耕地時(shí)空動(dòng)態(tài)變化分析

潘世東 張卉

摘要?根據(jù)宣州區(qū)2010—2017年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)，采用土地利用轉(zhuǎn)換矩陣、土地利用動(dòng)態(tài)度模型對宣州區(qū)這一時(shí)期耕地時(shí)空動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行分析。結(jié)果表明，宣州區(qū)耕地動(dòng)態(tài)變化過程較為復(fù)雜，總體數(shù)量呈逐年減少趨勢，水田主要轉(zhuǎn)出、旱地主要轉(zhuǎn)入;空間分布上，減少的耕地主要集中在城區(qū)周邊及各類線性基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上，增加的耕地分散在整個(gè)行政轄區(qū);時(shí)間跨度上，2010—2014年耕地變化程度劇烈，2014—2017年變化程度較為緩和。

關(guān)鍵詞?耕地;動(dòng)態(tài)變化;轉(zhuǎn)換矩陣;宣州區(qū)

中圖分類號?F301.2?文獻(xiàn)標(biāo)識碼?A?文章編號?0517-6611（2021）01-0060-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.01.016

Abstract?According to the land use change survey data of Xuanzhou District in 2010-2017，land use transformation matrix and land use dynamic degree model were used to analyze the temporal and spatial dynamic changes of arable land in Xuanzhou during this period.The results showed that the dynamic change process of arable land in Xuanzhou District was complex， and the total amount was decreasing year by year，main transfer out was paddy field and main transfer in was dry land.Spatial distribution，the reduced arable land was mainly concentrated in the surrounding areas of urban areas and all kinds of linear infrastructure construction，the increased arable land was scattered throughout the administrative area.In terms of time span， the degree of arable land change from 2010 to 2014 was drastic， and the degree of change from 2014 to 2017 was relatively moderate.

Key words?Arable land;Dynamic change;Transformation matrix;Xuanzhou District

“十分珍惜和合理利用每一寸土地，切實(shí)保護(hù)耕地”是我國基本國策。“十二五”以來，耕地保護(hù)雖然取得一定成績，但其面臨的形勢依然嚴(yán)峻。研究耕地時(shí)空動(dòng)態(tài)變化過程及差異，對實(shí)現(xiàn)耕地資源可持續(xù)性和集約化利用[1]、制定區(qū)域開發(fā)戰(zhàn)略和國土整治、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展[2]都有重要意義?？v觀國內(nèi)外專家學(xué)者對耕地時(shí)空動(dòng)態(tài)變化的研究，譚莉梅等[2-4]利用遙感影像、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，以模型方法為支撐、運(yùn)用GIS技術(shù)，對耕地時(shí)空變化、耕地重心動(dòng)態(tài)變化特征進(jìn)行了分析;陳學(xué)淵等[5-6]利用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣、土地利用動(dòng)態(tài)度模型對耕地格局時(shí)空動(dòng)態(tài)變化的過程和差異、耕地時(shí)空分布及其特征進(jìn)行了研究。然而目前國內(nèi)諸多學(xué)者的研究，以區(qū)域大尺度、地形較為單一的研究區(qū)域較多，對于縣域耕地尺度、地形較為復(fù)雜的丘陵山區(qū)耕地時(shí)空動(dòng)態(tài)變化分析較少?；诖耍P者以安徽省宣城市宣州區(qū)為研究區(qū)域，利用2010—2017年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)，采用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣、單一土地利用動(dòng)態(tài)度模型，分析宣州區(qū)耕地動(dòng)態(tài)變化過程，把握耕地資源轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出方向，為國土空間利用及耕地可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。

1?材料與方法

1.1?研究區(qū)概況

宣州區(qū)地處皖、蘇兩省交界處，介于118°28′～119°04′E、30°34′～31°19′N，總面積2 585 km2（圖1）。宣州區(qū)地處皖南山地丘陵與長江中下游沖積平原交接地帶，境內(nèi)地貌類型多樣，有低山、丘陵崗地、平原、圩區(qū)、湖泊和河流等;地形特征南高北低，南部屬皖南山地丘陵邊緣地帶，低山高丘交錯(cuò)，山巒連綿;中部地形具有較明顯的過渡性，以丘陵、崗地為主;北部屬沿江平原的一部分，地勢平坦，絕大部分為內(nèi)河圩畈[7]。截至2019年11月，宣州區(qū)下轄17個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、9個(gè)街道，政府駐地西林街道。

1.2?數(shù)據(jù)來源

該研究以宣州區(qū)第二次土地利用調(diào)查連續(xù)變更數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從中獲取2010—2017年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)（圖2）。宣州區(qū)2010—2017年土地利用類型以耕地、林地為主，2010、2014、2017年二者之和分別占宣州區(qū)土地總面積的69.78%、68.86%、68.67%，從數(shù)據(jù)占比來看，宣州區(qū)2010—2017年耕地、林地?cái)?shù)量均不斷減少。

1.3?研究方法

空間上采用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣可以分析單一土地利用變化方向及流向百分比，分析不同時(shí)段土地利用變化去向及來源構(gòu)成;數(shù)量上引入土地利用動(dòng)態(tài)度、擴(kuò)展強(qiáng)度及擴(kuò)展強(qiáng)度綜合指數(shù)分析土地利用面積數(shù)量變化。

1.3.1?土地利用轉(zhuǎn)換矩陣。

土地利用轉(zhuǎn)換矩陣反映了某一地區(qū)時(shí)段期初和時(shí)段期末各種地類的變化過程，其不僅可以反映各地類面積變化，同時(shí)也可以反映不同地類之間的相互轉(zhuǎn)換過程[8]。土地面積的凈增凈減數(shù)據(jù)反映一個(gè)時(shí)期的土地面積變化絕對數(shù)量，但看凈變化量無法準(zhǔn)確反映土地利用類型的變換，僅看凈變化量的話，很容易低估土地利用類型之間的轉(zhuǎn)化程度[9]，而利用土地利用矩陣及流向百分比可以清晰地得出土地利用類型之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

土地利用轉(zhuǎn)換矩陣一般形式如表1所示[10]。表中An表示地類名稱，Pij表示地類Ai轉(zhuǎn)換為地類Aj的面積，Pii表示未變化部分，Pn+表示地類An的期初面積，P+n表示地類An的期末面積。

單一土地流向變化分析，便于分析該地類變化的主要類型與次要類型，匯總即可得出該地類的流入和流出變化率：

式中，Mji即為期內(nèi)（t0到tk）地類j轉(zhuǎn)換為地類i的面積，Ltk是地類在tk時(shí)刻的面積，Tji即為期內(nèi)（t0到tk）地類i轉(zhuǎn)換為地類j的面積，Lt0是地類在t0時(shí)刻的面積，n為地類統(tǒng)計(jì)數(shù)量。

1.3.2?土地利用動(dòng)態(tài)度。

土地利用動(dòng)態(tài)度分析主要采用土地利用動(dòng)態(tài)度研究土地利用變化模式。土地利用動(dòng)態(tài)度是指某研究區(qū)一定時(shí)間范圍內(nèi)某種土地利用類型的數(shù)量變化情況，應(yīng)用土地利用動(dòng)態(tài)度分析土地利用類型的動(dòng)態(tài)變化，可以真實(shí)反映區(qū)域土地利用/覆蓋中土地利用類型的變化劇烈程度[11]。單一土地利用動(dòng)態(tài)度用K表示，其計(jì)算公式如下：

式中，U0、Uk分別表示某一用地類型在期初（t0）、期末（tk）的數(shù)量。

土地利用擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)是指某空間單元在一定時(shí)期內(nèi)的城市土地利用擴(kuò)展面積占其土地總面積的百分比，數(shù)字越大，表示擴(kuò)展越快。用LIIi表示，其計(jì)算公式如下：

式中，TU表示研究區(qū)土地總面積。

2?結(jié)果與分析

2.1?土地利用類型數(shù)量變化特征

從表2可以看出，2010—2017年宣州區(qū)耕地減少1 457.68 hm2，其中2010—2014年耕地凈減1 303.10 hm2，2014—2017年耕地凈減154.58 hm2;從地類細(xì)分來看，水田、水澆地?cái)?shù)量逐年減少，而旱地面積則略有增加。

2010—2014年，從單一土地利用動(dòng)態(tài)度來看，大小排序依次為城鎮(zhèn)用地>交通水利及其他建設(shè)用地>水澆地>園地>水田>林地>旱地/農(nóng)村居民點(diǎn)>其他農(nóng)用地>其他土地，說明城鎮(zhèn)用地變化速率最快、交通水利及其他建設(shè)用地次之，結(jié)合宣州區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，說明這一時(shí)期是城市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、城鎮(zhèn)化不斷提高的過程;從年均擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)來看，大小排序依次為城鎮(zhèn)用地>水田>林地>交通水利及其他建設(shè)用地>園地>旱地/農(nóng)村居民點(diǎn)/其他農(nóng)用地>水澆地/其他土地，從排名次序來看，城鎮(zhèn)用地仍然最大，但水田的擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)則躍居第2，加之宣州區(qū)本身耕地?cái)?shù)量中水田占80%以上，因此可以看出耕地變化劇烈程度在這一時(shí)期較為明顯。

2014—2017年，從單一土地利用動(dòng)態(tài)度來看，大小排序依次為城鎮(zhèn)用地>交通水利及其他建設(shè)用地>水澆地>園地>其他農(nóng)用地>農(nóng)村居民點(diǎn)>旱地>其他土地>林地>水田，從變化速率來看，說明近年來宣州區(qū)耕地保護(hù)意識不斷加強(qiáng)，水田土地利用動(dòng)態(tài)度僅為0.09%，水澆地雖然動(dòng)態(tài)度達(dá)0.71%，排名第三，但因其本身數(shù)量占比少，因此總體來說耕地土地利用動(dòng)態(tài)度較為緩和;從年均擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)來看，大小排序依次為城鎮(zhèn)用地>林地>交通水利及其他建設(shè)用地>水田>其他農(nóng)用地>園地/農(nóng)村居民點(diǎn)/旱地/其他土地>水澆地，城鎮(zhèn)用地、交通水利及其他建設(shè)用地變化程度仍然較大，說明宣州區(qū)城市發(fā)展、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對用地需求仍然較大，從耕地占用角度來看，這一時(shí)期無論占用數(shù)量及耕地利用動(dòng)態(tài)度、擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)都有所降低。

從總體來看，2010—2017年宣州區(qū)占用耕地的數(shù)量逐年減少，耕地土地利用動(dòng)態(tài)度也逐漸減小，其變化劇烈程度趨于緩和。

2.2?土地利用類型空間變化特征

對2010、2014、2017年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加對比，將耕地增加分為3類，即農(nóng)用地整理、建設(shè)用地復(fù)墾、其他，將耕地減少分為4類，即城鎮(zhèn)建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、農(nóng)村及其他建設(shè)、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。

2010—2014年，宣州區(qū)耕地增加的部分主要為農(nóng)用地整理，其中又以溝渠、坑塘、林地復(fù)墾居多;耕地減少部分主要為城鎮(zhèn)建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，占耕地減少部分的90%以上;從空間分布來看，耕地減少的區(qū)域主要分布在主城區(qū)周圍及相關(guān)線性基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，如宣城繞城高速、宣桐高速、省道322等，而耕地增加則較為分散（圖3）。從總量來看，2010—2014年宣州區(qū)耕地減少1 891.32 hm2，耕地增加588.22 hm2，凈減1 303.10 hm2。

2014—2017年，宣州區(qū)耕地增加的類型與2010—2014年一致，仍以溝渠、坑塘、林地復(fù)墾居多;耕地減少部分仍以園區(qū)集中建設(shè)為主，其余較為分散（圖3）。但從總量來看，相比2010—2014年，耕地增減的數(shù)量則大為減少，2014—2017年宣州區(qū)耕地減少535.73 hm2，耕地增加381.15 hm2，凈減154.58 hm2。

總體來看，2010—2017年宣州區(qū)耕地減少主要分布在城區(qū)周邊及各類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，特別是國省干線的建設(shè)，而對應(yīng)這一時(shí)期也是宣城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要時(shí)期，如宣城市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)（承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范園）、宣州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)（北區(qū)）、東部雙橋物流園區(qū)、宛陵湖公園建設(shè);增加的耕地則分散在全區(qū)整個(gè)范圍，主要類型以林地、坑塘、溝渠復(fù)墾為主，雖然國家大力推進(jìn)城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤試點(diǎn)，但是由于拆遷成本過高、村民意愿不足，農(nóng)村建設(shè)用地復(fù)墾的數(shù)量不足，有待提高。

2.3?土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

從表3、4可以看出，2010—2014年所有地類轉(zhuǎn)出面積總計(jì)4 268.59 hm2，其中耕地1 891.32 hm2，耕地中又以水田最多，為1 522.53 hm2，耕地轉(zhuǎn)出占全部轉(zhuǎn)出面積的44.30%;具體的耕地轉(zhuǎn)出類型中又以城鎮(zhèn)用地、交通水利及其他建設(shè)用地較多，分別為1 119.16、161.47 hm2，占整個(gè)耕地轉(zhuǎn)出面積的84.79%。2010—2014年所有地類轉(zhuǎn)入面積4 268.59 hm2，其中耕地轉(zhuǎn)入面積588.22 hm2，耕地轉(zhuǎn)入類型以旱地為主;具體的林地轉(zhuǎn)入面積192.86 hm2，農(nóng)村居民點(diǎn)轉(zhuǎn)入面積169.24 hm2，其他農(nóng)用地轉(zhuǎn)入面積145.86 hm2，三者轉(zhuǎn)入面積占總轉(zhuǎn)入面積的86.35%。

從表5、6可以看出，2014—2017年所有地類轉(zhuǎn)出面積總計(jì)1 504.62 hm2，其中耕地535.73 hm2，耕地中又以水田最多，為411.95 hm2，耕地轉(zhuǎn)出占全部轉(zhuǎn)出面積的35.61%;具體的耕地轉(zhuǎn)出類型中仍以城鎮(zhèn)用地、交通水利及其他建設(shè)用地為主，其中城鎮(zhèn)用地305.77 hm2，交通水利及其他建設(shè)用地163.76 hm2，占耕地轉(zhuǎn)出面積的87.64%;2014—2017年所有地類轉(zhuǎn)入面積1 504.62 hm2，其中耕地轉(zhuǎn)入面積381.15 hm2，耕地轉(zhuǎn)入類型以旱地為主;具體的其他農(nóng)用地轉(zhuǎn)入面積117.92 hm2、農(nóng)村居民點(diǎn)轉(zhuǎn)入93.48 hm2、其他土地轉(zhuǎn)入90.12 hm2，林地轉(zhuǎn)入57.67 hm2。

通過對比分析2010—2014、2014—2017年2個(gè)階段耕地轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出情況來看，耕地轉(zhuǎn)出情況兩階段較為一致，流出的方向均為城鎮(zhèn)用地、交通水利及其他建設(shè)用地，但從耕地流入的情況來看，2014—2017年流入的地類分布較為均衡，其中其他土地轉(zhuǎn)入占耕地總轉(zhuǎn)入面積比例由1.16%提高至23.64%，林地轉(zhuǎn)入占耕地總轉(zhuǎn)入面積比例由32.79%下降至15.13%，說明這一時(shí)期加強(qiáng)了對其他土地的開發(fā)，并同時(shí)注重對林業(yè)用地，特別是針對具有生態(tài)功能林地的保護(hù)。

3?結(jié)論與討論

以2010—2017年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用土地利用轉(zhuǎn)換矩陣、土地利用動(dòng)態(tài)度模型分析宣州區(qū)2010—2017年耕地時(shí)空動(dòng)態(tài)變化過程，結(jié)果表明，近8年是宣州區(qū)經(jīng)濟(jì)社會以及城鎮(zhèn)化快速發(fā)展、城市用地規(guī)模不斷擴(kuò)展的階段，但同時(shí)也是以耕地?cái)?shù)量減少、質(zhì)量下降、分布擴(kuò)散作為代價(jià)。

通過數(shù)量對比來看，耕地總面積由93 513.68 hm2減少至92 056.00 hm2，耕地面積減少1 697.08 hm2，增加239.40 hm2，凈減1 457.68 hm2;從地類分析來看，水田減少1 697.08 hm2，而旱地則增加239.40 hm2;通過空間分布來看，占用的耕地多分布在城區(qū)周圍集中連片的優(yōu)質(zhì)農(nóng)田，而補(bǔ)充的耕地分布在整個(gè)行政區(qū)域，且地塊面積小、分布不集中，與周邊地塊特別是耕地不能有效銜接;通過時(shí)間跨度來看，近幾年耕地面積減少數(shù)量較2014年以前有明顯下降，說明有關(guān)部門對耕地保護(hù)的意識有明顯提高。

耕地動(dòng)態(tài)變化受諸多因素影響，如城鎮(zhèn)建設(shè)、退耕還林、土地綜合整治、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)等，同時(shí)也受國家實(shí)時(shí)政策的影響，通過研究發(fā)現(xiàn)，2014—2017年耕地轉(zhuǎn)移數(shù)量明顯低于2010—2014年，這與國家制定的一系列耕地保護(hù)政策以及地方產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級調(diào)整是密不可分的。同時(shí)隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，建設(shè)用地已逐漸完成從“增量”到“存量”的轉(zhuǎn)換，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不再依賴于大片土地的占有，特別是對耕地的占用。隨著《土地管理法》（2019年修訂）的實(shí)施以及對“永久基本農(nóng)田”的特殊保護(hù)，包括地方在編制國土空間總體規(guī)劃時(shí)，也必然將耕地保護(hù)與糧食安全作為重中之重，唯有這樣，耕地資源才能可持續(xù)利用，社會經(jīng)濟(jì)也才能可持續(xù)發(fā)展。

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