曲周縣鹽堿地改良區農村聚落演變與驅動機制研究

王 楠，郝晉珉，高 陽，陳愛琪

（1.中國農業大學土地科學與技術學院，北京 100193；2.國土資源部農用地質量與監控重點實驗室，北京 100193）

1 引言

隨著中國城鎮化水平不斷提高，農村人口非農化轉移加快，農村區域人地關系發生了巨大變化，促使農村聚落規模、形態、空間分布發生顯著變化，且出現一系列土地問題，發現并掌握農村聚落演變規律及驅動機制，對于推進農村居民點科學規劃具有重要意義。目前，國內外學者對農村聚落演變規律的研究主要針對景觀格局和空間結構兩方面，包括規模、密度、形態等方面的演變規律[1-4]以及位置、集散程度、擴展程度等方面的變化[5-10]。在農村聚落演變驅動機制研究中，眾多學者發現自然和區位因素是影響農村聚落演變的基礎因素，包括海拔、高程等自然條件以及道路、河流等基礎設施條件[11-15]，而隨著城鎮化的不斷發展，社會經濟因素逐漸成為了農村聚落演變的外部驅動因素[16-22]。

20世紀70年代，鹽堿成災的黃淮海平原超過75%的耕地都為中低產田，而曲周縣是當時鹽堿災害最嚴重的地區之一。1973年起，通過中國農業大學40余年的改土治堿工作，目前曲周縣已發展成為農業大縣。而這一過程勢必會對農村聚落的演變過程產生影響，因此研究這一典型區域農村聚落演變及驅動機制，有著重要的理論及現實意義。

2 研究區概況

曲周縣位于河北省南部、邯鄲市東北部，介于114°50′22.3″E—115°13′27.4″E、36°35′43″N—36°57′57″N之間，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候區，雨熱同期。地面降坡1/3000左右，地勢平坦。境內有滏陽河、支漳河、老沙河3條主干河流。路網發達，交通便利，區位優勢較好。曲周縣轄6鎮4鄉，342個行政村。2016年全縣人口52.36×104人，其中農業人口44.53×104人；土地總面積67668.09 hm2，其中耕地和城鎮村及工礦用地所占面積比例最大，二者達到曲周縣土地總面積的91.52%。

3 研究方法與數據來源

3.1 數據來源

本文所采用的研究數據包括矢量數據和統計數據。矢量數據為曲周縣1973年、1985年、1999年和2016年土地利用現狀數據；統計數據來源于《曲周縣統計年鑒》，包括1973年、1980—2016年的部分社會經濟統計數據。此外，在研究過程中還參考了《2000年曲周縣縣志》。

3.2 研究方法

以ArcGIS軟件為分析平臺，采用景觀格局指數、區域差異相對變化率、平均最鄰近分析法、核密度估算法等，分析曲周縣農村聚落規模、形態、空間分布上的時空演變規律；在此基礎上，分別提取研究區河流、公路、城鎮、耕地矢量數據，通過計算耕聚比、設置多級緩沖區，分析影響曲周縣農村聚落演變的自然和區位因素驅動機制；以有關社會經濟統計指標為基礎，采用SPSS軟件中的主成分分析法揭示影響曲周縣農村聚落演變的主要社會經濟因素驅動機制。

3.2.1 景觀格局指數方法 采用景觀格局指數，并結合GIS技術，對1973年、1985年、1999年和2016年的農村聚落斑塊特征進行量化，反映其時間演變特征[23-24]。主要計算指標及其含義見表1。

表1 農村聚落景觀格局指數及其含義Tab.1 Landscape pattern indices of rural settlement and the meanings

3.2.2 區域差異相對變化率 農村聚落用地上的區域差異，可用相對變化率[25]進行定量分析。某地區農村聚落相對變化率可表示為：

式（1）中，Ka、Kb分別表示研究區各鄉鎮農村聚落研究期初及研究期末的面積，Ca、Cb分別表示研究區農村聚落研究期初及研究期末的總面積。如果相對變化率大于1，則表示該區域農村聚落變化較全區域大，反之則反。

3.2.3 平均最近鄰分析法 該方法[26]主要通過對農村聚落的質心與其最鄰近聚落質心之間的距離平均值和假設隨機分布的期望平均距離進行分析，進而判斷農村聚落是隨機分布還是集聚分布，其公式如下：

3.2.4 核密度估算方法 此方法[27]針對區域中的各個農村聚落點建立相對應的平滑表面，然后采用復雜的距離衰減函數進行計算，最后創建連續表面，核密度估算模型為：

式（3）中，x - xi為估算點x到樣本xi的距離，h為搜索的帶寬。

3.2.5 主成分分析法 主成分分析法[28]能夠將多個變量縮減為幾個相互獨立的公共因子，并能較好地代表原有指標的解釋信息，是進行農村聚落演變驅動因子分析的一種較好的多元統計方法。其主要步驟有：（1）建立n年p個指標的原始數據矩陣；（2）對原始數據進行標準化處理；（3）進行KMO檢驗及Bartlett球形檢驗；（4）計算指標的相關系數矩陣；（5）計算特征值、貢獻率、累積貢獻率；（6）計算主成分載荷矩陣；（7）根據各年份各主成分的原始數據標準化值以及特征值，計算其主成分得分，并根據各主成分的權重計算其綜合得分。

4 結果分析

4.1 曲周縣農村聚落時間演變特征

曲周縣農村聚落景觀格局指數計算結果見表2。1973—2016年，鹽堿地改良推進農業水平發展、農民生活水平提高，對居住用地面積需求增加，且在鄉村人口持續增加的過程中，農村聚落內部的低效閑置用地未能得到有效處理，導致農村聚落向外擴張，農村聚落總面積呈持續上升趨勢。應集約化發展要求，用地監管力度加大，農村聚落面積上漲幅度小于鄉村人口上漲幅度，因而40年間人均居民點用地面積從217 m2/人降至175 m2/人，但依舊超過了國家規定的最高控制標準150 m2/人，農村聚落依舊具備一定的整理潛力。

表2 曲周縣1973年、1985年、1999年和2016年農村聚落景觀格局指數Tab.2 Landscape pattern indices of rural settlement in Quzhou County in 1973, 1985, 1999 and 2016

由于原聚落發展受限或農民生產的需要，許多零散農村聚落在新建公路附近形成，農村聚落數量大幅增多，平均斑塊面積從9.39 hm2降至2.98 hm2，呈現了一定程度的景觀破碎化趨勢，這種現象尤其體現在21世紀以后。新農村建設、遷村并點等項目的大力開展，使得多數已有農村聚落呈現出外延擴張特點，聚落規模上升，最大斑塊指數從0.012升至0.020。同時農村聚落平均規模下降，導致多數新增零散農村聚落規模與其平均值之間差距較小，斑塊面積標準差從12.18 hm2降至10.00 hm2，而對農村居民點整治力度的加強，導致聚落形狀逐漸規則化，斑塊擴展度指數和方形指數都呈現一定程度的下降。

表3 曲周縣不同時期農村聚落面積變化速度Tab.3 The change speed of rural settlement area during different periods in Quzhou County

曲周縣農村聚落面積增長速度呈現階段性差異（表3）。由于鹽堿改良新增優質農田的制約以及1987年《中華人民共和國土地管理法》實施以來對農村土地的管理強度的加大，1985—1999年期間農村聚落面積增長速度較之前有明顯降低。但進入21世紀以來，由于農民居住需求不斷上升，導致農村聚落面積增長速度又有了大幅提高。

曲周縣各鄉鎮農村聚落演變差異分析結果見表4?？梢钥闯觯?973—2016年，農村聚落面積增加主要集中在改土治堿效果明顯、經濟發達的第四疃鎮和河南疃鎮。

分時期來看，1973—1985年，除第四疃鎮和河南疃鎮以外，白寨鎮聚落面積增長水平也相對較大；1985—1999年，聚落面積減少主要集中在侯村鎮、曲周鎮，面積增加集中在河南疃鎮、依莊鄉；1999—2016年，安寨鎮、依莊鄉面積增長水平也較高?？傮w來說，農村聚落面積相對增長的鄉鎮主要為曲周縣糧棉主產區，而面積相對減少的鄉鎮主要為政府駐地和縣域交匯處。

同一鄉鎮的相對變化率都在1985—1999年達到最大值，且大都遠遠大于1，主要是在此時間段內，曲周縣農村聚落總面積變化不大，但各鄉鎮之間調整幅度較大。

4.2 曲周縣農村聚落空間演變特征

4.2.1 農村聚落集聚程度分析

采用平均最鄰近分析，對曲周縣農村聚落集聚程度進行分析（表5）。ANN皆小于1，均屬于集聚分布模式，校驗值Z均小于0.01，表明只有1%或者更小的可能性使該聚類模式是隨機過程產生的結果。由此可見，由于曲周縣地處黃淮海平原，地勢平坦，人口較多且分布較為集聚，因而盡管經過了40年的變化，其農村聚落分布一直較為均衡和集聚。

表4 曲周縣不同時期不同鄉鎮區域差異相對變化率Tab.4 The relative change rate of regional difference during different periods in different villages and towns in Quzhou County

表5 1973年、1985年、1999年和2016年曲周縣農村聚落平均最鄰近指數Tab.5 ANN of rural settlement in Quzhou County in 1973, 1985, 1999 and 2016

4.2.2 農村聚落空間密度布局分析 通過核密度計算，由圖1可以看出：（1）1973年農村聚落數量密集區多位于縣政府駐地曲周鎮附近鄉鎮范圍內。隨著時間推移，全縣土地鹽堿化程度普遍減弱，農村聚落分布打破局限性，其數量密集區域增多并開始向東南方向均勻擴展開來，同時改土治堿效果最為明顯的河南疃鎮和第四疃鎮部分地區由于農用地增加，農村聚落密度在減弱。1985年和1999年核密度估計值分布格局大體相似。（2）21世紀以后，農村聚落呈明顯的沿道路條帶狀集中分布格局，且在條帶上出現了核密度的極高值區域。

圖1 1973、1985、1999和2016年曲周縣農村聚落空間核密度分布圖Fig.1 The space nuclear dense distributed map of rural settlements in Quzhou County in 1973, 1985, 1999 and 2016

4.3 自然和區位因素驅動機制分析

4.3.1 耕地對農村聚落演變的驅動 為充分說明農村聚落與耕地間的關系，引入耕聚比[29]（研究區內耕地面積與農村聚落面積的比值），并結合農村聚落比重（S，研究區內農村聚落面積占土地總面積的比重）進行分析?？蓪⑥r村聚落比重分為5級[30]：S＜0.001%，為極稀疏區；0.001%≤S＜1%，為稀疏區；1%≤S＜5%，為較稀疏區；5%≤S＜10%，為較密集區；S≥10%，為密集區。

從表6可以看出，農村聚落比重與耕聚比變化呈反比關系。對于曲周縣來說，2016年與之前相比，人口分布密集，所占用的農村聚落比重高，農村聚落密集，在有限的土地上支撐聚落發展的耕地資源較少，致使耕聚比相對較低；而對于鹽堿化較為嚴重且重點進行治理的北部區域來說，到1999年農村聚落就已呈現密集狀態，這主要是由于鹽堿地改良所帶來的耕地質量的提升，促使農業生產環境改善，導致農村人口及聚落的顯著集聚效應，致使耕聚比大幅下降。

表6 1973年、1985年、1999年和2016年曲周縣及其北部地區農村聚落比重和耕聚比Tab.6 The proportions of rural settlements, ratios of cultivated land and rural settlements in Quzhou County and its northern area in 1973, 1985, 1999 and 2016

4.3.2 城鎮對農村聚落演變的驅動 由圖2可以看出，早年農業作為主導產業，且農村發展水平迅速提升，城鎮的輻射帶動作用不明顯，而近年城鎮化進程加速，開始呈現對農村聚落的輻射帶動作用。距城鎮一定距離范圍內存在農村聚落集聚現象，對于本研究區來說，約2—3 km是農村聚落面積占比最多的空間距離。

圖2 距城鎮不同距離范圍內農村聚落面積所占比重Fig.2 The proportions of rural settlement area in different distances from the towns

城鎮除了通過輻射作用影響農村聚落分布以外，其擴張也會吞并農村聚落。由表7可以看出，40年來城鎮不斷擴張，吞并的農村聚落規模也在增長。尤其在1985—1999年期間，城鎮擴張速度達到最大，其吞并農村聚落的速度也達到最大。

表7 1973—2016年不同階段中城鎮擴張對農村聚落的影響Tab.7 The impact of urban expansion on rural settlement during different periods from 1973 to 2016

4.3.3 河流對農村聚落演變的驅動 由圖3可以看出，農村聚落面積所占比重隨距離河流越遠大體呈先減少后增加的趨勢，可見在一定范圍內，河流對農村聚落有一定吸引作用；且40年間，由于灌溉、生活水需求量上升等因素，河流對農村聚落的集聚作用有所加強，3 km內農村聚落面積比例從54%增長到58.45%；同時距河流一定距離范圍內存在農村聚落集聚現象，對于本研究區來說，約2.5—3 km是農村聚落面積占比最多的空間距離。

圖3 距河流不同距離范圍內農村聚落面積所占比重Fig.3 The proportions of rural settlement area in different distances from the rivers

4.3.4 道路對農村聚落演變的驅動 從圖4可以看出，隨著40年來道路建設進程加速，人們對交通條件的需求越來越強烈，公路對農村聚落的集聚作用也愈加明顯，距公路距離越遠，農村聚落面積所占比重大致呈下降趨勢，且在約距公路1.5 km左右范圍內，這種驅動作用在40年中明顯加強；在距公路3 km范圍內，農村聚落面積所占比重逐年上升，從57.79%升至84.82%，總體上升了27.03%。由此也可以在一定程度上解釋圖2中2016年核密度圖中的條帶狀分布規律。

圖4 距公路不同距離范圍內農村聚落面積所占比重Fig.4 The proportions of rural settlement area in different distances from the highways

4.4 社會經濟因素驅動機制分析

參考已有研究并基于數據的可獲取性，從農村人口、農村生產規模、農村經濟水平、農村生活水平4方面選取1973年、1980—2016年反映農村社會經濟狀況的相關指標進行主成分分析，包括：總人口（X1）、鄉村人口（X2），農村人口規模是影響農村人口聚居場所規模的最直接因素；年末耕地面積（X3）、農用機械總動力（X4）、農作物播種面積（X5）、糧食作物播種面積（X6）、糧食作物總產量（X7），農村生產規模反映農業生產水平的高低，較高的農業生產水平促進著以農業生產為主的勞動者聚居地區的發展，從而帶動農村聚落的建設，但較高的農業生產規模也會在一定程度上限制農村聚落的擴張；GDP（X8）、農林牧漁總產值（X9）、全社會固定資產投資額（X10）、財政收入（X11）、社會消費品零售總額（X12），較高的農村經濟水平將使農民更加有能力進行農村聚落的建設擴張活動；農民人均收入（X13），農村生活水平的提高將會直接帶動農民對生活、生產用地需求，以滿足其生活質量的提升。

KMO檢驗系數為0.820，大于0.7，Bartlett球形檢驗中sig值為0，小于0.05，表明數據適合進行主成分分析。

從表8中可以看出，前三個成分特征值都大于1，且累積貢獻率達到93.212%。因此選取第一、二、三成分作為解釋曲周縣農村聚落演變的主要社會經濟因素驅動因子。

由表9可以看出，第一主成分與X8、X9、X10、X11、X12、X13存在較大相關性，第二主成分與X4存在較大相關性，第三主成分與X6存在較大相關性。因此將農村聚落演變的社會經濟驅動因子歸結為農村經濟發展水平、農業科技化水平以及農業生產規模三方面。

表8 特征值、貢獻率和累積貢獻率Tab.8 Eigenvalue, contribution rates and cumulative contribution

表9 旋轉后的主成分載荷矩陣Tab.9 Rotated principal component loading matrix

分時間段來看（圖5），1988年之前，由于曲周縣改土治堿效果明顯、產業主要以農業為主，農業生產規模為農村聚落演變的主要驅動力，其次為農村經濟發展水平、農業科技化水平；1988—2008年，由于科技發展水平提高、農業機械化發展，農業科技化水平的驅動作用逐漸加強，而農業生產規模的驅動作用呈先增大后減小的趨勢；2008年左右以后，經濟水平迅速提升，因而農村經濟發展水平的驅動作用最明顯，其次為農業科技化水平、農業生產規模。

圖5 各年份主成分得分情況Fig.5 Principal component scores of each year

5 結論與討論

采用景觀格局指數、最鄰近分析法、核密度、聚耕比、緩沖區分析、主成分分析法等對1973—2014年曲周縣鹽堿地改良區農村聚落演變規律及驅動機制進行分析。主要結論如下：

（1）隨著鹽堿地改良所帶來的經濟發展，農民對居住條件的要求不斷提高，加之低效閑置用地問題導致的聚落外擴，曲周縣農村聚落整體規模呈上升趨勢；由于曲周縣本身地勢平坦且近年來監管整治力度加大，人均農村居民點用地面積減少，聚落規模之間差距增大，形狀也更加規則化。但在近15年來曲周縣零散農村聚落增多，且由于新增農田及政策的限制性減弱，其面積增長速度急劇加快。

（2）曲周縣改土治堿效果明顯、經濟發達的鄉鎮農村聚落面積增長水平較高；農業發展優勢較大的鄉鎮農村聚落面積在一些年份有較大水平增長；城市化現象相對明顯的鄉鎮農村聚落面積在一些年份有所下降。1985—1999年，由于《土地管理法》實施、經濟快速增長等原因，雖農村聚落總體面積變化不大，但各鄉鎮調整幅度相對明顯。

21世紀之前，曲周縣改土治堿效果明顯和縣政府所在地的部分地區由于優質農地增多，農村聚落的密集程度弱化；同時農村聚落密集區的分布打破局限，逐漸向東南方向均勻擴展開來。

（3）曲周縣農村聚落密集使在有限的土地上支撐聚落發展的耕地資源較少，而鹽堿地改良所帶來的耕地質量的提升，導致顯著的農村聚落集聚現象。近年來，曲周縣發展迅速的城鎮對農村聚落的輻射帶動作用加強，同時城鎮對農村聚落的吞并作用也越來越明顯，在一定范圍內河流對曲周縣農村聚落的吸引作用也較為明顯，距城鎮和河流一定距離范圍內都存在農村聚落集聚現象；道路對曲周縣農村聚落的吸引作用也非常明顯，并且在一定范圍內其作用逐年加強。

在社會經濟驅動因素方面，20世紀90年代之前，隨著改土治堿工作的推進，在以農業為主的曲周縣，農業生產規模為農村聚落演變的主要驅動力；1988—2008年，隨農業機械化水平提升，曲周縣農業科技化水平的驅動作用逐漸加強，農業生產規模的驅動作用先增大、后減?。?008年以后，曲周縣農村經濟發展水平的驅動作用最明顯，其次為農業科技化水平、農業生產規模?？傮w來看，農村經濟發展水平是決定農村聚落演變趨勢的主要因素。

（4）曲周縣在今后的農村居民點規劃工作中，應關注聚落集約化、破碎化及可能由政策力度、社會經濟發展等帶來的一系列問題。重點考慮耕地、城鎮、河流、道路等自然區位因素，農業科技化水平、農業發展規模、農村經濟發展水平等社會經濟因素，根據這些驅動因子產生的驅動機制，對農村居民點進行合理調配、有效整治。本文分析了曲周縣鹽堿地改良區農村聚落的時空變化及鹽堿治理對其變化的影響，并闡述了其驅動力，其結果有利于推進今后城鄉一體化發展和新農村建設。

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