天津市拋荒地分布及驅動機理研究

李雨凌 姜廣輝 曹子劍 楊勇 陳甜倩

摘??? 要：為探明天津市耕地拋荒總體情況和驅動機理，基于MODIS數據，識別并估算2010—2017年天津市耕地拋荒規模，利用核密度分析方法對其空間分布格局進行判定，并基于OLS分析方法系統分析天津市耕地拋荒驅動機理。結果表明：（1）2010—2017年天津市拋荒地規模總體呈減少的態勢，年均減少726.26 hm2；（2）天津市拋荒地呈現出明顯的“階梯式”分布規律，主要集中在天津市中部和西南部地區，而位于遠郊區的薊縣南部、寶坻區北部和濱海新區是拋荒地分布的冷點區；（3）人均收入和總人口密度對耕地拋荒呈現正向影響，海拔、坡度和距河流距離對耕地拋荒呈現負向影響。整體來看，地理資源條件的影響更為顯著。

關鍵詞：拋荒地；時空變化；空間格局；驅動機制；OLS；天津

中圖分類號：F301.21?????????? 文獻標識碼：A???????? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006－6500.2023.07.003

Study on the Distribution and Driving Mechanism of Abandoned Cultivated Land in Tianjin

LI Yuling1，2， JIANG Guanghui2， CAO Zijian3， YANG Yong4， CHEN Tianqian2

（1.China Center for Information Industry Development， Beijing 100048， China; 2. School of Natural Resources， Faculty of Geographical Science， Beijing Normal University， Beijing 100875， China; 3. Tianjin Binhai New Area Natural Resources Survey and Registration Center， Tianjin 300456， China; 4. Shandong Provincial Territorial Spatial Ecological Restoration Center， Jinan， Shandong 250014， China）

Abstract： In order to explore the overall situation and driving mechanism of cultivated land abandonment in Tianjin， this study identified and estimated the scale of abandoned cultivated land in Tianjin from 2010 to 2017 based on MODIS data， used nuclear density analysis method to determine its spatial distribution pattern， and systematically analyzed the driving mechanism of cultivated land abandonment in Tianjin based on OLS analysis method. The results showed that： （1） From 2010 to 2017， the scale of abandoned cultivated land in Tianjin showed a general trend of decrease， with an average annual decrease of 726.26 hm2;（2） The distribution of abandoned cultivated land in Tianjin showed an obvious stepped pattern， mainly concentrated in the central and southwestern areas of Tianjin， while the south of Jixian， the north of Baodi District and Binhai New Area， located in the outer suburbs were the cold spot areas of abandoned land distribution; （3） Per capita income and population density had positive effects on farmland abandonment， while elevation， slope and distance from river had negative effects on farmland abandonment. Overall， the influence of geographical resource conditions is more significant.

Key words： abandoned cultivated land; spatio-temporal variation; spatial pattern; driving mechanism; OLS; Tianjin

隨著城鄉一體化和社會經濟發展轉型的快速推進，在農業生產效益低下與農村勞動力向外轉移等多重因素的影響下，我國農村土地拋荒現象愈發嚴重，土地拋荒面積也逐年增加。據不完全統計，近20多年來，我國出現耕地拋荒現象的地方多達161個，涉及21個省（區）的107個縣（市）[1]，特別是在北京、天津等大都市區域內，農業轉型劇烈，農用地流轉頻繁，土地利用效率低下，耕地拋荒現象尤為嚴重。盡管國家出臺免征農業稅、推進耕地流轉等一系列農業補償措施，旨在鞏固農業地位，促進農民增收，治理耕地拋荒，推動農村發展[2]，但我國拋荒地仍呈現出數量不斷增加、空間零散破碎、利用受生態環境制約大等現實問題，不僅時刻制約著我國土地資源的集約利用和糧食安全的有效保障，而且還對我國的土地生態環境和社會經濟發展產生嚴重的沖擊作用。

天津市作為我國四大直轄市之一，區位條件優越，經濟社會各項事業發展迅猛，對土地資源的需求也日益增加。當前天津市在農用地利用上仍存在耕地比重高但質量較差、農用地流轉頻繁但不徹底、土地利用粗放、耕地后備資源匱乏且補充能力不足等問題，時刻制約著天津市土地資源對經濟社會全面協調可持續發展的保障能力。同時與天津市“節約集約、統籌發展、環境友好”的土地利用戰略相違背，實現天津市土地資源，特別是耕地資源的合理利用與有效管理迫在眉睫。

黨的二十大指出，要全方位夯實糧食安全根基，牢牢守住18億畝耕地紅線，確保中國人的飯碗牢牢端在自己手中。拋荒地治理作為土地整治的重要組成部分，與嚴格保護耕地紅線、有效利用國土資源、科學實施國土綜合整治、積極推進生態文明建設、切實保障國家糧食安全等全局性工作關系密切。在耕地保護的新形勢、新要求下，本文立足天津市經濟發展定位與戰略要求，秉承天津市“節約集約、統籌發展、環境友好”的土地利用戰略定位，結合多光譜遙感技術的優勢，分類識別拋荒地并揭示其空間分布規律；通過對天津市自然環境條件和社會經濟發展條件的分析，揭示耕地拋荒的驅動因素及形成機理，從而為提高天津市土地資源優化配置效率，促進天津市協調有序發展提供參考依據。

1 研究方法

1.1 研究區土地利用概況

天津市位于華北平原北部，土地總面積約為119.66萬 hm2，其中耕地面積43.68萬 hm2，約占全市土地總面積的36.5%，是天津市最主要的土地利用方式。長期以來，天津市土地利用呈現以開發為主、整理為輔的局面，導致其存在耕地比重雖高但總體質量較差、耕地后備資源匱乏且補充能力不足、農村地區耕地拋荒現象普遍存在、耕地沙化鹽漬化等一系列問題，阻礙了天津市可持續農業和綠色生態農業的健康發展。

1.2 數據來源與處理

為了定量獲取天津市拋荒地的規模和數量，以便為分析時間序列的拋荒趨勢及驅動因素做基礎，本研究利用遙感影像和土地利用變更數據相結合的方法提取拋荒地信息。其中遙感影像數據基于遙感數據采用美國國家宇航局（NASA）提供的遙感數據MODIS產品，時間分辨率為16 d，空間分辨率為250 m，時間范圍為2010年7月至2017年7月，數據格式為TIF，基于ENVI5.3對TM影像數據進行拼接、投影和幾何校正，利用最大似然法對天津市2005—2017年耕地、林地、草地、水系等信息進行分類提取，共選取耕地、林地、草地、建筑物、裸地和水系6類土地利用覆蓋樣本，其中平均每年耕地樣本340個，林地樣本79個，草地樣本128個，裸地樣本67個，水系樣本55個，建筑物樣本446個（圖1）。

1.3 拋荒地界定與識別

依據之前學者對于拋荒地的理解和總結，筆者借鑒史鐵丑等[3]、程憲波等[4]對于拋荒地概念的理解，將閑置1年以上、不能創造農業價值的耕地稱之為拋荒地，同時結合遙感影像的土地利用覆蓋樣本類別特征，構建拋荒地識別規則。依據最大似然算法得到每年土地利用分類圖，以前1年的土地利用現狀分類圖為本底數據，分別判斷該年份每個像元（T）的土地利用類型在本底耕地范圍中的變化。若T為耕地，認為土地利用類型沒有變化；若T為建筑物、水系或者林地，則認為該像元發生變化，屬于土地利用類型的轉化；若T為草地和裸地，則認為該像元有可能拋荒[5]。由于耕地荒蕪之后，開始狀態是裸地，隨著時間推移，逐漸變為草地，因此草地也屬于疑似撂荒的一部分。然后，結合天津市土地利用變更數據進行校正，最終確定2010—2017年拋荒地分布情況，并在研究區范圍內選取10個區的325個地塊進行驗證，正確率達到89.3%。

1.4 拋荒率測算

若只考慮拋荒耕地的絕對數量，不考慮該區域耕地數量，就不能準確揭示拋荒耕地的空間分布特征，所以本研究借鑒“耕地指數”這一概念，構建拋荒耕地指數，即區域中拋荒耕地面積與耕地面積的比，最終以分級圖表示，目的是顯示拋荒耕地的區域上相對數量和稀疏程度，進而更好地體現區域內拋荒程度。公式表示為：

式中，Di為第i區的拋荒耕地指數；si為第i區的拋荒耕地面積；Si為第i區的耕地面積。

1.5 核密度分析

核密度分析是通過測算研究對象在空間上的分布密度，以此體現研究對象在地理空間上的分布特征和變化趨勢，同時測算結果能夠清晰表征出研究對象在空間上的集聚或分散的分布特征。本研究采用核密度分析方法分析天津市拋荒耕地分布集聚特征，并基于ArcGIS平臺實現其分布集聚程度的可視化[6]。具體計算公式為：

式中，Fn（x）表示拋荒耕地分布的核密度值；（x－xi）表示拋荒耕地斑塊點與xi之間的距離；h表示帶寬；n表示帶寬范圍內的拋荒耕地斑塊分布的數量。研究采用ArcGIS10.2軟件的Kernel Density工具進行核密度分析，形成拋荒耕地空間分布的核密度圖。

2 結果與分析

2.1 天津市拋荒地時空變化分析

基于上述拋荒地識別和提取規則，本研究得到2010—2017年的部分年份拋荒地分布圖（圖2）。由圖2可以看出，天津市拋荒地范圍主要分布在中部和西部地區，而東部地區耕地拋荒程度較輕。隨著時間的推移，拋荒地類型的規模和范圍也逐漸發生變化：2011年之前，天津市拋荒地類型以裸地為主，并且主要分布在西南部地區；隨著時間的推移，裸地逐漸變為荒草地，因此從2012年開始，天津市拋荒地類型變成以草地為主，其范圍分布在西南部地區的同時也逐漸向中部地區和東部地區推移。由此可見，2010—2017年天津市拋荒地形成由西部—中部—東部逐漸推移的規模變化規律，同時拋荒地類型變化也符合自然發展規律。

為了更加直觀地分析天津市每年耕地拋荒情況，本文利用Arcgis10.2軟件統計2010—2017年天津市拋荒耕地規模，并測算拋荒率。結果顯示，2010—2017年天津市拋荒地規模總體呈減少的態勢，從54 393.48 hm2減少到49 309.68 hm2，全市拋荒耕地凈減少了5 083.8 hm2，平均每年減少726.26 hm2，但在不同時期內耕地拋荒規模和拋荒程度存在一定差異。其中2010—2011年為拋荒耕地急劇減少期，共減少拋荒耕地9 055.21 hm2；2011—2015年為緩慢減少期，拋荒地規模年均遞減1 670.53 hm2；2015—2017年天津市拋荒耕地有所增加，從38 656.16 hm2增長到了49 309.68 hm2，年均增長5 326.76 hm2（圖3）。這表明，雖然在一段時期內天津市耕地拋荒現象有所緩解，拋荒地規模逐年減少，但近幾年呈現出規模增長態勢，耕地利用效率降低，人地關系逐漸惡化，因地制宜的拋荒地再利用已迫在眉睫。

2.2 天津市拋荒地空間分布格局

為進一步探究天津市拋荒地空間分布格局，本文結合研究區實際情況和數據資料，采用核密度測算方法對天津市拋荒地空間分布的密度進行分析，從而體現出天津市拋荒地的空間分布集聚特征和變化趨勢。核密度結果表明，天津市拋荒地分布呈現出明顯的“階梯式”分布規律，即以各區中心區域為圓心，隨著半徑的增加，拋荒地分布密度逐漸減少。由圖4可知，從全域來看，天津市拋荒地分布存在多個高密度區，主要集中在天津市中部和西南部地區，包括北辰區中心區域、西青區中心區域、東麗區北部區域、津南區以及靜海區中心區域、薊州中部區域，其中津南區、北辰區和西青區內部存在多個拋荒地分布高密度核心區。西青區、北辰區、津南區和東麗區毗鄰天津中心城區，受城鎮化和中心城區經濟發展等因素影響，農村人口轉移、耕地占而未用等現象明顯，使得區域內諸多耕地遭到廢棄，耕地拋荒現象嚴重；其次為武清區南部、寧河區西部和寶坻區南部，區域內拋荒地分布密度也相對較高，而位于遠郊區的薊州區南部和寶坻區北部區域是拋荒地分布的冷點區，該區域地理資源條件有限，限制了人為活動的強度，因此耕地資源利用率較高，集約程度較大，拋荒地規模和程度都相對較小；此外濱海新區也同樣位于拋荒地分布冷點區，區域內本身耕地資源相對較少且分布較為分散，因此拋荒地分布密度也較小。

2.3 天津市拋荒地驅動機制分析

拋荒地是在多因素綜合影響下形成的，研究拋荒地的驅動因素可以明確不同區域拋荒地形成的重點影響因素，加深對耕地變化形成機制的理解，從而為區域農地保護政策制定與土地資源可持續利用提供依據。本文采用OLS的方法，從地理資源條件、區位條件和社會經濟3個方面選取不同的因子，構建回歸模型，從整體上分析驅動因子影響力大小。

2.3.1 構建多因素的拋荒地驅動力指標體系 通過參考類似研究成果，并基于研究區實際特征和數據的可代表性、可獲取性，本文從地理資源、社會經濟和區位條件3方面構建天津市耕地拋荒驅動力指標體系。各具體指標數據來源及預處理情況如表1所示。

（1）地理資源驅動力。主要包括海拔、坡度等地形因子以及耕地面積、園地面積和林地面積等土地類型因子。

（2）社會經濟驅動力。主要包括總人口、就業人口、人均GDP、人均收入、總人口密度、固定資產投資、工商業產業規模和公共設施完善度。該數據源于天津統計年鑒。

（3）區位條件驅動力。主要包括到市中心的距離、距道路的距離、距河流的距離。其中，空間距離的計算在ArcGIS10.2的Spatial Analyst模塊中完成。

為避免指標之間由于量綱和數量級的影響，本研究采取Z-score標準化方法將拋荒地面積及所選全部驅動因子進行標準化處理，同時對所選的16個指標進行了方差膨脹因子（VIF）檢驗，并基于VIF值剔除了存在共線性的指標因子，最終選取了5個驅動因子用以構建OLS模型，檢驗結果見表2。各驅動因子容差均大于0.1，且VIF均小于10，說明因子之間不存在高度共線性，可直接進行OLS回歸分析[8]。

2.3.2 天津市耕地拋荒驅動機制分析研究 采用SPSS進行OLS回歸分析，OLS模型結果顯示，R2為0.947，調整R2為0.880，F統計量為14.230，P<0.001，表明模型擬合較優。從回歸結果可以看出，5個因子都通過了共線性檢驗，區位條件中的距河流距離對耕地拋荒呈現負向影響，系數為-0.000 417；社會經濟條件中的人均收入和總人口密度對耕地拋荒呈正向影響，系數分別為0.000 017、0.000 056；地理資源條件中的海拔、坡度對耕地拋荒呈現負向影響，系數分別為-0.001 168、-0.046 490。從整體看，地理資源條件的影響更為顯著（表3）。

從地理資源條件上看，海拔越小的地區拋荒地越多；坡度越小的地區拋荒地越多。地理條件本身具有穩定性，是拋荒地形成的直接和穩定的影響因素，其作用機制主要是通過影響不同自然地理條件下人的行為活動從而影響拋荒地分布的位置和規模等。

海拔較低地區的自然條件相對較好，土地資源也較為豐富，且城市建設大多在低海拔區域，經濟發展水平提升較快，經濟結構轉型及農民就業方式轉變都容易造成耕地資源的拋荒現象；而海拔較高區域，自然條件劣勢，再加上受地形條件約束，耕地本身規模較小，因此拋荒現象相對較少。

坡度低的地區地勢平緩，地形條件較好，不僅適宜耕作且交通優勢明顯，城市發展速度較快，因此人為因素對耕地的影響強烈，耕地資源更易出現拋荒現象；而坡度較大地區由于自然條件和地形條件的限制，不利于耕地資源的利用及人類生產活動，耕地資源不易轉變為其他土地利用類型，因此拋荒程度較低。

從社會經濟條件上看，經濟條件越好的區域拋荒地的規模越大。區域的社會經濟發展水平在很大程度上影響著區域的產業結構及居民的從業方式，在空間上影響了土地的開發與利用結構，進而影響拋荒地的數量及規模。一般情況下，經濟發展較好的區域，產業結構較好，農村居民從事非農產業的機會增加，導致從事農業活動的人減少，從而出現拋荒現象，拋荒地的數量增加，而經濟水平落后的區域則與此相反。

從區位條件上看，距河流距離越遠，拋荒地相對減少。由于受水土資源的限制，早期人類常聚集在河流附近。隨著社會的不斷發展，人們逐步擺脫河流的限制，定居點隨之變化，在河流附近的活動減少，導致拋荒地的增加。

3 討論與結論

3.1 討論

為進一步探究和驗證天津市耕地拋荒驅動機制，本文就天津市拋荒地的分布與自然地理、區位和社會經濟等基礎背景因素之間的關系進行探討，定量分析不同基礎條件因素之下拋荒地的規模分布特征。從自然地理條件來看，隨著海拔高度的升高，天津市拋荒地規模逐漸減小。天津市拋荒地主要集中分布在海拔100 m以下的空間范圍內，其拋荒地規模是49 215.99 hm2，占到了拋荒地總規模的99%以上；而海拔高度在500～800 m以及800 m以上的空間區域內，拋荒地分布零星，規模僅為9.86、4.94 hm2。與不同海拔下拋荒地的分布規律類似，天津市拋荒地的規模隨著坡度的增加而減小。其中坡度在2°以下的拋荒地規模達到了48 737.69 hm2，占到了拋荒地總規模的98%以上；而坡度在25°以上的區域拋荒地規模僅為29.59 hm2，約占拋荒地總規模的0.06%，并零散分布于北部山區。

從區位因素來看，拋荒地規模隨著距河流距離的增加而減小，體現出河流對于拋荒地分布的控制性。拋荒地主要分布在距河流1 000 m的空間范圍內，其規模為24 909.57 hm2，占拋荒地總規模的50.52%，超過了總規模的一半；在1 000～2 000 m、2 000～3 000 m、3 000～4 000 m、4 000～5 000 m和超過5 000 m的河流緩沖區范圍內，拋荒地規模分別為11 950.82、6 042.46、2 994.71、1 153.11、1 989.01 hm2。與距河流距離類似，拋荒地規模的分布隨著距道路距離的增加而減少。在距離道路1 000 m的緩沖范圍內，拋荒地規模達到了21 190.42 hm2，占拋荒地總規模的42.97%；而在超過5 000 m范圍內的拋荒地為2 100.36 hm2，僅占拋荒地總規模的4.26%。拋荒地距城鎮距離對于拋荒的影響并非呈現直線遞減的影響，而是隨著距城鎮距離的增加，拋荒地規模呈現出由少到多再減少的趨勢。

從社會經濟因素來看，可支配收入在較高（20? 000～22 000元）和高（大于22 000元）的區域更易產生拋荒地，拋荒規模分別為0.137、0.158 hm2；而可支配收入處于較低（18 000～20 000元）和低（小于18 000元）的區域耕地被拋荒的風險較小，拋荒規模僅為0.074、0.080 hm2。同樣，區域內就業人員越多，平均拋荒地規模越多。就業人員大于30萬人的區域其平均拋荒地規模達到了0.150 hm2，而就業人員小于15萬的區域平均拋荒地規模僅為0.080 hm2。

以上研究結論很好地驗證了天津市耕地拋荒驅動機制的準確性，對于針對性地提出天津市耕地資源優化利用對策，促進天津市協調有序發展提供了有力參考。

3.2 結論

（1）天津市拋荒地范圍主要分布在中部和西部地區，而東部地區耕地拋荒程度較輕。2010—2017年天津市拋荒地規模總體呈減少的態勢，從54 393.48 hm2減少到49 309.68 hm2，年均減少726.26 hm2。

（2）天津市拋荒地分布呈現出明顯的“階梯式”分布規律，主要集中在天津市中部和西南部地區，包括北辰區中心區域、西青區中心區域、東麗區北部區域、津南區以及靜海區中心區域、薊州區中部區域，而位于遠郊區的薊州區南部、寶坻區北部和濱海新區是拋荒地分布的冷點區。

（3）社會經濟條件中的人均收入和總人口密度對耕地拋荒呈現正向影響，地理資源條件中的海拔、坡度，以及區位條件中的距河流距離對耕地拋荒呈現負向影響。整體來看，地理資源條件的影響更為顯著。

參考文獻：

[1] 馬玲玲. 半干旱地區基于遙感與農戶調查的耕地撂荒原因探究——以內蒙古和林格爾縣為例[D]. 呼和浩特： 內蒙古師范大學， 2010： 1-2.

[2] 史鐵丑. 國內外耕地撂荒的過程與影響因素研究進展[J]. 湖北農業科學， 2020， 59（16）： 11-16.

[3] 史鐵丑， 李秀彬. 歐洲耕地撂荒研究及對我國的啟示[J]. 地理與地理信息科學， 2013， 29（3）： 101-103.

[4] 程憲波， 楊子生. 中國耕地拋荒研究進展與展望[J]. 湖北農業科學， 2018， 57（7）： 11-15， 31.

[5] 周建設. 資源型農村應在解決耕地拋荒問題上率先作為——以湖南省冷水江市中連鄉為例[J]. 湖南人文科技學院學報， 2010（1）： 17-20.

[6] 肖國峰， 朱秀芳， 侯陳瑤， 等. 撂荒耕地的提取與分析——以山東省慶云縣和無棣縣為例[J]. 地理學報， 2018， 73（9）： 1658-1673.

[7] 李雨凌， 馬雯秋， 姜廣輝， 等. 中國糧食主產區耕地撂荒程度及其對糧食產量的影響[J]. 自然資源學報， 2021， 36（6）： 1439-1454.

[8] 陶榮， 孔雪松， 陳翠芳， 等. “二調” 以來湖北省耕地變化的時空特征及其驅動因子識別[J]. 水土保持研究， 2019， 26（6）： 290-295.