大都市區(qū)耕地非農(nóng)化的時空躍遷特征分析

摘要：基于天津1992—2022年4期數(shù)據(jù)，運(yùn)用重心模型、探索性時空數(shù)據(jù)分析等方法，分析了大都市區(qū)耕地非農(nóng)化時空躍遷特征。結(jié)果表明：天津耕地非農(nóng)化主要以轉(zhuǎn)為建設(shè)用地、水域?yàn)橹鳎惶旖蚋胤寝r(nóng)化地域差異明顯，中心城區(qū)耕地非農(nóng)化規(guī)模較小，而東南各區(qū)規(guī)模較大；天津耕地非農(nóng)化重心先向西北后向東北方向遷移，總體呈“V”型走勢；天津耕地非農(nóng)化有明顯的空間集聚特點(diǎn)，但聚集水平不斷下降，“高—高”聚集區(qū)主要分布于東部及南部區(qū)域，“低—低”聚集區(qū)主要分布于中心城區(qū)；北部、東部和南部地區(qū)的耕地非農(nóng)化空間結(jié)構(gòu)有較強(qiáng)的動態(tài)性，北辰區(qū)、東麗區(qū)等中心城區(qū)周邊區(qū)對臨近區(qū)有更強(qiáng)空間依賴；天津耕地非農(nóng)化在空間格局演化上具有較強(qiáng)的空間整合性，正向協(xié)同增長的有7個區(qū)，主要分布在中北部地區(qū)，負(fù)向協(xié)同增長的有3個區(qū)，主要分布在中心城區(qū)周邊區(qū)域；天津耕地非農(nóng)化的不同空間結(jié)構(gòu)類型間較少發(fā)生躍遷，具有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)移惰性。

關(guān)鍵詞：耕地非農(nóng)化；探索性時空數(shù)據(jù)分析；時空躍遷

中圖分類號："F323.211"文獻(xiàn)標(biāo)識碼："Adoi：10.12128/j.issn.1672-6979.2024.11.010

引文格式：唐?，?，吳云青，密長林，等.大都市區(qū)耕地非農(nóng)化的時空躍遷特征分析——以天津市為例［J］.山東國土資源，2024，40（11）：63-72.TANG Yuying， WU Yunqing， MI Changlin， et al. Analysis on Spatio-temporal Transition Characteristics of Cultivated Land Non-agriculturalization in Metropolitan Areas——Taking Tianjin City as an Example［J］.Shandong Land and Resources，2024，40（11）：63-72.

0引言

糧食安全是“國之大者”，耕地是糧食生產(chǎn)的“命根子”。然而，在經(jīng)濟(jì)社會的蓬勃發(fā)展與工業(yè)化、城鎮(zhèn)化步伐持續(xù)加快的背景下，我國面臨著耕地向非農(nóng)業(yè)用途轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象愈發(fā)顯著的問題［1］，這不可避免地會威脅到我國的糧食安全，引發(fā)水土流失、生物多樣性降低、碳排放增加等系列生態(tài)環(huán)境問題［2］。我國政府對耕地非農(nóng)化問題的治理給予了高度重視，并于2020年由國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于堅(jiān)決制止耕地“非農(nóng)化”行為的通知》強(qiáng)調(diào)要堅(jiān)決制止各類耕地“非農(nóng)化”行為，2022年的“中央一號文件”強(qiáng)調(diào)要落實(shí)“長牙齒”的耕地保護(hù)硬措施［3］。在當(dāng)代社會發(fā)展的新階段中，有效遏制耕地向非農(nóng)業(yè)用途的轉(zhuǎn)變，已成為我國耕地資源保護(hù)與糧食安全保障的核心議題之一［4］。

當(dāng)前，國內(nèi)外關(guān)于耕地非農(nóng)化的研究主要集中在概念闡釋［5］、演變特征分析［6-8］、驅(qū)動因素探索［9-10］、監(jiān)測監(jiān)控探討［11］、耕地非農(nóng)化與其他因素的互動關(guān)系［12-13］、影響效應(yīng)［14-15］、調(diào)控對策［16-18］等方面。這些研究為本文提供了有益參考借鑒，但仍存在以下需完善、深化研究之處：其一，大都市區(qū)是人類經(jīng)濟(jì)社會活動最為活躍和集中的區(qū)域，耕地資源相對稀缺，面臨較大的耕地非農(nóng)化壓力，其耕地非農(nóng)化也具有自身的特點(diǎn)，但現(xiàn)有關(guān)于耕地非農(nóng)化的研究多以耕地資源較為豐富的農(nóng)業(yè)省或市為研究對象，而針對大都市區(qū)域的研究較少；二是已有關(guān)于耕地非農(nóng)化空間差異與時間過程的分析大多是獨(dú)立、分離開展的，這無法準(zhǔn)確揭示耕地非農(nóng)化空間差異的動態(tài)規(guī)律?；诖?，本文以現(xiàn)代化大都市天津?yàn)槔?，運(yùn)用重心遷移模型、探索性時空數(shù)據(jù)分析（ESTDA）模型，借助LISA時間路徑及時空躍遷等方法，分析大都市區(qū)耕地非農(nóng)化的時空分異及其躍遷特點(diǎn)，為天津及其他類似區(qū)域的耕地非農(nóng)化治理提供參考依據(jù)。

1材料與研究方法

1.1數(shù)據(jù)來源

本文使用的1992、2002、2012、2022年天津市4期土地利用柵格數(shù)據(jù)來源于武漢大學(xué)楊杰和黃昕教授發(fā)布的1990—2022年的中國30米年度土地覆蓋柵格數(shù)據(jù)（https：//zenodo.org/records/8176941）?；谠摂?shù)據(jù)的土地利用分類體系和研究需要，本文將天津市土地利用類型劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地6種類型，土地利用類型具體分類系統(tǒng)如表1所示。天津市行政區(qū)界線來源于國家地理信息公共服務(wù)平臺。本文認(rèn)為，當(dāng)土地利用類型由耕地轉(zhuǎn)化為其他類型用地時，均被視為存在耕地非農(nóng)化現(xiàn)象。

1.2研究方法

1.2.1重心遷移模型

研究區(qū)域中的某一屬性值在空間布局上所呈現(xiàn)出的均衡點(diǎn)即為重心，耕地非農(nóng)化重心變化能夠體現(xiàn)研究區(qū)耕地非農(nóng)化空間分布特點(diǎn)及其變遷軌跡。假設(shè)天津各區(qū)為質(zhì)地均勻的平面，用經(jīng)緯度表示各區(qū)的地理位置，根據(jù)公式（1）（2），可計(jì)算出天津耕地非農(nóng)化重心。

Xt=∑ni=1Ctixi∑ni=1Cti（1）

Yt=∑ni=1Ctiyi∑ni=1Cti（2）

式中：Xt、Yt分別為第t年耕地非農(nóng)化重心的經(jīng)緯度坐標(biāo)；Cti為i區(qū)的耕地非農(nóng)化面積；xi、yi分別為i區(qū)的經(jīng)緯度坐標(biāo)；n為區(qū)的數(shù)量。

假設(shè)D為第t+1年相對于第t年重心遷移的距離（km），則D的計(jì)算公式（3）為：

D=C×（Xt+1-Xt）2+（Yt+1-Yt）2（3）

式中：（Xt+1，Yt+1）表示第t+1年的坐標(biāo)；（Xt、Yt）表示第t年的坐標(biāo)；C為常數(shù)；為地球表面坐標(biāo)轉(zhuǎn)為平面距離（km）的系數(shù)，取值111.111。

1.2.2探索性時空數(shù)據(jù)分析（ESTDA）

鑒于耕地非農(nóng)化現(xiàn)象展現(xiàn)出顯著的時空動態(tài)性，本文采納REY等提出的探索性時空數(shù)據(jù)分析（ESTDA）方法［19］刻畫天津耕地非農(nóng)化的時空演化特點(diǎn)，該方法作為探索性空間數(shù)據(jù)分析（ESDA）的有效拓展，成功彌補(bǔ)了其在測量時空交互作用方面的不足，已在地理要素時空動態(tài)研究中展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景與顯著成效［20］。

（1）探索性空間數(shù)據(jù)分析

探索性空間數(shù)據(jù)分析通過度量空間關(guān)聯(lián)性，深入剖析觀測值在地理空間上的集聚模式與異質(zhì)性特征，被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)領(lǐng)域，主要包括全局空間自相關(guān)分析和局部空間自相關(guān)分析。

全局空間自相關(guān)分析用于揭示觀測變量在空間上的總體相互關(guān)聯(lián)態(tài)勢，本文用Moran提出的Global Moran’s Ⅰ指數(shù)度量全局空間自相關(guān)情況，其計(jì)算公式（4）為：

Moran’s Ⅰ=n×∑ni=1∑nj=1wij（xi-）（xj-）∑ni=1∑nj=1wij∑ni=1（xi-）2（4）

式中：n為區(qū)域數(shù)量；xi、xj分別為觀測變量的觀測值；為觀測變量的平均值；wij表示研究區(qū)域間的空間權(quán)重；研究區(qū)域i和j相鄰，則wij=1，否則，wij=0。

局部空間自相關(guān)分析可有效識別全局空間自相關(guān)分析所無法體現(xiàn)的微觀層面上由于空間位置差異而可能產(chǎn)生的差異性空間關(guān)聯(lián)和空間差異程度，本文用Local Moran’s Ⅰ進(jìn)行測量，其計(jì)算公式（5）為：

Moran’s Ⅰi=（xi-）m0∑nj=1，j≠iwij（xj-）（5）

式中：m0=∑ni=1（xi-）2n，xi、xj、、n、wij的含義同公式（4）。

本文根據(jù)Moran’s Ⅰi生成LISA集聚圖，并根據(jù)局部空間自相關(guān)原理，將耕地非農(nóng)化集聚情況分為5種類型：高—高聚集、低—低聚集、高—低聚集、低—高聚集以及不顯著。其中，高—高聚集表示區(qū)域自身及周圍區(qū)域的耕地非農(nóng)化規(guī)模都較大；低—低聚集表示區(qū)域自身及周圍區(qū)域的耕地非農(nóng)化規(guī)模均較小；高—低聚集表示區(qū)域自身耕地非農(nóng)化規(guī)模較大，而周邊區(qū)域的較??；低—高聚集表示區(qū)域自身耕地非農(nóng)化規(guī)模較小，而周圍區(qū)域的較大；不顯著表示耕地非農(nóng)化不存在空間聚集性。

（2）LISA時間路徑

LISA時間路徑著眼于Moran散點(diǎn)圖中各研究單元坐標(biāo)隨時間的動態(tài)遷移，為傳統(tǒng)靜態(tài)LISA方法注入了動態(tài)視角。LISA時間路徑幾何特征主要包括相對長度、彎曲度和躍遷方向［21-25］，分別表征耕地非農(nóng)化局部空間結(jié)構(gòu)的動態(tài)性、波動性和整體性特征。LISA時間路徑相對長度、彎曲度的計(jì)算公式（6）（7）如下：

Ni=n×∑T-1t=1d（Li，t，Li，t+a）∑ni=1∑T-1t=1d（Li，t，Li，t+a）（6）

Di=∑T-1t=1d（Li，t，Li，t+a）d（Li，t，Li，T）（7）

式中：Ni、Di分別為研究單元i的相對長度和路徑彎曲度；n為研究單元數(shù)量；T為年度間隔；d（Li，t，Li，t+a）為研究單元i從t年到（t+a）年的移動距離。Ni值越大，表明研究單元耕地非農(nóng)化有更加動態(tài)的局部空間結(jié)構(gòu)，隨著時間i推移，耕地非農(nóng)化在Moran’s Ⅰ散點(diǎn)圖中的移動路徑更加不穩(wěn)定。Ni＞1說明研究單元i的遷移距離已超出整體研究區(qū)域內(nèi)所有單元平均遷移距離；Di值越大，表明研究單元i的移動軌跡的復(fù)雜性與曲折性增強(qiáng)，并揭示了其局部空間依賴關(guān)系的動態(tài)演變趨勢，研究單元i自身受鄰域空間效應(yīng)的影響越大，反之，則更具穩(wěn)定性，研究單元i自身受鄰域空間效應(yīng)的影響越?。?6-27］。

LISA時間路徑的遷移方向可以揭示各研究單元在耕地非農(nóng)化進(jìn)程中局部空間格局演變所展現(xiàn)出的整合性特性參照尹君鋒［28］等的相關(guān)研究，可將遷移方向劃分為4類：0°～90°（含90°）方向表示研究單元與其相鄰單元正向協(xié)同增長，180°～270°（含270°）方向表示研究單元與其相鄰單元負(fù)向協(xié)同增長；90°～180°（含180°）方向和270°～360°（含360°）方向分別表示研究單元與其相鄰單元發(fā)生相反的躍遷方向。

（3）LISA時空躍遷

LISA時間路徑展現(xiàn)了空間單元在Moran’s Ⅰ散點(diǎn)圖上隨時間變化的移動軌跡，時空躍遷則進(jìn)一步揭示了局部空間中相鄰單元間所存在［29］。時空躍遷可以分為4種類型，Type 0：研究單元與相鄰單元均保持穩(wěn)定，Type I：研究單元躍遷但相鄰單元保持穩(wěn)定，Type Ⅱ：研究單元保持穩(wěn)定但相鄰單元發(fā)生躍遷，Type Ⅲ：研究單元與相鄰單元均發(fā)生躍遷，其中Type Ⅲa表示研究單元與相鄰單元躍遷方向相同，Type Ⅲb表示研究單元與相鄰單元躍遷方向相反［30-31］。本文運(yùn)用時空流動系數(shù)（SF）與時空凝聚系數(shù)（SC）表征耕地非農(nóng)化空間格局路徑依賴和路徑鎖定性，計(jì)算公式（8）（9）為：

SSF=H1+H2m（8）

SSC=H0+H3am（9）

式中：H0、H1、H2、H3a分別為Type 0、TypeⅠ、TypeⅡ、Type Ⅲa的躍遷單元數(shù)量；m為躍遷單元總數(shù)。

2結(jié)果與分析

2.1耕地非農(nóng)化的時空演變特征

為了深入分析天津市在不同時期耕地轉(zhuǎn)化為其他土地利用類型的情況，本文借助ArcGIS 10.8軟件中的疊加分析工具，對前后兩個時間節(jié)點(diǎn)的土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算與比對，進(jìn)而量化了土地變化區(qū)域的面積，得到各耕地非農(nóng)化類型在不同時期的情況（表2）。由表2可以看出，自1992年至2022年間，天津耕地非農(nóng)化現(xiàn)象主要集中表現(xiàn)為向建設(shè)用地的顯著轉(zhuǎn)變，1992—2002年、2002—2012年、2012—2022年轉(zhuǎn)為建設(shè)用地的面積分別達(dá)到了478.39km2、646.37km2、491.05km2，占比分別達(dá)到了64.25%、75.91%、82.17%；耕地轉(zhuǎn)為水域的面積也較多，1992—2002年、2002—2012年、2012—2022年轉(zhuǎn)為水域的面積分別達(dá)到了248.81km2、184.93km2、86.31km2，占比分別達(dá)到了33.41%、21.72%、14.44%。耕地轉(zhuǎn)為未利用地的面積最少，2012—2022年僅為0.03km2，轉(zhuǎn)為林地、草地的面積也相對較少。

為了探究天津市在不同時間段內(nèi)耕地非農(nóng)化現(xiàn)象的空間差異性，本文采用自然間斷點(diǎn)分級法，依據(jù)各區(qū)耕地非農(nóng)化的面積，將天津各區(qū)的耕地非農(nóng)化狀況分為“較少”“一般”“較多”“多”4個等級，其中：“較少”為（0.00，1.51］km2、“一般”為（1.51，55.05］km2、“較多”為（55.06，81.59］km2、“多”為（81.60，143.23］km2，并形成耕地非農(nóng)化等級分布直方圖及空間分異圖（圖1、圖2）。由圖1可知，1992—2002年，“較少”和“較多”的區(qū)各有6個，“一般”和“多”的區(qū)有各有2個；2002—2012年，“較少”的區(qū)有6個，“一般”的區(qū)有2個，“較多”和“多”的區(qū)各有4個；2012—2022年，“較少”和“一般”的區(qū)各有6個，“較多”的區(qū)有3個，“多”的區(qū)有1個。

由圖2可知，天津市耕地非農(nóng)化的地域差異明顯，隨著時間推移，這種差異性也會變化。1992—2002年天津各區(qū)均有耕地非農(nóng)化現(xiàn)象，總面積達(dá)到了744.62km2?！拜^少”區(qū)域主要分布在中心城區(qū)，“一般”“較多”區(qū)域主要分布在環(huán)城四區(qū)及北部遠(yuǎn)郊區(qū)，而東南部的濱海新區(qū)、靜海區(qū)耕地非農(nóng)化面積最多，主要轉(zhuǎn)化為了建設(shè)用地。2002—2012年天津市耕地非農(nóng)化總面積有所提升，空間格局總體保持相對穩(wěn)定，但耕地非農(nóng)化等級為“多”的區(qū)在原來的基礎(chǔ)上增加了2個，主要分布在天津的東南部和西部，寶坻區(qū)、北辰區(qū)由“一般”區(qū)域發(fā)展為“較多”區(qū)域。出現(xiàn)這種耕地非農(nóng)化空間格局的原因可能主要在于：在此期間，隨著濱海新區(qū)開發(fā)開放不斷推進(jìn)，京津冀協(xié)同發(fā)展不斷深化，濱海新區(qū)、武清區(qū)、東麗區(qū)等相關(guān)區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，城鎮(zhèn)化進(jìn)程加速推進(jìn)，非農(nóng)建設(shè)占用耕地的需求強(qiáng)勁。2012—2022年天津耕地非農(nóng)化總面積有較大幅度下降，原因可能主要在于：一方面，黨的十八大以來，天津市對于耕地保護(hù)工作越來越重視，耕地的非法占用受到有效遏制；另一方面，近年來，天津市大力實(shí)施高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略，建設(shè)用地集約利用水平大大提升，這間接降低了建設(shè)用地占用耕地的內(nèi)在需求。在此期間，除和平區(qū)外，其他各區(qū)均有耕地非農(nóng)化現(xiàn)象，“多”的區(qū)只剩下了濱海新區(qū)，“較多”的區(qū)包括寧河區(qū)、靜海區(qū)和武清區(qū)。

2.2天津市耕地非農(nóng)化重心的時空演變特征

在運(yùn)用公式（1）（2）計(jì)算1992—2002年、2002—2012年、2012—2022年天津市耕地非農(nóng)化重心（表3）的基礎(chǔ)上，本文制作了天津耕地非農(nóng)化的重心遷移軌跡圖（圖3）。由表3、圖3可知，天津市耕地非農(nóng)化重心一直位于東麗區(qū)西北部，相比于1992—2002年，2002—2012年天津市耕地非農(nóng)化重心向西北方向遷移了2.33km，2012—2022年又向東北方向遷移了4.79km。1992—2022年，天津市耕地非農(nóng)化重心一直位于天津幾何重心的東部，這說明天津市東部地區(qū)的耕地非農(nóng)化程度高于西部地區(qū)。從重心遷移路徑看，天津市耕地非農(nóng)化重心的遷移距離由2.33km增加到了4.79km，這一現(xiàn)象凸顯了天津耕地非農(nóng)化進(jìn)程中的非均衡性日益顯著，其重心遷移軌跡呈現(xiàn)出先西北后東北的“V”型路徑，深刻揭示了天津市耕地非農(nóng)化空間格局的主導(dǎo)方向正從西北向東北發(fā)生轉(zhuǎn)變。

2.3天津市耕地非農(nóng)化的探索性時空數(shù)據(jù)分析（ESTDA）

（1）探索性空間數(shù)據(jù)分析

本文通過計(jì)算全局Moran’s Ⅰ指數(shù)分析耕地非農(nóng)化總體空間分異特征。研究結(jié)果顯示，1992—2002年、2002—2012年、2012—2022年3個時間段的全局Moran’s Ⅰ指數(shù)分別為0.561、0.491、0.48，且均通過了1%水平顯著性檢驗(yàn)，這表明天津耕地非農(nóng)化有顯著的空間自相關(guān)性，呈現(xiàn)出明顯的空間集聚分布特征；3個時間段的全局Moran’s Ⅰ指數(shù)逐期下降，說明天津耕地非農(nóng)化的空間聚集水平在下降，各區(qū)間耕地非農(nóng)化的總體差異逐漸減小。

如表4、圖4所示，天津耕地非農(nóng)化在研究期內(nèi)主要包括“高—高”聚集和“低—低”聚集兩種類型。在1992—2002年、2002—2012年、2012—2022年3個時間段，“高—高”聚集的空間分布相同，集中連片地分布于天津東部和南部區(qū)域，該區(qū)域的主體是濱海新區(qū)。在研究期內(nèi)，受到濱海新區(qū)開發(fā)開放、京津冀協(xié)同發(fā)展、國家自主創(chuàng)新示范區(qū)建設(shè)等政策推動，該區(qū)域城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程加速推進(jìn)，耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地的規(guī)模較大且呈集聚特點(diǎn)。在1992—2002年、2002—2012年兩個時間段，“低—低”聚集區(qū)域主要集中連片地分布于中心城區(qū)；2012—2022年，“低—低”聚集區(qū)域范圍有所擴(kuò)大，涵蓋區(qū)的個數(shù)由前兩個時間段的4個增加到了5個，河西區(qū)由原來的“不顯著”區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榱恕暗?低”聚集區(qū)，原因可能主要在于：作為天津較為發(fā)達(dá)的區(qū)，多年來河西區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對建設(shè)用地的需求較大，在前兩個時間段，其耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地的規(guī)模位居中心城區(qū)六區(qū)的第一位，但2012年之后，河西區(qū)所剩的耕地面積僅有0.432km2，耕地非農(nóng)化規(guī)模較低。

（2）LISA時間路徑分析

為進(jìn)一步探索天津市耕地非農(nóng)化的時空動態(tài)演化特征，根據(jù)公式（6）（7）及Moran’s Ⅰ散點(diǎn)圖上各區(qū)坐標(biāo)，可得到天津耕地非農(nóng)化LISA時間路徑的相對長度、彎曲度和遷移方向，從而直觀體現(xiàn)天津耕地非農(nóng)化局部空間結(jié)構(gòu)的動態(tài)性、空間依賴方向上的波動性與空間整合性特征。采用自然間斷點(diǎn)分級法將相對長度、彎曲度、遷移方向均劃分為4個等級（圖5），并生成其分布直方圖（圖6）。

在天津16個區(qū)中，LISA時間路徑相對長度大的是寧河區(qū)（2.577）和東麗區(qū)（2.279），大于0.864的有7個區(qū)，占全部區(qū)的43.75%，零散地布局在天津市的北部、東部和南部地區(qū)，這些區(qū)展現(xiàn)了耕地非農(nóng)化空間架構(gòu)的高度流動性與動態(tài)變化特性。相對長度短的區(qū)主要分布在中心城區(qū)，這表明中心城區(qū)的耕地非農(nóng)化具有較穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

從彎曲度看，時間路徑彎曲度最大的是北辰區(qū)（10.285），東麗區(qū)位居第二（4.379），他們均位于中心城區(qū)周邊，這說明他們在空間依賴上具有較大的波動性，對臨近區(qū)具有更強(qiáng)的空間依賴。原因可能主要在于：他們經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展受中心城區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移與人口外溢的影響較大，尤其是東麗區(qū)處于濱海新區(qū)和中心城區(qū)之間，接受雙重影響帶動，非農(nóng)建設(shè)占用耕地受到較強(qiáng)烈的鄰域影響。時間路徑彎曲度較小的是西青區(qū)、河西區(qū)、南開區(qū)、和平區(qū)、津南區(qū)、武清區(qū)等，他們在空間依賴方向上較為穩(wěn)定，主要原因可能是他們經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平相對較高，受周圍區(qū)域的輻射影響較小，體現(xiàn)出較為穩(wěn)定的耕地非農(nóng)化發(fā)展變化趨勢。尤其是西青區(qū)和津南區(qū)形成了不同于周邊區(qū)域特別是中心城區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，受中心城區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的影響相對較小。

在對比1992—2002年、2012—2022年兩時期天津耕地非農(nóng)化Moran’s Ⅰ散點(diǎn)圖中各區(qū)坐標(biāo)的基礎(chǔ)上，可以判斷各區(qū)LISA時間路徑的遷移方向（圖5c）。天津耕地非農(nóng)化協(xié)同增長的區(qū)共有9個，占全部區(qū)的62.5%，這表明天津耕地非農(nóng)化進(jìn)程在空間格局演變層面展現(xiàn)出高度的空間一體化特征。其中，有6個區(qū)發(fā)生了正向協(xié)同增長（0°～90°），主要分布在天津中北部地區(qū)，呈現(xiàn)出耕地非農(nóng)化進(jìn)程協(xié)同并進(jìn)、高速攀升的鮮明特征；有3個區(qū)則表現(xiàn)為負(fù)向協(xié)同增長（180°～270°），主要分布在中心城區(qū)周邊區(qū)域，其耕地非農(nóng)化進(jìn)程則顯現(xiàn)出一種協(xié)同但相對低速的增長模式。

（3）LISA時空躍遷分析

LISA時空躍遷可以有效揭示不同局部相關(guān)類型在Moran's Ι散點(diǎn)圖上的相互轉(zhuǎn)化過程。如圖7所示，天津市耕地非農(nóng)化空間結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，不同空間結(jié)構(gòu)類型間較少發(fā)生躍遷，表現(xiàn)出一定的躍遷惰性。自身耕地非農(nóng)化等級發(fā)生躍遷但鄰域未發(fā)生躍遷（Type Ⅰ）中HH-LH的概率為12.5%，發(fā)生該類型躍遷的為津南區(qū)，可能的原因是：一方面，近些年津南區(qū)加大了耕地保護(hù)力度，在全區(qū)形成了耕地保護(hù)齊抓共管、合力共治的工作格局；另一方面，近年來津南區(qū)大力開展小站稻種植，發(fā)展現(xiàn)代都市農(nóng)業(yè)和高端制造業(yè)，非農(nóng)建設(shè)占用耕地的需求有所下降。自身耕地非農(nóng)化等級保持穩(wěn)定但相鄰單元發(fā)生躍遷（Type Ⅱ）中LH-LL的概率為100%，發(fā)生該類型躍遷的為北辰區(qū)，這表明該區(qū)耕地非農(nóng)化一直處于規(guī)模較小的較低水平，而其周邊區(qū)的耕地非農(nóng)化規(guī)模則由高水平下降為低水平，比如其臨近的西青區(qū)、東麗區(qū)耕地非農(nóng)化等級由“較多”轉(zhuǎn)為了“一般”。自身耕地非農(nóng)化等級發(fā)生躍遷但相鄰單元未發(fā)生躍遷（Type Ⅰ）中HL-LL的概率為100%，發(fā)生該類型躍遷的為東麗區(qū)，相比于1992—2002年，2012—2022年該區(qū)耕地非農(nóng)化面積有較大幅度下降，耕地非農(nóng)化等級由“較多”下降為“一般”，而周邊區(qū)耕地非農(nóng)化面積一直相對較少。自身和鄰域區(qū)耕地非農(nóng)化等級均未發(fā)生躍遷（Type 0）中HH-HH的概率為87.5%，LL-LL的概率為100%，表明自身和鄰域耕地非農(nóng)化程度均較高或較低的區(qū)，其耕地非農(nóng)化相對位置較為穩(wěn)定。

利用公式（8）（9）可計(jì)算出1992—2022年天津市耕地非農(nóng)化時空流動系數(shù)（SF）與時空凝聚系數(shù)（SC）分別為18.75%和81.25%，這表明天津市耕地非農(nóng)化具有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)移惰性，局部空間關(guān)聯(lián)模式穩(wěn)定性較強(qiáng)。

3討論

基于天津市1992—2002年、2002—2012年、2012—2022年耕地非農(nóng)化數(shù)據(jù)，本文借助重心遷移模型與探索性時空數(shù)據(jù)分析方法（ESTDA），對天津市耕地非農(nóng)化的時空躍遷特性進(jìn)行了系統(tǒng)性剖析。本文研究視角的切入，研究方法的選擇都是對當(dāng)前耕地非農(nóng)化研究體系的有效補(bǔ)充，所得的研究結(jié)論對于全面深刻理解大都市區(qū)耕地非農(nóng)化特征，有針對性地制定耕地保護(hù)政策有重要參考價值。不可否認(rèn)，本文也有其局限性。首先，本文在運(yùn)用ESTDA方法的分析框架下，選取了對稱性的空間權(quán)重矩陣作為工具，這隱含了研究單元間相互影響的均衡性假設(shè)。然而，為深化對耕地非農(nóng)化空間異質(zhì)性的理解，未來研究應(yīng)探索引入非對稱空間權(quán)重矩陣的可能性，以期更精確地刻畫不同單元間非均衡的相互作用，進(jìn)而提升研究成果的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性和可靠性。其次，明晰驅(qū)動因素是對耕地非農(nóng)化進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控的邏輯前提，雖然本文簡要提及了經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)保護(hù)等對耕地非農(nóng)化的影響，但并未深入系統(tǒng)地開展驅(qū)動因素分析，未來有必要采用隨機(jī)森林模型、地理探測器、案例分析等方法強(qiáng)化此方面的專門研究。

4結(jié)論

本文的主要研究結(jié)論：①1992—2022年間天津耕地非農(nóng)化主要以轉(zhuǎn)為建設(shè)用地、水域?yàn)橹鳎D(zhuǎn)為未利用地的規(guī)模最少；②天津耕地非農(nóng)化的地域差異明顯，中心城區(qū)各區(qū)耕地非農(nóng)化規(guī)模較小，而東南部各區(qū)規(guī)模較大，這種空間格局具有相對穩(wěn)定性；③天津耕地非農(nóng)化重心一直位于其幾何重心的東部，天津東部耕地非農(nóng)化程度要高于西部，天津耕地非農(nóng)化重心先向西北后向東北方向遷移，總體呈“V”型走勢；④1992—2022年，天津耕地非農(nóng)化有明顯的空間集聚特點(diǎn)，但聚集水平不斷下降，“高—高”聚集區(qū)主要分布于天津市東部及南部區(qū)域，“低—低”聚集區(qū)主要分布于中心城區(qū)。⑤天津北部、東部和南部地區(qū)的耕地非農(nóng)化空間結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的動態(tài)性，北辰區(qū)、東麗區(qū)等中心城區(qū)周邊區(qū)對臨近區(qū)有更強(qiáng)的空間依賴，天津耕地非農(nóng)化現(xiàn)象在空間格局的演進(jìn)過程中，展現(xiàn)出了顯著的空間整合性特征。具體而言，有7個區(qū)呈現(xiàn)出了正向協(xié)同增長的態(tài)勢，主要分布在天津中北部地區(qū)，負(fù)向協(xié)同增長的區(qū)有3個，主要分布在中心城區(qū)周邊區(qū)域；天津耕地非農(nóng)化不同空間結(jié)構(gòu)類型間較少發(fā)生躍遷，具有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)移惰性，耕地非農(nóng)化的局部空間關(guān)聯(lián)模式穩(wěn)定性較強(qiáng)。

上述研究結(jié)論的政策啟示主要在于：①對耕地向水域的轉(zhuǎn)化實(shí)施嚴(yán)格管制，并分階段逐步清除已占用耕地的水域。同時，將未經(jīng)許可利用耕地構(gòu)建生態(tài)景觀、進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖等活動納入全市土地管理的日常監(jiān)督與政府績效評估框架內(nèi)；②通過全域土地綜合整治、城市低效用地改造等形式積極開展存量建設(shè)用地盤活，嚴(yán)格控制非農(nóng)建設(shè)占用耕地；③充分把握耕地非農(nóng)化的空間關(guān)聯(lián)性和異質(zhì)性，促進(jìn)不同區(qū)域在存量土地盤活、土地集約利用、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、耕地保護(hù)等方面加強(qiáng)交流合作，推動耕地非農(nóng)化的協(xié)同治理；針對不同的耕地非農(nóng)化局部空間結(jié)構(gòu)演化特點(diǎn)，采用差異化治理措施，比如對于局部空間結(jié)構(gòu)動態(tài)性較強(qiáng)的區(qū)，應(yīng)防止其耕地非農(nóng)化規(guī)模進(jìn)一步提升，而對于局部空間結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定的區(qū)，應(yīng)采取措施鼓勵其充分發(fā)揮優(yōu)勢，進(jìn)一步提升治理效能；④通過推動耕地適度規(guī)?；?jīng)營、實(shí)施土地整治、優(yōu)化耕作條件等途徑不斷提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益，提升農(nóng)民、社會資本等從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的積極性，從源頭遏制耕地非農(nóng)化的勢頭；⑤在規(guī)范土地流轉(zhuǎn)活動的過程中，應(yīng)著重強(qiáng)化對工商資本介入的監(jiān)管力度，清晰界定耕地非農(nóng)化的內(nèi)涵、類別、以及程度等各項(xiàng)邊界條件，以此杜絕耕地利用中的模糊地帶與規(guī)避行為，確保耕地非農(nóng)化進(jìn)程的有序性與合規(guī)性。

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Analysis on Spatio-temporal Transition Characteristics of Cultivated Land Non-agriculturalization in Metropolitan Areas

——Taking Tianjin City as an Example

TANG Yuying1， WU Yunqing1， MI Changlin2， GAO Limei2， DONG Jiahui1

（1. Environmental Science and Engineering College of Tianjin University of Technology， Tianjin 300387， China; 2. Linyi Natural Resources Development Service Center， Shandong Linyi 276000， China）

Abstract：Based on data from four periods between 1992 and 2022 in Tianjin city， by using the gravity center model and exploratory spatiotemporal data analysis methods， spatiotemporal transition characteristics of cultivated land non-agriculturalization in the metropolitan area have been analyzed. It is indicated that the cultivated land non-agriculturalization in Tianjin primarily involves conversion to construction land and water bodies. Significant regional disparities exist， with smaller scales of non-agriculturalization in the central urban area and larger scales in the southeastern districts. The gravity center of farmland non-agriculturalization in Tianjin initially shifted northwest and subsequently northeast， displaying an overall \"V\" shaped trajectory. The non-agriculturalization process demonstrates clear spatial clustering， although the level of clustering is gradually diminishing. \"High-high\" clustering areas are predominantly located in the eastern and southern regions， while \"low-low\" clustering areas are mainly found in the central urban area. The spatial structure of cultivated land non-agriculturalization in the northern， eastern and southern regions exhibits strong dynamism， while Beichen district and Dongli district around the central urban area show a stronger spatial dependence on adjacent districts. The spatial pattern evolution of cultivated land non-agriculturalization in Tianjin reveals a robust spatial integration. 7 districts show positive coordinated growth primarily in the north-central region， and 3 districts exhibit negative coordinated growth mainly located around the central city. There is minimal transition between different spatial structure types of cultivated land non-agriculturalization in Tianjin with strong transition inertia.

Key words：Non-agriculturalization of cultivated land; exploratory spatial-temporal data analysis; spatiotemporal transition

收稿日期：2024-08-17；修訂日期：2024-08-29；編輯："王敏"基金項(xiàng)目："2018年國家社科基金一般項(xiàng)目，我國鄉(xiāng)村振興中鄉(xiāng)村治理與精準(zhǔn)扶貧的政策協(xié)同研究，項(xiàng)目編號：18BZZ077"作者簡介：唐?，摚?999—），女，山東泰安人，碩士研究生，研究方向?yàn)橥恋刭Y源管理；E-mail：15610306669@163.com

*通訊作者："密長林（1973—），男，山東臨沂人，研究員，研究方向?yàn)樽匀毁Y源開發(fā)利用；E-mail：76369@126.com