三江平原北部近55年來土地墾殖的時空格局研究

杜國明，杜 蕾，楊厚翔，薛 劍，周 圓

（1.東北農業大學 資源與環境學院，哈爾濱150030；2.國土資源部 土地整治中心，北京100035）

我國人多地少的矛盾十分突出。新中國成立特別是改革開放以來，我國經歷了工業化加速、農業結構調整、經濟快速發展、房地產開發以及人口膨脹而帶來的城市化，土地利用發生了巨大的變化，耕地不斷為建設用地讓位［1］。據國土資源部統計，耕地從1996年底我國第一次土地詳查結束時的1.30億hm2，減少到2007年底的1.22億hm2，11a內全國耕地凈減少0.08億hm2，年均減少0.007億hm2。因此，耕地開發、整理、復墾等廣度開發以及耕地資源節約集約利用等深度利用、耕地資源安全成為備受關注的主題［2－6］。

解放以來三江平原先后歷經4次墾荒高潮：1956年轉業官兵開荒、1970年代百萬知識青年開赴北大荒開荒、1980年后引進外國農資技術開荒以及從20世紀80年代中期開始到2000年的開荒［7－9］。歷經4次大規模開荒以及持續不斷的小規模農墾活動后，三江平原土地利用景觀格局徹底改變，耕地已經取代濕地成為區域基底景觀，昔日的北大荒變成了當今的北大倉，成為我國重點建設的商品糧生產基地［10－11］。由于地處邊陲以及獨特的自然地理條件和社會經濟狀況，三江平原北部在土地開發過程中又稍后于南部地區，在土地利用／覆蓋變化的過程中表現出不盡相同的特征［12－13］。本文以地處中國東北邊陲的三江平原北部地區為例，分析近55a來土地墾殖的時空格局，以期總結“北大荒”開發的歷史特征，為該區域商品糧基地建設和生態建設提供依據。

1 研究區概況

三江平原北部位于黑龍江省的東北一隅，包括富錦市、同江市、寶清縣、撫遠縣、綏濱縣、友誼縣、饒河縣，地處45°47′50″—48°27′59″N，131°7′41″—134°46′26″E，土地總面積為4.24萬km2。該區域是由黑龍江、松花江、烏蘇里江沖積形成的低平原，地勢西南高東北低。為溫帶濕潤大陸性季風氣候，1月平均氣溫低于－18℃，7月平均氣溫21～22℃，年降水量500～650mm。在廣闊的沖積低平原和河流形成的階地、河漫灘上廣泛發育著沼澤和沼澤化草甸。河流大多具有平原沼澤性河流的特點，縱比降小，河槽彎曲系數大，一般為1.5～3.0。植被種類屬于長白植物區系，以沼澤化草甸和沼澤植被為主；土壤以棕壤、黑土、白漿土、草甸土和沼澤土為主。該區是典型的農業地區，種植業發達，二三產業落后。該區人口相對稀疏，截至2009年末，總人口僅163.3萬人。

2 數據來源與研究方法

本研究選用的信息源為1954年1∶10萬地形圖；1976年MSS影像、1996年TM影像、2009年中巴地球資源衛星二號星（CBERS－2）的CCD影像數據，分辨率分別為80m，30m，20m，時相分別為當年的5—9月份。這些影像的云量很少，圖像質量良好，便于數據處理和土地利用信息的提取。除遙感影像外，還收集了有關的圖文資料，包括統計年鑒、縣志等。

研究中，首先以1∶10萬地形圖為參考，對遙感影像進行幾何糾正；接下來建立包括耕地在內的土地利用解譯標志；繼而以人機交互的方式解譯土地利用信息，分別建立1954年、1976年、1996年、2009年土地利用數據庫；之后，主要以單一土地利用類型動態度、土地利用覆被類型相對變化模型和土地資源分布重心模型對耕地時空分布特征進行分析［14］。

3 結果與分析

3.1 數量分析

由研究區耕地面積變化情況（表1）可見：三江平原北部耕地面積不斷增加，該區域墾殖率不斷攀升。具體而言：1954—1976年期間，耕地面積從34.01萬hm2增至100.47萬hm2，年均增加3.02萬hm2，年均增幅為8.88%，是3個時期中增幅最快的時期。墾殖率則由1954年的8.31%增至1976年的23.74%，但耕地仍非該區域的主要地類。1976—1996年期間為3個時期中耕地面積增量最多的時期，20a間耕地面積增加了103.36萬hm2，年均增加5.17萬 hm2，年均增幅為5.14%，增幅與1954—1976年相比有所下降。這一時段的墾殖率由23.74%增至48.09%，翻了一番，耕地已經成為該區域最主要的土地利用類型。1996—2009年期間研究區耕地面積持續增加，13a間新增耕地面積81.22萬hm2，年均增加6.25萬hm2，年均增幅則進一步下降，僅為3.07%。墾殖率由1996年的48.09%增至2009年的67.26%。至2009年，該區域耕地集中連片，耕地已經成為該區域的優勢地類。

表1 耕地面積變化統計

3.2 流向分析

1954—1976年間，共有71.66萬hm2的土地被墾殖為耕地。其中開墾沼澤地44.83萬hm2，占新增耕地的62.56%；開墾草地19.94萬，開墾林地6.19萬hm2（其中灌木林地3.33萬hm2）。在此期間，有5.20萬hm2耕地轉變為其它地類，其中轉換為草地2.08萬hm2，沼澤1.30萬hm2，林地0.50萬hm2（其中有林地0.47萬hm2）。22a間耕地凈增長66.46萬hm2。這期間，沼澤地排干墾殖及草地開荒是耕地增加的主要形式，棄耕及生態退耕（主要是脅迫性退耕，如低洼區域耕地的沼澤化）是耕地流失的主要原因。

1976—1996年間，共有111.43萬hm2的土地被墾殖為耕地。其中開墾沼澤地61.86萬hm2，比重占同期耕地增加面積的55.52%，開墾草地31.02萬hm2，占新增耕地面積的27.84%，開墾林地16.66萬hm2，占新增耕地面積的14.95%。同期，有8.07萬hm2耕地轉變為其它地類，轉為林地2.82萬hm2（其中有林地1.75萬hm2），沼澤地2.10萬hm2，農村居民點1.83萬hm2，草地0.56萬hm2。20a間耕地凈增長103.36萬hm2。這一時期，沼澤地排干墾殖及草地開荒、毀林開荒是耕地增加的主要形式，而棄耕、生態退耕及建設用地占用等是耕地流失的主要原因。

1996—2009年間，共有85.04萬hm2的土地被墾殖為耕地。其中開墾沼澤地40.46萬hm2，占新增耕地面積的47.53%，毀林墾殖36.57萬hm2，占新增耕地面積的42.9%，其他各類用地僅0.10萬hm2。同期，有3.95萬hm2的耕地轉為其它地類，其中林地1.38萬hm2（其中有林地1.21萬hm2），農村居民點0.98萬hm2，草地0.67萬hm2。13a間耕地凈增長81.22萬hm2。這一時期，沼澤地排干墾殖及毀林開荒是耕地增加的主要形式，而棄耕、建設用地占用及生態退耕是耕地流失的主要原因。

整個研究期內，三江平原北部耕地保持持續增加趨勢，其主要來源依次是沼澤地、草地、林地，但沼澤地所占比例呈逐漸下降趨勢。耕地流失的主要原因是棄耕、生態退耕及建設用地占用，以及向林地、草地、沼澤地及居民地等地類的轉化。

3.3 區域差異分析

由表2可知，各區域耕地變化存在顯著的差異，從整個研究期來說，耕地的變化幅度從大到小依次為撫遠縣、饒河縣、同江市、寶清縣、富錦市、友誼縣、綏濱縣。其中撫遠縣、饒河縣、同江市、寶清縣4個縣市的R值均＞1，表明它們的耕地變化幅度均超過全研究區的平均耕地變化率。其中撫遠縣新增耕地面積43.75萬hm2，耕地相對變化率高達373.23，其耕地增幅遠高于研究區平均水平。富錦市、友誼縣、綏濱縣耕地均有所增加，但其R值均＜1，表明他們的耕地變化率小于全區的平均耕地變化率，其中富錦市由于研究初期耕地基數較大，導致其R值為0.6，但耕地增加量為56.43萬hm2，為7個市縣之最。綏濱縣R值僅為0.27，其耕地增幅遠低于研究區平均水平，1954—2009年新增耕地面積總計14.13萬hm2，平均每年增加0.23萬hm2，為整個研究區耕地面積最為穩定的縣。

表2 1954－2009年間各時期三江平原北部土地墾殖區域特征

就整個研究期內的不同時期而言，除1954—1976年外，其余時期各縣市間耕地變化的區域差異并不十分突出。1954—1976年間，耕地變化速率最快的區域為撫遠縣，R值為62.62，之后依次為饒河縣、同江市、友誼縣、寶清縣、綏濱市、富錦縣，其中綏濱市與富錦市R值均小于1。1976—1996年間，耕地變化幅度有所減緩，區域差異明顯減小，撫遠縣、寶清縣、同江市、饒河縣R值雖大于1，但R值最高的撫遠縣也僅為3.05。1996—2009年間，由于耕地基數已經很大，因此各縣市的耕地變化速率更趨一致，其中撫遠縣的R值為1.95，為整個研究區變化幅度最大的區域；之后依次為同江市、富錦市、饒河縣、寶清縣、友誼縣、綏濱縣，其中友誼縣與綏濱縣共新增耕地1.74萬hm2，成為整個研究區耕地面積最穩定的區域。

另外，由附圖8可見：各市縣土地墾殖在時間序列上存在較大差異。撫遠縣、饒河縣、富錦市、同江市、友誼縣耕地面積呈現“階梯型”變化，即在整個研究期內變化幅度較小。綏濱縣、寶清縣為“驟增型”增長，即只在某個階段大幅變化。其中綏濱縣、富錦縣的耕地在1954—1976年間大幅增加，寶清縣耕地面積在1976—1996年間大幅增加。現階段，除饒河縣和寶清縣因縣因域內有山地、丘陵分布導致墾殖率較低之外，各縣市耕地墾殖均在70%以上，耕地繼續增加的余地較為有限，耕地面積均已進入相對穩定的時期。

3.4 耕地重心遷移分析

由附圖8可知，土地墾殖在空間上呈現由西向東、由遠水向近水（河流）、由平地向丘陵推進的趨勢。由圖1可見，從總體來看，4個年份耕地重心遷移具有較強的方向性，即在富錦市域內不斷向東或偏東方向遷移。1954—2009年間耕地重心總體向東遷移了66.70km，向北遷移了8.37km。其中，1954—1976年耕地重心向東遷移了28.63km，向北遷移了1.25 km；1976—1996年，耕地重心向東遷移了23.08km，向南遷移了3.23km；1996—2009年，耕地重心向東遷移了14.99km，向北遷移了10.35km。這也充分體現出該區域耕地有逐漸向東拓展的宏觀趨勢。

圖1 各年份三江平原北部耕地重心位置

4 結論與討論

（1）三江平原北部耕地呈現持續、快速增加趨勢。1954年、1976年、1966年和2009年的墾殖率分別為8.31%，23.74%，48.09%，67.26%。至2009年，除饒河縣、寶清縣因境內有山地、丘陵區分布外，其余各縣市的墾殖率都達到了70%以上的較高水平。

（2）整個研究期內，三江平原北部耕地主要來源依次是沼澤地、草地、林地，但沼澤地所占比例隨時間推移呈逐漸下降的趨勢。耕地流失的主要原因包括棄耕、生態退耕及建設用地占用，以及轉為林地、草地、沼澤地及居民地等地類。

（3）三江平原北部各市縣之間呈現較強的區域差異，耕地增幅依次為撫遠縣＞饒河縣＞同江市＞寶清縣＞富錦市＞友誼縣＞綏濱縣，整體上表現為越往東，耕地增幅越大；增加速度依次為：富錦市＞寶清縣＞同江市＞撫遠縣＞饒河縣＞綏濱縣＞友誼縣，整體上呈現出縣（市）域面積愈大，耕地增加面積愈多。各縣耕地面積增加在時間上表現出“階梯型”和“驟增型”兩種類型。

（4）土地墾殖在空間上呈現由西向東、由遠水向近水（河流）、由平地向丘陵推進的趨勢。1954—2009年間三江平原北部耕地重心不斷發生遷移，總體向東遷移了66.70km，向北遷移了8.37km。整個期間耕地重心落在富錦市域內。

伴隨著大面積的沼澤地、草地和林地等被墾殖為耕地，區域土地利用結構及生態系統結構均發生了顯著變化，這必然會對該區域生態系統的功能及土地資源利用的可持續性產生重要影響。如區域內地下水位下降、森林覆蓋率降低等生態問題均已經引起學者們的關注［15－16］。今后，應進一步研究該區域內大規模農業開發所造成的生態效應，在全球環境變化及全球化背景下確定該區域耕地墾殖的適度規模，以促進土地資源的持續利用，保障該區域的商品糧基地建設。

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