耕地利用轉(zhuǎn)型突變點(diǎn)檢測(cè)及其時(shí)空特征
——以昆明市東川區(qū)為例

蔣夢(mèng)凡，李智國(guó)，李 杰，劉新有

（1.云南財(cái)經(jīng)大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明 650221；2.云南省滇中引水工程建設(shè)管理局昆明分局，云南 昆明 650000）

1 引言

20世紀(jì)90年代，英國(guó)地理學(xué)家GRAINGER在Mather森林轉(zhuǎn)型假說的基礎(chǔ)上首次提出土地利用轉(zhuǎn)型的概念[1]，DEFRIES、LAMBIN等國(guó)外學(xué)者對(duì)這一概念進(jìn)行了拓展[2-3]。20世紀(jì)初，土地利用轉(zhuǎn)型作為土地利用/覆蓋變化（LUCC）研究的一個(gè)新途徑引入國(guó)內(nèi)[4]，并在其概念與內(nèi)涵、研究理論與框架以及實(shí)踐等方面取得了豐富成果[5-7]。耕地利用轉(zhuǎn)型是土地利用轉(zhuǎn)型研究的重要內(nèi)容，在概念與內(nèi)涵上延續(xù)了土地利用轉(zhuǎn)型的研究成果，其實(shí)質(zhì)是耕地利用形態(tài)在長(zhǎng)時(shí)間序列變化下的趨勢(shì)性轉(zhuǎn)折，是一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)向另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程[8]。耕地利用形態(tài)通常被分解為顯性形態(tài)和隱性形態(tài)兩種形式，前者包括耕地?cái)?shù)量、結(jié)構(gòu)、空間分布等屬性，后者包括耕地質(zhì)量、產(chǎn)權(quán)、經(jīng)營(yíng)方式、功能等不容易直接觀測(cè)的屬性[9-11]。以此為基礎(chǔ)，總體上當(dāng)前該領(lǐng)域的研究集中于耕地利用轉(zhuǎn)型內(nèi)涵及研究框架[12]、轉(zhuǎn)型路徑[13]、空間分異特征[14]、驅(qū)動(dòng)機(jī)制[8,15-16]、耕地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)效應(yīng)[17]及其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[18-19]、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)質(zhì)量[20-22]和農(nóng)戶收入[23]的影響等方面。已有研究?jī)?nèi)容和成果不斷豐富，然而對(duì)于研究尺度（空間和時(shí)間）的選擇，較多成果關(guān)注國(guó)家、省/市域、縣域等宏觀、中觀尺度，對(duì)村域、農(nóng)戶等微觀尺度的研究較為薄弱，尤其是多使用時(shí)間節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，難以揭示長(zhǎng)時(shí)間序列耕地利用形態(tài)的趨勢(shì)性轉(zhuǎn)折點(diǎn)及其階段性特征。

轉(zhuǎn)型節(jié)點(diǎn)的識(shí)別是研究耕地利用轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，科學(xué)診斷轉(zhuǎn)型節(jié)點(diǎn)有利于識(shí)別耕地利用轉(zhuǎn)型規(guī)律。同時(shí)，已有研究表明，耕地利用轉(zhuǎn)型結(jié)果在省域、區(qū)域、縣域尺度上存在較大的差異，尺度越小轉(zhuǎn)型差異越復(fù)雜[10,24]。村域尺度作為耕地利用與管理最為直接的單元，更容易把握區(qū)域耕地利用轉(zhuǎn)型的微觀特征。鑒于此，本文以耕地利用顯性形態(tài)與隱性形態(tài)為基礎(chǔ)，構(gòu)建耕地利用轉(zhuǎn)型綜合測(cè)度體系，選擇云南省昆明市東川區(qū)1989—2020年長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)，運(yùn)用3種突變檢測(cè)方法檢驗(yàn)耕地利用形態(tài)指數(shù)的突變點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，以148個(gè)行政村為研究單元，采用局部空間自相關(guān)方法分析耕地利用形態(tài)轉(zhuǎn)型前后的空間關(guān)聯(lián)性特征，揭示東川區(qū)耕地利用轉(zhuǎn)型節(jié)點(diǎn)及其空間變化，為科學(xué)評(píng)估和識(shí)別區(qū)域耕地利用轉(zhuǎn)型特征和變化規(guī)律、推動(dòng)耕地合理利用和鄉(xiāng)村振興提供科學(xué)依據(jù)和決策參考。

2 研究區(qū)概況

東川區(qū)（102°47′E～103°18′E, 25°45′N～26°32′N）位于昆明市最北端，云貴高原北部，海拔高度622～4 253 m，地形起伏較大。由于地處低緯高原，以亞熱帶季風(fēng)氣候?yàn)橹?，受海拔和氣流影響，垂直氣候明顯。東川區(qū)耕地面積僅占總面積的13%，其分布區(qū)域降水少蒸發(fā)量大，干旱成為制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要因素[25]。東川區(qū)自明清以來就是重要的銅礦開采基地[26]，20世紀(jì)末期礦產(chǎn)資源臨近枯竭，自此社會(huì)經(jīng)濟(jì)開始尋求轉(zhuǎn)型[27]。1990—2018年東川區(qū)由于建設(shè)占用、生態(tài)退耕、災(zāi)毀等原因，耕地面積減少了1 400 hm2，隨著城鎮(zhèn)化持續(xù)推進(jìn)，未來人口、耕地以及建設(shè)用地之間的矛盾會(huì)愈加尖銳。

3 研究方法與數(shù)據(jù)來源

3.1 研究方法

3.1.1 指標(biāo)體系的構(gòu)建

在耕地利用轉(zhuǎn)型概念與內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，利用耕地?cái)?shù)量、種植結(jié)構(gòu)變化表征耕地利用顯性形態(tài)的變化，利用耕地經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)功能表征隱性形態(tài)的變化，結(jié)合東川區(qū)耕地資源特征，構(gòu)建了包含13項(xiàng)指標(biāo)在內(nèi)的耕地利用形態(tài)綜合評(píng)價(jià)體系。其中，生態(tài)功能計(jì)算所采用的農(nóng)田生物多樣性指數(shù)[9]，固碳能力[28-29]指標(biāo)參考了其他學(xué)者的相關(guān)研究。具體指標(biāo)及其含義如表1所示。

表1 耕地利用形態(tài)綜合評(píng)價(jià)體系Tab.1 Comprehensive evaluation system of cultivated land use morphology

3.1.2 耕地利用形態(tài)指數(shù)測(cè)算

運(yùn)用極差法進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，采用熵權(quán)法確定各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重（表1）。結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化值及指標(biāo)權(quán)重，采用加權(quán)求和法分別計(jì)算顯性形態(tài)指數(shù)（EMI）與隱性形態(tài)指數(shù)（RMI），耕地利用形態(tài)綜合指數(shù)（CLMI）為二者之和。

式（1）—式（3）中：EMIi為i地區(qū)耕地利用顯性形態(tài)指數(shù)；RMIi為隱性形態(tài)指數(shù)；Xij為i地區(qū)的第j項(xiàng)指標(biāo)；Wij為指標(biāo)權(quán)重；CLMIi為耕地利用形態(tài)綜合指數(shù)。

3.1.3 突變點(diǎn)檢測(cè)

診斷耕地利用轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵在于從耕地利用形態(tài)指數(shù)長(zhǎng)期的波動(dòng)變化中發(fā)現(xiàn)趨勢(shì)性轉(zhuǎn)折點(diǎn)，即為耕地利用轉(zhuǎn)型節(jié)點(diǎn)。采用滑動(dòng)T檢驗(yàn)、Mann-Kendall檢驗(yàn)和Yamamoto檢驗(yàn)方法對(duì)耕地利用形態(tài)指數(shù)時(shí)間序列的突變情況進(jìn)行對(duì)比分析，三種方法均設(shè)置0.05和0.01顯著性水平的信度線。

（1）滑動(dòng)T檢驗(yàn)?；瑒?dòng)T檢驗(yàn)是基于均值質(zhì)變的突變檢驗(yàn)方法，在連續(xù)序列基礎(chǔ)上檢驗(yàn)其子序列的均值差異水平[30]。令連續(xù)序列中兩個(gè)子樣本集分別為x1和x2，βi為xi的均值，Si2為xi的方差，ni為樣本長(zhǎng)度，假設(shè)A0：β1-β2= 0，定義統(tǒng)計(jì)量t0為[31]：

設(shè)定信度α，查表得到臨界值，比較t0與tα，當(dāng)∣t0∣≥tα?xí)r，則接受假設(shè)A0。為避免任意選擇樣本長(zhǎng)度造成突變點(diǎn)的漂移，應(yīng)結(jié)合具體需要變動(dòng)n值，綜合檢查結(jié)果的可靠性，n分別取4年、6年和8年。

（2）Mann—Kendall檢驗(yàn)。在時(shí)間序列分析中，非正態(tài)分布數(shù)據(jù)的突變檢驗(yàn)過程較為復(fù)雜，基于非參數(shù)檢驗(yàn)的Mann-Kendall檢測(cè)法很好地解決了這一問題，其計(jì)算簡(jiǎn)便，在突變檢驗(yàn)分析中被廣泛使用[30，32]。首先構(gòu)造秩序列：

式（6）中：當(dāng)xi＞xj時(shí)，ri= 1，反之為0。在時(shí)間序列獨(dú)立的假設(shè)下，定義UFk：

式（7）中：UF1= 0，E（Sk）、Va（rSk）分別是累計(jì)Sk的均值和方差，其計(jì)算公式為：

按時(shí)間序列x逆序xn，xn-1，…，x1，再次重復(fù)上述步驟，同時(shí)使UBk= -UFk，k=n，n- 1，…，1，UB1= 0。UF、UB兩條曲線處于臨界值內(nèi)的交點(diǎn)即為突變點(diǎn)。

（3）Yamamoto檢驗(yàn)。運(yùn)用信噪比R來檢驗(yàn)各個(gè)時(shí)段平均值的差異[30]：

式（10）中：E[x1]、E[x2]為x1、x2時(shí)段的平均值，S1、S2為x1、x2時(shí)段的方差。比較時(shí)段可根據(jù)需要設(shè)定，步長(zhǎng)分別取4年、6年和8年，綜合檢查結(jié)果的可靠性。

3.1.4 空間自相關(guān)分析

空間自相關(guān)主要用于分析不同要素的空間關(guān)聯(lián)性[9]。借助GeoDa工具，運(yùn)用局部空間自相關(guān)分析東川區(qū)耕地利用形態(tài)指數(shù)的空間集聚特征及其地理分布[33]，計(jì)算公式如下：

式（11）中：LMIi為局部莫蘭指數(shù)；Xi、Xj分別為行政村i、j的耕地利用形態(tài)指數(shù)；為耕地利用形態(tài)指數(shù)的平均值；n為行政村個(gè)數(shù)；Wij為空間權(quán)重矩陣，以Rook鄰接原則確定。

3.2 數(shù)據(jù)來源

東川區(qū)行政邊界數(shù)據(jù)來源于中科院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，東川區(qū)1989—2020年國(guó)民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料和2000—2020年鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)年報(bào)均來源于東川區(qū)統(tǒng)計(jì)局，東川區(qū)2000—2020年農(nóng)村經(jīng)濟(jì)收益分配統(tǒng)計(jì)資料來源于東川區(qū)農(nóng)村合作經(jīng)濟(jì)經(jīng)營(yíng)管理站。

4 結(jié)果與分析

4.1 耕地利用形態(tài)變化及轉(zhuǎn)型節(jié)點(diǎn)識(shí)別

4.1.1 顯性形態(tài)指數(shù)變化及其突變點(diǎn)

由圖1可知，東川區(qū)耕地利用顯性形態(tài)指數(shù)在1989—2020年整體呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì)，由0.22下降至0.02，其中1989—2005年下降較快，由0.22下降至0.05，2005—2007年呈現(xiàn)小幅度增長(zhǎng)，2007年以后下降速度放緩。具體來看，東川區(qū)耕地?cái)?shù)量與顯性形態(tài)指數(shù)變化趨勢(shì)一致，而糧經(jīng)比則由0.07持續(xù)下降至0.01，表明東川區(qū)耕地?cái)?shù)量在2007年后減少的趨勢(shì)才有所放緩，同時(shí)收益高的經(jīng)濟(jì)作物種植面積不斷擴(kuò)大，耕地存在“非糧化”現(xiàn)象。

圖1 1989—2020年東川區(qū)耕地利用顯性形態(tài)指數(shù)變化Fig.1 Changes of cultivated land use explicit morphology index in Dongchuan District from 1989 to 2020

滑動(dòng)T檢驗(yàn)（圖2（a））結(jié)果顯示顯性形態(tài)指數(shù)在2002年和2013年存在突變，均通過了0.01的置信度檢驗(yàn)，其中2002年為強(qiáng)突變；由M-K突變檢驗(yàn)（圖2（b））結(jié)果可知，UF和UB在2004年存在一個(gè)交點(diǎn)，但并未通過顯著性檢驗(yàn)，說明顯性形態(tài)指數(shù)在2004年的突變并不顯著；Yamamoto檢測(cè)（圖2（c））結(jié)果顯示顯性形態(tài)指數(shù)在2002年存在突變，并通過了0.05的置信度檢驗(yàn)。綜合來看，1989—2020年東川區(qū)耕地利用顯性形態(tài)指數(shù)突變發(fā)生在2002年左右。

圖2 1989—2020年東川區(qū)耕地利用顯性形態(tài)指數(shù)的突變點(diǎn)檢測(cè)Fig.2 Mutant point detection of cultivated land use explicit morphology index in Dongchuan District from 1989 to 2020

4.1.2 隱性形態(tài)指數(shù)變化及其突變點(diǎn)

由圖3可知，東川區(qū)耕地利用隱性形態(tài)指數(shù)在1989—2020年間整體呈現(xiàn)波動(dòng)下降的趨勢(shì)，由0.40下降至0.19，其中1989—2012年隱性形態(tài)指數(shù)波動(dòng)較大，2012年后持續(xù)下降。具體來看，經(jīng)濟(jì)功能指數(shù)在1989—2016年間呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，由0.01增至0.16，2016年以后緩慢下降至0.13；而社會(huì)功能和生態(tài)功能指數(shù)在這32年間均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，社會(huì)功能指數(shù)由0.26下降至0.01，生態(tài)功能波動(dòng)幅度較大，由0.12下降至0.04。這表明隨著經(jīng)濟(jì)水平提升，耕地要素投入水平增強(qiáng)，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力大量轉(zhuǎn)移至二三產(chǎn)業(yè)，為農(nóng)業(yè)規(guī)?；图s化生產(chǎn)提供了條件，導(dǎo)致耕地經(jīng)濟(jì)功能出現(xiàn)大幅度提升而社會(huì)功能逐漸弱化的趨勢(shì)。

圖3 1989—2020年東川區(qū)耕地利用隱性形態(tài)指數(shù)變化Fig.3 Changes of cultivated land use recessive morphology index in Dongchuan District from 1989 to 2020

滑動(dòng)T檢驗(yàn)（圖4（a））結(jié)果顯示隱性形態(tài)指數(shù)分別在2006年、2012年左右存在突變，均通過了0.01的置信度檢驗(yàn)，其中2012年為強(qiáng)突變；由M-K突變檢驗(yàn)（圖4（b））結(jié)果可知，隱性形態(tài)指數(shù)在2014—2015年存在一個(gè)突變，但并未通過顯著性檢驗(yàn)；Yamamoto檢測(cè)（圖4（c））結(jié)果顯示隱性形態(tài)指數(shù)分別在2006年、2012年左右存在突變，但均未通過顯著性檢驗(yàn)。綜合來看，1989—2020年東川區(qū)耕地利用隱性形態(tài)指數(shù)突變發(fā)生在2006年和2012年左右。

圖4 1989—2020年東川區(qū)耕地利用隱性形態(tài)指數(shù)的突變點(diǎn)檢測(cè)Fig.4 Mutant point detection of cultivated land use recessive morphology index in Dongchuan District from 1989 to 2020

4.1.3 社會(huì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型與耕地利用轉(zhuǎn)型的適應(yīng)性

選取國(guó)企職工人數(shù)、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力、一二三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、固定資產(chǎn)投資總額等數(shù)據(jù)來反映東川區(qū)1989—2019年社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的變化。由圖5（a）可知，20世紀(jì)末期東川礦產(chǎn)資源臨近枯竭，采礦工人不斷下崗，尤其是在2001年礦務(wù)局破產(chǎn)后，下崗人數(shù)達(dá)到頂峰，大量下崗工人回鄉(xiāng)務(wù)農(nóng)，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力在2002—2005年間出現(xiàn)突增（如圖5（b）），導(dǎo)致農(nóng)業(yè)人均耕地面積快速下降，顯性形態(tài)指數(shù)正是在這一時(shí)期發(fā)生了突變，因此突變檢測(cè)結(jié)果與東川區(qū)礦產(chǎn)資源枯竭后勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移過程具有一致性。

圖5 1989—2020年東川區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)變化Fig.5 Changes of social and economic development data of Dongchuan District from 1989 to 2020

資源枯竭型城市的發(fā)展往往以政策為導(dǎo)向，礦產(chǎn)枯竭后東川急需尋找新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。2004年云南省做出建設(shè)“東川再就業(yè)特區(qū)”的決定，給與優(yōu)惠政策招商引資。如圖5（c）所示，2006年東川區(qū)開始發(fā)展房地產(chǎn)業(yè)，第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值增長(zhǎng)迅猛，成為東川區(qū)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比為8∶74∶18。2009年東川被列入國(guó)家第二批資源枯竭轉(zhuǎn)型試點(diǎn)城市，每年獲得2億元的轉(zhuǎn)型發(fā)展基金，并且成為云南省擴(kuò)權(quán)強(qiáng)縣試點(diǎn)城市。2012年東川第二產(chǎn)業(yè)下滑，第三產(chǎn)業(yè)依然保持增長(zhǎng)，并于2019年超過第二產(chǎn)業(yè)成為東川區(qū)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比為8∶25∶67。由圖5（d）可知，東川區(qū)固定資產(chǎn)投資和社會(huì)消費(fèi)品零售總額在2010年后增長(zhǎng)加快，表明東川區(qū)在獲得國(guó)家轉(zhuǎn)型基金支持后投資和消費(fèi)水平得到提升。因此隱性形態(tài)指數(shù)正是在產(chǎn)業(yè)調(diào)整和政策扶持的過程中發(fā)生了突變，突變檢測(cè)結(jié)果與經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型過程具有一致性。

上述結(jié)果表明耕地利用轉(zhuǎn)型是一個(gè)復(fù)雜的過程，與一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相適應(yīng)，轉(zhuǎn)型過程涉及鄉(xiāng)村人口流動(dòng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、地域格局優(yōu)化等方面。顯性形態(tài)轉(zhuǎn)型主要受農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移的影響，隱性形態(tài)轉(zhuǎn)型主要受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是一個(gè)緩慢的過程，因而隱性形態(tài)轉(zhuǎn)型滯后于顯性形態(tài)轉(zhuǎn)型。

4.2 耕地利用轉(zhuǎn)型空間變化

4.2.1 耕地利用形態(tài)指數(shù)時(shí)空格局演變

耕地利用形態(tài)指數(shù)時(shí)序變化為把握東川區(qū)耕地利用轉(zhuǎn)型節(jié)點(diǎn)提供了基礎(chǔ)，然而無法準(zhǔn)確揭示區(qū)域內(nèi)部耕地利用形態(tài)的空間分布特征。依據(jù)東川區(qū)耕地利用轉(zhuǎn)型發(fā)生的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，選取2000年、2005年、2010年、2015年和2020年5期數(shù)據(jù)分析耕地利用形態(tài)指數(shù)在轉(zhuǎn)型前后的空間分布特征。

圖6顯示，東川區(qū)148個(gè)行政村的耕地利用形態(tài)指數(shù)區(qū)域差異明顯，在轉(zhuǎn)型前后均呈現(xiàn)東高西低的態(tài)勢(shì)，與東川區(qū)地形格局基本一致，主要是由于東川中東部地區(qū)南北走向的低海拔狹長(zhǎng)地帶為干熱河谷區(qū)，地勢(shì)平坦、土壤肥沃、耕地資源豐富且分布集中，適宜農(nóng)業(yè)規(guī)?；图s化生產(chǎn)，耕地利用綜合指數(shù)高值區(qū)多分布于此。具體來看，主要包括銅都鎮(zhèn)、湯丹鎮(zhèn)以及烏龍鎮(zhèn)的部分低海拔村域，以上區(qū)域耕地資源豐富，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、資金投入的支撐也比較強(qiáng)。而西部地區(qū)多山地，耕地稀缺且破碎化嚴(yán)重，制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，耕地利用形態(tài)綜合指數(shù)整體偏低。

圖6 東川區(qū)耕地利用形態(tài)綜合指數(shù)空間分布Fig.6 Spatial distribution of cultivated land use morphology comprehensive index in Dongchuan District

4.2.2 耕地利用形態(tài)指數(shù)空間集聚特征

為進(jìn)一步明晰耕地利用形態(tài)指數(shù)的空間集聚特征，使用LISA聚類圖（圖7、圖8）進(jìn)行局部空間自相關(guān)分析。整體來看，“H_H區(qū)”、“L_L區(qū)”數(shù)量多于“H_L區(qū)”、“L_H區(qū)”，東—西差異顯著，耕地利用形態(tài)指數(shù)在轉(zhuǎn)型后的集聚程度均有所變化。

圖7 耕地利用顯性形態(tài)指數(shù)LISA聚類圖Fig.7 LISA cluster diagram of cultivated land use explicit morphology

圖8 耕地利用隱性形態(tài)指數(shù)LISA聚類圖Fig.8 LISA cluster diagram of cultivated land use recessive morphology

如圖7（a）—（e）所示，顯性轉(zhuǎn)型前后耕地?cái)?shù)量高值-低值區(qū)空間變化不明顯?！癏_H區(qū)”在2000—2015年集中分布于烏龍鎮(zhèn)和銅都鎮(zhèn)，2020年往北擴(kuò)張至湯丹鎮(zhèn)的低海拔村域。主要是由于以上區(qū)域耕地資源豐富，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力大量轉(zhuǎn)移至二三產(chǎn)業(yè)，因而土地墾殖率和人均耕地面積高于其他區(qū)域。“L_L區(qū)”在轉(zhuǎn)型前后均集中分布在海拔較高的西北部和北部拖布卡鎮(zhèn)的部分村域，主要是由于以上區(qū)域耕地本身稀缺，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力較多，因而墾殖率和人均耕地面積低于東部。

如圖7（f）—（j）所示，顯性轉(zhuǎn)型前后耕地種植結(jié)構(gòu)的空間變化十分顯著。“H_H區(qū)”在2000—2010年零星分布于區(qū)域內(nèi)，2015—2020年集中在東川北部舍塊鄉(xiāng)和拖布卡鎮(zhèn)的部分低海拔村域，以上區(qū)域耕地均以糧食作物為主?！癓_L區(qū)”在2000—2015年主要集中在阿旺鎮(zhèn)西部和銅都鎮(zhèn)東部的高海拔村域，2020年轉(zhuǎn)移至東川西北部。雖然空間變化較大，但均分布在海拔2500 m以上的高寒山區(qū)。由于自然環(huán)境相對(duì)惡劣，生態(tài)環(huán)境脆弱，不適宜糧食種植，中藥材、油牡丹、萬壽菊等經(jīng)濟(jì)作物種植較為廣泛。

如圖8（a）—（e）所示，隱性形態(tài)轉(zhuǎn)型前后耕地經(jīng)濟(jì)功能均呈現(xiàn)東南—西北聚集的態(tài)勢(shì)，但空間集聚程度逐漸減弱?！癏_H區(qū)”在2000—2005年集中分布于區(qū)政府所在地周邊村域，2010年數(shù)量減少且在空間上有所收縮，2015—2020年逐漸向?yàn)觚堟?zhèn)遷移。說明在經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期，銅都鎮(zhèn)由于耕地資源豐富、自然條件好、生產(chǎn)技術(shù)強(qiáng)，耕地產(chǎn)值和糧食產(chǎn)量都比較高。隨著銅都鎮(zhèn)二三產(chǎn)業(yè)發(fā)展，第一產(chǎn)業(yè)的投入份額降低，高值區(qū)逐漸轉(zhuǎn)移至以農(nóng)業(yè)發(fā)展為主的烏龍鎮(zhèn)?！癓_L區(qū)”在轉(zhuǎn)型前后均分布于西北部高海拔地區(qū)，但在2000—2020年間數(shù)量逐漸減少。由于東西部地區(qū)自然條件和經(jīng)濟(jì)水平不同，耕地要素投入水平和生產(chǎn)能力在地理空間層面的差異較大，而“L_L區(qū)”在轉(zhuǎn)型后范圍縮小表明隨著整個(gè)區(qū)域的快速發(fā)展，交通區(qū)位的改變，經(jīng)濟(jì)功能的空間分布趨于均衡。

如圖8（f）—（j）所示：隱性轉(zhuǎn)型前后社會(huì)功能呈現(xiàn)區(qū)域獨(dú)立—群系增長(zhǎng)的變化態(tài)勢(shì)，空間集聚程度不斷增強(qiáng)?！癏_H區(qū)”在2000—2020年數(shù)量有所增加且逐漸向東川西北部聚集。2000—2015年“L_L區(qū)”在東川境內(nèi)呈散列式分布，2020年數(shù)量增加且在銅都鎮(zhèn)和烏龍鎮(zhèn)部分村域形成聚集，社會(huì)功能空間分異增強(qiáng)。這是由于經(jīng)濟(jì)水平較差的西北部地區(qū)農(nóng)業(yè)從業(yè)人員占比和地均勞動(dòng)力承載量要高于經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的東部地區(qū)，因而社會(huì)功能更高。

如圖8（k）—（o）所示，隱性轉(zhuǎn)型前后生態(tài)功能均呈東南—西北聚集的態(tài)勢(shì)，但空間集聚程度逐漸減弱?！癏_H區(qū)”在2000—2015年多分布于銅都鎮(zhèn)、烏龍鎮(zhèn)和紅土地鎮(zhèn)部分村域，2020年后數(shù)量減少并向銅都鎮(zhèn)北部和湯丹鎮(zhèn)遷移?！癓_L區(qū)”在轉(zhuǎn)型前后均分布于東川西北部，2000—2015年主要集中在湯丹鎮(zhèn)和舍塊鄉(xiāng)，2020年“L_L區(qū)”數(shù)量減少且主要集中在舍塊鄉(xiāng)和因民鎮(zhèn)的部分村域。該結(jié)果表明東川區(qū)由于地形、氣候、種植習(xí)慣偏好不同導(dǎo)致農(nóng)田生物多樣性指數(shù)和固碳能力在區(qū)域內(nèi)的差異較大。地勢(shì)平坦、熱量充足的耕地適宜多樣化種植，因而生態(tài)功能高于高海拔地區(qū)，生態(tài)功能空間集聚程度減弱也說明整個(gè)區(qū)域在朝著均衡化發(fā)展。

綜合來看，東川區(qū)資源枯竭后社會(huì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型過程中，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素引導(dǎo)了東川耕地利用轉(zhuǎn)型。但由于地形所決定的耕地資源稟賦、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平對(duì)耕地利用形態(tài)指數(shù)空間分布特征有較大影響，耕地利用形態(tài)的空間格局整體是穩(wěn)定的。這一點(diǎn)與付慧等[8]對(duì)于京津冀地區(qū)157個(gè)縣域耕地利用形態(tài)指數(shù)空間分布與山地、平原地形格局一致的結(jié)果是相吻合的。

5 結(jié)論與建議

（1）突變點(diǎn)檢測(cè)法和空間自相關(guān)方法的綜合運(yùn)用能夠較好識(shí)別東川區(qū)耕地利用轉(zhuǎn)型時(shí)間節(jié)點(diǎn)和空間變化特征，并揭示了礦產(chǎn)資源枯竭過程、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與耕地利用轉(zhuǎn)型之間的一致性和關(guān)聯(lián)性。

（2）村域尺度的研究進(jìn)一步揭示了地形對(duì)耕地利用轉(zhuǎn)型產(chǎn)生的較大影響，耕地利用形態(tài)綜合指數(shù)在轉(zhuǎn)型前后均呈現(xiàn)東高西低的空間分布特征，與東川區(qū)地形格局基本一致。

（3）顯性形態(tài)轉(zhuǎn)型前后耕地?cái)?shù)量的空間集聚特征變化不明顯，種植結(jié)構(gòu)變化較大，但低值區(qū)始終集中在高寒山區(qū)；隱性形態(tài)轉(zhuǎn)型前后經(jīng)濟(jì)與生態(tài)功能指數(shù)均呈現(xiàn)東南高、西北低的態(tài)勢(shì)，空間集聚程度在轉(zhuǎn)型后均有所降低，表明二者在區(qū)域內(nèi)朝著均衡化發(fā)展。而社會(huì)功能則表現(xiàn)為西北高、東南低的特征，且轉(zhuǎn)型后集聚程度有所提升，表明其在整個(gè)區(qū)域的空間分異性增強(qiáng)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，耕地利用社會(huì)功能的區(qū)域差異將越加明顯。

（4）針對(duì)前述的耕地利用轉(zhuǎn)型特征，提出耕地可持續(xù)利用建議：①東川區(qū)在進(jìn)行耕地利用、管理與保護(hù)的過程中，應(yīng)充分考慮自然地理特征、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與耕地利用轉(zhuǎn)型的聯(lián)系，引導(dǎo)耕地朝著高效、綠色利用轉(zhuǎn)型；②結(jié)合區(qū)域自然地理特征因地制宜發(fā)展高原特色農(nóng)業(yè)，在地勢(shì)平坦的干熱河谷地帶發(fā)展冬季農(nóng)業(yè)，鼓勵(lì)農(nóng)作物多樣化種植，在偏遠(yuǎn)山區(qū)退耕還林還草，發(fā)展特色林果業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)，提升耕地經(jīng)濟(jì)與生態(tài)功能；③加快河谷熱區(qū)農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)，改變“靠天吃飯”的局面，進(jìn)一步提升耕地經(jīng)濟(jì)和生態(tài)功能；④加強(qiáng)耕地利用政策支持，尤其是加大城鎮(zhèn)化、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所積累的資金、管理、技術(shù)、人才等回流農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的力度，穩(wěn)定和提高耕地產(chǎn)出效率，保障區(qū)域糧食安全，促使耕地利用的社會(huì)功能進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展階段。