基于GIS的耕地資源動(dòng)態(tài)變化特征研究

羅政 黎星 周斯黎

摘 ?要 ?為深入研究耕地保護(hù)與土地利用的關(guān)系，本文基于衡陽縣2005年和2016年兩期土地利用現(xiàn)狀圖，運(yùn)用GIS技術(shù)和統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)2005年-2016年期間衡陽縣不同區(qū)域（山區(qū)、半山區(qū)和丘陵區(qū)）耕地的變化數(shù)量、變化速率、變化方向、空間差異等特征進(jìn)行分析，并探討其形成原因，從而為衡陽縣及我省耕地利用管理和保護(hù)決策提供技術(shù)分析方法。

關(guān)鍵詞 ?衡陽縣;耕地資源;動(dòng)態(tài)變化

中圖分類號(hào)：P208 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

Abstract： In order to deeply study the relationship between cultivated land protection and land use， based on the land use map of Hengyang County in 2005 and 2016， this paper analyzes changes in the number of cultivate land， rate changes， changes direction and space differences in different regions （mountains、semi-mountainous and hilly areas）in Hengyang County during 2005 -2016，through GIS technology and Statistical analysis methods， and discusses the reasons for its formation. Therefore， it provides technical analysis methods for the use management and protection decisions of cultivated land in Hengyang County and our province.

Keyword： Hengyang county， cultivated land resource， dynamic change

0 ?引言

耕地是土地資源的精華，是獲得糧食的基本物質(zhì)基礎(chǔ)，與人們的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)關(guān)系密切[1]。耕地處于不斷的變化中，而且區(qū)域間由于自然條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的不同，耕地面積變化呈現(xiàn)不同的特征[1]。耕地保護(hù)是我國政府非常重視的一項(xiàng)土地管理工作，它直接關(guān)系到國家糧食安全戰(zhàn)略目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有極其重要的基礎(chǔ)保障作用。

重視區(qū)域耕地動(dòng)態(tài)變化研究，及時(shí)了解和掌握耕地的數(shù)量變化動(dòng)態(tài)及其空間特點(diǎn)，分析耕地面積變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，對(duì)合理利用耕地資源，保護(hù)、維護(hù)耕地總量動(dòng)態(tài)平衡，協(xié)調(diào)好耕地保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系，進(jìn)一步調(diào)整用地結(jié)構(gòu)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)優(yōu)勢地區(qū)的持續(xù)發(fā)展以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展等具有十分重要的意義[2-6]。

1 ?研究區(qū)概況與資料來源

1.1研究區(qū)域概況

衡陽縣地處衡陽市西北部，湘江中游，東南至衡陽市區(qū)僅18公里，轄區(qū)總面積2558.61平方公里。衡陽縣地處五嶺上升和洞庭湖下陷的過渡地帶，即“衡陽盆地”北沿，區(qū)域內(nèi)中部丘陵起伏，小塊平原星羅棋布。衡陽縣山區(qū)、半山區(qū)和丘陵區(qū)約各占轄區(qū)總面積的三分之一。

衡陽縣區(qū)位條件優(yōu)越，交通便利。近年來，衡陽縣國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市化水平快速提高，近城區(qū)區(qū)域經(jīng)濟(jì)水平較高，近山區(qū)區(qū)域經(jīng)濟(jì)水平相對(duì)落后。由于經(jīng)濟(jì)條件的不同，各區(qū)域的耕地保護(hù)形勢也各有特征。

1.2資料來源

本文研究對(duì)象為衡陽縣行政轄區(qū)內(nèi)耕地。由于各時(shí)期土地利用分類系統(tǒng)的差異，為便于研究，按照同一土地分類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)兩期土地利用現(xiàn)狀分類進(jìn)行調(diào)整與統(tǒng)一，主要?jiǎng)澐譃楦?、林地、園地、城鎮(zhèn)村及工礦用地、交通用地、水域和未利用地。相關(guān)耕地現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)來源于2005年-2016年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)，圖件主要包括2005年和2016年兩期土地利用現(xiàn)狀圖。

2 ?研究方法

2.1轉(zhuǎn)移矩陣分析

借用土地利用/覆蓋變化研究中的轉(zhuǎn)移矩陣，轉(zhuǎn)移矩陣能夠直觀揭示每種景觀斑塊類型的減少面積及分別來自或轉(zhuǎn)變?yōu)槟男┚坝^斑塊類型。由于本研究以耕地資源為研究目標(biāo)，故將2期土地利用現(xiàn)狀圖中的耕地景觀提取合并得到出現(xiàn)過耕地景觀的區(qū)域，以此區(qū)域?yàn)檗D(zhuǎn)移矩陣的研究范圍。利用2期的土地利用現(xiàn)狀圖在地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS10.1空間分析功能的支持下生成轉(zhuǎn)移矩陣。

2.2耕地變化特征指標(biāo)

2.2.1耕地轉(zhuǎn)移速率

式中：為耕地在監(jiān)測時(shí)期至期間的轉(zhuǎn)移速率。為耕地在監(jiān)測時(shí)期至期間轉(zhuǎn)變?yōu)榉歉氐拿娣e總和，為耕地在監(jiān)測期初的面積，為耕地在監(jiān)測期間未變化的面積[6-7]。

2.2.2耕地新增速率

式中：為耕地在監(jiān)測時(shí)期至期間的新增速率。為非耕地在監(jiān)測時(shí)期至期間轉(zhuǎn)變?yōu)楦氐拿娣e，為耕地在監(jiān)測期初的面積，為耕地在監(jiān)測期間未變化的面積[2]。

2.2.3耕地變化速率

3 ?耕地動(dòng)態(tài)變化分析

3.1耕地轉(zhuǎn)移速度分析

近年來，衡陽縣大量耕地轉(zhuǎn)為其他用地，衡陽縣2005年-2016年耕地空間變化情況見圖1。通過表1分析，2005年-2016年衡陽縣共有0.72%耕地轉(zhuǎn)為非耕地，衡陽縣耕地的轉(zhuǎn)移速率是平均每年轉(zhuǎn)移0.07%。從區(qū)域分布來看，耕地轉(zhuǎn)移速率的關(guān)系為丘陵區(qū)>半山區(qū)>山區(qū)。由表2可知，2005年-2016年間衡陽縣共新增耕地0.79%，耕地的年平均新增速率是0.08%。從區(qū)域分布來看，耕地新增速率的關(guān)系為丘陵區(qū)>山區(qū)>半山區(qū)。綜合耕地轉(zhuǎn)移和新增情況，可得衡陽縣耕地變化情況（表3），2005年-2016年全區(qū)共有1.51%的耕地發(fā)生了變化，其年平均變化速率為0.15%。以丘陵區(qū)耕地變化速率最快，年平均變化速率是0.23%，其次是山區(qū)，年平均變化速率是0.11%，丘陵區(qū)的耕地變化速率最小，為0.08%。

從區(qū)域分布來看，衡陽縣丘陵區(qū)、半山區(qū)的耕地轉(zhuǎn)移速率均高于新增速率，耕地資源的變化態(tài)勢不容樂觀。從表3中可以看出，不同區(qū)域耕地相對(duì)變化率的關(guān)系為：丘陵區(qū)>山區(qū)>半山區(qū)。衡陽縣丘陵區(qū)是耕地分布最廣泛的地區(qū)，也是耕地質(zhì)量優(yōu)良且集中連片區(qū)，但同時(shí)該區(qū)域也是經(jīng)濟(jì)條件最好、人文社會(huì)活動(dòng)最為頻繁的區(qū)域，因此，耕地的變化相對(duì)其他區(qū)域變化幅度較大。

3.2耕地變化的來源去向分析

3.2.1耕地減少去向的區(qū)域特征分析

由耕地減少的去向（表4）可以看出，衡陽縣耕地減少的主要原因是非農(nóng)建設(shè)占用耕地（去向?yàn)槌擎?zhèn)村及工礦用地、交通用地），其導(dǎo)致耕地減少面積占耕地減少去向總量的94.16%，其次是農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整（去向?yàn)閳@地、其他農(nóng)用地等），所占比例為5.22%。另外，地質(zhì)災(zāi)害等原因造成耕地減少的數(shù)量占耕地去向數(shù)量的約0.62%。

衡陽縣耕地減少去向具有明顯的區(qū)域特征（表5）。耕地減少過程中，丘陵區(qū)減少耕地面積最多，山區(qū)耕地減少的面積最少。

綜合比較不同區(qū)域的耕地去向，不難發(fā)現(xiàn)，三個(gè)區(qū)域的共同特點(diǎn)是在耕地減少的去向中，建設(shè)占用所占的比重最大。隨著衡陽縣城市化進(jìn)程的加快，特別是城市化重點(diǎn)區(qū)域，城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和非農(nóng)業(yè)人口的大量增加使城市建設(shè)用地需求越來越大，這些區(qū)域的耕地為城市的擴(kuò)展提供了先天的便利條件，大量的耕地向建設(shè)用地流轉(zhuǎn)。

其次是農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。由于不同農(nóng)用地經(jīng)濟(jì)效益的差異，農(nóng)民也會(huì)做出理性的選擇，其表現(xiàn)形式為農(nóng)業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整，變化方向以耕地向果園、花卉、經(jīng)濟(jì)林等精細(xì)農(nóng)業(yè)和園藝農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鳌?/p>

在山區(qū)，由于受自然條件的限制，建設(shè)占用造成耕地減少的比重相對(duì)較小，而變?yōu)槲蠢玫氐谋戎刂饾u增大，這是由于一方面位于山區(qū)的耕地坡度大、土層薄、耕地破碎等，導(dǎo)致種糧的經(jīng)濟(jì)效益差，隨著城市化的推進(jìn)，山區(qū)的農(nóng)民受經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)，紛紛棄農(nóng)進(jìn)城打工，造成部分土地?zé)o人耕種，引起耕地的拋荒。另一方面是因泥石流、崩滑塌、滑坡等自然災(zāi)害損毀了少量耕地。

由此可以看出，衡陽縣不同區(qū)域耕地變化的特征不完全相同，各區(qū)域的耕地減少去向與各區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和土地利用需求有關(guān)。應(yīng)立足于各區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和自然條件，分析各區(qū)域耕地變化的內(nèi)在演變特征，因地制宜地、針對(duì)性地實(shí)行有效的保護(hù)措施。

3.2.2耕地增加來源區(qū)域特征分析

由新增加耕地的來源（表6）可以看出，衡陽縣新增耕地主要來自農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整（來源為園地、林地），增加的耕地面積占全區(qū)耕地增加來源的85.96%，來自土地開發(fā)（來源為未利用地、水域中的灘涂）增加的耕地面積約占12.54%。來自土地復(fù)墾（來源為城鎮(zhèn)村及工礦用地）增加的耕地面積約占全區(qū)耕地增加來源的0.49%。

衡陽縣耕地增加來源具有明顯的區(qū)域特征（表7）。丘陵區(qū)補(bǔ)充耕地面積最多，新補(bǔ)充耕地面積占全縣新增耕地面積的56.57%，山區(qū)補(bǔ)充的耕地面積為全縣新增耕地面積的37.55%，半山區(qū)面積最小，僅占5.88%。此外，丘陵區(qū)、半山區(qū)和山區(qū)新增耕地主要來源均為農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整（增加來源為園地、林地），占耕地增加總量的分別為90.50%、96.64%、77.46%，其次為土地開發(fā)（增加來源為未利用地、水域中的灘涂），其中丘陵區(qū)和山區(qū)的比例分別為8.07%、21.25%。來自土地復(fù)墾的（增加來源為城鎮(zhèn)村及工礦用地）新增耕地占耕地增加總量的比例分別為0.32%、3.34%、0.09%。

綜上所述，在今后的土地利用過程中，應(yīng)立足于本縣實(shí)際，因地制宜的分區(qū)域制定相應(yīng)的補(bǔ)充耕地途徑：丘陵區(qū)應(yīng)積極盤活存量建設(shè)用地，盡量避免非農(nóng)建設(shè)占用耕地;山區(qū)和半山區(qū)，應(yīng)加大土地開發(fā)的力度，加強(qiáng)對(duì)廢棄農(nóng)村居民點(diǎn)和獨(dú)立工礦的復(fù)墾。另一方面應(yīng)在對(duì)未利用地宜耕適宜性科學(xué)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)未利用地進(jìn)行開發(fā)，但也不能片面強(qiáng)調(diào)未利用地的開發(fā)，以免造成嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境問題。

4 ?結(jié)論

（1）采用耕地轉(zhuǎn)移速率、耕地新增速率和耕地的變化速率等指標(biāo)可以較好地體現(xiàn)衡陽縣耕地資源的變化態(tài)勢，為耕地保護(hù)研究提供技術(shù)分析手段。

（2）2005年-2016年12年間全縣共有0.72%的耕地轉(zhuǎn)移為非耕地，衡陽縣耕地的轉(zhuǎn)移速率是平均每年轉(zhuǎn)移0.07%，同期衡陽縣共新增耕地0.79%，耕地年平均的新增速率是0.08%，綜合耕地轉(zhuǎn)移和新增的結(jié)果，全區(qū)共1.51%耕地發(fā)生了變化，年平均變化速率是0.15%。

（3）耕地轉(zhuǎn)移速率、新增速率及相對(duì)變化率在山區(qū)、半山區(qū)和丘陵區(qū)存在明顯的差異。具體表現(xiàn)如下：耕地轉(zhuǎn)移速率的關(guān)系為丘陵區(qū)>半山區(qū)>山區(qū);耕地新增速率的關(guān)系為丘陵區(qū)>山區(qū)>半山區(qū);耕地相對(duì)變化率的關(guān)系，丘陵區(qū)>山區(qū)>半山區(qū)。

（4）研究表明，衡陽縣耕地減少的主要原因是建設(shè)占用和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，耕地增加主要是由于農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和土地開發(fā)。耕地流向變化具有明顯的區(qū)域特征，各區(qū)域今后因深入分析各自耕地來源去向內(nèi)在機(jī)理的基礎(chǔ)上，因地制宜的制定區(qū)域性的耕地利用管理和保護(hù)決策。

（5）耕地保護(hù)是我國的一項(xiàng)基本國策，在土地利用過程中應(yīng)充分發(fā)揮耕地作為“綠心”、“綠帶”等生態(tài)保護(hù)的作用，這樣既能高效地保護(hù)耕地，也能限制城鎮(zhèn)建設(shè)的無序擴(kuò)張。

參考文獻(xiàn)/References

[1]張紅俠.張掖市耕地面積動(dòng)態(tài)變化及區(qū)域差異研究[J].甘肅農(nóng)業(yè)，2006，（2）：75.

[2]邵曉梅，謝俊奇.中國耕地資源區(qū)域變化態(tài)勢分析[J].資源科學(xué)，2006，29（1）：36-41.

[3]陳印軍，吳凱.中國不同區(qū)域耕地資源變化狀況、原因及保護(hù)措施[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2005，21（8）： 373-376.

[4]何書金，李秀彬.環(huán)渤海地區(qū)耕地變化及動(dòng)因分析[J].自然資源學(xué)報(bào)，2002，17（3）：345-352.

[5]趙翠薇，濮勵(lì)杰，孟愛云.不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段地區(qū)耕地變化的對(duì)比研究——以廣西江洲河江蘇吳江為例[J].資源科學(xué)，2006，28（5）：50-56.

[6]陳百明，周小萍.中國近期耕地總量動(dòng)態(tài)平衡的數(shù)量和質(zhì)量分析[J].資源科學(xué)，2004，26（5）： 38-45.

[7]劉盛和，何書金.土地利用動(dòng)態(tài)變化的空間分析測算模型[J].自然資源學(xué)報(bào)，2002，17（5）： 533-540.

[8]俞勇軍，陸玉麒.江陰市耕地變化驅(qū)動(dòng)因素及耕地利用效率定量研究[J].經(jīng)濟(jì)地理.2002，（7）：440-447.

[9]龐英，王寶海，劉學(xué)忠等.山東省耕地利用綜合效益的時(shí)空分異特征[J].資源科學(xué).2007，（3）：131-136.

[10]黃賢金， 濮勵(lì)杰，尚貴華.耕地總量動(dòng)態(tài)平衡政策在問題及改革建議[J].中國土地科學(xué)2001，（7）：2-5.

[11]朱道林.【土地管理學(xué)】.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2007.1.

[12]劉黎明.【土地資源學(xué)】.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2004.2.

[13]王萬茂，韓桐魁.【土地利用規(guī)劃學(xué)】.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2002.2.

[14]經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展與耕地保護(hù)[J].中國土地科學(xué).2005，（4）：62-56.