耕地非农化迁移路径研究

孙佩 尹伟 易洁伟 康全国 张驰 袁知洋

摘要 ［目的］通过对2009—2021年湖北省丹江口市耕地迁移路径的研究，为有效掌握耕地变化情况及精准管理提供参考。［方法］运用Arcgis空间叠加分析及统计工具，并借鉴利菲弗方向性分布，分析丹江口市各乡镇耕地非农化过程及空间分布特征。［结果］耕地非农化方向呈现中部—东南—西北—西北的迁移路径，方位角有一定的摆动性，呈现顺时针—逆时针—逆时针特征，迁移距离呈逐年减小趋势。丹江口市各乡镇耕地非农化空间存在一定差异性。整体而言，高值区集中分布于东部及西部地区。［结论］揭示了丹江口市耕地非农化过程及迁移路径，为政府部门把控耕地非农化机制及完善国土空间结构提供科学依据。

关键词 丹江口市；耕地非农化；迁移路径；利菲弗方向性分布

中图分类号 F 323.211  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）23-0074-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.23.017

Study on the Migration Path of Cultivated Land Non Agriculturalization—A Case Study of Danjiangkou City

SUN Pei， YIN Wei， YI Jie-wei et al

（Hubei Institute of Geo-sciences，Wuhan， Hubei 430000）

Abstract ［Objective］Through the research on the migration path of cultivated land in Danjiangkou of Hubei Province from 2009 to 2021， it provides reference for effectively grasping the change of cultivated land and accurate management. ［Method］Using Arcgis spatial overlay analysis and statistical tools， and referring to the Lefevere directional distribution， this paper analyzes the process and spatial distribution characteristics of farmland conversion in various villages and towns of Danjiangkou City. ［Result］The results showed that the direction of cultivated land conversion showed a migration path of central-southeast-northwest-northwest， the azimuth angle had a certain swing， showing the characteristics of clockwise-counterclockwise-counterclockwise， and the migration distance decreased year by year. There are some differences in the non-agricultural space of cultivated land in different villages and towns of Danjiangkou City. On the whole， the high value areas are concentrated in the east and west. ［Conclusion］It reveals the process and migration path of farmland conversion in Danjiangkou City， providing scientific basis for government departments to control farmland conversion mechanism and improve land spatial structure.

Key words Danjiangkou City;Farmland conversion;Migration path;Lefevere directivity distribution

基金项目 荆门市耕地质量生态监测试点（续作）（MSDZ202212）； 编制全省耕地保护规划项目（HBECC-ZB-ZC22097）。

作者简介 孙佩（1990—），女，湖北荆州人，助理工程师，硕士，从事土地生态与资源以及土地遥感和农情监测研究。

收稿日期 2022-12-11

我国一直很重视“三农”问题，近年来的变更调查工作已将耕地列为重点考核对象，对于即将开展的新一轮变更调查工作，《自然资源部办公厅关于开展2022年度全国国土变更调查工作的通知》［1］中明确提出“各级耕地保护监督部门要对耕地变化情况及原因进行分析，认真排查整改耕地违法违规转为其他农用地的情况，及时将整改结果反馈调查部门”，由此可见，耕地问题是土地资源调查对象的重中之重。

现阶段全国各地从不同角度对耕地展开了研究。钱凤魁等［2］以辽宁省为研究对象，探讨了不同地貌区耕地景观格局与耕地质量之间的关联性及作用机制，揭示了二者之间的正向关联性特征。对于耕地信息的提取，范影影等［3］以大同市云州区4乡镇为例，利用面向对象分割的方法提取了耕地集中连片经营分布的区域。在耕地时空变化方面，众多学者从变化特征［4-6］、过程［7］、影响因子［8-9］、驱动力［5，10］等方面进行了研究，剖析了不同区域耕地在时间与空间上的变化情况及成因。对于耕地的集约利用，杜国明等［11］解析了耕地集约利用转型的理论，胡贤辉等［12］则通过分析耕地集约利用与生态效率两者耦合协调机理，探究了耦合协调度与空间自相关2种模型的耦合协调现状及时空分异特征，提升了耕地集约利用与生态效率的耦合协调水平。对于耕地发展的对策研究，郝军等［13］立足于生态文明的背景探究了内蒙古耕地的发展对策，王慧等［14］以江苏省为研究区，基于耕地多功能的角度，探讨了耕地保护补偿标准，梁鑫源等着［15］眼于多情景粮食安全底线约束科学解析了我国耕地保护的弹性空间，为我国耕地保护制度转型等方面提供了有效的借鉴价值。在耕地质量评价方法上，何新莹等［16］利用改进灰靶模型，提出了县域耕地质量评价新方法，为新时代耕地多功能质量评价提供理论和方法借鉴，王来刚等［17］以河南省安阳县为研究对象，基于遥感数据对县域耕地质量进行了评价与分析。近年来也出现了诸多关于耕地资源价值的核算［18-19］及耕地低碳利用績效测算［20］等方面的研究方法。

综上所述，现有的研究绝大部分聚焦于耕地信息的提取、耕地时空动态变化特征、驱动因子、耕地质量与保护、耕地评价等方面，对于县域尺度耕地的流出及迁移路径的研究较少，从较长时间维度分析耕地的转化迁移特征，对于研究区耕地的有效保护、可持续发展以及国土整治等方面有重大意义。

1 研究区概况

丹江口市位于湖北省西北部偏东，110°47′53″～110°34′47″E，32°14′10″～32°58′10″N，区内以山地为主，平均海拔约400 m，地势中间低，南北高。全市总面积约3 121 km2，2021年耕地面积约252.48 km2，占全市总面积的8.09%。以汉江为界，市域划分为江南与江北两大自然区，气候以亚热带半湿润季风气候区为主，年平均气温15.9 ℃，辖20个镇（办、处、区）194个村，总人口约47万，是南水北调中线工程核心水源区［21］。

2 數据与方法

2.1 数据来源及预处理

采用的矢量数据来源于自然资源规划局提供的5期国土变更调查数据库（2009、2012、2015、2018、2021年）。由于收集到的数据是全域性的土地利用情况，地类繁多，而主要研究不同时间阶段的耕地非农化的特征，因此对收集到的原始数据需先进行重分类处理。依据非农化定义［22］以及《土地利用现状分类》国家标准（GB/T 21010—2017）［23］，将每期数据划分为耕地、建设用地与其他三大地类，并在Arcgis软件中对不同时期非耕地耕地面积进行统计输出。

2.2 研究方法

利菲弗方向性分布工具在空间统计中是综合能力最突出的工具之一，有着广泛的应用，该算法在1926年最早由美国南加州大学社会学教授韦尔蒂·利菲弗（D.Welty Lefever）提出［24］， 可以用来度量概括地理要素中心趋势、离散和方向趋势的空间特征［25］，生成的结果为椭圆，即标准差椭圆，通过计算其重心、方位角、长短半轴之比，揭示研究区耕地非农化的扩散路径［26］。耕地非农化的重心、方位角计算公式［27］如下：

X=ni=1PiXi/ni=1Pi（1）

Y=ni=1PiYi/ni=1Pi（2）

θ=arctan［（Yt+m-Yt）/（Xt+m-Xt）］（3）

式中：X、Y表示研究区耕地非农化重心；Xi、Yi表示第i个单元的几何重心；Pi表示i单元的耕地非 农化面积；n表示研究区的单元数量；θ表示重心迁移的角度；Xt、Yt与Xt+m、Yt+m分别表示第t年及t+m年的重心。

3 结果与分析

3.1 耕地非农化迁移路径

根据公式（1）～（3），运用 ArcGIS 空间分析工具提取研究区各时段的耕地非农化标准差椭圆并计算所对应的重心（图1）、长短半轴、方位角等参数（表1），将各时间段的重心相连得到2009—2021年耕地非农化重心曲线。由图1、表1可知，丹江口市耕地非农化方向呈现中部—东南—西北—西北的迁移路径。各时段的长短轴之比由2009—2012年的1.697增加到2012—2015年的2.094，随后逐渐减小，且越来越接近1，说明耕地非农化

方向性越来越弱。2009—2021年方位角有一定的摆动性，2009—2012年较2012—2015年方位角转动较明显，呈顺时针方向转动，2012—2015年到2015—2018年方位角由88.789°减至66.849°，方位角转动相较其他时段明显，由顺时针转动转变为呈逆时针方向转动，2018年之后方位角转动微弱，转动方向为逆时针。以2009—2012年耕地非农化重心为参考起始点，丹江口市耕地非农化迁移距离在2009—2021年变化情况为10.578 km—9.255 km—0.707 km，呈逐年减小趋势，表征了研究区耕地非农化空间不均衡性逐年减弱。

3.2 各乡镇耕地非农化空间变化

为进一步分析丹江口市各乡镇耕地非农化的空间变化情况，采用 ArcGIS 的自然断点法工具，将2009—2021年丹江口市各乡镇非农化面积划分为低值区、中值区和高值区 3 个类型区，以表征不同时间段研究区耕地非农化的空间特征［27］。图2反映了不同时段研究区各乡镇耕地非农化的空间分布差异性。从图2可见，丹江口市耕地非农化空间差异显著，整体而言，高值区集中分布于东部及西部地区，东部地区主要包括三官殿办事处、丹赵路办事处以及土关垭镇，西部地区主要是六里坪镇、官山镇、武当山旅游经济特区，2018—2021年偏北的习家店镇非农化面积转变成高值区，2009—2012年耕地非农化处于高值区的乡镇仅有六里坪镇和三官殿办事处，中值区包括官山镇、武当山旅游经济特区、均县镇以及浪河镇4个乡镇，其他均为低值区。2012—2015年在前一时段的基础上高值区增加了丹赵路办事处，中值区中官山镇与均县镇变为低值区，但增加了丁家营镇与新港经济开发管理处，其他地方均为低值区。2015—2018年耕地非农化面积最小，高值区仅有六里

坪镇，中值区有8个乡镇。2018—2021年非农化面积最大，仅有6个乡镇位于低值区，其他乡镇都处于中值区及高值区。

4 结论与讨论

4.1 结论

基于2009、2012、2015、2018、2021年丹江口市国土变更调查数据，运用 GIS 空间分析工具，剖析了丹江口市耕地非农化过程，并通过利菲弗方向性分布构建标准差椭圆探明了丹江口市耕地非农化空间格局及迁移路径。主要结论如下：

（1）丹江口市耕地非农化方向呈现中部—东南—西北—西北的迁移路径。各时段的长短轴之比先增加后逐渐减小且越来越接近1，表明耕地非农化方向性越来越弱。方位角呈现顺时针—逆时针—逆时针特征，具有一定的摆动性。迁移距离由2009—2012年与2012—2015年之间的10.578 km逐年减小至2018—2021年的0.707 km。

（2）丹江口市各乡镇耕地非农化空间存在一定的差异性。整体而言，高值区集中分布于东部及西部地区，东部地区主要包括三官殿办事处、丹赵路办事处以及土关垭镇，西部地区主要是六里坪镇、官山镇、武当山旅游经济特区。

4.2 讨论

耕地的合理利用与保护关乎粮食安全问题，在城镇化大力推进的过程中，区域耕地非农化问题愈来愈严峻。笔者研究了2009—2021年丹江口市耕地非农化的迁移路径，分析了整个县域非农化的迁移特征及各乡镇的非农化差异，对研究区耕地的保护与精准化管理及国土空间规划等方面提供了借鉴与参考，丰富了耕地保护制度转型的理论。然而，该研究仅对丹江口市县域尺度耕地非农化动态迁移路径进行研究，而耕地非农化受自然、人文、经济、政策等因素的影响，未来需要在耕地非农化及其变化规律方面进行深度剖析，明晰耕地非农化时空格局演变的有效驱动机制。

参考文献

［1］ 自然资源部办公厅.自然资源部办公厅关于开展2022年度全国国土变更调查工作的通知：自然资办发〔2022〕49号［EB/OL］.（2022-11-25）［2022-12-10］.http：∥gi.mnr.gov.cn/202211/t20221128_2769039.html.

［2］ 钱凤魁，逄然然，于洋，等.辽宁省不同地貌区耕地景观格局与耕地质量空间关联特征及作用机制［J］.中国生态农业学报，2023，31（1）：113-124.

［3］ 范影影，朱洪芬，刘慧芳，等.基于面向对象分割的耕地集中连片经营分布提取及其影响因素研究：以大同市云州区四乡镇为例［J］.农业资源与环境学报，2023，40（3）：548-556.

［4］ 黄珺嫦，华轩轲，贾梦瑶，等.2000—2020年河南省耕地利用显性转型时空特征［J］.水土保持通报，2023，43（1）：206-213.

［5］ 余李敏，李阳兵，罗光杰，等.贵州中部岩溶山区坡耕地时空演变特征及驱动因素分析［J］.农业工程学报，2022，38（11）：289-298.

［6］ 王丽蒙，王加胜，杨昆，等.1990—2019年石漠化区耕地时空特征及成因分析：以富源县为例［J］.测绘通报，2022（4）：77-82.

［7］ 吕莹莹，王智，夏欣，等.内蒙古大兴安岭林草交错区耕地景观演变及空间过程［J］.生态学报，2023，43（3）：1209-1218.

［8］ 金一诺，王枫.珠三角耕地利用转型的时空演化特征及其影响因素分析［J］.水土保持研究，2022，29（4）：352-361.

［9］ 侯青青，陈英，裴婷婷，等.近25 a来甘肃省耕地资源时空变化及其影响因子［J］.干旱区研究，2022，39（3）：955-967.

［10］ 陈松林，赵翔，刘中秋，等.2009—2018年湖南省县域耕地时空演变及其驱动力［J］.水土保持通报，2022，42（3）：274-283.

［11］ 杜国明，薛濡壕，于凤荣.耕地集约利用转型的理论解析［J］.资源科学，2022，44（3）：425-435.

［12］ 胡贤辉，刘蒙罢，文高辉.中国耕地集约利用与生态效率耦合协调时空分异特征研究［J］.长江流域资源与环境，2022，31（10）：2282-2294.

［13］ 郝军，吴晓光，刘佳雨，等.生态文明背景下内蒙古耕地发展对策研究［J］.干旱区资源与环境，2022，36（12）：49-56.

［14］ 王慧，龙开胜.基于耕地多功能的江苏省耕地保护补偿标准研究［J］.中国农业资源与区划，2022，43（11）：101-111.

［15］ 梁鑫源，金晓斌，孙瑞，等.多情景粮食安全底线约束下的中国耕地保护弹性空间［J］.地理学报，2022，77（3）：697-713.

［16］ 何新莹，聂艳，王朴，等.基于改进灰靶模型的耕地质量评价方法与实证［J］.土壤学报，2023，60（4）：1007-1016.

［17］ 王来刚，郭燕，贺佳，等.遥感数据辅助下县域耕地质量评价与空间分布研究［J］.中国农业资源与区划，2022，43（12）：137-146.

［18］ 张友，刘玉.乡村多功能视角下耕地资源资产价值核算研究［J］.中国农业资源与区划，2022，43（4）：129-138.

［19］ 谢立军，白中科，杨博宇，等.襄垣县耕地资源价值核算及空间格局分析［J］.中国农业大学学报，2022，27（6）：204-214.

［20］ 吴昊玥，孟越，黄瀚蛟，等.中国耕地低碳利用绩效测算与时空分异［J］.自然资源学报，2022，37（5）：1148-1163.

［21］ 毛亮军，王渊，王新生，等.丹江口水库消落带不同作物类型的土壤总氮分析［J］.中国农学通报，2018，34（8）：78-82.

［22］ 李宏鵬，田达睿，谭静斌.延安市2000—2020年耕地非农化时空格局演变及其影响因素［J］.水土保持通报，2022，42（4）：330-337，372.

［23］ 高于.山东完善耕地保护奖惩补偿机制 给予成效突出的20个县（市、区）6000亩新增建设用地指标和3个亿的资金奖励［EB/OL］.（2022-03-15）［2022-11-17］.https：∥www.163.com/dy/article/H2GDTS7F05 14CFC7.html.

［24］ 李旭卉，杨瑾.西安市高陵区建设用地扩张时空变化分析［J］.农业与技术，2020，40（15）：36-41.

［25］ 白永平，纪学朋.兰州市牛肉面馆空间分布特征及其影响因素［J］.开发研究，2017（1）：128-133.

［26］ 吴海中，田晓四，张乐勤.近40年安徽省耕地非农化时空分布特征及扩散路径［J］.中国农业资源与区划，2023，44（6）：110-118.

［27］ 刘少坤，王嘉佳，林树高，等.广西边境地区耕地非农化的空间特征与迁移路径［J］.中国农业资源与区划，2022，43（10）：162-173.