閬中市撂荒耕地的空間格局分異特征探析

唐 瑞，羅 培，樊英豪，陳治至

（西華師范大學地理科學學院，四川南充 637009）

撂荒地是指受自然地理因素和社會經濟因素綜合影響下不再繼續耕種，任其荒蕪的耕地。我國人口基數大，隨著“三孩”政策的開放，在未來一段時間里人口數量會持續增加，對糧食安全的壓力有所增大[1]。為了保障糧食安全，黨中央、國務院高度重視耕地資源保護，在2017 年印發的《全國國土規劃綱要（2016—2030）》指出，2020 年和2030 年耕地保有量分別是18.65 億畝（1 畝=667 m2）和18.25 億畝的目標，堅決嚴守18 億畝耕地保護紅線[2]。通過對比第二次、第三次全國國土調查前后發現，一邊是耕地保護紅線的堅守，一邊是耕地撂荒現象的越發明顯。近年來，對撂荒地的研究方興未艾，主要成果集中在以下幾個方面：就分布空間而言，我國耕地撂荒主要發生在西南地區，其中山地、丘陵地區分布較為廣泛[3-7]；就分布時間特征而言，1992—2017 年撂荒地數量增長最快[8]；撂荒地的形成原因方面，專家們普遍認為城鎮化、勞動力遷移、種植成本等是主要因素[9-12]；就撂荒地的影響而言，李雨凌等[13]、徐倩等[14]、肖國峰等[15]、文星躍等[16]、鄧利梅等[17]、張春來等[18]認為撂荒地的空間分布和數量變化會對糧食安全、生態環境、土壤生物多樣性等產生一定的影響。目前，對于四川省撂荒耕地的空間格局分異研究，特別是影響耕地撂荒的自然地理因素等的研究成果較少。

四川省閬中市是川東北地區典型低山、丘陵地貌區，撂荒地的研究具有一定的代表性。為給切實保障糧食安全等提供科學依據，本文以閬中市近十年來撂荒耕地為研究對象，主要從土地利用類型的變化趨勢、撂荒地變化情況、地貌分區差異、坡度分異、耕地撂荒的轉移方向等方面，分析撂荒地的空間格局分異特征[19]。

1 數據來源與研究方法

1.1 研究區概況

閬中市位于四川省東北部，嘉陵江中游，東靠南充儀隴、巴中恩陽，西鄰廣元劍閣毗鄰，北接廣元蒼溪，南連南充南部，范圍為東經105°41′～106°24′，北緯31°22′～31°51′，面積1 878 km2。構造上，閬中市西北方為龍門山皺褶帶，北部為米倉山臺穹帶，東北與大巴山皺褶帶相接；地勢上，東北、西北高南部低，地形以低山、丘陵地貌為主，分為東北、西北部低山區和中南部丘陵區兩大地貌類型區，海拔328～888.8 m，相對高差為560 m（見圖1）；氣候上，屬典型亞熱帶季風濕潤氣候區，四季分明，降水豐富；境內土壤分布有紫色土、潮土、水稻土、黃壤四大類，土壤質地以壤土為主。近十年來，閬中市社會經濟發展迅速，城市化進程加快，2019 年總人口達到831 643 人，其中城市人口292 401 人，農村人口539 242人，人口密度達443.5人·km-2。2019年統計數據表明，閬中市有農用地155 563.26 hm2，建設用地16 438.37 hm2，未利用地4 074.89 hm2。

圖1 閬中市地理位置及地勢示意圖

1.2 數據來源

研究區數據主要來源于閬中市自然資源和規劃局2009年全國第二次土地利用調查數據庫、2019年第三次全國國土調查數據庫、地形圖、遙感影像圖等，統計數據來自于《南充市統計年鑒》《閬中市統計年鑒》。按照《土地利用現狀分類標準》（GB/T21010-2007），通過ArcGIS 軟件將土地利用類型分為耕地、種植園用地、林地、其他農用地、未利用地、建設用地7類土地利用類型。將2009年和2019年土地利用圖層疊加，把耕地種植屬性轉為未耕種的部分及耕地類型被調查為草地、林地部分視為撂荒地。研究區數字高程模型（DEM）來源于ASF Date Search，分辨率為12.5 m，研究區的高程和坡度利用ArcGIS10.2 軟件計算得來。

1.3 研究方法

1.3.1 GIS空間分析法

本文利用ArcGIS10.2 軟件，以閬中市2009 年二調數據庫及2019 年三調數據為基礎，綜合運用ArcGIS中的空間查詢與量算、緩沖區分析、疊加分析、路徑分析、空間插值、統計分類分析等方法，基于提取的研究數據，將不同的空間要素進行緩沖和疊加分析，得出不同的撂荒地空間分布特征。

1.3.2 單一土地利用類型動態分析

單一土地利用動態分析是描述在某一間隔時期內對研究區域不同土地利用類型數量變化速度和幅度特征[20]。其數學表達式如下：

式（1）中，K為單一土地利用動態度，Ub表示研究某土地類型末期的面積，Ua表示研究某土地類型初期的面積，T表示研究的間隔時間段。當K為正數時，表示該地類面積呈遞增趨勢；當K為負數時，表示該地類面積呈遞減趨勢。

1.3.3 撂荒率

研究單元的撂荒率是研究單元內的撂荒地面積與對應研究單元內的總耕地面積之比。該參數可用來分析2009—2019年耕地撂荒數量上的總體變化，也可對不同地貌區耕地撂荒情況進行比較分析。

1.3.4 土地利用轉移矩陣

土地利用轉移矩陣是馬爾科夫模型在土地利用變化方面的應用，來源于系統分析中對系統狀態與狀態轉移的定量描述，可以反映研究期間土地利用變化特征和轉移方向的情況，結合ArcGIS 的數據疊加分析功能和Excel 的數據分析功能，可得到土地利用類型的動態變化特征。轉移矩陣的公式為：

式（2）中，n為土地利用類型數量；Sij為研究時期內土地轉移類型i轉換為土地轉移類型j的百分比。

2 結果與分析

2.1 土地利用類型變化及其二級地類分異

根據“三調”數據統計（2019 年底），在所有土地利用類型中，林地面積最大為74 252 hm2，占閬中市土地總面積比例為39.54%，其次是耕地面積，為67 593.33 hm2，占閬中市土地總面積比例為35.99%。通過與2009年各相應地類面積比較，采用土地利用動態分析法可以得出，種植園地動態度最大，為40.17%，這意味著種植園地面積近十年來增加顯著；而未利用地和耕地動態度為負數，分別為-2.79%、-1.96%，表明這兩種地類處于負增長狀態（見表1）。就耕地而言，部分地塊在“三調”中被調查為其他未耕種、荒草地或林地等而成為撂荒地。

表1 閬中市2009—2019年土地利用動態度

對耕地進一步細分發現，閬中市現有耕地中水田面積為26 606.67 hm2、水澆地為26.67 hm2、旱地為40 960.00 hm2，撂荒總面積達16 094.70 hm2，從撂荒耕地類型來看，水田撂荒面積為4 875.85 hm2，撂荒地塊數量為35 012塊，撂荒率18.33%；旱地撂荒面積為11 442.11 hm2，撂荒地塊數量為82 661 塊，撂荒率為27.93%。從撂荒塊數、撂荒面積及撂荒率上看，旱地類型撂荒顯著，水田次之（見圖2、表2）。

表2 閬中市撂荒耕地面積數量

圖2 閬中市撂荒地空間分布圖

2.2 撂荒耕地空間格局分異

2.2.1 地貌格局分異

現有研究表明，交通條件、城鎮化等是撂荒地形成的主要社會因素[21]，土地調查發現不同地貌區對交通條件優劣、城鎮化方向產生很大影響[22-24]。閬中市低山區包括東北、西北部的老觀、千佛、二龍、文成、思依片區，保寧片區大部分和江南、河溪片區部分地區；丘陵區包括中南部的洪山、水觀柏埡片區和保寧、河溪、江南片區部分地區（見圖1）。本研究分別對山地丘陵兩大地貌區的耕地面積、撂荒地面積、撂荒率等要素進行了對比分析（見圖3、圖4）。

圖3 閬中市低山區各鄉鎮撂荒面積與撂荒率統計

圖4 閬中市丘陵區各鄉鎮撂荒面積與撂荒率統計

通過對低山區和丘陵區的撂荒率比較發現，低山區撂荒率集中分布在15%～35%，集中在25%左右；丘陵區撂荒率分布在10%～20%，集中在15%左右。低山地區耕地撂荒率明顯高于丘陵地區。

2.2.2 坡度分異

把坡度圖與撂荒地分布圖疊加分析發現閬中市以15°～25°坡度耕地撂荒最顯著，撂荒面積達7 880.01 hm2，占比48.96%，其中撂荒為林地最多；小于等于2°坡度耕地撂荒量最小，撂荒面積達218.74 hm2，占1.36%（見表4）。由此說明在選擇撂荒時，保水保肥能力弱的地塊是主要對象。

表4 閬中市2009—2019年耕地撂荒情況 單位：hm2

2.3 耕地撂荒轉移方向分異

利用ArcGIS10.2將2009年、2019年兩期土地利用矢量數據進行疊加分析，構建土地利用轉移矩陣，從耕地撂荒規模結構看，耕地撂荒轉移的主要去向是林地，占撂荒耕地的91.79%，草地最少，共3.66 hm2（見表3）。

表3 閬中市2009—2019年不同坡度耕地撂荒情況單位：hm2

3 結論

閬中市耕地撂荒具有顯著的空間格局分異特征。本研究利用土地利用轉移矩陣、GIS 空間分析方法、撂荒率法和單一土地利用動態分析法等方法，對閬中低山和丘陵區的2009—2019年撂荒耕地的空間格局分異特征進行了分析，結果認為，近十年來所有地類中種植園地面積增加最快，而未利用地和耕地兩種地類處于負增長狀態，耕地撂荒顯著；空間格局上，低山地區耕地撂荒率明顯高于丘陵地區；坡度上，15°～25°坡度耕地撂荒最多；從耕地撂荒轉移的方向和規模來看，耕地撂荒主要向林地轉化。