陜西渭北旱塬區(qū)縣域耕地時(shí)空變化及其對(duì)糧食生產(chǎn)影響

龍小翠， 劉 京， 徐仲煒， 尉 芳

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.農(nóng)業(yè)部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100）

糧食安全成為了2021年兩會(huì)會(huì)議熱點(diǎn)，保障糧食安全的主要途徑是種子和耕地。落實(shí)和強(qiáng)化耕地的保護(hù)工作，遏制“非農(nóng)化”、防止“非糧化”現(xiàn)象成為各級(jí)政府與學(xué)者的重要研究課題。耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量是保障糧食安全的基礎(chǔ)條件，由于耕地資源利用變化，中國糧食生產(chǎn)格局也呈現(xiàn)明顯的分異規(guī)律［1］。探索分析耕地質(zhì)量時(shí)空變化特征及其對(duì)糧食生產(chǎn)的影響，對(duì)于解決區(qū)域耕地保護(hù)與非糧化問題具有重要意義。

近年來，眾多學(xué)者從不同角度研究了耕地變化對(duì)糧食生產(chǎn)的影響［2-5］。國內(nèi)外學(xué)者從耕地空間格局變化［6-9］、耕地資源動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)［10-12］以及耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)［13-16］等方面展開了較深入的研究。耕地資源格局演變主要運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)方法分析耕地空間分布格局，研究內(nèi)容主要包括耕地?cái)?shù)量特征、景觀格局和尺度效應(yīng)等，即耕地斑塊形狀、大小、密集程度及動(dòng)態(tài)變化在空間上的體現(xiàn)，通過與糧食生產(chǎn)格局變化做比較，探索兩者空間聯(lián)系［17-19］。耕地資源動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)主要運(yùn)用國土調(diào)查或統(tǒng)計(jì)年鑒的數(shù)據(jù)資料分析耕地?cái)?shù)量的變化，同時(shí)利用時(shí)間序列、三點(diǎn)滑動(dòng)平均、灰色預(yù)測(cè)等預(yù)測(cè)模型測(cè)算耕地未來變化態(tài)勢(shì)及糧食生產(chǎn)潛力［20-22］。耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)主要是從耕地土壤肥力（自然屬性）變化開展定量研究的，耕地自然屬性變化在較長時(shí)間內(nèi)發(fā)揮作用，具體量化耕地質(zhì)量等級(jí)的面積變化、區(qū)位變化與重心遷移對(duì)糧食生產(chǎn)的影響［23-25］。在已有耕地變化對(duì)糧食生產(chǎn)的影響研究中，國內(nèi)外耕地資源差異造成了研究側(cè)重點(diǎn)不同。歐美地區(qū)地廣人稀、耕地資源豐富、地力保持較好且農(nóng)場(chǎng)機(jī)械化程度高，人均耕地面積大于世界人均，側(cè)重分析耕地質(zhì)量變化對(duì)單一糧食生產(chǎn)的影響［26-28］。中國是一個(gè)地貌復(fù)雜、人均耕地資源匱乏且空間分布上不均衡的國家，所以更多地強(qiáng)調(diào)耕地?cái)?shù)量變化對(duì)糧食生產(chǎn)的影響［29-32］。加上，近年來由于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展及人們對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量要求的提高，耕地面積有明顯下降趨勢(shì)，在保障耕地面積穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，提高耕地質(zhì)量成為保障糧食安全的重要舉措。因此，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速的地區(qū)耕地面積及質(zhì)量是如何變化的？其對(duì)區(qū)域糧食生產(chǎn)有何影響？是評(píng)價(jià)相關(guān)部門、有關(guān)政策及措施成效的有效手段，為管理決策部門對(duì)區(qū)域資源開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)。

陜西渭北旱塬區(qū)是陜北黃土高原區(qū)與關(guān)中平原區(qū)的過渡帶，高原溝壑區(qū)與平原區(qū)地貌并存，人類活動(dòng)頻繁，生態(tài)環(huán)境脆弱。近年來由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，對(duì)區(qū)域的耕地?cái)?shù)量及質(zhì)量影響顯著。本文以渭北旱塬區(qū)韓城市為研究區(qū)域，區(qū)域內(nèi)地貌類型主要包括山地、丘陵溝壑和平原區(qū)，屬大陸性季風(fēng)氣候，光溫條件好，年均降水量較多，集中在夏秋季節(jié)，耕地以旱地與水澆地為主，整體自然條件在渭北旱塬區(qū)具有代表性。研究韓城市耕地資源變化特征及其對(duì)糧食生產(chǎn)的影響，對(duì)深入認(rèn)識(shí)區(qū)域耕地資源利用特征，合理利用和高效管理耕地資源，保障區(qū)域糧食安全具有非常重要的意義。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

韓城市位于陜北黃土高原與關(guān)中平原過渡帶渭北旱塬區(qū)東部（圖1），地處110°07′19″～110°37′24″E，35°18′50″～35°52′08″N 之間，東臨黃河，西接黃龍山，面積約1621 km2。韓城市是黃河沿岸核心工業(yè)能源與文化旅游城市，地勢(shì)西北高東南低，屬于暖溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，氣候溫和，光照充足，雨量較多。年平均氣溫13.5 ℃，≥10 ℃積溫為4626 ℃，平均年降水量559.7 mm，有利于發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。研究區(qū)花椒產(chǎn)業(yè)等經(jīng)濟(jì)作物發(fā)展迅速，糧食以小麥和玉米為主。

圖1 韓城市概況圖Fig.1 Overview of Hancheng City

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究涉及到的耕地資源數(shù)據(jù)主要來自韓城市土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫、中國國土資源統(tǒng)計(jì)年報(bào)等；糧食播種面積、糧食產(chǎn)量與其他統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要來源于《陜西省統(tǒng)計(jì)年鑒》與《中國縣（市）社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》（2009—2018年）。

1.3 研究方法

（1）耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)模型

本文在《GB/T 33469-2016 耕地質(zhì)量等級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)［33］下，根據(jù)韓城市的耕地特點(diǎn)，選取耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如表1所示。

表1 耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.1 Cultivated land quality evaluation index system

選用層次分析法，計(jì)算公式：

式中：W(i)為各評(píng)價(jià)因素的組合權(quán)重；Bj為B層中判斷矩陣的特征向量，j=1,2,…,6；Ci為C層判斷矩陣的特征向量，i=1,2,…,16；R為每個(gè)評(píng)價(jià)單元的最后綜合指數(shù)；Fi為第i個(gè)評(píng)價(jià)因子的等級(jí)指數(shù)（評(píng)價(jià)評(píng)語）；Wi為第i個(gè)評(píng)價(jià)因子的組合權(quán)重值；n為評(píng)價(jià)因子個(gè)數(shù)。

（2）耕地質(zhì)量等級(jí)區(qū)位指數(shù)模型

耕地質(zhì)量等級(jí)區(qū)位指數(shù)模型［34］用來分析各等級(jí)耕地在韓城市的區(qū)域差異及聚集程度，各區(qū)域的耕地質(zhì)量區(qū)位指數(shù)計(jì)算公式：

式中：Rij為第i等地在第j個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的區(qū)位指數(shù)；Sij為第i等地在第j個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的耕地面積；Sj為第j個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的耕地面積；n為韓城市市域內(nèi)按鄉(xiāng)鎮(zhèn)劃分的區(qū)域個(gè)數(shù)。

（3）分布重心遷移模型

分布重心遷移模型是指加權(quán)平均中心在研究期內(nèi)沿著特定方向移動(dòng)，用各評(píng)價(jià)單元的某一要素作為權(quán)數(shù)，把各評(píng)價(jià)單元的地理坐標(biāo)加權(quán)平均得到單個(gè)評(píng)價(jià)單元的要素重心。此處用來分析研究區(qū)耕地質(zhì)量與糧食生產(chǎn)區(qū)位分布重心遷移情況，分布重心計(jì)算公式為：

加權(quán)坐標(biāo)：x′=x×ai

平均坐標(biāo)：

式中：（x，y）為各評(píng)價(jià)單元的質(zhì)心坐標(biāo)；ai為第i個(gè)評(píng)價(jià)單元要素a的數(shù)值，用作權(quán)數(shù)；m為評(píng)價(jià)單元數(shù)；（x′，y′）與（X，Y）分別為重心加權(quán)坐標(biāo)與平均坐標(biāo)；a為耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)綜合指數(shù)與糧食作物年產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕地資源時(shí)空變化特征

10 a 間研究區(qū)整體耕地空間分布變化不大（圖2）。研究區(qū)可劃分為西部山地生態(tài)區(qū)、中部丘陵產(chǎn)業(yè)區(qū)與東部生活平原區(qū)，耕地資源絕大部分集中分布在黃河沿岸、東部生活平原區(qū)，該區(qū)域地勢(shì)平坦，海拔較低，距離水源較近，耕地呈連片帶狀分布；少部分分散于中部丘陵產(chǎn)業(yè)區(qū)，該區(qū)域坡度較緩，地勢(shì)起伏不平，耕地主要沿著溝壑與水系呈不規(guī)則線狀分布；西部山地生態(tài)區(qū)坡度陡、起伏大，耕地零星分布于區(qū)域內(nèi)河流段，破碎度大。從各鄉(xiāng)鎮(zhèn)與黃河沿岸來看，黃河?xùn)|部沿岸耕地?cái)?shù)量最多且集中連片；其次是芝川鎮(zhèn)、西莊鎮(zhèn)、新城街道和金城街道，耕地主要分布在各鎮(zhèn)東部；龍門鎮(zhèn)、芝陽鎮(zhèn)和板橋鎮(zhèn)耕地?cái)?shù)量相對(duì)較少，面積相差小而空間分布差異大，龍門鎮(zhèn)耕地分布廣泛，芝陽鎮(zhèn)和板橋鎮(zhèn)耕地分布分散；桑樹坪鎮(zhèn)耕地面積最少，自鎮(zhèn)域西角向北角連接成線。

2009—2018 年研究區(qū)耕地?cái)?shù)量凈減少1.55 km2，減少耕地具有區(qū)域性（圖2b）。東部生活平原區(qū)耕地減少最顯著，約1.22 km2，占總減少耕地的78.71%；其次是中部丘陵產(chǎn)業(yè)區(qū)，減少耕地為0.34 km2，面積占比為21.94%。減少耕地在龍門鎮(zhèn)中部、新城與西莊鎮(zhèn)交界處、金城東部和芝川鎮(zhèn)東部形成四點(diǎn)輻射中心，向周邊小范圍擴(kuò)散，呈散點(diǎn)狀。耕地減少的4個(gè)核心點(diǎn)在空間上可連成與黃河流域平行的直線，且與沿岸耕地帶距離較遠(yuǎn)。該區(qū)域位于研究區(qū)中心城區(qū)，城鎮(zhèn)化進(jìn)程快，政策影響程度大，耕地主要轉(zhuǎn)為建設(shè)用地、交通運(yùn)輸用地與園地，用于特殊年份的災(zāi)后重建、政策指導(dǎo)下的公共基礎(chǔ)建設(shè)、產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)的旅游文化投資與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。西部山地生態(tài)區(qū)與中部丘陵產(chǎn)業(yè)區(qū)耕地減少不明顯，零星耕地調(diào)整為其他用地，主要轉(zhuǎn)為園地，用以發(fā)展花椒等經(jīng)濟(jì)作物。全域耕地?cái)?shù)量較少，主要集中分布在東部平原，城鎮(zhèn)建設(shè)重點(diǎn)區(qū)與開發(fā)區(qū)耕地減少程度最大，全域耕地?cái)?shù)量西北少東南多、分布重心以東部平原為主且基本不變，與產(chǎn)業(yè)發(fā)展程度、城鎮(zhèn)化水平具有一定的耦合關(guān)系。

圖2 韓城市耕地空間分布Fig.2 Spatial distributions of cultivated land in Hancheng City

2.2 耕地質(zhì)量時(shí)空變化特征

根據(jù)《GB/T 33469-2016 耕地質(zhì)量等級(jí)》中對(duì)研究區(qū)耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)2009 年和2018年耕地質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)得分見表2，按照耕地質(zhì)量等級(jí)從高到低，分別劃分1～10 級(jí)（圖3）。從得分情況來看，研究區(qū)整體平均得分小幅度提升，從2009 年的0.795 上升至2018 年的0.800。10 a 間各維度指標(biāo)平均得分變化不大，整體呈小幅度增加，其中土壤養(yǎng)分狀況和農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施平均得分增加相對(duì)較多。從各維度指標(biāo)得分來看，研究區(qū)耕地土壤健康狀況和耕層理化性狀較好，得分均接近0.900（滿分為1），其中有效土層厚度與障礙因素平均得分分別為0.976與0.965，且生物多樣性良好、耕地清潔程度高，說明耕地能維持糧食生產(chǎn)可持續(xù)的能力較高；立地條件和土壤剖面性狀良好，其中土壤容重和質(zhì)地構(gòu)型平均得分為0.918、0.860，說明可供作物利用的土體條件優(yōu)良，pH平均得分為0.683，土壤酸堿度需要進(jìn)一步改善；土壤養(yǎng)分狀況平均得分小于0.800，說明研究區(qū)土壤養(yǎng)分能基本滿足作物生長，其中有機(jī)質(zhì)與速效鉀含量較高，適宜作物生長，有效磷得分較低，需進(jìn)一步改善；農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施平均得分為0.637，能基本滿足農(nóng)田灌溉與排水。

表2 指標(biāo)與區(qū)域整體平均得分Tab.2 Index and the overall average score of the region

研究區(qū)分布1～9 級(jí)耕地，沒有10 級(jí)地，研究期內(nèi)平均耕地質(zhì)量等級(jí)上升了0.126 級(jí)。為便于分析，本文將1～9級(jí)分別劃分成高等地（1～3級(jí)）、中等地（4～6級(jí)）、低等地（7～9級(jí)）。利用耕地質(zhì)量轉(zhuǎn)移矩陣，分析研究區(qū)各個(gè)等級(jí)耕地面積在研究期內(nèi)的變化情況；利用耕地質(zhì)量等級(jí)區(qū)位指數(shù)模型分析研究區(qū)各個(gè)等級(jí)耕地的分布情況。

2.2.1耕地質(zhì)量面積變化分析 10 a間研究區(qū)各等級(jí)耕地面積變化與等級(jí)間轉(zhuǎn)移情況如表3所示。從各等級(jí)耕地總面積來看，各等級(jí)耕地面積相差較大且呈兩極變化，即高多低少。其中，質(zhì)量較高的2級(jí)地面積最大，其研究期初末耕地面積分別為42.66 km2與46.82 km2，約占總耕地面積的33.13%與36.36%；其次是3級(jí)地，研究期初末耕地面積依次為33.86 km2與22.40 km2，面積占比均介于15%～30%之間；質(zhì)量較低的6、7 級(jí)地研究期初末耕地面積分別為10.95 km2與9.87 km2、13.29 km2與11.49 km2，占比都接近10%；質(zhì)量最高的1 級(jí)地、質(zhì)量中等的4～5級(jí)地與質(zhì)量差的8 級(jí)地面積較少且相差不大，面積占比均介于4%～7%；質(zhì)量最差的9級(jí)地耕地面積最少，占比小于1%。

表3 質(zhì)量等級(jí)轉(zhuǎn)移矩陣Tab.3 Quality grade transfer matrix /km2

從各等級(jí)耕地轉(zhuǎn)移情況來看，研究期內(nèi)各等級(jí)耕地均發(fā)生轉(zhuǎn)移且轉(zhuǎn)移方向與耕地質(zhì)量等級(jí)一致，以高轉(zhuǎn)高，中轉(zhuǎn)中、高，低轉(zhuǎn)低、中為主要方向：1 級(jí)地向2、3級(jí)地轉(zhuǎn)出耕地面積約為3.12 km2，2～4級(jí)地向1 級(jí)地轉(zhuǎn)入5.31 km2，1 級(jí)地面積增加2.19 km2；2級(jí)地主要向1～4級(jí)地轉(zhuǎn)出，1～5級(jí)地向2級(jí)地轉(zhuǎn)入且小于轉(zhuǎn)出，2 級(jí)地面積減少4.16 km2；3 級(jí)地主要向1、2 級(jí)地轉(zhuǎn)出，2、4 級(jí)地為轉(zhuǎn)入方向且轉(zhuǎn)入大于轉(zhuǎn)出，耕地面積增加最多，約為11.46 km2；4 級(jí)地主要向3級(jí)地轉(zhuǎn)出，2～6級(jí)地為主要轉(zhuǎn)入方向且小于轉(zhuǎn)出數(shù)量，耕地面積減少8.17 km2；5、6、7 級(jí)耕地主要轉(zhuǎn)出方向?yàn)?～6 級(jí)，轉(zhuǎn)入方向?yàn)?～8 級(jí)且轉(zhuǎn)移數(shù)量較小，耕地面積均小幅度增加；8、9級(jí)耕地主要轉(zhuǎn)為7、8級(jí)地，耕地面積共減少4.22 km2。因此，結(jié)合圖4b，10 a間研究區(qū)耕地質(zhì)量面積變化主要以中等地向高等地轉(zhuǎn)移為主。

2.2.2耕地質(zhì)量的區(qū)位分析 從圖4耕地質(zhì)量變化空間分布可以看出，研究區(qū)耕地以高等地為主，面積占比約為66%，集中分布在研究區(qū)東部的黃河沿岸與黃土臺(tái)塬區(qū)；中等地次之，約占總耕地面積的19%，主要分布于黃河南岸、黃土臺(tái)塬區(qū)南部及丘陵溝壑區(qū)的西南方向，黃河南岸與黃土臺(tái)塬區(qū)耕地較為集中，丘陵溝壑區(qū)耕地沿水系呈彎曲條狀；低等地面積占比為15%，集中分布在研究區(qū)以北，在黃土臺(tái)塬區(qū)北部大片集中，沿河流向丘陵溝壑區(qū)西部延伸，破碎度高、密集程度大。整體以黃土臺(tái)塬區(qū)、黃河沿岸耕地為主，自上而下形成低等地-高等地-中等地的耕地質(zhì)量帶。

利用耕地質(zhì)量等級(jí)區(qū)位指數(shù)模型計(jì)算得到2009—2018年研究區(qū)各等級(jí)在鎮(zhèn)域的區(qū)位指數(shù)，指數(shù)越大，等級(jí)在該鎮(zhèn)聚集程度越高。從表4 可以看出，高等地在東部與黃河相鄰鎮(zhèn)辦聚集程度較高，其中金城街道區(qū)位指數(shù)最高，中等地在研究區(qū)黃河南岸與北部的桑樹坪鎮(zhèn)聚集程度高，東北部的龍門鎮(zhèn)與北部的桑樹坪鎮(zhèn)低等地聚集程度較高。耕地質(zhì)量等級(jí)區(qū)位指數(shù)結(jié)果與圖4各等耕地空間分布情況相符，可進(jìn)一步分析研究期變化。從高聚集鎮(zhèn)域的研究期初末來看：對(duì)于高等地的高聚集鎮(zhèn)域，1、2級(jí)地的區(qū)位指數(shù)在金城街道最高，數(shù)值從2009年的0.99與8.05轉(zhuǎn)為4.61與6.93，3級(jí)地在新城街道的區(qū)位指數(shù)相對(duì)較高，指數(shù)小幅度上升；對(duì)于中等地的高聚集鎮(zhèn)域，4級(jí)地主要聚集在桑樹坪鎮(zhèn)，區(qū)位指數(shù)相對(duì)較小，5 級(jí)地在黃河沿岸與桑樹坪鎮(zhèn)聚集程度較高，區(qū)位指數(shù)一升一降，數(shù)值變化幅度較小，6 級(jí)地主要聚集在黃河沿岸與桑樹坪鎮(zhèn)，區(qū)位指數(shù)較大且數(shù)值上升明顯；對(duì)于低等地的高聚集鎮(zhèn)域，7級(jí)地在龍門鎮(zhèn)的聚集程度最高，區(qū)位指數(shù)從4.06上升至8.58，8級(jí)地在龍門鎮(zhèn)與桑樹坪鎮(zhèn)的聚集程度相對(duì)較高，區(qū)位指數(shù)高且數(shù)值變動(dòng)幅度大，9級(jí)地在全區(qū)分布少，區(qū)位指數(shù)最高鎮(zhèn)為桑樹坪鎮(zhèn)，數(shù)值由5.12 下降為1.63。

綜上所述，研究區(qū)耕地質(zhì)量時(shí)空變化呈整體耕地質(zhì)量面積變化明顯、等級(jí)間耕地面積差異較大和質(zhì)量分布具有明顯區(qū)域性等特征。各等級(jí)耕地面積變化明顯，說明研究期內(nèi)各等級(jí)耕地在數(shù)量基本不變的前提下，等級(jí)間轉(zhuǎn)化較大，即各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)具體分值發(fā)生變化。各項(xiàng)指標(biāo)得分取決于采樣點(diǎn)各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)算數(shù)值、空間插值運(yùn)算與具體計(jì)算方法，研究期初末兩期評(píng)價(jià)結(jié)果采用統(tǒng)一空間運(yùn)算與計(jì)算模型，則指標(biāo)得分差異主要源于指標(biāo)原始數(shù)值，表明10 a間研究區(qū)基礎(chǔ)性指標(biāo)與區(qū)域性補(bǔ)充指標(biāo)發(fā)生明顯變化。而地形部位、海拔高度、生物多樣性與地下水埋深等相對(duì)固定的評(píng)價(jià)因子需要長期自然力作用或人為改變，中短期內(nèi)變化不明顯；土壤養(yǎng)分狀況及農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施等直接與農(nóng)田耕作相關(guān)的評(píng)價(jià)因子受耕地保護(hù)政策及農(nóng)民耕地養(yǎng)護(hù)意識(shí)影響，情況逐漸轉(zhuǎn)好，在研究期內(nèi)得到小幅度提升，成為主要因素。各等級(jí)分布的耕地面積差異較大，主要由耕地?cái)?shù)量的空間分布特征與各等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)共同決定的，如耕地面積最大的2級(jí)地，綜合指標(biāo)得分介于區(qū)域耕地質(zhì)量等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)的2級(jí)地區(qū)間，且該區(qū)間的耕地主要位于研究區(qū)的耕地集中區(qū)，因此耕地面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他等級(jí)。耕地質(zhì)量區(qū)域性顯著，說明研究區(qū)各級(jí)耕地空間分布具有一定規(guī)律，這主要是因?yàn)閰^(qū)域間的評(píng)價(jià)指標(biāo)具有差異性與連續(xù)性。分等級(jí)來看，質(zhì)量高的1～3 級(jí)耕地分布區(qū)域地勢(shì)平坦，灌溉條件好，農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施配套且土壤理化性質(zhì)較好，是研究區(qū)糧食生產(chǎn)核心區(qū)與永久基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)；質(zhì)量適中的4～6 級(jí)耕地分布于臺(tái)塬區(qū)南部，該區(qū)域坡度較高，灌排能力基本滿足，存在輕度鹽漬化程度與障礙因素；質(zhì)量較低的7～8級(jí)耕地分布區(qū)域主要位于臺(tái)塬區(qū)北部、丘陵與山區(qū)，地勢(shì)陡，灌溉條件差，無法滿足農(nóng)作物的基本種植條件。

2.3 耕地變化對(duì)糧食生產(chǎn)影響

糧食生產(chǎn)主要受氣候變化的自然因素與水資源變化、土地利用結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)科技等社會(huì)因素影響，氣候變化適用于大尺度、長時(shí)期的區(qū)域研究，對(duì)研究區(qū)10 a間的糧食生產(chǎn)變化影響不明顯，此處耕地?cái)?shù)量、排灌能力與農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)等社會(huì)因素對(duì)研究區(qū)糧食生產(chǎn)起決定性作用。研究區(qū)糧食播種面積變化是糧食產(chǎn)量變化的主要影響因素：采用面積加權(quán)法計(jì)算單位糧播面積糧食產(chǎn)量，2009年研究區(qū)糧播面積為132.58 km2，糧食產(chǎn)量為599.59 t·km-2，2018年糧播面積為84.51 km2，單產(chǎn)為574.33 t·km-2，減少耕地單位面積糧食產(chǎn)量約為644 t·km-2，這是因?yàn)檠芯繀^(qū)內(nèi)大量耕地進(jìn)行花椒和蘋果種植，導(dǎo)致糧食播種面積大幅度減少，糧食產(chǎn)量下降。耕地質(zhì)量是影響糧食生產(chǎn)區(qū)位的主要因素：研究區(qū)主要糧食作物包括小麥和玉米，按成熟年制分為一年兩熟小麥、玉米與一年一熟春玉米，對(duì)韓城市高質(zhì)量耕地重心分布區(qū)與以小麥、玉米為主的糧食生產(chǎn)核心區(qū)進(jìn)行疊加分析發(fā)現(xiàn)，兩者具有高重合度，即糧食作物主要分布在高質(zhì)量耕地區(qū)域（圖5a）。其中，小麥、夏玉米輪作一年兩熟區(qū)主要在研究區(qū)東部平原區(qū)的新城、金城街道與黃河?xùn)|岸，是研究區(qū)建設(shè)萬畝糧食生產(chǎn)核心區(qū)，作為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)主要區(qū)域，耕地質(zhì)量得到提升；春玉米種植區(qū)主要分布桑樹坪鎮(zhèn)西部，在全區(qū)種植較少。

從研究期內(nèi)分布重心遷移來看，小麥、玉米種植重心與高質(zhì)量耕地分布重心具有同向遷移方向（圖5b）。以各評(píng)價(jià)單元評(píng)價(jià)得分作為耕地質(zhì)量分布重心的權(quán)數(shù)，對(duì)各評(píng)價(jià)單元的地理坐標(biāo)進(jìn)行加權(quán)得到高質(zhì)量耕地分布重心的坐標(biāo)；以小麥、玉米種植面積作為糧食生產(chǎn)區(qū)位重心的權(quán)數(shù)，加權(quán)計(jì)算得到主要糧食產(chǎn)區(qū)分布重心（表5）。從重心分布來看，耕地質(zhì)量分布重心位于金城街道，該區(qū)域主要分布高等地，這是因?yàn)楫?dāng)評(píng)價(jià)得分作為權(quán)數(shù)時(shí)，分布重心偏移方向會(huì)指向評(píng)價(jià)得分高處；同樣，糧食生產(chǎn)區(qū)位重心位于金城街道與新城街道交界處，主要糧食種植面積作為權(quán)數(shù)會(huì)使分布重心偏向糧食主要種植區(qū)域。從表中坐標(biāo)與圖上重心可以看出，研究期初末耕地質(zhì)量與糧食生產(chǎn)區(qū)位分布重心變化不大，整體向東南方向遷移，兩者方向一致。

表5 高質(zhì)量耕地與糧食生產(chǎn)區(qū)位分布重心計(jì)算結(jié)果Tab.5 Calculation results of cultivated land quality and regional distribution center of grain production

綜上所述，耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量變化是研究區(qū)現(xiàn)階段糧食產(chǎn)量、生產(chǎn)區(qū)位變化的主要成因。研究區(qū)小麥、玉米產(chǎn)量在氣候條件與種源不變的前提下，主要受耕種面積與土壤結(jié)構(gòu)、保水率與養(yǎng)分等質(zhì)量指標(biāo)影響，高質(zhì)量耕地的土壤容重較低，土壤孔隙度高，蓄水能力強(qiáng)，在一定程度上可以提高小麥、玉米產(chǎn)量，這些區(qū)域成為小麥、玉米種植區(qū)。高質(zhì)量耕地在空間上具有明顯區(qū)域性，相同等級(jí)耕地成片聚集，糧食生產(chǎn)區(qū)位也隨之聚集，形成與高質(zhì)量耕地相同的空間格局與遷移趨勢(shì)。

3 討論

糧食產(chǎn)量變化是由多種因素主導(dǎo)的，包括氣候變化、耕地變化、種子選育、耕作方式和種植管理等。在基于氣候變化及其他相關(guān)因素不變的前提下，研究區(qū)耕地?cái)?shù)量變化不明顯，因此重點(diǎn)探究了耕地質(zhì)量變化對(duì)糧食產(chǎn)量、生產(chǎn)格局變化的影響?，F(xiàn)有文獻(xiàn)主要從數(shù)量方面探討耕地利用強(qiáng)度、耕地壓力指數(shù)等與糧食產(chǎn)量的耦合關(guān)系，通過空間格局與數(shù)量變化來表現(xiàn)；研究區(qū)域側(cè)重于省級(jí)以上、主要糧食生產(chǎn)平原區(qū)及主要河流流域［35-37］。本文側(cè)重從空間方面探討耕地質(zhì)量與糧食生產(chǎn)的關(guān)系，通過空間布局與遷移方向來表現(xiàn)，旨在耕地?cái)?shù)量變化不明顯、連續(xù)數(shù)據(jù)缺失的情況下，分析耕地質(zhì)量等級(jí)變化、空間變化與糧食生產(chǎn)區(qū)位變化的關(guān)系；選擇典型縣域研究區(qū)，反映非糧食主產(chǎn)區(qū)的生態(tài)脆弱區(qū)域耕地與糧食安全情況。同時(shí)，在對(duì)研究期初末耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)，可從各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)中得到引起耕地變化的相關(guān)因素。從研究結(jié)果來看，研究區(qū)耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)得分增加而平均等級(jí)下降，這是因?yàn)樵谙嚓P(guān)政策推動(dòng)下，農(nóng)民耕地保護(hù)意識(shí)提高，耕地種養(yǎng)結(jié)合，一定程度上提高了各指標(biāo)得分，而由于城鎮(zhèn)化、政策實(shí)施與產(chǎn)業(yè)調(diào)整，東部平原區(qū)高質(zhì)量耕地局部減少，高等地比例下降，平均耕地質(zhì)量等級(jí)降低。糧食生產(chǎn)則受耕地質(zhì)量變化影響，主要糧食生產(chǎn)區(qū)位重心向高質(zhì)量耕地分布重心偏移；而單位面積糧食產(chǎn)量降低顯著，是耕地?cái)?shù)量減少、耕地利用程度低與非糧經(jīng)濟(jì)作物快速發(fā)展共同作用的結(jié)果。

研究區(qū)在渭北旱塬區(qū)，屬于糧食不安全級(jí)，當(dāng)前處于快速城鎮(zhèn)化、三產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整頻繁與農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)不斷向經(jīng)濟(jì)作物傾斜階段，擠占一定數(shù)量耕地是不可避免的。結(jié)合上述耕地資源利用特征與驅(qū)動(dòng)因素，研究區(qū)應(yīng)嚴(yán)格管控耕地用途轉(zhuǎn)用，加強(qiáng)耕地保護(hù)，出臺(tái)相關(guān)政策引導(dǎo)：（1）在用地審批階段增加效益評(píng)價(jià)，保障報(bào)批的土地在彌補(bǔ)被占用耕地減少的收益基礎(chǔ)上，創(chuàng)造更多價(jià)值。（2）針對(duì)耕地利用程度低的現(xiàn)狀，應(yīng)加強(qiáng)各個(gè)耕地利用分區(qū)的規(guī)劃與監(jiān)督，尤其是永久基本農(nóng)田與高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，遏制耕地非農(nóng)化。（3）優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，提高糧食作物種植比例。（4）對(duì)基礎(chǔ)質(zhì)量較高、農(nóng)田設(shè)施條件較好、無明顯障礙因素的高等地，應(yīng)加強(qiáng)耕地保育和利用，確保耕地質(zhì)量穩(wěn)中有升；對(duì)耕地立地條件一般、土壤性質(zhì)與肥力狀況較差的中低等地，開展農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，改良土壤，培育肥效。（5）最后大力推進(jìn)種養(yǎng)結(jié)合型的生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)與增產(chǎn)農(nóng)業(yè)推廣技術(shù)，同時(shí)提升耕地質(zhì)量水平與糧食生產(chǎn)能力。

4 結(jié)論

（1）10 a 間，研究區(qū)耕地資源空間分布基本不變，集中分布在東部平原與黃河沿岸，形成“黃土臺(tái)塬-黃河耕地帶”；耕地?cái)?shù)量自東向西北逐漸減少與分散，減少耕地主要分布在龍門鎮(zhèn)中部、新城與西莊鎮(zhèn)交界處、金城東部和芝川鎮(zhèn)東部，位于研究區(qū)中心城區(qū)主要建設(shè)區(qū)域。

（2）10 a間，研究區(qū)耕地質(zhì)量變化明顯，各等級(jí)面積差異較大，2級(jí)耕地面積占比最大；耕地質(zhì)量在空間上自東部黃河沿岸向西北方向逐漸降低，自上而下形成低等地-高等地-中等地的耕地質(zhì)量帶；高等地集中分布于研究區(qū)東部平原區(qū)的金城街道、新城街道及黃河?xùn)|岸，區(qū)位指數(shù)高；中等地在黃河南岸與桑樹坪鎮(zhèn)集中分布，區(qū)位聚集程度較高；低等地在龍門鎮(zhèn)與桑樹坪鎮(zhèn)的區(qū)位指數(shù)相對(duì)較高。

（3）耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量變化是研究區(qū)糧食產(chǎn)量、生產(chǎn)區(qū)位變化的主要影響因素，10 a 間耕地?cái)?shù)量變化引起糧食凈損失644 t·km-2；研究區(qū)中高質(zhì)量耕地重心分布區(qū)與小麥、玉米生產(chǎn)核心區(qū)具有高重合度且遷移方向一致。