陜西省關(guān)中地區(qū)耕地質(zhì)量時(shí)空變化特征分析

摘 要：為深入了解陜西省關(guān)中地區(qū)耕地資源在質(zhì)量和數(shù)量上的時(shí)空變化特征，更好地保護(hù)耕地資源，保障國(guó)家糧食安全。本文基于關(guān)中地區(qū)2010年、2013年、2016年耕地?cái)?shù)據(jù)，采用耕地?cái)?shù)量變化強(qiáng)度、耕地利用動(dòng)態(tài)度、耕地質(zhì)量區(qū)位指數(shù)等4種模型進(jìn)行分析，研究結(jié)果表明：2010—2016年間，關(guān)中地區(qū)耕地?cái)?shù)量整體上成減少趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)耕地資源多方位的保護(hù)，減少速度明顯放緩;關(guān)中地區(qū)耕地以高等地和中等地為主，2016年綜合質(zhì)量等為9.68，整體質(zhì)量較好，6a間耕地質(zhì)量處于緩慢下降狀態(tài)。本研究成果以期為關(guān)中地區(qū)土地整治、等耕地資源管護(hù)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：關(guān)中地區(qū);耕地質(zhì)量;時(shí)空變化;耕地保護(hù)

中圖分類(lèi)號(hào)：S29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201015018

引言

耕地是人類(lèi)社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]，是糧食生產(chǎn)的重要前提與保障，耕地資源數(shù)量和質(zhì)量的變化時(shí)刻影響著農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和國(guó)家糧食安全[2-4]。我國(guó)雖然耕地面積總量可觀，擁有耕地1.35億hm2，但人均耕地占有量只有世界人均耕地占有量的45%;隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，城市建設(shè)占用了大量?jī)?yōu)質(zhì)耕地;大量農(nóng)民進(jìn)城務(wù)工，農(nóng)村缺少勞動(dòng)力，導(dǎo)致大量耕地被閑置甚至撂荒[5-8]。耕地資源現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，所以耕地質(zhì)量的相關(guān)研究十分有必要，以此來(lái)更深入了解耕地質(zhì)量變化特征，為耕地資源的保護(hù)提供參考。

近年來(lái)，耕地資源越來(lái)越受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，國(guó)內(nèi)許多學(xué)者都進(jìn)行了相關(guān)方面的研究。從省域?qū)用?，牛海鵬等運(yùn)用5種耕地變化測(cè)度模型，研究了河南省1996—2013年耕地?cái)?shù)量時(shí)空變化規(guī)律，并提出保護(hù)河南省耕地資源的相關(guān)建議[9]。從市域?qū)用鎭?lái)看，宋聚等通過(guò)構(gòu)建耕地綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，分析了井岡山市耕地質(zhì)量空間分布特征和聚集性規(guī)律，并提供了耕地保護(hù)分區(qū)方案[10]。就目前國(guó)內(nèi)學(xué)者研究現(xiàn)狀來(lái)看，研究尺度多側(cè)重于從省、市級(jí)行政區(qū)劃上進(jìn)行耕地資源時(shí)空變化的研究，以地理區(qū)域作為研究區(qū)域分析耕地資源時(shí)空變化特征的研究較少。本研究以陜西省關(guān)中地區(qū)做為研究區(qū)域，對(duì)關(guān)中地區(qū)2010—2016年間的耕地資源數(shù)量和質(zhì)量的時(shí)空變化特征分析，以期為關(guān)中地區(qū)耕地資源的保護(hù)提供參考。

1 研究區(qū)概況

關(guān)中，最早提及是在西漢的《史記》中，當(dāng)時(shí)的關(guān)中是指“四關(guān)之內(nèi)”，即潼關(guān)、散關(guān)、武關(guān)和蕭關(guān)?，F(xiàn)關(guān)中地區(qū)位于陜西省中部的關(guān)中平原，關(guān)中地區(qū)西起寶雞，東至潼關(guān)，南至秦嶺，北至黃土高原臺(tái)塬區(qū)，其行政區(qū)劃包括西安市、寶雞市、咸陽(yáng)市、銅川市、渭南市和楊凌示范區(qū)等5市1區(qū)，總面積5.56萬(wàn)km2，地貌兼跨平原、臺(tái)塬、山地等，氣候?qū)俦卑肭蚺瘻貛О霛駶?rùn)季風(fēng)氣候，年平均氣溫12～13.5℃，年平均降水量為600mm，主要集中在7—9月，關(guān)中地區(qū)熱量資源豐富，≥10℃時(shí)期達(dá)180～220d，積溫達(dá)3500～4500℃，灌區(qū)作物可1a3熟，旱地1a1熟或2a3熟，農(nóng)業(yè)土壤肥沃以褐土和棕壤為主。

關(guān)中地區(qū)是陜西省糧食主產(chǎn)區(qū)，截至2016年底，關(guān)中地區(qū)常住人口2401.74萬(wàn)人，GDP占全省64.56%，共計(jì)12525.19億元，耕地總面積168.05萬(wàn)hm2，共產(chǎn)糧754.86萬(wàn)t，占全省60.72%。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

耕地質(zhì)量數(shù)據(jù)分別來(lái)源于2010年、2013年、2016年陜西省縣級(jí)耕地質(zhì)量等別年度更新數(shù)據(jù);關(guān)中地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及人口數(shù)據(jù)來(lái)源于《陜西省統(tǒng)計(jì)年鑒2017》，耕地質(zhì)量利用等可以較為真實(shí)地反應(yīng)耕地在對(duì)應(yīng)區(qū)域的實(shí)際產(chǎn)出，所以本研究均采用耕地質(zhì)量利用等數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法

2.2.1 耕地?cái)?shù)量變化強(qiáng)度模型

耕地?cái)?shù)量變化幅度[11]是指在某段時(shí)間內(nèi)耕地利用的變化情況，通過(guò)對(duì)耕地利用強(qiáng)度的分析可看出區(qū)域耕地?cái)?shù)量變化強(qiáng)弱程度。數(shù)量變化強(qiáng)度模型公式：

P=Na-Nb（1）

Pm=Nb-Na×1T（2）

式中，a、b分別為研究期始末的年份;Na、Nb分別為研究期始末的耕地總面積;P和Pm分別為a～b時(shí)間段內(nèi)耕地?cái)?shù)量變化幅度和年平均變化幅度;T為研究時(shí)段長(zhǎng)度。Pm的絕對(duì)值越大說(shuō)明耕地?cái)?shù)量減少或增加的速度越快。

2.2.2 耕地利用動(dòng)態(tài)度模型

耕地利用動(dòng)態(tài)度[12]即耕地資源變化的速度，反映耕地?cái)?shù)量在一段時(shí)期內(nèi)的平均變化率。計(jì)算公式：

D=Na-NbNa×1T×100%（3）

式中，D為耕地利用動(dòng)態(tài)度;Na、Nb為研究期始末耕地總面積;T為研究時(shí)段長(zhǎng)度。D的絕對(duì)值越大說(shuō)明耕地資源減少或增加的速度越快。

2.2.3 耕地質(zhì)量區(qū)位指數(shù)模型

耕地質(zhì)量區(qū)位指數(shù)模型[13]主要用來(lái)分析耕地質(zhì)量利用等等別在關(guān)中地區(qū)的區(qū)域差異及聚集程度，計(jì)算公式：

Rij=（LijNi）/（∑ni=1Lij∑ni=1Ni）（4）

式中，Rij為第i個(gè)區(qū)域j等耕地質(zhì)量的區(qū)位指數(shù);Lij為第i個(gè)區(qū)域j等耕地的耕面積;n為關(guān)中地區(qū)劃分的區(qū)域個(gè)數(shù);Ni為第i個(gè)區(qū)域的耕地面積。

Rij>1，表示區(qū)域耕地質(zhì)量區(qū)位指數(shù)高于關(guān)中地區(qū)平均水平，說(shuō)明該區(qū)域j等別耕地面積比例較大;Rij<1，說(shuō)明區(qū)域耕地質(zhì)量區(qū)位指數(shù)低于關(guān)中地區(qū)平均水平，說(shuō)明該區(qū)域j等別耕地面積比例較小。

2.2.4 耕地質(zhì)量綜合等別模型

耕地質(zhì)量綜合等別[14]是按照研究區(qū)內(nèi)各等別的耕地比重求和，可以直觀反映關(guān)中地區(qū)各區(qū)域耕地質(zhì)量的整體情況，計(jì)算公式：

M=∑nj=1j×NjN（5）

式中，j為耕地質(zhì)量等別，Nj為某區(qū)域j等耕地面積;N為該區(qū)域的耕地總面積;M為區(qū)域耕地綜合質(zhì)量等別。

3 耕地時(shí)空變化結(jié)果與分析

3.1 耕地?cái)?shù)量時(shí)空變化分析

根據(jù)耕地?cái)?shù)量強(qiáng)度變化模型，利用公式1、2，對(duì)2010—2016年陜西省關(guān)中地區(qū)各市（區(qū)）耕地?cái)?shù)量變化幅度統(tǒng)計(jì)測(cè)算，得到關(guān)中地區(qū)6a間耕地?cái)?shù)量空間幅度變化情況（見(jiàn)表1），整體上來(lái)看，6a間關(guān)中地區(qū)耕地?cái)?shù)量整體減少，共減少0.96%，其中耕地面積減少幅度最大的是西安市，減少了5.64%，耕地面積增加幅度最大的是渭南市，增加了1.14%;分時(shí)段和區(qū)域來(lái)看，2010—2013年間，關(guān)中地區(qū)各市（區(qū)）整體耕地面積減少，其中渭南市耕地面積減少幅度最大，共減少1.90%，寶雞市和楊凌區(qū)耕地面積減少幅度相對(duì)較小;2013—2016年間關(guān)中地區(qū)耕地面積整體增加，渭南市和銅川市面積凈增加之和大于其它市（區(qū)）面積凈減少之和，凈增加0.7782×104hm2。

3.2 耕地質(zhì)量時(shí)空變化分析

統(tǒng)計(jì)關(guān)中地區(qū)2010—2016年間耕地質(zhì)量情況（見(jiàn)圖1），結(jié)果表明，2010—2016年間，關(guān)中地區(qū)耕地質(zhì)量利用等別處在4～14等之間，按照耕地質(zhì)量的優(yōu)（1～4等）、高（5～8等）、中（9～12等）、低（13～15等）4個(gè)層級(jí)統(tǒng)計(jì)（圖1），關(guān)中地區(qū)耕地主要以高等地和中等地為主，優(yōu)等地每年占耕地總面積較小，且每年面積均小于8000hm2。2016年關(guān)中地區(qū)優(yōu)等地、高等地、中等地和低等地分別占整個(gè)關(guān)中地區(qū)耕地總面積的0.28%、36.63%、48.37%和14.72%;相比2010年優(yōu)等地、高等地、低等地減少幅度分別是6.90%、4.30%和13.38%，中等地增加幅度為6.53%，總體上關(guān)中地區(qū)耕地質(zhì)量有下降趨勢(shì)。

3.3 耕地質(zhì)量時(shí)空變化特征分析

3.3.1 關(guān)中地區(qū)耕地?cái)?shù)量動(dòng)態(tài)度分析

根據(jù)耕地動(dòng)態(tài)度模型，利用公式3，通過(guò)對(duì)2010—2016年耕地?cái)?shù)量動(dòng)態(tài)度的分時(shí)段統(tǒng)計(jì)測(cè)算（見(jiàn)表2），從整體上看，2010—2016年間關(guān)中地區(qū)耕地呈減少趨勢(shì)，平均變化率為-0.1608%;2010—2013年間，關(guān)中地區(qū)耕地面積呈減少趨勢(shì)，平均變化率達(dá)-0.4745%;在2013—2016年間，關(guān)中耕地減少的趨勢(shì)被得到有效遏制，耕地面積呈上升趨勢(shì)，平均變化率達(dá)0.1551%。

從關(guān)中地區(qū)各市（區(qū)）來(lái)看，2010—2016年間，渭南市是關(guān)中地區(qū)唯一一個(gè)變化率為正的市，且變化率高于關(guān)中地區(qū)平均變化率，寶雞市變化率相對(duì)平穩(wěn)，且低于整個(gè)關(guān)中地區(qū)的平均變化率，西安市和楊陵區(qū)變化率較高，遠(yuǎn)高于關(guān)中地區(qū)平均水平變化率;在2013—2016年間，西安市、咸陽(yáng)市和楊凌區(qū)變化率放緩，銅川市和渭南市耕地變化率由負(fù)變正，耕地面積呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。

3.3.2 各市（區(qū)）耕地質(zhì)量區(qū)位指數(shù)變化分析

通過(guò)耕地質(zhì)量區(qū)位指數(shù)模型，利用公式4，依據(jù)關(guān)中地區(qū)2010—2016年耕地質(zhì)量分等成果，得出關(guān)中地區(qū)各市（區(qū)）耕地質(zhì)量區(qū)位指數(shù)計(jì)算結(jié)果如圖2～7所示，可以得到關(guān)中地區(qū)各市（區(qū)）耕地等別的分布及變化情況。

由柱狀圖可以得出，整個(gè)關(guān)中地區(qū)在3個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上的優(yōu)等地全部集中在西安市，高等地主要聚集在除銅川市外的其它市（區(qū)），中等地主要聚集在除銅川市和楊陵區(qū)之外的其它市（區(qū)），低等地主要聚集在寶雞市和銅川市。分市（區(qū)）來(lái)看，寶雞市高等地中8等地，中等地中9等、11等地和低等地的區(qū)位指數(shù)均高于關(guān)中地區(qū)平均水平;銅川市低等地區(qū)位指數(shù)高于關(guān)中地區(qū)平均水平，低等地聚集度較高;西安市優(yōu)等地、高等地中5～7等地和中等地中9～10等地區(qū)位指數(shù)高于關(guān)中地區(qū)平均水平;咸陽(yáng)市高等地中5等、6等、8等地和中等地中11等、12等地區(qū)位指數(shù)高于關(guān)中地區(qū)平均水平;楊凌區(qū)高等地區(qū)位指數(shù)高于關(guān)中地區(qū)平均水平。

3.3.3 關(guān)中地區(qū)各市（區(qū)）區(qū)域耕地綜合質(zhì)量等別變化分析

依據(jù)耕地綜合質(zhì)量等別分析模型利用公式5，統(tǒng)計(jì)分析關(guān)中地區(qū)2010—2016年間耕地綜合質(zhì)量等別變化情況（見(jiàn)表3）。從整個(gè)關(guān)中地區(qū)來(lái)看，2010—2016年間耕地綜合質(zhì)量等別從9.63下降到9.68，處于中等地序列，整體呈下降趨勢(shì)，但下降速度較為緩慢。分時(shí)段分市（區(qū)）來(lái)看，關(guān)中地區(qū)耕地綜合質(zhì)量最好的是楊凌區(qū)，2016年為7.81等;耕地綜合質(zhì)量最低的是銅川市，2016年為12.86等;西安市和楊凌區(qū)耕地綜合質(zhì)量為高等地，其它市（區(qū)）均為中等地。2010—2016年間除寶雞市耕地質(zhì)量綜合等別有輕微的上下浮動(dòng)，其它各市區(qū)均呈緩慢下降狀態(tài)。

4 結(jié)論

在通過(guò)研究和分析2010—2016年間關(guān)中地區(qū)耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量的時(shí)空變化情況可得如下結(jié)論。

2010—2016年間，關(guān)中地區(qū)耕地?cái)?shù)量整體上成減少趨勢(shì)，2010—2013年間關(guān)中地區(qū)耕地?cái)?shù)量減少，但在2013—2016年間耕地減少趨勢(shì)得到遏制，耕地?cái)?shù)量增加主要原因是渭南市和銅川市通過(guò)土地整治等措施，增加了耕地?cái)?shù)量。6a間，關(guān)中地區(qū)面積減少最多的是西安市，面積有增加的是渭南市，其它市（區(qū)）耕地面積減少趨勢(shì)放緩，減少勢(shì)頭被有效遏制。

2010—2016年間，關(guān)中地區(qū)耕地以高等地和中等地為主，優(yōu)等地僅存在于西安市，低等地主要集中于寶雞市和銅川市，優(yōu)等地、高等地和低等地面積均減少，優(yōu)等地面積減少幅度較小，高等地和低等地面積減少幅度較大，中等地面積增加;2010—2016年間關(guān)中地區(qū)耕地質(zhì)量總體呈中等地，耕地質(zhì)量總體呈緩慢下降趨勢(shì)。

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（責(zé)任編輯 李媛媛）

收稿日期：2020-09-12

作者簡(jiǎn)介：劉博如（1994-），男，在讀碩士。研究方向：耕地保護(hù)，土地利用規(guī)劃等。