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      我國東部地區(qū)耕地等別空間分布特征

      2018-08-01 07:53:32蔡興冉黃志英梁彥慶邢美玲葛京鳳潘佩佩
      江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018年13期
      關(guān)鍵詞:耕地面積總面積農(nóng)用地

      蔡興冉, 黃志英, 梁彥慶, 邢美玲, 葛京鳳, 潘佩佩

      (1.河北師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/河北省環(huán)境演變與生態(tài)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室,河北石家莊 050024;2.河北地質(zhì)大學(xué)土地資源與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院,河北石家莊 050031)

      耕地是人類賴以生存的基本資源,在人類生產(chǎn)和社會發(fā)展中具有重要作用,不同的耕地質(zhì)量所提供的糧食生產(chǎn)能力不同。近年來,隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,尤其是大城市的擴(kuò)張,建設(shè)用地不斷增加,城市周邊優(yōu)質(zhì)耕地不斷被占用,從而引起耕地質(zhì)量降低,因此關(guān)于耕地質(zhì)量等別成果空間差異性特征分析的研究日益重要。在全國(區(qū)域)尺度上,王洪波等采用標(biāo)準(zhǔn)畝的概念,以全國1等地為基準(zhǔn)核算我國標(biāo)準(zhǔn)耕地總量,分析我國耕地等別分異特性[1];孔祥斌等采用面積加權(quán)平均法分析我國西部耕地等別空間分布特征[2];魏洪斌等基于ArcGIS空間統(tǒng)計(jì)分析,應(yīng)用加權(quán)平均法分析我國中部糧食主產(chǎn)區(qū)耕地等別空間分布特征[3];王鳳嬌等對西北五省(區(qū))耕地質(zhì)量等別差異性進(jìn)行分析[4];李鵬山等分析了京津冀地區(qū)耕地質(zhì)量等別的空間差異[5];馬龍泉等分析了三江平原耕地質(zhì)量等別空間分異特征[6];陳建龍等分析了松嫩平原耕地等別空間分異特征[7]。在省(市)域尺度上,晏蔚楠等分析了四川省耕地等別的空間分布特征[8];羅洋洋分析了武漢市黃陂區(qū)耕地質(zhì)量空間分布特征[9];張青璞等分析了重慶市國家級農(nóng)用地分等匯總前后等別的分布規(guī)律[10];紅格爾對內(nèi)蒙古農(nóng)用地等別分布特點(diǎn)及差異性進(jìn)行了研究[11];賈建松對廊坊市耕地質(zhì)量等別空間分布特征進(jìn)行了研究[12]。在縣域尺度上,陳鏡宇等分析了云南烏蒙山片區(qū)耕地自然質(zhì)量等空間分布特征[13];緱武龍等研究了廣東省新興縣耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量及時空變化[14];施冰臣等對云南省瀾滄江流域耕地自然質(zhì)量空間分布特征進(jìn)行了研究[15]。

      我國東部地區(qū)人口密度大,作為我國經(jīng)濟(jì)的龍頭,其經(jīng)濟(jì)占我國經(jīng)濟(jì)總量的50%以上。2015年上半年,我國工業(yè)生產(chǎn)總值排前5位的省份,中東部地區(qū)占據(jù)4席,分別是江蘇省、廣東省、山東省和浙江省,作為整個中國經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定的“大盤”,其工業(yè)增加值增速均超過全國平均水平。東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)快速增長的同時,城市用地不斷擴(kuò)張,耕地尤其是城市周邊優(yōu)質(zhì)耕地面積不斷減少,因此分析東部地區(qū)耕地等別空間分布特征對于耕地保護(hù)具有現(xiàn)實(shí)意義。目前,關(guān)于區(qū)域尺度上的耕地等別研究主要集中在西部和中部地區(qū),且研究內(nèi)容主要集中在等別判定方法和成果應(yīng)用方面,而對于我國東部地區(qū)耕地等別空間差異性分析的研究較少?;?015年耕地等別省域年度更新數(shù)據(jù),采用面積加權(quán)平均法和等別方差法對我國東部地區(qū)耕地等別進(jìn)行空間差異性研究,深入分析東部地區(qū)各省(市)耕地等別狀況,以期為城市的健康發(fā)展、區(qū)域耕地的保護(hù)及土地的整治提供科學(xué)依據(jù)。

      1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

      1.1 研究區(qū)概況

      根據(jù)我國各地區(qū)的自然狀況、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、土地利用現(xiàn)狀以及土地利用特點(diǎn)等方面的差異,《全國土地利用總體規(guī)劃綱要(2006—2020年)》將全國劃分為西部地區(qū)、東部地區(qū)、中部地區(qū)以及東北地區(qū),其中東部地區(qū)包括北京、天津、河北、山東、上海、江蘇、浙江、福建、廣東、海南等10個省(市)(圖1)。根據(jù)2016年《中國國土資源統(tǒng)計(jì)年鑒》可知,東部地區(qū)耕地總面積為2 635.29萬hm2,約占全國耕地面積的20%。東部地區(qū)光熱充足,水土資源條件較好,面積廣闊,地形以平原、丘陵為主,地勢低平,區(qū)內(nèi)的小部分山地主要為南嶺、武夷山脈等。總體上看,東部地區(qū)耕地面積相對較少,生態(tài)環(huán)境南北差異較大,在自然與社會多方面因素的影響下,區(qū)域內(nèi)耕地質(zhì)量存在空間上的差異性。

      1.2 數(shù)據(jù)來源

      數(shù)據(jù)基礎(chǔ)為2015年我國東部地區(qū)10個省(市)農(nóng)用地分等國家級匯總成果,比例尺為1 ∶50萬;經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于各省(市)城市統(tǒng)計(jì)年鑒。

      2 研究方法

      根據(jù)GB/T 28407—2012《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》以及《全國土地利用總體規(guī)劃綱要(2006—2020年)》,以省(市)為研究單元,首先采用面積加權(quán)平均法計(jì)算東部地區(qū)各省(市)的耕地平均等別,分析區(qū)域內(nèi)耕地等別空間的分異特征;并在此基礎(chǔ)上采用等別方差法計(jì)算東部地區(qū)各省(市)耕地等別的離散程度,以進(jìn)一步反映耕地質(zhì)量的可改善程度。

      2.1 面積加權(quán)平均法

      面積加權(quán)平均法[16]可用以計(jì)算評價區(qū)域耕地質(zhì)量的整體平均水平。本研究采用面積加權(quán)平均法計(jì)算我國東部地區(qū)各省(市)耕地的平均等別,進(jìn)而分析該地區(qū)耕地等別空間分異特征,具體計(jì)算公式為

      (1)

      式中:Y為某省(市)耕地等別平均值;i為該省(市)耕地等別;imax為該省(市)耕地等別的最大值;imin為該省(市)耕地等別的最小值;S表示各省(市);Si為該省(市)i等耕地的面積;S總為該省(市)的總耕地面積。

      2.2 等別方差法

      采用等別方差表示東部地區(qū)各省(市)耕地質(zhì)量等別的離散程度,進(jìn)一步反映耕地質(zhì)量的可改善程度。等別方差的計(jì)算公式為

      (2)

      式中:Y(x)為某省(市)耕地等別的方差;N為S區(qū)域等別個數(shù)。

      3 結(jié)果與分析

      3.1 耕地等別數(shù)量分布特征

      根據(jù)農(nóng)用地分等匯總成果,全國的耕地質(zhì)量等別被劃分為15等,等別范圍為1~15等,其中1等地質(zhì)量最好,15等地質(zhì)量最差。東部地區(qū)的耕地質(zhì)量等別以6~10等為主,面積加權(quán)平均等別為8.19等,比全國平均等別(9.96等)高1.77個等別。

      按照1~4等、5~8等、9~12等、13~15等將我國耕地質(zhì)量劃分為優(yōu)等地、高等地、中等地和低等地。由圖2可知,東部地區(qū)優(yōu)等地面積為76.72萬hm2,占其耕地總面積的 2.91%;高等地面積為1 456.56萬hm2,占其耕地總面積的 55.27%;中等地面積為910.93萬hm2,占其耕地總面積的 34.57%;低等地面積為191.08萬hm2,占其耕地總面積的7.25%。

      3.2 耕地等別省域分布特征

      由表1可知,東部地區(qū)的耕地等別分布情況差異較大,其中上海、江蘇、廣東等南方省(市)的耕地等別較高,主要為 5~6等;而海南省雖然也位于南方,但因自然因素的限制,耕地等別主要為6~8等,比上海、江蘇、廣東等省(市)的耕地等別低;北方的天津市耕地等別較低,主要為9~12等;北京市的耕地等別處在高等地與中等地之間,主要為8~10等;河北省無優(yōu)等地,耕地等別主要為8~14等;浙江省、福建省、山東省的耕地等別也較低,主要為7~10等。

      總體來看,東部地區(qū)大部分省(市)耕地以高等地和中等地主,只有廣東省的優(yōu)等地所占比例較大。從優(yōu)等地、高等地、中等地和低等地水平來看,在東部地區(qū)10個省(市)中,優(yōu)等地分布于7個省(市),面積共76.57萬hm2,占東部地區(qū)農(nóng)用地評定總面積的2.91%,其中廣東省的優(yōu)等地面積最大,為68.08萬hm2,浙江省的優(yōu)等地面積為6.17萬hm2,山東省的優(yōu)等地面積最小,為0.03萬hm2,福建省、上海市、江蘇省的優(yōu)等地面積稍大于山東省,分別為1.10萬、0.40萬、0.31萬hm2。高等地分布于9個省(市),面積共 1 456.54萬hm2,占東部地區(qū)農(nóng)用地評定總面積的55.27%,其中江蘇省、山東省、廣東省、河北省的高等地面積較大,分別為457.43萬、444.13萬、183.93萬、119.76萬hm2,占東部地區(qū)農(nóng)用地評定總面積的45.74%;天津市沒有高等地分布。中等地分布于8個省(市),面積共910.91萬hm2,占東部地區(qū)農(nóng)用地評定總面積的34.57%,其中河北省、山東省、浙江省的中等地面積較大,分別為346.02萬、318.40萬、98.91萬hm2, 占東部地區(qū)農(nóng)用地評定總面積的28.97%; 上海市和江蘇省沒有中等地分布。低等地分布于4個省(市),面積共191.09萬hm2,占東部地區(qū)農(nóng)用地評定總面積的7.25%,其中河北省的低等地面積最大,為188.75hm2;北京、天津、山東、上海、江蘇、廣東等6個省(市)沒有低等地分布。

      表1 東部地區(qū)10個省(市)耕地等別構(gòu)成

      根據(jù)面積加權(quán)平均法計(jì)算得出東部地區(qū)各省(市)耕地的平均等別,由表1可知,耕地平均等別最高的省(市)是廣東省、上海市、江蘇省,分別為5.50、5.80、6.10等;最低的省(市)是河北省、天津市,分別為10.80、10.30等。耕地平均等別最高的廣東省比最低的河北省高5.3等。各省(市)之間耕地等別的差異性表現(xiàn)為南方地區(qū)的上海、江蘇、浙江、海南、廣東等省(市)的耕地質(zhì)量較好,平均等別主要為5、6、8等;北方地區(qū)的北京、天津、河北等省(市)的耕地質(zhì)量相對于南方地區(qū)較差,平均等別主要為8、10等。

      3.3 耕地等別土地利用區(qū)分布特征

      《全國土地利用總體規(guī)劃綱要(2006—2020年)》將東部地區(qū)劃分為京津冀魯區(qū)、蘇浙滬區(qū)、閩粵瓊區(qū)等3個土地利用區(qū)。由圖3可知,閩粵瓊區(qū)的耕地等別明顯高于京津冀魯區(qū)和蘇浙滬區(qū)。從3個土地利用區(qū)等別分布范圍來看,京津冀魯區(qū)耕地等別范圍為4~15等,其中8等、9等地分布范圍較多;蘇浙滬區(qū)耕地等別范圍為2~13等,其中6等地分布范圍較多;閩粵瓊區(qū)耕地等別范圍為1~14等,其中5等、6等地分布范圍較多。

      京津冀魯區(qū)耕地面積為1 482.87萬hm2,由圖4可知,其耕地等別以中等地為主,中等地面積占其總耕地面積的48.35%,其次為高等地,占其總耕地面積的38.92%,低等地面積為188.75 hm2,占其總耕地面積的12.73%。蘇浙滬區(qū)、閩粵瓊區(qū)耕地面積分別為 683.39萬、469.03萬hm2,耕地等別均以高等地為主,分別占其總耕地面積的84.51%、64.37%,其次為中等地,分別占其總耕地面積的14.47%、20.27%。此外,在閩粵瓊區(qū)還有少量優(yōu)等地分布,占其總耕地面積的14.87%。

      根據(jù)面積加權(quán)平均方法計(jì)算得到三大土地利用區(qū)的耕地平均等別,由圖4可知,在三大土地利用區(qū)中,京津冀魯區(qū)耕地平均等別最低,為9.50等,與東部地區(qū)耕地平均等別(8.19等)相比低1.31等,但與全國等地平均等別(9.96等)相比則高0.46等,基本上持平;蘇浙滬區(qū)和閩粵瓊區(qū)耕地平均等別均為6.70等,比京津冀魯區(qū)平均等別高2.80等,比東部地區(qū)耕地平均等別高1.49等,比全國耕地平均等別高3.26等。

      3.4 耕地等別復(fù)種類型分布特征

      復(fù)種指數(shù)是指在一定時期內(nèi)同一地塊耕地面積上種植農(nóng)作物的平均次數(shù),復(fù)種程度可反映不同地區(qū)、年份以及生產(chǎn)單位之間耕地的利用狀況[17-20]。復(fù)種指數(shù)的高低受到當(dāng)?shù)責(zé)崃俊⑺?、土壤、勞動力等條件的約束,其中熱量條件好、無霜期長、水分充足的區(qū)域復(fù)種指數(shù)較高,耕地生產(chǎn)能力也較大。在自然環(huán)境的影響下,東部地區(qū)存在多種耕作制度,耕地生產(chǎn)能力差異性顯著。依據(jù)農(nóng)用地分等規(guī)程,東部地區(qū)10個省(市)可被劃為5個耕作制度一級區(qū),分別是黃淮海區(qū)、長江中下游區(qū)、江南區(qū)、華南區(qū)、內(nèi)蒙古高原及長城沿線區(qū)。按照復(fù)種類型劃分東部地區(qū)各指標(biāo)區(qū),并通過面積加權(quán)平均法計(jì)算各耕作制度一級區(qū)的平均等別。

      通過統(tǒng)計(jì)分析可知,東部地區(qū)各耕作制度一級區(qū)復(fù)種類型差異顯著,耕地平均等別由一年一熟、一年兩熟到一年三熟遞增。在5個耕作制度一級區(qū)中,僅內(nèi)蒙區(qū)高原及長江沿線區(qū)是一年一熟區(qū),耕地平均等別為10.76等,與其他復(fù)種類型相比明顯偏低,且比全國耕地等別低0.80等;黃淮海區(qū)和長江中下游區(qū)是一年兩熟區(qū),2個區(qū)耕地平均等別為9.23等,比全國平均等別高0.73等;江南區(qū)和華南區(qū)是一年三熟區(qū),耕地平均等別較高,2個區(qū)等別的平均值為6.71等,比全國平均等別高3.25等。

      3.5 耕地等別經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)分布特征

      根據(jù)《中國區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展報(bào)告》(2015—2016年)分析了2015年東部地區(qū)省級行政級別的經(jīng)濟(jì)增長分化態(tài)勢,由表2可以看出,天津市、福建省的經(jīng)濟(jì)增長速度較快,分別為9.3%、9.0%;江蘇省、廣東省、山東省、浙江省、海南省的經(jīng)濟(jì)增長速度高于全國平均水平,均大于7.7%;上海市、北京市、河北省的經(jīng)濟(jì)增長速度等于或低于全國平均水平。按經(jīng)濟(jì)增長速度將東部地區(qū)各省(市)分為高速發(fā)展區(qū)(天津市、福建省)、快速發(fā)展區(qū)(江蘇省、廣東省、山東省、浙江省、海南省)與平穩(wěn)發(fā)展區(qū)(上海市、北京市、河北省)等3個經(jīng)濟(jì)區(qū)。

      根據(jù)農(nóng)用地分等結(jié)果,對東部地區(qū)三大經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)的耕地等別進(jìn)行分析。從表3可以看出,快速發(fā)展區(qū)耕地等別較高,高速發(fā)展區(qū)耕地等別次之,平穩(wěn)發(fā)展區(qū)耕地等別較低。從各經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)的耕地等別來看,高速發(fā)展區(qū)的耕地等別為 3~13 等,主要為8~10等;快速發(fā)展區(qū)的耕地等別為1~14等,主要集中在6~8等;平穩(wěn)發(fā)展區(qū)的耕地等別為4~15等,主要為8~14等,各經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)耕地等別集中分布差異明顯。高速發(fā)展區(qū)耕地以中等地和高等地為主,分別占其總耕地面積的55.83%、43.21%,優(yōu)等地和低等地分布較少,分別占0.65%、0.31%;快速發(fā)展區(qū)耕地以高等地為主,占其耕地總面積的69.71%,其次為中等地,占25.94%,優(yōu)等地和低等地耕地較少,分別占4.27%、0.10%;平穩(wěn)發(fā)展區(qū)耕地以中等地和低等地為主,分別占其耕地總面積的51.02%、27.14%,其次為高等地,占21.79%,優(yōu)等地面積最少,占比約為0.06%。

      表2 2015年東部地區(qū)10個省(市)經(jīng)濟(jì)總量與增速情況

      表3 東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)分區(qū)耕地等別空間分布

      用面積加權(quán)平均法計(jì)算得出耕地平均等別,由圖5可知,快速發(fā)展區(qū)耕地平均等別最高,為7.31等,比全國耕地平均等別高2.65等;高速發(fā)展區(qū)耕地平均等別較高,為8.71等,比全國耕地平均等別高1.25等;平穩(wěn)發(fā)展區(qū)耕地平均等別最低,為10.62等,比全國耕地平均等別低0.66等。

      3.6 耕地等別離散程度分析

      基于東部地區(qū)耕地平均等別,采用等別方差法計(jì)算其耕地等別的離散程度,并采用自然斷點(diǎn)分級法對耕地等別方差進(jìn)行分類,以此反映區(qū)域耕地可改善提高的程度。

      由表4可知,耕地質(zhì)量等別離散程度可分為5級,分別為高程度(10.64~12.56)、較高程度(8.35~10.63)、 適中程度(5.17~8.34)、較低程度(2.09~5.16)、低程度(2.01~2.08)。高程度與較高程度的有浙江省、河北省、廣東省、海南省,其中廣東省、浙江省、海南省的耕地等別較高,區(qū)域內(nèi)均有優(yōu)等地分布,耕地可改善程度較高;河北省耕地等別范圍為5~15等,無優(yōu)等地分布,高等地與中等地面積較多,少量低等地分布,耕地可改善程度也較高。適中程度的有山東省和福建省,2個省耕地面積較大,占東部地區(qū)耕地總面積的34%,以中等地和高等地為主,耕地可改善程度適中。較低程度和低程度的有北京市、天津市、上海市、江蘇省,4個省(市)耕地面積占東部地區(qū)耕地總面積的比例較少,僅為21%,耕地質(zhì)量平均等別處于中等水平,且其耕地可改善程度低于東部地區(qū)其他省(市)。

      表4 東部地區(qū)10個省(市)耕地等別的方差

      5 結(jié)論與討論

      從東部地區(qū)整體角度出發(fā),綜合應(yīng)用東部地區(qū)10省(市)的省級耕地質(zhì)量更新數(shù)據(jù)庫成果,全面分析東部地區(qū)耕地等別特征,揭示區(qū)域整體耕地等別空間分布差異性。東部地區(qū)耕地等別總體水平較好,其耕地平均等別為8.19等,比全國耕地平均等別(9.96等)高1.77等;耕地以高等地和中等地為主,其面積占東部地區(qū)評定總面積的89.84%。在土地利用區(qū)中,耕地等別存在明顯的差異性,蘇浙滬區(qū)和閩粵瓊區(qū)耕地平均等別相等,均高于京津冀魯區(qū)。在標(biāo)準(zhǔn)耕作制度一級區(qū)中,不同復(fù)種類型的耕地等別不同,總體上復(fù)種次數(shù)越多,耕地平均等別越高。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展分區(qū)中,耕地等別隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不同而不同,主要表現(xiàn)為快速發(fā)展區(qū)較高,高速發(fā)展區(qū)次之,平穩(wěn)發(fā)展區(qū)最低。采用等別方差法可分析耕地等別離散程度,東部地區(qū)各省(市)耕地等別離散程度差異較大,與北方地區(qū)相比,南方地區(qū)耕地等別離散程度整體略高,耕地可改善程度較高。

      從東部地區(qū)整體出發(fā),通過數(shù)量結(jié)構(gòu)、省域分布、土地利用區(qū)、復(fù)種類型以及經(jīng)濟(jì)分區(qū)分析耕地等別分布范圍、分布結(jié)構(gòu)以及平均狀況,結(jié)果顯示,耕地等別空間分布具有明顯的差異性。由于研究地區(qū)的特殊性,從經(jīng)濟(jì)分區(qū)角度揭示經(jīng)濟(jì)發(fā)展與耕地等別質(zhì)量的關(guān)系、基于耕地等別離散程度反映區(qū)域耕地可改善、提高的程度,具有一定的新穎性。本研究只分析了東部地區(qū)耕地等別的空間分布特征,而對于反映耕地等別的影響要素、空間分布差異性原因以及耕地質(zhì)量的保護(hù)等研究可作為進(jìn)一步研究的重點(diǎn)。

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