湖南縣域耕地破碎化時(shí)空演變特征及驅(qū)動(dòng)因素分析

中圖分類號(hào)：F301.21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-060X（2025）03-0088-10

引用格式：.湖南縣域耕地破碎化時(shí)空演變特征及驅(qū)動(dòng)因素分析[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2025（3）：88-97.DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2025.003.016

Spatiotemporal Characteristics and Driving Factors of Cultivated Land Fragmentation at the County Level in Hunan Province

ZHOU Yu-tong，DENG Chu-xiong，DENG Zhi-wei （SchoolofGeographicalSciences，HunanNormal University，Changsha4oo81，C）

Abstract：Thisstudyevaluatedthedistributionandfragmentationofcultivatedlandin HunanProvince.Thelandusedataof 122counties，citiesanddistrictsinOoo2l0ndweresed，andthelandsapepateindex waschsentootuctthe fragmentation indexsystem fore。valuatingcultivatedlandfragmentationSpatialautocorelation analysis was usedto explore thespatiotemporalcharacteristicsofcultivatedlandfragmentation.Finallgeographicdetectors wereusedtoexplorethefactors behindspatialeterogeeityinfragmentation.Theresultswereyieldedasfollows.（1）CultivatedlandabundanceinHunanProvince decreasedfrom20oto2O2O，withmorelandintheeasthaninthewestandanincreasingtrendfromsouthtonorth.（2）Cultivated landfragmentationintensified，withfragmentationincreasingfromthenortheasttothesouthwest.High-fragmentationareas were concentratedinteorthest，outhwestandsouheastadculiatedlandfragmetationinesteHunaasseverer.3）Cliated landfragmentationdisplayedsignificantspatialclustering，hichiitiallicreasedandtendecreased.Highighclustersapeaed in westerandsouthern Hunan，whilelow-lowclusterswerefound innorthe Hunan.（4）The fragmentation wasifuencedbyboth naturalandhumanfactors.Naturalfactorsdominated，whilehumafactorssuchasGDPpercapita，populationdnsityanddistance to roads also played importantroles.Tosum up，cultivated land fragmentationin Hunan Province presented complex spatiotemporal characteristics，ithspatialtergeeityancedbyocialandcooicvelpnt，agiclturalaageent，anddiecin cultivatedlandedowment.Basedontestudycoclusionigfrgmetatioaresedlandintegratioandeologicalstotio. Medium-fragmentationareascanbeimprovedbylandehabiliationandagriculturalstructureoptimizationwhichcanmprovethe cultivatedlanduseefciency.Inlow-fragmentationareasemphasisshouldbeputoncultivatedlandprotectionandmoderfarming development.

Keywords：ultiatedlandfrgmentation;lansapepateidex;spatialuocoelatialysisgeogracaletetoHua

耕地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全的重要基礎(chǔ)資源隨著城市化進(jìn)程的加速，耕地面積縮減且趨于破碎化的問題日益凸顯，成為耕地保護(hù)中亟待解決的核心難題。耕地破碎化是指耕地空間逐漸被割裂、空間分布趨于離散化的現(xiàn)象，是農(nóng)業(yè)中普遍存在的與耕地規(guī)模經(jīng)營(yíng)相悖的土地利用格局[1-3]。這一現(xiàn)象不僅會(huì)帶來經(jīng)營(yíng)成本增加[4、耕地利用效率低下[5]、農(nóng)民畧荒[等問題，還會(huì)阻礙農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程，甚至還可能引發(fā)水土流失、土地退化等生態(tài)環(huán)境問題[]。因此，在新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略推進(jìn)與糧食安全底線約束的雙重背景下，如何實(shí)現(xiàn)土地資源配置與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的協(xié)同發(fā)展值得深人探討。

目前，已有的研究多借助GIS與遙感技術(shù)結(jié)合景觀生態(tài)的方法[8-9]，以縣（區(qū)）[10]、鄉(xiāng)鎮(zhèn)[1]、農(nóng)戶[12]為研究尺度，集中在耕地破碎化概念與定量測(cè)度[13-14]成因分析[15]和耕地破碎化的影響[16-18]以及對(duì)其的評(píng)估與模擬研究[19-20]等方面。然而，大部分研究局限于對(duì)單一時(shí)點(diǎn)的靜態(tài)分析，缺乏對(duì)耕地破碎化長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)變化過程的探討。湖南省作為重要的糧食生產(chǎn)基地，其耕地資源在城鎮(zhèn)化進(jìn)程中承受著巨大壓力。因此，深入研究湖南省耕地破碎化的特征、演變規(guī)律及其影響因素，對(duì)優(yōu)化土地資源配置與保障糧食安全具有重要現(xiàn)實(shí)意義。此外，縣域尺度作為揭示耕地景觀特征的關(guān)鍵層級(jí)[]，目前基于該尺度的系統(tǒng)性時(shí)空演變研究仍顯匱乏。

基于此，本文通過耕地豐度指數(shù)和景觀格局指數(shù)，評(píng)估湖南省122個(gè)縣域耕地資源分布狀況及其破碎化的時(shí)空變化特征，進(jìn)而識(shí)別耕地破碎化現(xiàn)象的驅(qū)動(dòng)因素，以期為耕地資源的保護(hù)與合理配置提供理論支持和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

湖南省地處東經(jīng) 、北緯 ，東臨江西省，西接重慶市、貴州省，南毗廣東省、廣西壯族自治區(qū)，北連湖北省，全省東西寬6 6 7 k m ，南北長(zhǎng) 7 7 4 k m ，國(guó)土面積 其地貌類型多樣，以山地、丘陵為主，耕地面積約占土地總面積的 1 7 % （圖1）。湖南屬亞熱帶季風(fēng)氣候，降水豐沛，雨熱同期，年平均氣溫在 ，年均降水量在 1 2 0 0～1 7 0 0 m m 之間，主要集中在4至7月。湖南適宜的自然條件對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)極為有利，促使當(dāng)?shù)丶Z食播種面積和產(chǎn)量長(zhǎng)期處于全國(guó)領(lǐng)先地位，為國(guó)家糧食安全做出了重要貢獻(xiàn)。然而，湖南省耕地資源時(shí)空分布不平衡，洞庭湖平原等區(qū)域耕地集中連片，而湘西、湘南山地丘陵區(qū)耕地分散且季節(jié)性波動(dòng)明顯；受復(fù)雜地形與土地政策影響，耕地破碎化程度高，地塊零散、邊界不規(guī)則，制約規(guī)?；r(nóng)業(yè)發(fā)展。

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究使用的2000、2010、2020年共3期土地利用柵格數(shù)據(jù)來源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http：//www.resdc.cn/），空間分辨率為 3 0 m ；耕地?cái)?shù)據(jù)通過ArcGIS軟件自土地利用柵格數(shù)據(jù)中提??；高程為AsterGdem 3 0 m 分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)，來自地理空間數(shù)據(jù)云（http：//www.gscloud.cn/）；湖南省道路、河流數(shù)據(jù)來源于國(guó)家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)；年均降雨量、年均氣溫?cái)?shù)據(jù)以及相關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來自《中國(guó)區(qū)域統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)縣域統(tǒng)計(jì)年鑒》等統(tǒng)計(jì)年鑒。

1.3 研究方法

1.3.1耕地豐度指數(shù)與破碎化變化率耕地豐度指數(shù)可以較為直觀的反映各縣區(qū)耕地分布情況，耕地破碎化變化率可以衡量耕地破碎化的加劇或減緩程度。按公式（1）和（2）[21]計(jì)算耕地豐度指數(shù)和破碎化變化率，并根據(jù)豐度指數(shù)結(jié)果將耕地劃分為稀疏區(qū)（ ≤ 2 0 % ）較稀疏區(qū)（ 2 0 %～3 0 % ）一般區(qū)（ 3 0 % ～ 50 % ）、較豐富區(qū)（ 5 0 %～6 0 % ）和豐富區(qū)（ ≥ 6 0 % ）五個(gè)等級(jí)。

式中， 表示縣區(qū) i 的耕地豐度指數(shù)； 為 i 縣區(qū)耕地面積； 是縣區(qū) i 的土地總面積。表示耕地破碎化變化率； 表示研究初期耕地破碎度；CLFI表示研究末期耕地破碎度。

1.3.2耕地破碎化評(píng)價(jià)景觀格局指數(shù)在一定程度上可以直觀反映耕地破碎化現(xiàn)象的變化情況，被廣泛運(yùn)用于耕地破碎化的評(píng)估[22]。借鑒已有研究[8-9.20]并結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，選取平均斑塊面積（MPS）邊緣密度（ED）面積加權(quán)平均形狀指數(shù)（AWMSI）斑塊密度（PD）和斑塊聚集度（AI）共5個(gè)指標(biāo)，分別從耕地斑塊面積、被切割程度、形狀、單位面積數(shù)量和空間聚集程度幾個(gè)方面構(gòu)建評(píng)價(jià)體系（表1），測(cè)度其破碎化程度。

1.3.3歸一化、指標(biāo)賦權(quán)與等級(jí)劃分由于各指標(biāo)的數(shù)量級(jí)及對(duì)耕地破碎化的影響效應(yīng)不同，為消除量綱影響，對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行歸一化，正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)如公式（3）和（4）。

式中， P 表示指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值； X 代表指標(biāo)原始值； 表示指標(biāo)原始值的最大值； 表示指標(biāo)原始值的最小值。

衡量指標(biāo)對(duì)耕地破碎化影響程度的關(guān)鍵在于其權(quán)重的設(shè)置，科學(xué)、合理設(shè)置權(quán)重關(guān)系到評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。本文采用熵值法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，避免主觀因素對(duì)權(quán)重的影響。相關(guān)公式如下：

式中， 為第 j 個(gè)指標(biāo)的信息熵； 表示第 j 個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。

以研究基期2000年的耕地破碎度為基礎(chǔ)，采用自然斷點(diǎn)法將耕地破碎化度統(tǒng)一劃分為I級(jí)（ 0 . 0 3 7 5 ～ 0.1492）Ⅱ級(jí)（0.1492＼～0.2639）I級(jí)（0.2639＼～0.3734）V級(jí)（0.3734＼～0.4829）和V級(jí)（ 0 . 4 8 2 9～0 . 6 5 9 6 ） 。1.3.4探索性空間數(shù)據(jù)分析探索性空間數(shù)據(jù)分析是以測(cè)度空間關(guān)聯(lián)程度為核心，通過對(duì)數(shù)據(jù)的空間依賴性和空間異質(zhì)性研究來有效解決研究對(duì)象的空間關(guān)聯(lián)格局問題[23]。本文選用分析方法中的全局Moran'sI指數(shù)和局部的LISA指數(shù)分析湖南省耕地破碎化空間格局演變特征。其公式如下：

式中， 為空間權(quán)重矩陣，相鄰權(quán)重值為1，否則為 和 分別為位置 i 和 j 的屬性值；為平均值； 為方差。Moran's I 的取值范圍為[-1，1]， I lt; 0 為負(fù)相關(guān)，相似值趨于離散分布； I = 0 表示不相關(guān)，呈隨機(jī)分布； I gt; 0 表示正相關(guān)，相似值趨于集聚分布。 I 越大，相關(guān)性越強(qiáng)。

為了進(jìn)一步揭示鄰近空間中局部空間單元的自相關(guān)性，用LISA指數(shù)來檢驗(yàn)局部地區(qū)是否存在相似或者相異的空間集聚特征。其公式如下：

式中， 為地區(qū) i 的LISA指數(shù)， 為耕地破碎化值的方差。 包括高－高集聚和低－低集聚； 包含低-高集聚和高-低集聚。

1.3.5地理探測(cè)器地理探測(cè)器（GeoDetector）是探測(cè)和利用空間分異性的有效工具，可以揭示空間分異性背后的驅(qū)動(dòng)力，包括分異及因子探測(cè)、交互作用探測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)探測(cè)、生態(tài)探測(cè)4個(gè)部分[24]。研究主要選用分異及因子探測(cè)與交互作用探測(cè)。

分異及因子探測(cè)用于研究因變量 Y 的空間分異性，同時(shí)評(píng)估自變量 X 在多大程度上能夠解釋Y的空間分異現(xiàn)象，采用 q 值作為度量指標(biāo)進(jìn)行定量分析。其計(jì)算公式為：

式中， q 表示因子的解釋力，其值域?yàn)閇1]，其值越大表示因子 X 對(duì)因變量 Y 解釋力越強(qiáng)，反之越弱；h 為變量 Y 或因子 X 的分層，即分類或分區(qū)； 和N 分別為層 h 和全區(qū)的單元數(shù)； 和 分別是層 h 和全區(qū)的Y值的方差。

交互作用探測(cè)是用于評(píng)估兩個(gè)自變量的共同作用對(duì)因變量 Y 的解釋能力是否出現(xiàn)增強(qiáng)或減弱。其交互作用類型包括非線性減弱、單因子非線性減弱、雙因子增強(qiáng)、獨(dú)立和非線性增強(qiáng)5種。

耕地破碎化現(xiàn)象的空間異質(zhì)性是由于不同區(qū)域耕地基礎(chǔ)、地理?xiàng)l件、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展以及政策實(shí)施等方面的差異導(dǎo)致的。為深入探究其異質(zhì)性成因，本文結(jié)合前人研究成果及湖南省實(shí)際情況，遵循數(shù)據(jù)可獲得性原則，從經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理以及耕地資源稟賦三個(gè)層面考慮，選取共12個(gè)驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析（表2）。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平上，選取人口密度、城鎮(zhèn)化率、人均GDP以評(píng)估湖南省不同區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平對(duì)耕地破碎化空間分布差異的影響；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理層面上，選取農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、第二三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，反映農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化程度和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化對(duì)耕地破碎化的潛在影響；在耕地資源稟賦方面則考慮年均降雨量、年均氣溫、人均耕地面積、坡度、高程、距道路距離及距河流距離共7個(gè)驅(qū)動(dòng)因素，旨在揭示自然條件與地理區(qū)位對(duì)耕地破碎化空間異質(zhì)性的影響。將自變量（驅(qū)動(dòng)因子）離散化處理為類型量后，通過地理探測(cè)器系統(tǒng)分析并量化各因素對(duì)耕地破碎化現(xiàn)象的貢獻(xiàn)程度。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕地分布狀況

根據(jù)湖南省第三次國(guó)土調(diào)查主要數(shù)據(jù)公報(bào)，2019年底，湖南省耕地面積為 ，各縣區(qū)耕地分布存在明顯差異，結(jié)果如圖2所示。

整體而言，耕地豐度在空間上呈現(xiàn)出顯著的區(qū)域差異，大致表現(xiàn)為東多西少，由南向北遞增的分布特點(diǎn)，2000年、2010年和2020年空間分布格局基本保持穩(wěn)定。具體來說，耕地豐富區(qū)主要集中在湘北地區(qū)，如安鄉(xiāng)縣、華容縣、南縣等縣區(qū)，這些地區(qū)地勢(shì)相對(duì)平坦，土壤肥沃，有利于進(jìn)行大規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和耕作；耕地較豐富地區(qū)主要位于湘北的澧縣、津市市、鼎城區(qū)等縣區(qū)、湘中的邵東市以及湘南的冷水灘區(qū)，這些地區(qū)也具備較好的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，是湖南省的重要農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)；耕地一般區(qū)分布較廣，涵蓋了湖南省大部分縣區(qū)。相對(duì)而言，耕地較稀疏區(qū)和稀疏區(qū)較為集中分布在湘西、湘南等以山地為主的地區(qū)。

從時(shí)間序列來看，耕地豐度指數(shù)在2000—2020年間呈現(xiàn)出持續(xù)下降的趨勢(shì)，耕地資源正逐漸縮減。具體表現(xiàn)為耕地豐度指數(shù)由.2000年的0.2928降至2010年的0.2831，最終到2020年的0.2789，降幅明顯。其中2000—2010年耕地豐度下降了0.0096，郴州市的桂東縣由耕地豐富區(qū)直接降為耕地稀疏區(qū)，8個(gè)耕地較豐富區(qū)降為一般耕地區(qū)，如珠暉區(qū)、衡南縣、雙清區(qū)等。2010—2020年耕地減少的速度有所減緩，但總體趨勢(shì)依然是持續(xù)下降的，大祥區(qū)由耕地豐富區(qū)降為較豐富區(qū)，石鼓區(qū)、武陵區(qū)由耕地較豐富區(qū)降為一般區(qū)，而耕地一般區(qū)的岳塘區(qū)、岳麓區(qū)、荷塘區(qū)等6個(gè)縣區(qū)降為較稀疏區(qū)。耕地資源持續(xù)縮減可能是由于大量的耕地被轉(zhuǎn)為非農(nóng)業(yè)用途。

2.2 耕地破碎化時(shí)空演變分析

2.2.1耕地破碎化時(shí)序變化特征使用Fragstats和ArcGIS對(duì)湖南省耕地破碎化情況進(jìn)行綜合分析，結(jié)果見表3。整體上看，耕地破碎化現(xiàn)象持續(xù)加劇，破碎度從2000年的0.2515上升至2010年的0.4455后，進(jìn)一步增加到2020年的0.7485，破碎等級(jí)由Ⅱ級(jí)提升至V級(jí)。具體來說，除耕地斑塊面積加權(quán)平均形狀指數(shù)（AWMSI）指數(shù)表征的斑塊形狀趨于規(guī)則外，其他指標(biāo)分別在斑塊數(shù)量、被切割程度、面積、聚集度方面不同程度地導(dǎo)致20a間耕地破碎化的加劇。

從各破碎化等級(jí)行政區(qū)數(shù)量及耕地面積占比來看（表4），湖南省耕地破碎化呈現(xiàn)出顯著的波動(dòng)和變化，研究期內(nèi)較高破碎化（Ⅱ、V、V級(jí)）耕地占比高達(dá) 6 5 % 以上。2000—2020年，Ⅱ級(jí)破碎化耕地占據(jù)主導(dǎo)地位，這一等級(jí)耕地面積雖有所減少，但分布的縣區(qū)數(shù)量有所增加；I級(jí)破碎化耕地面積顯著減少；Ⅱ級(jí)破碎化耕地面積有所增加；V級(jí)破碎化耕地面積波動(dòng)減少；V級(jí)破碎化耕地面積波動(dòng)增加。分時(shí)間段來看，2000—2010年，Ⅰ級(jí)破碎化耕地所在縣區(qū)數(shù)量減少，V級(jí)破碎化耕地所在縣區(qū)數(shù)量有所增加，這一變化直接造成耕地破碎化的加?。?010—2020年，Ⅱ、ⅢI、Ⅳ級(jí)破碎化耕地有所增加，I、V級(jí)破碎化耕地呈現(xiàn)不同程度的減少，耕地破碎化總體趨勢(shì)仍為加劇。

2.2.2 耕地破碎化空間格局特征2000、2010、

2020年，湖南省耕地破碎化空間格局及變化率如圖3所示。湖南省耕地破碎化總體呈現(xiàn)出由東北向西南遞增的分布特點(diǎn)。耕地破碎化較高的地區(qū)主要集中在西北部（古丈縣、石門縣等縣區(qū)）西南部（綏寧縣、通道侗族自治縣、城步苗族自治縣等縣區(qū)），這些地區(qū)受山地、丘陵地形復(fù)雜及經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)滯后影響，農(nóng)業(yè)技術(shù)與耕地管理水平有待提升，導(dǎo)致耕地破碎化現(xiàn)象較為嚴(yán)峻。東南部（雙牌縣、資興市、道縣等）耕地也存在較高破碎化的問題，可能與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背景下，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及非農(nóng)化需求增加有關(guān)。耕地破碎化較低的區(qū)域則集中分布在湘北地區(qū)的南縣、華容縣、沅江市、湘陰縣等環(huán)東洞庭湖的縣區(qū)，湘中、湘西也有零星分布。這些區(qū)域地勢(shì)相對(duì)平坦，有利于耕地集中連片利用，尤其是湘北的洞庭湖平原，具有悠久的農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史，是湖南省重要的糧食主產(chǎn)區(qū)，其完備的基礎(chǔ)設(shè)施、較高的農(nóng)業(yè)技術(shù)與管理水平均為促進(jìn)耕地的完整性和穩(wěn)定性的主要原因。

從2000—2020年耕地破碎化變化率來看，破碎化加劇為縣區(qū)的主要變化形式。加劇的區(qū)域集中分布在湘西地區(qū)，同時(shí)安鄉(xiāng)縣、桂東縣、蒸湘區(qū)耕地破碎化變化率大于 50 % ，呈明顯加劇的趨勢(shì)；耕地破碎化減緩較多的區(qū)域分散分布在湘北、湘南、湘中，如桃源縣、寧鄉(xiāng)市、寧遠(yuǎn)縣等。

2.2.3耕地破碎化空間自相關(guān)分析進(jìn)一步深入分析2000、2010、2020年湖南省各縣區(qū)耕地破碎化現(xiàn)象的空間相關(guān)關(guān)系，計(jì)算結(jié)果如圖4。

2000年、2010年和2020年3期Moran's I 指數(shù)均大于0，表明耕地破碎化在研究期內(nèi)存在空間上的正向自相關(guān)性，具有顯著的空間集聚效應(yīng)。2000—2010年，Moran's I 指數(shù)由0.5414升至0.5534，這一時(shí)間段具有較強(qiáng)的空間自相關(guān)特征，而后Moran'sI 指數(shù)明顯下降，2020年降為 。這種變化表明縣域耕地破碎化的空間集聚性呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，政策調(diào)整、生態(tài)修復(fù)和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整等因素可能在一定程度上緩解了耕地破碎化的聚集。

研究區(qū)在2000—2020年耕地破碎化主要呈現(xiàn)高-高、低-低兩種聚類2種顯著聚類類型，高-低少量存在，低-高極少。其中高-高聚類主要分布在湘西與湘南，低－低聚類則集中分布在湘北、少量位于湘中，這些地區(qū)耕地破碎化的高、低是地形氣候等自然因素與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、政策導(dǎo)向、農(nóng)業(yè)技術(shù)革新等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素共同影響的結(jié)果。高-低區(qū)主要分布在洞庭湖平原的周邊縣區(qū)，如寧鄉(xiāng)市、長(zhǎng)沙縣等縣區(qū)，低-高區(qū)僅分布在湘南的桂東縣、蘇仙區(qū)。整體趨勢(shì)來看，2000—2020年低－低聚類呈現(xiàn)縱向向南擴(kuò)張趨勢(shì)，高-高聚類在湘西南部部分保持相對(duì)穩(wěn)定，而湘西北部呈現(xiàn)先收縮后基本擴(kuò)張至初始狀態(tài)的變化趨勢(shì)，湘南地區(qū)的高-高聚類部分則向東增加，后略有減少。這一變化反映了耕地破碎化現(xiàn)象在部分區(qū)域得到了有效控制和緩解，尤其是2010年后，可能是由于多項(xiàng)政策的深人實(shí)施，包括“大田并小田”政策、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目的推廣以及土地整治的廣泛開展，這些政策措施通過促進(jìn)耕地資源的整合與優(yōu)化配置，有效地改善了耕地的連片性和整體性，從而降低了耕地破碎化程度，提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率與可持續(xù)發(fā)展能力。

2.3 耕地破碎化驅(qū)動(dòng)因素分析

2.3.1耕地破碎化因子探測(cè)選取人口密度（ ）城鎮(zhèn)化率（ ）、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力（ ）、第二三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重（ ）人均GDP（ ）、年均降雨量（ ）年均氣溫（ ）人均耕地面積（ ）距道路距離 ）、坡度（ ）、距河流距離（ ）和高程（ ）利用地理探測(cè)器進(jìn)行 q 值測(cè)算， q 值越大表示該因子對(duì)耕地破碎化影響程度越大。根據(jù)地理探測(cè)器測(cè)算結(jié)果（圖5），2020年湖南省耕地破碎化主要驅(qū)動(dòng)因子為坡度（ ）和高程（ ），其影響力均大于 50 % ；人均GDP、人口密度、年均氣溫和距道路距離影響力均大于 20 % ，也是導(dǎo)致湖南省耕地破碎化現(xiàn)象的重要因素；相比之下，第二三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重對(duì)研究區(qū)耕地破碎化的影響程度較小，不足 10 % 。這表明坡度、高程和年均氣溫作為自然因素，通過對(duì)耕地可耕作性的直接或間接的影響，成為湖南省耕地破碎化的主導(dǎo)因素；而人均GDP、人口密度等因素則反映了區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和人口壓力，較高的人口密度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平可能增加對(duì)耕地的需求，是該區(qū)域耕地破碎化的主要人文因素。此外，距道路距離顯示交通條件對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要性，距離道路較近的耕地更容易被開發(fā)或利用，因此其影響力較大。盡管產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)用地產(chǎn)生間接影響，但湖南省農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)地位依然穩(wěn)固，因此耕地的壓力可能更多地還是源于自然地理因素。同時(shí)，政府在農(nóng)業(yè)保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展方面采取的一系列措施，在一定程度降低了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)耕地的負(fù)面影響。

2.3.2 耕地破碎化因子交互探測(cè) 湖南省耕地破碎化驅(qū)動(dòng)因子交互探測(cè)結(jié)果見表5。結(jié)果表明各探測(cè)因子對(duì)耕地破碎化的影響不是獨(dú)立的，是多因素共同作用的結(jié)果。任何兩種因子的交互作用對(duì)耕地破碎化的影響均顯著大于單一因子的影響，呈雙因子增強(qiáng)或非線性增強(qiáng)效應(yīng)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，人口密度（ ）與高程（ ）的交互作用對(duì)研究區(qū)耕地破碎化空間分異性影響最強(qiáng)達(dá)到 6 6 . 9 % （交互強(qiáng)度0.6690），這表明在高海拔地區(qū)，人口的增加可能顯著加劇耕地的破碎化。且除高程、坡度等地形因素與其他驅(qū)動(dòng)因子之間的交互作用對(duì)耕地破碎化空間異質(zhì)性影響很大以外，人口密度與人均耕地面積（0.5625）農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力與年均降雨量（0.5524）年均降雨量與人均耕地面積（0.5318）、人口密度與距道路距離（0.5254）、城鎮(zhèn)化率與年均降雨量（0.5153）人口密度與人均GDP（0.5049）的影響力均大于50 % （交互強(qiáng)度 ）。

不同因子交互產(chǎn)生的復(fù)雜耦合作用所形成的協(xié)同增強(qiáng)效應(yīng)促進(jìn)了湖南省耕地破碎化空間異質(zhì)性。自然因子（高程、坡度、年均降雨量）對(duì)湖南省耕地破碎化現(xiàn)象的空間異質(zhì)性貢獻(xiàn)力極大，同時(shí)與各類人文因子交互作用產(chǎn)生的 q 值明顯高于各因子內(nèi)部的交互作用強(qiáng)度，說明研究區(qū)在被自然地理?xiàng)l件約束的同時(shí)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的變化以及道路、河流等耕地稟賦的差距等人文因素也會(huì)增強(qiáng)其空間異質(zhì)性，驗(yàn)證了耕地破碎化現(xiàn)象是以自然地理?xiàng)l件為基礎(chǔ)，人類活動(dòng)為驅(qū)動(dòng)的客觀認(rèn)知。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

耕地破碎化造成的利用效率低下不利于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的同時(shí)威脅到糧食安全。本文基于湖南省2000年、2010年、2020年3期土地利用數(shù)據(jù)，旨在通過選取適宜的景觀格局指標(biāo)構(gòu)建耕地破碎化評(píng)價(jià)體系，系統(tǒng)探討湖南省耕地分布的時(shí)空變化特征及其破碎化趨勢(shì)，為支持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、保障糧食安全提供科學(xué)引導(dǎo)。主要結(jié)論如下：

（1）2000—2020年湖南省耕地豐度持續(xù)降低，且各縣區(qū)降低速度不一致。耕地豐度在空間上呈現(xiàn)出顯著的區(qū)域差異，大致表現(xiàn)為東多西少，由南向北遞增的分布特點(diǎn)。耕地豐富及較豐富區(qū)主要集中在湘北、湘中地區(qū)，耕地較稀疏區(qū)和稀疏區(qū)則主要位于湘西、湘南等主要以山地為主的地區(qū)。

（2）研究期內(nèi)湖南省耕地破碎化明顯加劇，主要是由于耕地斑塊面積縮減、數(shù)量增加、斑塊被進(jìn)一步切割以及空間分布的離散化導(dǎo)致。從縣域單元來看，較高破碎化（II、V、V級(jí)）耕地占主導(dǎo)地位。Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、V級(jí)破碎化耕地所在行政區(qū)的數(shù)量有所增加。

（3）湖南省耕地破碎化總體呈現(xiàn)出由東北向西南遞增的分布特點(diǎn)，破碎化加劇為主要變化形式，集中分布在湘西地區(qū)。破碎化的空間集聚性呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢(shì)，以高-高、低-低2種聚類類型為主。其中，高-高聚類主要分布在湘西和湘南，湘西北部呈現(xiàn)先縮小后回彈的變化趨勢(shì)，湘南部分則向東增加，后略有減少；低－低聚類則集中分布在湘北、少量位于湘中，呈現(xiàn)縱向向南擴(kuò)張趨勢(shì)。

（4）湖南省耕地破碎化現(xiàn)象的空間異質(zhì)性是多因素共同作用的結(jié)果。自然因素為其主導(dǎo)因素，人文因素中人均GDP、人口密度、距道路距離對(duì)其影響較大。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的變化以及耕地稟賦的差距均會(huì)增強(qiáng)耕地破碎化的空間異質(zhì)性。

3.2 討論

本文基于景觀格局指數(shù)構(gòu)建耕地破碎化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)湖南省122個(gè)縣區(qū)的耕地及其破碎化進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估，同時(shí)借助地理探測(cè)器探究其空間異質(zhì)性成因。結(jié)果表明，湖南省耕地的空間分布及破碎化現(xiàn)象存在顯著的空間分異性，整體遵循“平原盆地低、山地高原高”的規(guī)律[9]。其中湘西、湘南地區(qū)地勢(shì)較高，多為山地、丘陵，耕地分布較為分散且機(jī)械化水平低，其耕地總量少且破碎化尤為嚴(yán)重。而經(jīng)濟(jì)發(fā)展的滯后、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱進(jìn)一步加劇了這一問題[4。近年來，得益于“退耕還林還草”政策及高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)等土地整治項(xiàng)目的推進(jìn)，該區(qū)域耕地破碎化有所緩解。而長(zhǎng)株潭等湘中、湘南部分地區(qū)則面臨城市化進(jìn)程加速導(dǎo)致的“非農(nóng)化”現(xiàn)象，耕地破碎化問題較為突出，優(yōu)質(zhì)耕地受侵占問題亟待關(guān)注。相比之下，洞庭湖平原因其優(yōu)越的水資源條件、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力以及相對(duì)平穩(wěn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與嚴(yán)格的耕地保護(hù)政策，其耕地破碎化程度低、耕地景觀格局總體較為穩(wěn)定，但近年來洪澇災(zāi)害及生態(tài)保護(hù)政策的調(diào)整為該區(qū)域耕地格局帶來了一定的挑戰(zhàn)。進(jìn)一步探究其驅(qū)動(dòng)因素時(shí)發(fā)現(xiàn)，湖南省耕地破碎化現(xiàn)象主導(dǎo)因素為自然因素，人文因素中人均GDP、人口密度、距道路距離等對(duì)其影響較大。與陜西關(guān)中地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素綜合影響明顯強(qiáng)于自然因素相比[8，湖南省耕地更受自然環(huán)境約束。這一對(duì)比揭示了不同地理區(qū)域的自然環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式對(duì)耕地破碎化影響的差異，為理解耕地破碎化的多維影響機(jī)制提供了新視角。

盡管本文對(duì)湖南省耕地破碎化時(shí)空演變進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析，但仍存在一定的局限，比如僅選擇了2000、2010、2020年3個(gè)時(shí)間點(diǎn)，雖然可以反映耕地破碎化長(zhǎng)期變化趨勢(shì)，但可能無法捕捉到短期內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化。此外，量化破碎化時(shí)選取了多種景觀格局指數(shù)，但對(duì)其生態(tài)效應(yīng)（如涵養(yǎng)水源、水土保持等）的具體影響尚未深人探討。未來研究可引入更高時(shí)序分辨率的數(shù)據(jù)，捕捉短期變化特征，并結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估方法，量化耕地破碎化對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)的綜合影響。

本文進(jìn)一步驗(yàn)證了耕地破碎化的加劇、減緩與城市化進(jìn)程及土地整治等政策的推行密切相關(guān)這一觀點(diǎn)，因此，應(yīng)注重城市化與土地整治政策的協(xié)調(diào)，制定科學(xué)合理的差異化的國(guó)土空間規(guī)劃和耕地保護(hù)措施。在湘西、湘南等耕地本底較差、破碎化嚴(yán)重的地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化及基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，并通過土地整治項(xiàng)目促進(jìn)其集中連片，提高其生產(chǎn)效率，同時(shí)注重生態(tài)保護(hù)，避免進(jìn)行整治時(shí)生態(tài)系統(tǒng)受損；對(duì)于長(zhǎng)株潭及湘中、湘南部分地區(qū)，可通過優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)、嚴(yán)守耕地保護(hù)紅線來限制城市擴(kuò)張對(duì)優(yōu)質(zhì)耕地的侵占，推進(jìn)城鄉(xiāng)土地綜合整治，提高土地利用效率，避免因開發(fā)無序?qū)е碌母仄扑榛觿?；而在洞庭湖平原?yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)洪澇災(zāi)害防控、強(qiáng)化生態(tài)保護(hù)政策與耕地保護(hù)政策的協(xié)調(diào)落實(shí)，確保耕地景觀格局穩(wěn)定。通過因地制宜的政策與措施，實(shí)現(xiàn)區(qū)域耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量與生態(tài)“三位一體”的協(xié)調(diào)保護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉晶，金曉斌，徐偉義，等.1990—2020年中國(guó)耕地景觀細(xì)碎化演變特征與趨勢(shì)預(yù)判[J].地理學(xué)報(bào)，2023，78（9）：2163-2185.

[2] SKLENICKAP.Classification of farmland ownership fragmentationasacause of land degradation：a review on typology，consequences，and remedies[J].LandUsePolicy，2016，57：694-701.

[3]BENTLEY J.Economic and ecological approaches to landfragmentation：in defense ofA much maligned phenomenon[J].AnnualReview ofAnthropology，16：31-67.

[4] 王亞輝，李秀彬，辛良杰.耕地地塊細(xì)碎程度及其對(duì)山區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本的影響[J].自然資源學(xué)報(bào)，2019，34（12）：2658-2672.

[5]許玉光，楊鋼橋，文高輝.耕地細(xì)碎化對(duì)耕地利用效率的影響：基于不同經(jīng)營(yíng)規(guī)模農(nóng)戶的實(shí)證分析[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2017，38（4）：688-695.

[6]鄭淋議，陳紫微.耕地細(xì)碎化對(duì)農(nóng)戶耕地畧荒的影響及其治理優(yōu)化[J].地理研究，2024，43（1）：200-213.

[7]HEX，MIAOZM，WANGYM，etal.Response of soil erosiontoclimatechangeandvegetationrestorationintheGanjiangRiverBasin，China[J].Ecological Indicators，2024，158：111429.

[8]奧勇，張亦恒，王曉峰，等.基于景觀指數(shù)的關(guān)中地區(qū)耕地細(xì)碎化程度的時(shí)空變遷及其驅(qū)動(dòng)因素[J].水土保持研究，2024，31（3）：401-411.

[9]王學(xué)，徐曉凡.中國(guó)耕地景觀細(xì)碎度時(shí)空變化特征及其影響因素[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2022，38（16）：11-20.

[10]蓋兆雪，陳旭菲，杜國(guó)明.黑土區(qū)拜泉縣耕地破碎化時(shí)空變化分析[J].水土保持研究，2022，29（2）：355-361.

[11]何鑫，鐘九生，林雙雙，等.西南喀斯特地區(qū)耕地破碎化與石漠化空間格局及耦合關(guān)系研究[J].西南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2022，44（6）：160-170.

[12]文高輝，楊鋼橋，汪文雄，等.基于農(nóng)戶視角的耕地細(xì)碎化程度評(píng)價(jià)：以湖北省“江夏區(qū)一咸安區(qū)—通山縣”為例[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2016，35（9）：1129-1143.

[13]蘇旭霞，王秀清.農(nóng)用地細(xì)碎化與農(nóng)戶糧食生產(chǎn)：以山東省萊西市為例的分析[J].中國(guó)農(nóng)村觀察，2002（3）：22-28，80.

[14]張彭，張超，李春澤，等.基于地形的耕地破碎度指數(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，27（9）：226-236.

[15]張顯源，蔡忠亮，李桂娥，等.耕地景觀破碎化成因及對(duì)農(nóng)村收入影響分析[J].測(cè)繪科學(xué)，2020，45（4）：134-141.

[16]葛玉娟，趙宇鸞，李秀彬.山區(qū)耕地細(xì)碎化對(duì)土地利用集約度影響：以貴州省亞魚村為例[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2020，39（7）：1095-1105.

[17]謝花林，歐陽(yáng)振益，陳倩茹.耕地細(xì)碎化促進(jìn)了耕地“非糧化”嗎：基于福建丘陵山區(qū)農(nóng)戶的微觀調(diào)查[J].中國(guó)土地科學(xué)，2022，36（1）：47-56.

[18]唐宏，梁玲婕，何慧芳，等.農(nóng)業(yè)社會(huì)化服務(wù)與耕地細(xì)碎化對(duì)耕地擢荒的影響[J].自然資源學(xué)報(bào)，2024，39（9）：2171-2187.

[19]陳帷勝，馮秀麗，馬仁鋒，等.耕地破碎度評(píng)價(jià)方法與實(shí)證研究：以浙江省寧波市為例[J].中國(guó)土地科學(xué)，2016，30（5）：80-87.

[20]張戈，馬婕，徐嵩.基于景觀格局指數(shù)的天津市薊州區(qū)耕地細(xì)碎化評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)[J].水土保持通報(bào)，2022，42（3）：112-119，156.

[21]劉法威，吳瀟競(jìng)，郭珍．縣域耕地非農(nóng)化時(shí)空演變特征及動(dòng)態(tài)趨勢(shì)研究：以安徽省為例[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2024，55（4）：50-61.

[22]常玉旸，張?zhí)熘瑥堷P榮，等.贛東山地丘陵區(qū)耕地細(xì)碎化時(shí)空變異與驅(qū)動(dòng)因子探析：以江西省萬年縣為例[J].水土保持研究，2021，28（3）：264-271，280.

[23]張榮天，焦華富.長(zhǎng)江三角洲地區(qū)城鎮(zhèn)化效率測(cè)度及空間關(guān)聯(lián)格局分析[J].地理科學(xué)，2015，35（4）：433-439.

[24]王勁峰，徐成東．地理探測(cè)器：原理與展望[J].地理學(xué)報(bào)，2017，72（1）：116-134.

（責(zé)任編輯：肖彥資）