何貴新 ，黃利紅 ，左志良

（1.湘西土家族苗族自治州衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心，湖南 湘西州 416000；2.吉首市交通運輸局，湖南 湘西州 416000）

0 引言

近年來，隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的快速發(fā)展，我國出現(xiàn)了嚴重的耕地“非農(nóng)化”現(xiàn)象，耕地保護形勢愈來愈嚴峻，耕地保護政策也日趨完善[1-3]。政府和學界在不斷完善耕地數(shù)量、質(zhì)量和生態(tài)保護政策的同時，也注意到了耕地“非糧化”“撂荒化”“邊際化”“非食物化”等現(xiàn)象的發(fā)生，并提出如今耕地保護已轉(zhuǎn)入了“新四化”控制階段[4-5]。事實上，如果任由這些問題發(fā)展，將對耕地糧食生產(chǎn)造成很大的沖擊，甚至危及國家糧食安全[5]。因此，國務(wù)院辦公廳在2020 年發(fā)布了《關(guān)于防止耕地“非糧化”穩(wěn)定糧食生產(chǎn)的意見》，明確強調(diào)要采取有力舉措防止耕地“非糧化”，確保糧食生產(chǎn)。之后，自然資源部也多次強調(diào)要嚴格進行耕地“非糧化”管控，并積極推進部署相關(guān)工作[6]。

一般認為，耕地“非糧化”指的是在耕地上種植經(jīng)濟作物、林果或進行養(yǎng)殖的行為[7]。但也有學者認為，除此之外，“非糧化”還包含撂荒和種樹等行為[8-10]。從內(nèi)涵上來看，后者提出的耕地“非糧化”包含了“新四化”問題，與現(xiàn)實情況可能更為吻合，并且在實際操作中更加便于對該定義下的耕地非糧化率進行測算，如可采用糧食作物種植面積與區(qū)域耕地總面積之比進行估算。否則，若按照前者的定義，在實踐中需精細調(diào)查耕地上種植經(jīng)濟作物、林果或進行養(yǎng)殖的空間分布情況，這將大大增加耕地“非糧化”管控的技術(shù)難度與經(jīng)濟投入。

參考以往研究，對于耕地“非糧化”的計算多采用統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，這很大程度上限制了研究尺度最小只能到縣級[10-13]。幸運的是，遙感技術(shù)的快速發(fā)展為耕地“非糧化”的有效識別提供了很好的技術(shù)支撐，也使得耕地“非糧化”的精細化管控成為可能[7]。另外，梳理文獻發(fā)現(xiàn)，目前耕地“非糧化”的研究多集中在分析宏觀尺度耕地“非糧化”的空間格局和驅(qū)動因素[7-10]。然而，中國地域?qū)拸V，各地的自然資源、社會經(jīng)濟和人文環(huán)境各不相同，耕地“非糧化”形成的機理也存在很大區(qū)別[14-17]。因此，有必要專門針對南方丘陵山區(qū)、西南喀斯特地區(qū)、西北生態(tài)脆弱區(qū)和東部沿海發(fā)達地區(qū)等典型地區(qū)進行深入研究，以期形成具有地域代表性的相關(guān)經(jīng)驗，豐富對不同地區(qū)耕地“非糧化”特征、形勢和形成原因的認知，為更好地防治耕地“非糧化”提供基礎(chǔ)。

南方丘陵山區(qū)由于其復雜的地理環(huán)境特征給自然資源監(jiān)測和管理帶來了諸多不便，區(qū)域內(nèi)的耕地可持續(xù)利用也成為當今土地資源管理的難點。一方面，南方丘陵山區(qū)耕地數(shù)量龐大，但利用效率不高，且經(jīng)常面臨著水土流失等生態(tài)風險，在自然資源管理中需要重點考慮如何協(xié)調(diào)好耕地保護和生態(tài)安全；另一方面，隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的快速發(fā)展，南方丘陵山區(qū)部分地區(qū)也出現(xiàn)了較為嚴重的耕地撂荒、耕地“非糧化”等現(xiàn)象[18-20]。湘西土家族苗族自治州（以下簡稱“湘西州”）作為典型的南方丘陵地區(qū)，近些年農(nóng)業(yè)人口轉(zhuǎn)移速度不斷加快，部分地區(qū)耕地存在較為嚴重的“非糧化”“非食物化”“邊際化”和“撂荒化”等現(xiàn)象，在一定程度上影響了區(qū)域耕地的可持續(xù)利用。鑒于此，本文以遙感數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟空間數(shù)據(jù)集等為基礎(chǔ)，嘗試以耕地“非糧化”空間格局—影響因素—對策分析為基本思路，深入探究湘西州耕地“非糧化”的特征、形勢與對策，以期為區(qū)域耕地“非糧化”管控提供科學依據(jù)，并為其他類似地區(qū)的耕地管理提供相關(guān)經(jīng)驗。

1 數(shù)據(jù)和研究方法

1.1 研究區(qū)概況

湘西州，地處湖南省西北部，位于湘鄂渝黔四省交界處，北接湖北省，西與重慶市為鄰，西南與貴州省接壤，位于東經(jīng)109°10′～110°23′，北緯27°44′～29°38′之間，共轄吉首、瀘溪、鳳凰、花垣、保靖、永順、龍山等8 個縣（市），行政區(qū)域總面積達1.55 萬km2。根據(jù)第七次人口普查數(shù)據(jù)，2020 年湘西土家族苗族自治州常住人口為248.81 萬人，占全省人口的3.74%，相比2010 年的3.88%略有降低，農(nóng)業(yè)人口轉(zhuǎn)移速度加快。從地形來看，湘西州以山地、丘陵為主，呈現(xiàn)出南低北高的特征，吉首市、瀘溪縣、鳳凰縣地勢相對平坦。從資源類型來看，湘西州區(qū)域內(nèi)的土地資源以林地資源為主，耕地資源相對匱乏。據(jù)統(tǒng)計，2020 年湘西州實有耕地面積2 006 km2，約占土地總面積的12.94%，且多為丘陵耕地，嚴重影響了耕地的規(guī)?；?jīng)營水平。而從農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況來看，湘西州在穩(wěn)定糧食生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，重點培育以柑橘、獼猴桃、茶葉、烤煙、百合、中藥材、蔬菜為主的特色種植業(yè)和以湘西黃牛、湘西黑豬、湘西山羊為主的特色畜牧水產(chǎn)業(yè)。近年來，湘西州非常重視耕地“非糧化”的治理，在穩(wěn)步發(fā)展水稻種植的同時，充分利用旱土資源、高岸田、天水田以及幼齡茶園、油茶園、柑橘園等推廣間作套種模式，大力發(fā)展玉米、大豆、甘薯等旱糧生產(chǎn)，以提高耕地利用效率。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究所涉及的2000 年、2005 年、2010 年和2015 年的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括土地分類數(shù)據(jù)，來源于中國科學院資源環(huán)境科學與數(shù)據(jù)中心（https://www.resdc.cn），空間分辨率為1 km×1 km[21]；其對應(yīng)年份的水稻、玉米種植數(shù)據(jù)來源于北京師范大學的張朝教授團隊的中國三大糧食作物（玉米、小麥和水稻）的種植信息數(shù)據(jù)集[22]，空間分辨率為1 km×1 km；GDP、人口、地形等數(shù)據(jù)來源于中國科學院資源環(huán)境科學與數(shù)據(jù)中心（https://www.resdc.cn）；行政區(qū)數(shù)據(jù)來源于地方政府。在數(shù)據(jù)處理過程中，主要利用ArcGIS 軟件的分區(qū)統(tǒng)計功能獲得各個行政區(qū)內(nèi)的耕地面積、作物種植面積以及其他相關(guān)指標的數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

1.3.1 基于遙感數(shù)據(jù)的耕地非糧化率計算方法

在以往的研究中，耕地非糧化率主要采用統(tǒng)計數(shù)據(jù)中的非糧食作物種植面積和農(nóng)作物種植面積之比進行計算獲得[10-12]。使用此方法有幾點好處：一是數(shù)據(jù)容易獲取，在大區(qū)域研究中便于開展延續(xù)性研究；二是數(shù)據(jù)來源于官方，有一定的可靠度。但是，采用該方法的弊端也很明顯，比如，統(tǒng)計單元為縣級，難以分析縣域以下耕地“非糧化”的空間演變特征。然而，在治理耕地“非糧化”和制定遏制耕地“非糧化”的具體措施時，需要鄉(xiāng)鎮(zhèn)級、村級乃至柵格尺度的精細化分析。因此，本研究采用學界已有的遙感解譯數(shù)據(jù)集對耕地“非糧化”信息進行提取。首先，用土地利用數(shù)據(jù)裁剪耕地種植數(shù)據(jù)，減少土地利用分類數(shù)據(jù)和作物數(shù)據(jù)空間不重合帶來的誤差；然后，采用以下公式對各行政區(qū)內(nèi)的非糧化率及其變化進行測算。

式（1）中，R為計算單元內(nèi)的耕地非糧化率；Si,a為i單元內(nèi)a糧食作物的面積，Si,b為i單元內(nèi)b糧食作物的面積，Si為i單元內(nèi)耕地的面積。式（2）中，RC為單元i在研究時段內(nèi)耕地非糧化率的變化程度；Ri,t+1、Ri,t分別為單元i在t+1和t時刻的耕地非糧化率。

1.3.2 空間分析與空間統(tǒng)計

空間格局分析是描述地理要素空間特征的重要方法，常被用于分析地理事物的格局演變，采用這種方法可以很直觀地描述耕地“非糧化”在不同空間尺度上的變化，探究耕地“非糧化”的演變規(guī)律[11-12]。同時，采用空間統(tǒng)計方法也能進一步探究耕地“非糧化”的空間集聚特征，識別耕地“非糧化”的影響因素，以便深入探究耕地“非糧化”的演變機理，本文采用LISA 空間集聚圖對此進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 湘西州耕地“非糧化”時空演變特征

2000 年以來，湘西州耕地“非糧化”程度變化較小，各時期耕地“非糧化”程度均在45%左右，且以2010 年為節(jié)點，多數(shù)地區(qū)都呈現(xiàn)出先降低后升高的規(guī)律，如表1 所示。具體而言，2000 年、2005年、2010 年、2015 年全州耕地“非糧化”程度分別為44.97%、43.62%、39.78%和46.78%，其值雖然變化不大，但耕地“非糧化”程度及其變化在各縣（市）仍呈現(xiàn)出較明顯的空間分異和階段性特征。從耕地“非糧化”的空間分異來看，瀘溪縣、鳳凰縣、花垣縣的耕地“非糧化”程度相對較低，低于全州平均水平，2015 年耕地“非糧化”程度在29%～40.67%之間；而古丈縣、吉首市、保靖縣、龍山縣和永順縣的耕地“非糧化”程度相對較高，高于全州平均水平（除2005年保靖縣略低于全州平均水平），2015 年耕地“非糧化”程度在48.91%～60.00%之間。

表1 湘西州各縣耕地非糧化率及其變化情況

從各時期耕地“非糧化”程度的變化來看，2000—2005 年間，西南部的花垣縣、鳳凰縣耕地“非糧化”程度有所升高，其余各縣耕地“非糧化”程度均在降低；2005—2010 年間，北部的保靖縣、龍山縣耕地“非糧化”程度有所升高，其余各縣耕地“非糧化”程度顯著降低；2010—2015 年間，全州各縣耕地“非糧化”程度均呈上升趨勢，東南部的古丈縣、吉首市、瀘溪縣的耕地非糧化率顯著變大?？傮w來看，2000—2015 年間，永順縣耕地“非糧化”程度顯著降低，古丈縣、鳳凰縣耕地非糧化率也略有減?。黄溆喔骺h耕地非糧化率均在上升，尤其是吉首市、保靖縣、花垣縣、瀘溪縣的耕地非糧化率增長較快。這些現(xiàn)象需引起人們的進一步關(guān)注，在認真分析這些現(xiàn)象背后原因的基礎(chǔ)上總結(jié)經(jīng)驗，以便更好地學習耕地“非糧化”治理模式，并提出更有針對性的調(diào)控策略。

2.2 湘西州耕地“非糧化”空間集聚特征

為了進一步探究湘西州耕地“非糧化”的空間集聚特征，本文計算了鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度的耕地“非糧化”程度，并采用LISA 集聚圖對鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度的耕地“非糧化”的空間自相關(guān)性進行了分析。如圖1 所示，從空間格局上來看，“非糧化”程度較高的鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要集中在北部龍山縣、東部古丈縣、吉首市，“非糧化”程度較低的鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要集中在南部花垣縣、鳳凰縣、瀘溪縣以及永順縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)。對比各時期的空間集聚類型可以發(fā)現(xiàn)，隨著時間推移，耕地“非糧化”的空間格局并沒有發(fā)生太大的變化，但其集聚程度在不斷擴大。比如，隨著時間推移，鳳凰縣低—低類型，古丈縣、龍山縣的高—高類型的空間在不斷擴大。這些現(xiàn)象說明耕地的利用存在很強的空間自相關(guān)性。也就是說，假如在某一地區(qū)形成了較強的非糧農(nóng)業(yè)經(jīng)濟，它可能就會對周邊耕地的糧食產(chǎn)業(yè)帶來較大沖擊，使得耕地出現(xiàn)“非糧化”現(xiàn)象。

圖1 鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地“非糧化”空間自相關(guān)分析

2.3 湘西州耕地“非糧化”影響因素分析與對策探究

根據(jù)已有的文獻分析可知，耕地“非糧化”極易發(fā)生在這些地區(qū)：一是偏遠山區(qū)，這些地區(qū)由于耕地質(zhì)量較差，加上地形原因、水利條件、農(nóng)戶追求高經(jīng)濟效益等使得耕地出現(xiàn)撂荒現(xiàn)象或者種植其他特色經(jīng)濟作物；二是城市周邊地區(qū)，這些地區(qū)由于城市人口的膳食結(jié)構(gòu)調(diào)整加大了對水果、蔬菜等食品的需求，另外，城市人口對農(nóng)耕文化的向往也使得周邊耕地的文化服務(wù)價值不斷凸顯，這些因素共同導致了城市周邊耕地出現(xiàn)“非糧化”現(xiàn)象。那么，湘西州的耕地“非糧化”現(xiàn)象又是如何形成的呢？為了進一步探索耕地“非糧化”的影響因素，本文對湘西州鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度耕地“非糧化”程度和相關(guān)潛在影響因素進行統(tǒng)計分析。根據(jù)前文分析已經(jīng)得知，2010—2015 年間全州各縣耕地“非糧化”程度大部分呈上升趨勢。因此，本文選取2015 年作為典型時期進行分析，以便探索發(fā)現(xiàn)湘西州耕地“非糧化”現(xiàn)象形成的機理。

基于以上內(nèi)容，本文選取了地形、人口、經(jīng)濟、區(qū)位等四方面因素來探究湘西州耕地“非糧化”的形成機理。其中，地形方面選取了耕地高程、坡度作為主要指標；人口方面選取了人口密度作為主要指標；經(jīng)濟方面選取了GDP 作為主要指標；區(qū)位條件方面選擇了距離最近縣城的距離作為主要指標。所有數(shù)據(jù)均以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元取均值。結(jié)果表明：1）高程（DEM）和耕地“非糧化”呈復雜的正弦波動關(guān)系，當耕地非糧化率小于50%的時候波動較大，但在耕地非糧化率達到50%以上的時候基本呈正相關(guān)關(guān)系，而在耕地非糧化率到了90%的時候，DEM 與耕地非糧化率呈顯著負相關(guān)，如圖2（a）所示；2）坡度和耕地“非糧化”呈顯著正相關(guān)關(guān)系，隨著坡度的增加耕地非糧化率也在不斷提升，如圖2（b）所示；3）耕地“非糧化”程度在80%之后和經(jīng)濟發(fā)展呈顯著正相關(guān)關(guān)系，即經(jīng)濟相對發(fā)達地區(qū)耕地“非糧化”越明顯，如圖2（c）所示；4）耕地“非糧化”程度在50%～70%的大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)位于距縣城10 km～25 km，如圖2（d）所示；5）當耕地“非糧化”程度在20%～30%時，人口密度與耕地“非糧化”程度呈正相關(guān)，而當耕地“非糧化”程度約在30%～40%時，其與人口密度呈負相關(guān)，另外可以發(fā)現(xiàn)，當耕地“非糧化”程度大于80%時，其與人口密度呈正相關(guān)，如圖2（e）所示。

圖2 “非糧化”和影響因子的相關(guān)性分析

綜合上述分析可以認為，湘西耕地“非糧化”現(xiàn)象的發(fā)生與學者們在其他地方的研究認識基本相同，在經(jīng)濟相對發(fā)達、區(qū)位條件較好、人口密度較大的平坦地區(qū)較易發(fā)生耕地“非糧化”現(xiàn)象，而具備這些條件的地方往往是在城市周邊；另外，研究組發(fā)現(xiàn)距離縣城10 km～25 km、人口密度較小的山區(qū)，耕地非糧化率出現(xiàn)了快速增加的現(xiàn)象，對具有類似特點的地區(qū)需要重點關(guān)注。在耕地“非糧化”管控的實踐中，可以進一步明確耕地“非糧化”的內(nèi)涵。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們的膳食結(jié)構(gòu)在不斷調(diào)整，人們對食物的需求呈現(xiàn)出多元化特征，這種改變導致一定程度的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是必然的。因此，應(yīng)當把耕地“非糧化”管控向非食物化管控方向調(diào)整。同時，在非食物化管控的過程中，應(yīng)當明確耕地轉(zhuǎn)型應(yīng)以耕地質(zhì)量保護為前提，即在不破壞耕地質(zhì)量的前提下進行食物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，以協(xié)調(diào)人民追求美好生活、保護耕地和生態(tài)安全的多重目標需求。

3 結(jié)論與討論

本文以遙感數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟空間數(shù)據(jù)集等為基礎(chǔ)，采用空間分析與空間統(tǒng)計等方法探究湘西州耕地“非糧化”時空格局特征，并嘗試分析湘西州耕地“非糧化”的形勢與對策，以期為南方丘陵山區(qū)耕地保護實踐提供參考。研究主要結(jié)論如下：

1）2000 年以來，湘西州耕地“非糧化”程度變化較小，各時期耕地非糧化率均在39%～47%之間，且呈現(xiàn)出以2010 年為節(jié)點先緩慢降低后快速升高的規(guī)律。同時，耕地“非糧化”存在較明顯的時空分異特征，瀘溪縣、鳳凰縣、花垣縣的耕地“非糧化”程度相對較低，而古丈縣、吉首市、保靖縣、龍山縣和永順縣的耕地“非糧化”程度相對較高。

2）隨著時間推移，耕地“非糧化”低—低、高—高類型的空間在不斷擴大，說明耕地“非糧化”存在較強的空間自相關(guān)性。因此，在治理耕地“非糧化”的時候，需要對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)分區(qū)進行科學規(guī)劃，進一步優(yōu)化非糧產(chǎn)業(yè)的空間布局，避免耕地“非糧化”現(xiàn)象的無序擴張。

3）從耕地“非糧化”的形成和變化來看，在經(jīng)濟相對發(fā)達、區(qū)位條件較好、人口密度較大的平坦地區(qū)較易發(fā)生耕地“非糧化”現(xiàn)象，而具備這些條件的地方往往是在城市周邊；另外，研究團隊發(fā)現(xiàn)距離縣城10 km～25 km、人口密度較小的山區(qū)，耕地非糧化率出現(xiàn)了快速增加的現(xiàn)象。因此，治理耕地“非糧化”需要重點關(guān)注這些地區(qū)，因地制宜地制定有效、可持續(xù)的長效管理機制。

雖然本文對湘西州耕地“非糧化”現(xiàn)象及其原因進行了初步探索，并得到了一些淺薄的認識，但仍存在一些不足。在耕地非糧化率計算方面，以往研究多利用統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行計算，可以很快速地對耕地“非糧化”形勢進行分析，但是利用統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析缺乏精細的空間特征，難以對耕地“非糧化”管控起到有效的指導作用。本文應(yīng)用網(wǎng)上共享的作物空間數(shù)據(jù)集和耕地數(shù)據(jù)集可以針對此問題進行一定的優(yōu)化，但數(shù)據(jù)的時間、空間分辨率仍可進行進一步優(yōu)化。具體而言，1 km 的空間分辨率仍然不足以精確獲取山區(qū)的耕地“非糧化”信息。另外，研究選擇了2000—2015年，主要原因是這段時期城市化、工業(yè)化快速發(fā)展，過去長期務(wù)農(nóng)的農(nóng)村勞動人口出現(xiàn)了大量轉(zhuǎn)移，“非糧化”現(xiàn)象也在這一時期涌現(xiàn)，2015 年后，“非糧化”形勢基本穩(wěn)定，而本文的研究結(jié)果也證實了“非糧化”現(xiàn)象主要發(fā)生在2000—2015 年間。上述不足有可能影響到研究的應(yīng)用效果，但研究團隊認為，本研究的結(jié)果仍然可以為相關(guān)管理者提供參考。今后需進一步結(jié)合湘西州區(qū)域地理、經(jīng)濟及自然資源分布特征，深入依托省級相關(guān)平臺和高分辨率遙感數(shù)據(jù)精確提取農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)、撂荒耕地、耕地復種指數(shù)等信息，以便更好地支持區(qū)域耕地“非糧化”和耕地“非農(nóng)化”管控策略制定。