耕地非農化遷移路徑研究

孫佩 尹偉 易潔偉 康全國 張馳 袁知洋

摘要 ［目的］通過對2009—2021年湖北省丹江口市耕地遷移路徑的研究，為有效掌握耕地變化情況及精準管理提供參考。［方法］運用Arcgis空間疊加分析及統計工具，并借鑒利菲弗方向性分布，分析丹江口市各鄉鎮耕地非農化過程及空間分布特征。［結果］耕地非農化方向呈現中部—東南—西北—西北的遷移路徑，方位角有一定的擺動性，呈現順時針—逆時針—逆時針特征，遷移距離呈逐年減小趨勢。丹江口市各鄉鎮耕地非農化空間存在一定差異性。整體而言，高值區集中分布于東部及西部地區。［結論］揭示了丹江口市耕地非農化過程及遷移路徑，為政府部門把控耕地非農化機制及完善國土空間結構提供科學依據。

關鍵詞 丹江口市；耕地非農化；遷移路徑；利菲弗方向性分布

中圖分類號 F 323.211? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2023）23-0074-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.23.017

Study on the Migration Path of Cultivated Land Non Agriculturalization—A Case Study of Danjiangkou City

SUN Pei， YIN Wei， YI Jie-wei et al

（Hubei Institute of Geo-sciences，Wuhan， Hubei 430000）

Abstract ［Objective］Through the research on the migration path of cultivated land in Danjiangkou of Hubei Province from 2009 to 2021， it provides reference for effectively grasping the change of cultivated land and accurate management. ［Method］Using Arcgis spatial overlay analysis and statistical tools， and referring to the Lefevere directional distribution， this paper analyzes the process and spatial distribution characteristics of farmland conversion in various villages and towns of Danjiangkou City. ［Result］The results showed that the direction of cultivated land conversion showed a migration path of central-southeast-northwest-northwest， the azimuth angle had a certain swing， showing the characteristics of clockwise-counterclockwise-counterclockwise， and the migration distance decreased year by year. There are some differences in the non-agricultural space of cultivated land in different villages and towns of Danjiangkou City. On the whole， the high value areas are concentrated in the east and west. ［Conclusion］It reveals the process and migration path of farmland conversion in Danjiangkou City， providing scientific basis for government departments to control farmland conversion mechanism and improve land spatial structure.

Key words Danjiangkou City;Farmland conversion;Migration path;Lefevere directivity distribution

基金項目 荊門市耕地質量生態監測試點（續作）（MSDZ202212）； 編制全省耕地保護規劃項目（HBECC-ZB-ZC22097）。

作者簡介 孫佩（1990—），女，湖北荊州人，助理工程師，碩士，從事土地生態與資源以及土地遙感和農情監測研究。

收稿日期 2022-12-11

我國一直很重視“三農”問題，近年來的變更調查工作已將耕地列為重點考核對象，對于即將開展的新一輪變更調查工作，《自然資源部辦公廳關于開展2022年度全國國土變更調查工作的通知》［1］中明確提出“各級耕地保護監督部門要對耕地變化情況及原因進行分析，認真排查整改耕地違法違規轉為其他農用地的情況，及時將整改結果反饋調查部門”，由此可見，耕地問題是土地資源調查對象的重中之重。

現階段全國各地從不同角度對耕地展開了研究。錢鳳魁等［2］以遼寧省為研究對象，探討了不同地貌區耕地景觀格局與耕地質量之間的關聯性及作用機制，揭示了二者之間的正向關聯性特征。對于耕地信息的提取，范影影等［3］以大同市云州區4鄉鎮為例，利用面向對象分割的方法提取了耕地集中連片經營分布的區域。在耕地時空變化方面，眾多學者從變化特征［4-6］、過程［7］、影響因子［8-9］、驅動力［5，10］等方面進行了研究，剖析了不同區域耕地在時間與空間上的變化情況及成因。對于耕地的集約利用，杜國明等［11］解析了耕地集約利用轉型的理論，胡賢輝等［12］則通過分析耕地集約利用與生態效率兩者耦合協調機理，探究了耦合協調度與空間自相關2種模型的耦合協調現狀及時空分異特征，提升了耕地集約利用與生態效率的耦合協調水平。對于耕地發展的對策研究，郝軍等［13］立足于生態文明的背景探究了內蒙古耕地的發展對策，王慧等［14］以江蘇省為研究區，基于耕地多功能的角度，探討了耕地保護補償標準，梁鑫源等著［15］眼于多情景糧食安全底線約束科學解析了我國耕地保護的彈性空間，為我國耕地保護制度轉型等方面提供了有效的借鑒價值。在耕地質量評價方法上，何新瑩等［16］利用改進灰靶模型，提出了縣域耕地質量評價新方法，為新時代耕地多功能質量評價提供理論和方法借鑒，王來剛等［17］以河南省安陽縣為研究對象，基于遙感數據對縣域耕地質量進行了評價與分析。近年來也出現了諸多關于耕地資源價值的核算［18-19］及耕地低碳利用績效測算［20］等方面的研究方法。

綜上所述，現有的研究絕大部分聚焦于耕地信息的提取、耕地時空動態變化特征、驅動因子、耕地質量與保護、耕地評價等方面，對于縣域尺度耕地的流出及遷移路徑的研究較少，從較長時間維度分析耕地的轉化遷移特征，對于研究區耕地的有效保護、可持續發展以及國土整治等方面有重大意義。

1 研究區概況

丹江口市位于湖北省西北部偏東，110°47′53″～110°34′47″E，32°14′10″～32°58′10″N，區內以山地為主，平均海拔約400 m，地勢中間低，南北高。全市總面積約3 121 km2，2021年耕地面積約252.48 km2，占全市總面積的8.09%。以漢江為界，市域劃分為江南與江北兩大自然區，氣候以亞熱帶半濕潤季風氣候區為主，年平均氣溫15.9 ℃，轄20個鎮（辦、處、區）194個村，總人口約47萬，是南水北調中線工程核心水源區［21］。

2 數據與方法

2.1 數據來源及預處理

采用的矢量數據來源于自然資源規劃局提供的5期國土變更調查數據庫（2009、2012、2015、2018、2021年）。由于收集到的數據是全域性的土地利用情況，地類繁多，而主要研究不同時間階段的耕地非農化的特征，因此對收集到的原始數據需先進行重分類處理。依據非農化定義［22］以及《土地利用現狀分類》國家標準（GB/T 21010—2017）［23］，將每期數據劃分為耕地、建設用地與其他三大地類，并在Arcgis軟件中對不同時期非耕地耕地面積進行統計輸出。

2.2 研究方法

利菲弗方向性分布工具在空間統計中是綜合能力最突出的工具之一，有著廣泛的應用，該算法在1926年最早由美國南加州大學社會學教授韋爾蒂·利菲弗（D.Welty Lefever）提出［24］， 可以用來度量概括地理要素中心趨勢、離散和方向趨勢的空間特征［25］，生成的結果為橢圓，即標準差橢圓，通過計算其重心、方位角、長短半軸之比，揭示研究區耕地非農化的擴散路徑［26］。耕地非農化的重心、方位角計算公式［27］如下：

X=ni=1PiXi/ni=1Pi（1）

Y=ni=1PiYi/ni=1Pi（2）

θ=arctan［（Yt+m-Yt）/（Xt+m-Xt）］（3）

式中：X、Y表示研究區耕地非農化重心；Xi、Yi表示第i個單元的幾何重心；Pi表示i單元的耕地非 農化面積；n表示研究區的單元數量；θ表示重心遷移的角度；Xt、Yt與Xt+m、Yt+m分別表示第t年及t+m年的重心。

3 結果與分析

3.1 耕地非農化遷移路徑

根據公式（1）～（3），運用 ArcGIS 空間分析工具提取研究區各時段的耕地非農化標準差橢圓并計算所對應的重心（圖1）、長短半軸、方位角等參數（表1），將各時間段的重心相連得到2009—2021年耕地非農化重心曲線。由圖1、表1可知，丹江口市耕地非農化方向呈現中部—東南—西北—西北的遷移路徑。各時段的長短軸之比由2009—2012年的1.697增加到2012—2015年的2.094，隨后逐漸減小，且越來越接近1，說明耕地非農化

方向性越來越弱。2009—2021年方位角有一定的擺動性，2009—2012年較2012—2015年方位角轉動較明顯，呈順時針方向轉動，2012—2015年到2015—2018年方位角由88.789°減至66.849°，方位角轉動相較其他時段明顯，由順時針轉動轉變為呈逆時針方向轉動，2018年之后方位角轉動微弱，轉動方向為逆時針。以2009—2012年耕地非農化重心為參考起始點，丹江口市耕地非農化遷移距離在2009—2021年變化情況為10.578 km—9.255 km—0.707 km，呈逐年減小趨勢，表征了研究區耕地非農化空間不均衡性逐年減弱。

3.2 各鄉鎮耕地非農化空間變化

為進一步分析丹江口市各鄉鎮耕地非農化的空間變化情況，采用 ArcGIS 的自然斷點法工具，將2009—2021年丹江口市各鄉鎮非農化面積劃分為低值區、中值區和高值區 3 個類型區，以表征不同時間段研究區耕地非農化的空間特征［27］。圖2反映了不同時段研究區各鄉鎮耕地非農化的空間分布差異性。從圖2可見，丹江口市耕地非農化空間差異顯著，整體而言，高值區集中分布于東部及西部地區，東部地區主要包括三官殿辦事處、丹趙路辦事處以及土關埡鎮，西部地區主要是六里坪鎮、官山鎮、武當山旅游經濟特區，2018—2021年偏北的習家店鎮非農化面積轉變成高值區，2009—2012年耕地非農化處于高值區的鄉鎮僅有六里坪鎮和三官殿辦事處，中值區包括官山鎮、武當山旅游經濟特區、均縣鎮以及浪河鎮4個鄉鎮，其他均為低值區。2012—2015年在前一時段的基礎上高值區增加了丹趙路辦事處，中值區中官山鎮與均縣鎮變為低值區，但增加了丁家營鎮與新港經濟開發管理處，其他地方均為低值區。2015—2018年耕地非農化面積最小，高值區僅有六里

坪鎮，中值區有8個鄉鎮。2018—2021年非農化面積最大，僅有6個鄉鎮位于低值區，其他鄉鎮都處于中值區及高值區。

4 結論與討論

4.1 結論

基于2009、2012、2015、2018、2021年丹江口市國土變更調查數據，運用 GIS 空間分析工具，剖析了丹江口市耕地非農化過程，并通過利菲弗方向性分布構建標準差橢圓探明了丹江口市耕地非農化空間格局及遷移路徑。主要結論如下：

（1）丹江口市耕地非農化方向呈現中部—東南—西北—西北的遷移路徑。各時段的長短軸之比先增加后逐漸減小且越來越接近1，表明耕地非農化方向性越來越弱。方位角呈現順時針—逆時針—逆時針特征，具有一定的擺動性。遷移距離由2009—2012年與2012—2015年之間的10.578 km逐年減小至2018—2021年的0.707 km。

（2）丹江口市各鄉鎮耕地非農化空間存在一定的差異性。整體而言，高值區集中分布于東部及西部地區，東部地區主要包括三官殿辦事處、丹趙路辦事處以及土關埡鎮，西部地區主要是六里坪鎮、官山鎮、武當山旅游經濟特區。

4.2 討論

耕地的合理利用與保護關乎糧食安全問題，在城鎮化大力推進的過程中，區域耕地非農化問題愈來愈嚴峻。筆者研究了2009—2021年丹江口市耕地非農化的遷移路徑，分析了整個縣域非農化的遷移特征及各鄉鎮的非農化差異，對研究區耕地的保護與精準化管理及國土空間規劃等方面提供了借鑒與參考，豐富了耕地保護制度轉型的理論。然而，該研究僅對丹江口市縣域尺度耕地非農化動態遷移路徑進行研究，而耕地非農化受自然、人文、經濟、政策等因素的影響，未來需要在耕地非農化及其變化規律方面進行深度剖析，明晰耕地非農化時空格局演變的有效驅動機制。

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