基于空間分析喀斯特山區(qū)耕地細(xì)碎化探究*——以貴州省關(guān)嶺縣為例

貴州師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 瞿紹懂，陳義

耕地碎片化在農(nóng)業(yè)資源的利用上具有兩重性，一方面，由于耕種土地的分散和無(wú)序，增加了農(nóng)業(yè)的耕作模式，能夠充分地利用自然資源；另一方面，也造成勞動(dòng)成本較高，機(jī)械化的、大面積種植的實(shí)現(xiàn)比較困難，降低了生產(chǎn)效率，與我國(guó)發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的政策相沖突，也是農(nóng)村地區(qū)發(fā)展緩慢，導(dǎo)致貧窮的主要因素之一[2]。耕地碎片化問(wèn)題在世界范圍內(nèi)普遍存在。引起耕地碎片化的誘因，可以歸結(jié)為自然原因和經(jīng)濟(jì)社會(huì)原因。地表結(jié)構(gòu)的差異、土地肥沃的程度，人類(lèi)活動(dòng)的選擇性、人口數(shù)量在空間區(qū)域上分布的不均衡，以及政治、經(jīng)濟(jì)等共同作用出現(xiàn)的現(xiàn)象[3]?，F(xiàn)階段對(duì)于耕地碎片化的成因的研究主要在農(nóng)戶(hù)微觀層面的考慮，從而建立中觀尺度下耕地碎片化的影響。貴州是一個(gè)以山地為主，喀斯特巖溶地貌顯著發(fā)育的地區(qū)，耕地碎片化在自然條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響下的現(xiàn)象尤其明顯[4]。

耕地問(wèn)題關(guān)系到我國(guó)的糧食安全，因此對(duì)耕地碎片化的研究對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)，結(jié)合傳統(tǒng)地理學(xué)的地理信息系統(tǒng)為解決耕地碎片化提供了新的可能。研究以貴州省關(guān)嶺縣為例，利用GIS技術(shù)對(duì)關(guān)嶺縣地區(qū)耕地碎片化進(jìn)行多維度、綜合性分析，有利于幫助決策者建立耕地碎片化的整體治理研究體系，對(duì)于鄉(xiāng)村振興和土地資源治理起著積極作用。

一、研究區(qū)概況

關(guān)嶺布依族苗族自治縣（105°15′-105°49′E、25°34′-26°05′N(xiāo)），地處貴州中部，隸屬于安順市，坐落于云貴高原東部脊?fàn)钚逼履蟼?cè)向廣西丘陵傾斜的斜坡地帶。海拔在370-1850米之間，全縣行政區(qū)劃面積為1468平方公里。其境內(nèi)山脈屬烏蒙山系，山體起伏綿延較多，地形地貌復(fù)雜，廣泛分布有碳酸鹽。巖溶發(fā)育，呈現(xiàn)出常態(tài)地貌與巖溶地乳貌交錯(cuò)分布的趨勢(shì)，地貌形態(tài)千姿百態(tài)，洼地、漏斗、谷地、丘峰、峰林等隨處可見(jiàn)，是西南地區(qū)典型的喀斯特山地區(qū)域。關(guān)嶺縣轄14個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在2020年第七次人口普查中，總?cè)丝跀?shù)為283497人，聚集了除漢族以外的21個(gè)少數(shù)民族，占總?cè)丝诘?0%以上。區(qū)內(nèi)四季分明，氣候濕潤(rùn)，年降水量在1205.1到1656.8毫米之間，屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候。（見(jiàn)圖1）

圖1 關(guān)嶺布依族苗族自治縣位置

二、數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

（一）數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

采用2020年10月25日貴陽(yáng)市花溪區(qū)久安鄉(xiāng)Landsat-8遙感影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)行影像裁剪、校正以及分類(lèi)，利用第二次國(guó)土調(diào)查數(shù)據(jù)作為參考，得到研究區(qū)土地利用圖。收集30m空間分辨率的數(shù)字高程模型(digital elevation model，DEM)數(shù)據(jù)，各行政鄉(xiāng)區(qū)劃和人口等社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于關(guān)嶺縣人民政府官網(wǎng)以及貴陽(yáng)市統(tǒng)計(jì)年鑒。研究運(yùn)用的遙感影像和30m的DEM數(shù)據(jù)均來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站（http://www.gscloud.cn/），遙感影像含云量不到5%，數(shù)據(jù)質(zhì)量符合研究需要。

（二）研究方法

研究主要從自然環(huán)境因素和人文社會(huì)因素兩部分開(kāi)展。其中自然因素包括：地形地貌和地塊屬性?xún)蓚€(gè)方面，用地塊面積與地塊數(shù)目進(jìn)行分析；人文社會(huì)因素從人口和社會(huì)經(jīng)濟(jì)層面展開(kāi)?；贏rcGIS10.2軟件平臺(tái)，結(jié)合研究區(qū)耕地面積和地塊數(shù)目，利用GIS空間分析技術(shù)進(jìn)行耕地分類(lèi)統(tǒng)計(jì)、地形起伏度計(jì)算、高程提取，對(duì)關(guān)嶺縣耕地細(xì)碎化進(jìn)行探究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明關(guān)嶺縣域內(nèi)地形起伏度較大，達(dá)到356米，坡耕地是主要的耕地。

三、結(jié)果與分析

（一）耕地面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果

統(tǒng)計(jì)分析研究區(qū)耕地面積特征，如表1所示。關(guān)嶺縣耕地總面積為33087.99hm2，其中水田面積為6998.18hm2，占總耕地面積的21%，旱地面積為26089.81hm2，占總耕地面積的79%。旱地的面積遠(yuǎn)大于水田的面積，這是由于喀斯特山地區(qū)域土層較薄、土壤肥力明顯不足、生態(tài)環(huán)境較脆弱，且關(guān)嶺縣地形起伏度較大，區(qū)內(nèi)較多是屬于坡耕地，不利于水田的發(fā)展，也容易導(dǎo)致耕地破碎和坍塌。基于各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)研究尺度，統(tǒng)計(jì)分析得出沙營(yíng)鎮(zhèn)水田占比在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中占比最大，崗烏鎮(zhèn)旱地占比在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中占比最大，反映出鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間耕地類(lèi)型的占比存在一定的差異。由表中統(tǒng)計(jì)結(jié)果還可以看出，旱地的最小面積為50.16m2，水田的最小面積為113.11m2。

表1 關(guān)嶺縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地面積

（二）耕地地塊統(tǒng)計(jì)結(jié)果

耕地地塊是衡量耕地細(xì)碎化的一個(gè)重要指標(biāo)，研究基于GIS軟件和Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出關(guān)嶺縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地地塊情況，旱地總地塊數(shù)目為28349塊，占比為全域耕地的86.47%。水田總地塊數(shù)目為4435，占比為全域耕地的13.53%。

四、結(jié)論

西南地區(qū)喀斯特山地往往由于土層較薄、土壤肥力明顯不足、生態(tài)環(huán)境較脆弱，易出現(xiàn)耕地撂荒、山地生態(tài)退化、社會(huì)經(jīng)濟(jì)落后等現(xiàn)象[5]。研究發(fā)現(xiàn)關(guān)嶺縣域內(nèi)耕地中的大多數(shù)是旱地，且由于地形地勢(shì)的走向，許多旱地是屬于坡耕地的一類(lèi)。這就容易導(dǎo)致耕地出現(xiàn)坍塌、滑坡等災(zāi)害，最終導(dǎo)致耕地出現(xiàn)破碎化和離散化的現(xiàn)象。研究基于GIS空間分析，探究喀斯特縣域耕地細(xì)碎化，得出的結(jié)論為：關(guān)嶺縣域由于耕地塊數(shù)較多，耕地面積在小范圍內(nèi)呈現(xiàn)出聚集的趨勢(shì)，容易形成耕地細(xì)碎化。中國(guó)的發(fā)展，推動(dòng)了聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制的興起，帶動(dòng)農(nóng)民積極性的同時(shí)也帶來(lái)了耕地破碎化的難題。如何解決耕地細(xì)碎化帶來(lái)的耕地撂荒、資源浪費(fèi)、糧食安全等問(wèn)題是當(dāng)前我們所面臨的挑戰(zhàn)。