to 2010 km2

表6 京津冀地區2010~2020 年土地利用轉移矩陣Tab.6 Land use transfer matrix in the Beijing-Tianjin-Hebei region from 2010 to 2020 km2

圖5 京津冀地區土地覆蓋評估結果Fig.5 Assessment results of land cover in the Beijing-Tianjin-Hebei region

評估期2010~2020 年，土地狀態總體表現為退化，即退化區總面積大于改善區總面積。改善區面積為7945.88 km2，占京津冀區域總面積的3.68%，主要分布在河北省的張家口市西北部和承德市。改善的主要類型是草地轉化為林地（2241.88 km2）、草地轉化為耕地（2355.25 km2）、耕地轉化為林地（1302.44 km2）、人工表面轉化為耕地（1867 km2），主要是植樹造林和農業擴張過程造成的改善。退化區面積為16630.75 km2，占京津冀區域總面積的7.70%，主要分布在北京市、天津市和河北省的城市及農村地區。退化的主要類型是林地轉化為草地（2735.44 km2）、耕地轉化為草地（2133.38 km2）、耕地轉化為人工表面（9870 km2），主要是森林砍伐、農業縮減和城市擴張過程造成的退化。

4.2 土地生產力評估

基于生產力趨勢、生產力狀態和生產力表現三個子指標的評估，評估了京津冀地區基準期和評估期的土地生產力指標，結果如圖6、表7 所示?；鶞势诤驮u估期京津冀地區土地生產力總體表現為改善，即改善區總面積大于退化區總面積?；鶞势?000~2010 年，土地生產力評估的退化區域主要集中在張家口市西部、滄州市和天津市交界的沿海一帶、北京市和天津市的城區，以及唐山市地區，退化區域的面積為8195.69 km2，占京津冀區域總面積的3.82%；土地生產力評估的改善區域在京津冀地區分布較為分散，改善區域的面積為65080.69 km2，占京津冀區域總面積的30.37%。評估期2010~2020年，土地生產力評估的退化區域主要分布在京津冀東南部的平原地區，在滄州市和天津市交界的沿海一帶及張家口市的西部有集中分布，退化區域的面積為10119.5 km2，占京津冀區域總面積的4.72%；土地生產力評估的改善區域主要分布在張家口市、承德市、北京市地區，改善區域的面積為 42070.94 km2，占京津冀區域總面積的19.64%。

表7 基準期和評估期土地生產力評估結果面積及占比統計表Tab.7 Area and percentage statistical table of land productivity assessment results for baseline and assessment periods

圖6 京津冀地區土地生產力評估結果Fig.6 Assessment results of land productivity in the Beijing-Tianjin-Hebei region

4.3 土壤有機碳評估

由圖7、表8 可知，京津冀地區土壤有機碳儲量在基準期表現為改善，即改善區域總面積大于退化區域總面積，在評估期表現為退化，即改善區域總面積小于退化區域總面積?；鶞势?000~2010 年，土壤有機碳的退化區域主要集中在北京市、天津市和廊坊市的交界處，在承德市西部和張家口市也有分布；退化區域的面積為3536.63 km2，占京津冀區域總面積的1.63%，退化主要源于草地轉化為耕地；土壤有機碳的改善區域主要分布在張家口市的西部，承德市也有少量分布，改善區域的面積為4266.88 km2，占京津冀區域總面積的1.97%，改善主要源于耕地轉化為草地。評估期2010~2020 年，土壤有機碳的退化區域在京津冀區域分布廣泛，退化區域的面積為10706 km2，占京津冀區域總面積的4.93%，退化主要源于草地轉化為耕地和耕地轉化為人工表面；土壤有機碳的改善區域在承德市南部、張家口市西部和秦皇島市地區有部分分布，改善區域的面積為4890.13 km2，占京津冀區域總面積的2.25%，改善主要源于耕地向草地、林地和濕地的轉換。

表8 基準期和評估期土壤有機碳評估結果面積及占比統計表Tab.8 Area and percentage sttatistical table of soil organic carbon assessment results for baseline and assessment periods

4.4 土地退化綜合評估

利用上述三個指標的結果，根據1OAO 原則，對基準期和評估期的京津冀地區土地退化綜合指標進行了評估，如圖8~9、表9 所示。

表9 基準期和評估期土地退化綜合評估結果面積及占比統計表Tab.9 Area and percentage statistical table of comprehensive assessment results for baseline and assessment period

圖8 京津冀地區土地退化綜合評估結果Fig.8 Comprehensive assessment results of land degradation in the Beijing-Tianjin-Hebei region

圖9 京津冀地區基準期和評估期土地退化綜合評價各個指標的貢獻率Fig.9 Contribution rates of individual indicators to the comprehensive assessment of land degradation in the Beijing-Tianjin-Hebei region during baseline and assessment periods

京津冀地區土地退化綜合評價在基準期和評估期都表現為改善，即改善區域的總面積大于退化區域總面積。其中，土地生產力的變化在基準期和評估期對土地狀態的評估起了主導作用，其次為土地覆蓋，土壤有機碳變化的作用最小?；鶞势?000~2010 年，土地退化的區域主要分布于張家口市西部和北部，北京市、天津市、石家莊市、唐山市、邯鄲市和邢臺市的城市區域，以及天津市和滄州市的沿海地帶。退化區域的總面積為18004.06 km2，占京津冀區域總面積的8.41%。其中，三個指標均表現為退化的區域占0.06%，由三個指標中任意兩個指標主導退化的區域占1.21%，由土地覆蓋主導的退化區域占3.09%，由土地生產力主導的退化區域占3.37%，由土壤有機碳主導的退化區域占0.68%。土地改善的區域主要分布在石家莊市西部、保定市西部、承德市、唐山市北部、秦皇島市北部、滄州市、衡水市、北京市周邊及天津市北部。改善區域的總面積為64899.88 km2，占京津冀區域總面積的30.32%。其中，三個指標均表現為改善的區域占0.2%，由三個指標中任意兩個指標主導的改善區域占0.88%，由土地覆蓋主導的改善區域占0.69%，由土地生產力主導的改善區域占28.54%。

評估期2010~2020 年，土地退化的區域主要分布在京津冀的平原地區，在天津市和滄州市的沿海地帶較為集中。退化區域的總面積為27413.69 km2，占京津冀區域總面積的12.8%。其中，三個指標均表現為退化的區域占0.4%，由三個指標中的任意兩個指標主導的退化區域占3.8%，由土地覆蓋主導的退化區域占3.54%，由土地生產力主導的退化區域占3.99%，由土壤有機碳主導的退化區域占1.08%。土地改善的區域主要分布在邯鄲市西部、邢臺市西部、保定市西北部、張家口市、承德市北部、唐山市區域，以及北京市和天津市的城中心。改善區域的總面積為42957.13 km2，占京津冀區域總面積的20.06%。其中，三個指標均表現為改善的區域占0.2%，由三個指標中任意兩個指標主導的改善區域占1.35%，由土地覆蓋主導的改善區域占0.97%，由土地生產力主導的改善區域占17.54%。

通過將基準期和評估期的土地狀態進行對比和疊加，結果如圖10（a）、表10 所示。然后，按照圖2 的方法將這些疊加組合分成退化和未退化兩類，即基準期為退化的在評估期為穩定的區域加上評估期為退化的區域劃分為退化，其余區域劃分為未退化，劃分結果見圖10（b）。判斷新增退化土地與新增改善土地面積的大小關系得到當前（2020 年）土地退化綜合評價的總體情況。2000~2020 年京津冀地區土地退化綜合評價的總體情況是退化區域的面積為33707.94 km2，占京津冀區域總面積的15.75%，主要分布在張家口市西部、唐山市、石家莊市、邯鄲市、邢臺市、北京市和天津市地區。與基準期相比，京津冀地區評估期新增退化區域面積為21041.12 km2，新增改善區域面積為31828.38 km2，新增改善區域面積大于新增退化區域面積，京津冀地區在2000~2020 年達到了土地退化零增長目標。

表10 京津冀地區基準期和評估期土地退化疊加面積統計Tab.10 Statistical table of overlaid land degradation areas in the Beijing-Tianjin-Hebei region during baseline and assessment periods km2

圖10 京津冀地區基準期和評估期土地退化疊加（a）與基于SDG15.3.1 的京津冀地區土地退化（b）Fig.10 Overlay of land degradation in the Beijing-Tianjin-Hebei region during baseline and assessment periods (a) and based on SDG15.3.1 (b)

5 討 論

（1）通過土地覆蓋、土地生產力和土壤有機碳的綜合分析，可以從土地利用、土地健康和土地生物化學功能三個角度較全面地評價土地退化狀態。通過對京津冀地區2000~2020 年土地退化的研究，結果表明，由土地覆蓋反應的土地狀態的改變相對較少，退化主要由城市擴張、森林砍伐和農業縮減造成，改善主要由農業擴張和植樹造林造成，這些土地轉移過程人類行為明顯。土壤有機碳的變化較為緩慢，導致土地狀態發生變化的區域較小。土地生產力導致土地狀態改變的區域最大，起到了主導因素，這是因為，京津冀地區的耕地、林地和草地占領了絕大部分區域，這些區域植被特征明顯，所以受到土地生產力變化的影響較大。

（2）京津冀地區2000~2020 年土地退化綜合評估整體情況是較好的，改善區域大于退化區域?；鶞势诘耐嘶瘏^域主要集中在張家口市地區，以及北京市、天津市、唐山市、石家莊市、邯鄲市和邢臺市這些經濟相對發達的地區。評估期張家口市地區土地退化的情況明顯改善，北京市、天津市和唐山市的中心城區的土地退化也得到了改善，但東南平原地區土地退化的區域明顯增多。說明在2010~2020 年，北京市、天津市和唐山市等城市注重環境的治理。同時，京津冀地區生態工程的實施也起到了相應的效果，如1979 年開始的“三北”防護林工程和2002 年開始的京津風沙源治理工程（蔣美琛，2020；紀平等，2022），促進了京津冀地區西北地區環境的變好，特別是張家口市地區。東南平原地區是河北省主要的糧食產區，其退化土地的增多，對應著2010~2020 年這些地區經濟的快速發展。

（3）目前，各國學者對SDG 15.3.1 陸續開展了研究。這些研究針對具體區域調整了SDG 15.3.1 實踐指南中的相關計算方法和數據。特別是數據，其質量直接關乎土地退化評估的結果。目前，作為用于識別土地覆蓋變化的數據，GlobeLand30 具有30 m的空間分辨率和較高的驗證精度。NDVI 數據的質量對土地生產力的評估至關重要，MOD13Q1 V6.1產品空間分辨率只有250 m。雖然可以使用Landsat系列數據生產長時間序列并具有30 m 空間分辨率的NDVI 數據，但涉及較大區域時，會有影像拼接和云遮擋的問題，從而影響產品質量。土壤有機碳數據是難以獲取和缺失的，本文根據已有研究（鄭欣雨等，2023；Zhao 等，2023），基于SoilGrids250m數據，并采用土地覆蓋與土壤有機碳結合技術生成了土壤有機碳儲量數據。然而，生成數據的質量受到了許多因素的影響。因此，在針對具體區域土地退化評估時，可以考慮使用相關區域的土壤普查數據或其他相關調查研究數據，生成該區域具有更高空間分辨率和更高精度的土壤有機碳儲量產品，以支持SDG15.3.1 土地退化的評估。

6 結 論

本文針對京津冀區域，采用SDG 15.3.1 土地退化評估的計算框架，對基準期2000~2010 年和評估期2010~2020 年土地退化的情況進行了空間型評估，獲得了京津冀地區空間分辨率為250 m 的土地退化空間分布結果，并判定了京津冀地區2000~2020 年期間是否達到土地退化零增長目標。結果表明：京津冀地區基準期和評估期土地狀態都表現為改善，即改善區域面積大于退化區域面積；以基準期為參考，評估期新增退化土地的面積小于新增改善土地的面積，京津冀地區2000~2020 年實現了土地退化零增長目標。研究結果將有助于改善京津冀地區生態規劃管理的決策。