陜西省關中地區(qū)耕地質量時空變化特征分析

摘 要：為深入了解陜西省關中地區(qū)耕地資源在質量和數(shù)量上的時空變化特征，更好地保護耕地資源，保障國家糧食安全。本文基于關中地區(qū)2010年、2013年、2016年耕地數(shù)據(jù)，采用耕地數(shù)量變化強度、耕地利用動態(tài)度、耕地質量區(qū)位指數(shù)等4種模型進行分析，研究結果表明：2010—2016年間，關中地區(qū)耕地數(shù)量整體上成減少趨勢，通過對耕地資源多方位的保護，減少速度明顯放緩;關中地區(qū)耕地以高等地和中等地為主，2016年綜合質量等為9.68，整體質量較好，6a間耕地質量處于緩慢下降狀態(tài)。本研究成果以期為關中地區(qū)土地整治、等耕地資源管護提供借鑒。

關鍵詞：關中地區(qū);耕地質量;時空變化;耕地保護

中圖分類號：S29 文獻標識碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201015018

引言

耕地是人類社會穩(wěn)定發(fā)展的物質基礎[1]，是糧食生產的重要前提與保障，耕地資源數(shù)量和質量的變化時刻影響著農業(yè)可持續(xù)發(fā)展和國家糧食安全[2-4]。我國雖然耕地面積總量可觀，擁有耕地1.35億hm2，但人均耕地占有量只有世界人均耕地占有量的45%;隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的推進，城市建設占用了大量優(yōu)質耕地;大量農民進城務工，農村缺少勞動力，導致大量耕地被閑置甚至撂荒[5-8]。耕地資源現(xiàn)狀不容樂觀，所以耕地質量的相關研究十分有必要，以此來更深入了解耕地質量變化特征，為耕地資源的保護提供參考。

近年來，耕地資源越來越受到社會各界的廣泛關注，國內許多學者都進行了相關方面的研究。從省域層面，牛海鵬等運用5種耕地變化測度模型，研究了河南省1996—2013年耕地數(shù)量時空變化規(guī)律，并提出保護河南省耕地資源的相關建議[9]。從市域層面來看，宋聚等通過構建耕地綜合質量評價體系，分析了井岡山市耕地質量空間分布特征和聚集性規(guī)律，并提供了耕地保護分區(qū)方案[10]。就目前國內學者研究現(xiàn)狀來看，研究尺度多側重于從省、市級行政區(qū)劃上進行耕地資源時空變化的研究，以地理區(qū)域作為研究區(qū)域分析耕地資源時空變化特征的研究較少。本研究以陜西省關中地區(qū)做為研究區(qū)域，對關中地區(qū)2010—2016年間的耕地資源數(shù)量和質量的時空變化特征分析，以期為關中地區(qū)耕地資源的保護提供參考。

1 研究區(qū)概況

關中，最早提及是在西漢的《史記》中，當時的關中是指“四關之內”，即潼關、散關、武關和蕭關?，F(xiàn)關中地區(qū)位于陜西省中部的關中平原，關中地區(qū)西起寶雞，東至潼關，南至秦嶺，北至黃土高原臺塬區(qū)，其行政區(qū)劃包括西安市、寶雞市、咸陽市、銅川市、渭南市和楊凌示范區(qū)等5市1區(qū)，總面積5.56萬km2，地貌兼跨平原、臺塬、山地等，氣候屬北半球暖溫帶半濕潤季風氣候，年平均氣溫12～13.5℃，年平均降水量為600mm，主要集中在7—9月，關中地區(qū)熱量資源豐富，≥10℃時期達180～220d，積溫達3500～4500℃，灌區(qū)作物可1a3熟，旱地1a1熟或2a3熟，農業(yè)土壤肥沃以褐土和棕壤為主。

關中地區(qū)是陜西省糧食主產區(qū)，截至2016年底，關中地區(qū)常住人口2401.74萬人，GDP占全省64.56%，共計12525.19億元，耕地總面積168.05萬hm2，共產糧754.86萬t，占全省60.72%。

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

耕地質量數(shù)據(jù)分別來源于2010年、2013年、2016年陜西省縣級耕地質量等別年度更新數(shù)據(jù);關中地區(qū)社會經濟及人口數(shù)據(jù)來源于《陜西省統(tǒng)計年鑒2017》，耕地質量利用等可以較為真實地反應耕地在對應區(qū)域的實際產出，所以本研究均采用耕地質量利用等數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法

2.2.1 耕地數(shù)量變化強度模型

耕地數(shù)量變化幅度[11]是指在某段時間內耕地利用的變化情況，通過對耕地利用強度的分析可看出區(qū)域耕地數(shù)量變化強弱程度。數(shù)量變化強度模型公式：

P=Na-Nb（1）

Pm=Nb-Na×1T（2）

式中，a、b分別為研究期始末的年份;Na、Nb分別為研究期始末的耕地總面積;P和Pm分別為a～b時間段內耕地數(shù)量變化幅度和年平均變化幅度;T為研究時段長度。Pm的絕對值越大說明耕地數(shù)量減少或增加的速度越快。

2.2.2 耕地利用動態(tài)度模型

耕地利用動態(tài)度[12]即耕地資源變化的速度，反映耕地數(shù)量在一段時期內的平均變化率。計算公式：

D=Na-NbNa×1T×100%（3）

式中，D為耕地利用動態(tài)度;Na、Nb為研究期始末耕地總面積;T為研究時段長度。D的絕對值越大說明耕地資源減少或增加的速度越快。

2.2.3 耕地質量區(qū)位指數(shù)模型

耕地質量區(qū)位指數(shù)模型[13]主要用來分析耕地質量利用等等別在關中地區(qū)的區(qū)域差異及聚集程度，計算公式：

Rij=（LijNi）/（∑ni=1Lij∑ni=1Ni）（4）

式中，Rij為第i個區(qū)域j等耕地質量的區(qū)位指數(shù);Lij為第i個區(qū)域j等耕地的耕面積;n為關中地區(qū)劃分的區(qū)域個數(shù);Ni為第i個區(qū)域的耕地面積。

Rij>1，表示區(qū)域耕地質量區(qū)位指數(shù)高于關中地區(qū)平均水平，說明該區(qū)域j等別耕地面積比例較大;Rij<1，說明區(qū)域耕地質量區(qū)位指數(shù)低于關中地區(qū)平均水平，說明該區(qū)域j等別耕地面積比例較小。

2.2.4 耕地質量綜合等別模型

耕地質量綜合等別[14]是按照研究區(qū)內各等別的耕地比重求和，可以直觀反映關中地區(qū)各區(qū)域耕地質量的整體情況，計算公式：

M=∑nj=1j×NjN（5）

式中，j為耕地質量等別，Nj為某區(qū)域j等耕地面積;N為該區(qū)域的耕地總面積;M為區(qū)域耕地綜合質量等別。

3 耕地時空變化結果與分析

3.1 耕地數(shù)量時空變化分析

根據(jù)耕地數(shù)量強度變化模型，利用公式1、2，對2010—2016年陜西省關中地區(qū)各市（區(qū)）耕地數(shù)量變化幅度統(tǒng)計測算，得到關中地區(qū)6a間耕地數(shù)量空間幅度變化情況（見表1），整體上來看，6a間關中地區(qū)耕地數(shù)量整體減少，共減少0.96%，其中耕地面積減少幅度最大的是西安市，減少了5.64%，耕地面積增加幅度最大的是渭南市，增加了1.14%;分時段和區(qū)域來看，2010—2013年間，關中地區(qū)各市（區(qū)）整體耕地面積減少，其中渭南市耕地面積減少幅度最大，共減少1.90%，寶雞市和楊凌區(qū)耕地面積減少幅度相對較小;2013—2016年間關中地區(qū)耕地面積整體增加，渭南市和銅川市面積凈增加之和大于其它市（區(qū)）面積凈減少之和，凈增加0.7782×104hm2。

3.2 耕地質量時空變化分析

統(tǒng)計關中地區(qū)2010—2016年間耕地質量情況（見圖1），結果表明，2010—2016年間，關中地區(qū)耕地質量利用等別處在4～14等之間，按照耕地質量的優(yōu)（1～4等）、高（5～8等）、中（9～12等）、低（13～15等）4個層級統(tǒng)計（圖1），關中地區(qū)耕地主要以高等地和中等地為主，優(yōu)等地每年占耕地總面積較小，且每年面積均小于8000hm2。2016年關中地區(qū)優(yōu)等地、高等地、中等地和低等地分別占整個關中地區(qū)耕地總面積的0.28%、36.63%、48.37%和14.72%;相比2010年優(yōu)等地、高等地、低等地減少幅度分別是6.90%、4.30%和13.38%，中等地增加幅度為6.53%，總體上關中地區(qū)耕地質量有下降趨勢。

3.3 耕地質量時空變化特征分析

3.3.1 關中地區(qū)耕地數(shù)量動態(tài)度分析

根據(jù)耕地動態(tài)度模型，利用公式3，通過對2010—2016年耕地數(shù)量動態(tài)度的分時段統(tǒng)計測算（見表2），從整體上看，2010—2016年間關中地區(qū)耕地呈減少趨勢，平均變化率為-0.1608%;2010—2013年間，關中地區(qū)耕地面積呈減少趨勢，平均變化率達-0.4745%;在2013—2016年間，關中耕地減少的趨勢被得到有效遏制，耕地面積呈上升趨勢，平均變化率達0.1551%。

從關中地區(qū)各市（區(qū)）來看，2010—2016年間，渭南市是關中地區(qū)唯一一個變化率為正的市，且變化率高于關中地區(qū)平均變化率，寶雞市變化率相對平穩(wěn)，且低于整個關中地區(qū)的平均變化率，西安市和楊陵區(qū)變化率較高，遠高于關中地區(qū)平均水平變化率;在2013—2016年間，西安市、咸陽市和楊凌區(qū)變化率放緩，銅川市和渭南市耕地變化率由負變正，耕地面積呈持續(xù)增長趨勢。

3.3.2 各市（區(qū)）耕地質量區(qū)位指數(shù)變化分析

通過耕地質量區(qū)位指數(shù)模型，利用公式4，依據(jù)關中地區(qū)2010—2016年耕地質量分等成果，得出關中地區(qū)各市（區(qū)）耕地質量區(qū)位指數(shù)計算結果如圖2～7所示，可以得到關中地區(qū)各市（區(qū)）耕地等別的分布及變化情況。

由柱狀圖可以得出，整個關中地區(qū)在3個時間節(jié)點上的優(yōu)等地全部集中在西安市，高等地主要聚集在除銅川市外的其它市（區(qū)），中等地主要聚集在除銅川市和楊陵區(qū)之外的其它市（區(qū)），低等地主要聚集在寶雞市和銅川市。分市（區(qū)）來看，寶雞市高等地中8等地，中等地中9等、11等地和低等地的區(qū)位指數(shù)均高于關中地區(qū)平均水平;銅川市低等地區(qū)位指數(shù)高于關中地區(qū)平均水平，低等地聚集度較高;西安市優(yōu)等地、高等地中5～7等地和中等地中9～10等地區(qū)位指數(shù)高于關中地區(qū)平均水平;咸陽市高等地中5等、6等、8等地和中等地中11等、12等地區(qū)位指數(shù)高于關中地區(qū)平均水平;楊凌區(qū)高等地區(qū)位指數(shù)高于關中地區(qū)平均水平。

3.3.3 關中地區(qū)各市（區(qū)）區(qū)域耕地綜合質量等別變化分析

依據(jù)耕地綜合質量等別分析模型利用公式5，統(tǒng)計分析關中地區(qū)2010—2016年間耕地綜合質量等別變化情況（見表3）。從整個關中地區(qū)來看，2010—2016年間耕地綜合質量等別從9.63下降到9.68，處于中等地序列，整體呈下降趨勢，但下降速度較為緩慢。分時段分市（區(qū)）來看，關中地區(qū)耕地綜合質量最好的是楊凌區(qū)，2016年為7.81等;耕地綜合質量最低的是銅川市，2016年為12.86等;西安市和楊凌區(qū)耕地綜合質量為高等地，其它市（區(qū)）均為中等地。2010—2016年間除寶雞市耕地質量綜合等別有輕微的上下浮動，其它各市區(qū)均呈緩慢下降狀態(tài)。

4 結論

在通過研究和分析2010—2016年間關中地區(qū)耕地數(shù)量、質量的時空變化情況可得如下結論。

2010—2016年間，關中地區(qū)耕地數(shù)量整體上成減少趨勢，2010—2013年間關中地區(qū)耕地數(shù)量減少，但在2013—2016年間耕地減少趨勢得到遏制，耕地數(shù)量增加主要原因是渭南市和銅川市通過土地整治等措施，增加了耕地數(shù)量。6a間，關中地區(qū)面積減少最多的是西安市，面積有增加的是渭南市，其它市（區(qū)）耕地面積減少趨勢放緩，減少勢頭被有效遏制。

2010—2016年間，關中地區(qū)耕地以高等地和中等地為主，優(yōu)等地僅存在于西安市，低等地主要集中于寶雞市和銅川市，優(yōu)等地、高等地和低等地面積均減少，優(yōu)等地面積減少幅度較小，高等地和低等地面積減少幅度較大，中等地面積增加;2010—2016年間關中地區(qū)耕地質量總體呈中等地，耕地質量總體呈緩慢下降趨勢。

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（責任編輯 李媛媛）

收稿日期：2020-09-12

作者簡介：劉博如（1994-），男，在讀碩士。研究方向：耕地保護，土地利用規(guī)劃等。