陳景平，胡振琪,2※，袁冬竹，趙會(huì)順

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采煤塌陷區(qū)搬遷村莊耕作半徑變化特征及其影響研究

陳景平1，胡振琪1,2※，袁冬竹1，趙會(huì)順1

（1. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）土地復(fù)墾與生態(tài)重建研究所，北京 100083；2. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測(cè)繪工程學(xué)院，徐州 221116）

淮南市是典型的高潛水位煤糧復(fù)合城市，采煤沉陷在全國(guó)具有典型性。該文以淮南市采煤塌陷區(qū)為研究對(duì)象，基于“均等”法計(jì)算2010—2015年采煤塌陷區(qū)村莊搬遷前后的空間耕作半徑，并利用耕作半徑地形修正系數(shù)及墾殖指數(shù)對(duì)空間耕作半徑進(jìn)行地形地貌和農(nóng)用地布局的定量修正，得到實(shí)際耕作半徑，分析塌陷區(qū)村莊搬遷后實(shí)際耕作半徑的變化特征，并基于實(shí)際耕作半徑計(jì)算結(jié)果，結(jié)合實(shí)地問卷調(diào)查情況從耕作便利度、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力等方面探討耕作半徑變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。結(jié)果表明：采煤塌陷區(qū)村莊搬遷后實(shí)際耕作半徑擴(kuò)大了1～20倍，最大增加量達(dá)22 540.45 m，最小為914.05 m；通過實(shí)際耕作距離與時(shí)間的換算，得知搬遷前農(nóng)民步行出行耕作只需花費(fèi)9～24 min，而搬遷后則需20～296min，路途消耗時(shí)間大幅度增加，為減少出行耕作路途消耗時(shí)間，農(nóng)民需更新交通工具或放棄回家午休以減少往返次數(shù)，這直接降低了農(nóng)民出行耕作的便利程度，可能削弱農(nóng)民從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的積極性；通過實(shí)地問卷調(diào)查，得知搬遷后農(nóng)業(yè)人口逐漸減少，且耕作半徑增加越大的村莊，其放棄從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人數(shù)越多，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力逐漸向非農(nóng)產(chǎn)業(yè)和城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，造成農(nóng)田荒蕪，不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

復(fù)墾；農(nóng)業(yè)；搬遷；采煤塌陷區(qū)；村莊搬遷；耕作半徑；地形起伏度

0 引 言

在2005年中國(guó)科協(xié)召開的青年科學(xué)家論壇第99次會(huì)議中，胡振琪等[1-2]首先提出了“礦—糧復(fù)合生產(chǎn)區(qū)”的概念，認(rèn)為礦糧復(fù)合生產(chǎn)區(qū)是指既屬于糧食生產(chǎn)區(qū)，又是礦產(chǎn)資源生產(chǎn)區(qū)的區(qū)域，其中高潛水位煤糧復(fù)合區(qū)煤炭開采對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響已成為了社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)[3]?；茨鲜惺堑湫偷母邼撍幻杭Z復(fù)合城市，煤炭資源的開采會(huì)引起地表塌陷積水，從而造成大面積耕地?fù)p毀及房屋斑裂、傾斜、倒塌，嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)厝罕娚?cái)產(chǎn)安全，只有及時(shí)實(shí)施村莊搬遷，才能確保煤礦正常生產(chǎn)。然而隨著塌陷區(qū)村莊的搬遷，耕作半徑勢(shì)必增加，從而增加農(nóng)民耕作出行的時(shí)間和體力消耗，農(nóng)業(yè)耕作效率降低，給區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成不利影響。

耕作半徑指從農(nóng)村居民點(diǎn)到相應(yīng)農(nóng)耕作區(qū)的空間距離，從時(shí)間角度上耕作半徑也指農(nóng)民從農(nóng)村居民點(diǎn)處通過步行或乘坐農(nóng)用運(yùn)輸工具到耕作區(qū)所消耗的時(shí)間[4]，直接反映了農(nóng)村土地利用的人-地關(guān)系。國(guó)外針對(duì)耕作半徑的研究較少，但關(guān)于農(nóng)村居民點(diǎn)與周邊要素的距離研究較多，主要包括農(nóng)村周邊的森林、棲息地及農(nóng)田的保護(hù)距離研究[5-7]；農(nóng)村居民點(diǎn)與鄰近道路的關(guān)系研究[8]；以及距離農(nóng)村居民點(diǎn)的遠(yuǎn)近對(duì)土地利用方式和景觀格局的影響研究[9-12]。國(guó)內(nèi)在耕作半徑相關(guān)方面的研究主要集中在以下3個(gè)方面：1）耕作半徑的影響因素研究。胡紋等[4,13-14]認(rèn)為耕作半徑受地形地貌、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)與裝備、勞動(dòng)力因素、出行方式及農(nóng)用地布局等多種因素的影響。2）耕作半徑的計(jì)算及基于耕作半徑的農(nóng)村居民點(diǎn)布局優(yōu)化研究，目前耕作半徑的計(jì)算方法主要有“均等法”、“耕聚比法”、“構(gòu)建模型法”、“距離分析法”和“時(shí)間控制法”。角媛梅等[15-17]采用“均等”法分別計(jì)算哀牢山區(qū)哈尼聚落、重慶白林村聚集區(qū)及黃土丘陵鄉(xiāng)村聚落的耕作半徑，根據(jù)耕作半徑的計(jì)算結(jié)果確定農(nóng)村居民點(diǎn)聚集區(qū)的規(guī)模[15-16]，根據(jù)耕作半徑的變化分析鄉(xiāng)村聚落空間演變特征[17]；喬偉峰等[18]基于“均等”法和“耕聚比”法計(jì)算安徽省埇橋區(qū)耕作半徑，基于耕作半徑計(jì)算耕作壓力系數(shù)，進(jìn)一步提出農(nóng)村居民點(diǎn)布局的整治策略；胡興定等[19]采用緩沖區(qū)分析方法對(duì)比分析了采礦前后的耕作半徑變化特征，基于最佳耕作半徑預(yù)測(cè)出采礦復(fù)墾區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)回遷安置規(guī)模；楊慶華等[20-21]推導(dǎo)出100 hm2耕地所在耕作區(qū)域總面積的圓周模型計(jì)算公式，從而計(jì)算耕作半徑，基于合理耕作半徑對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)布局進(jìn)行優(yōu)化；陶冶等[22-23]利用GIS網(wǎng)絡(luò)分析工具及歐式距離分析工具分別計(jì)算出耕作路徑距離和耕作直線距離，通過兩者的轉(zhuǎn)換系數(shù)計(jì)算研究區(qū)的適宜耕作半徑，從而提出農(nóng)村居民點(diǎn)遷并策略；張慧等[24]采用GIS點(diǎn)距離分析方法確定管理區(qū)內(nèi)的散居與聚居居民點(diǎn)之間的距離，并利用頻數(shù)分布直方圖及概率密度曲線的均值確定管理區(qū)的適宜耕作半徑；趙凱等[13,25]采用時(shí)間控制法計(jì)算耕作半徑，以實(shí)地調(diào)研的方法獲取農(nóng)民出行耕作的方式，用農(nóng)民耕作出行的時(shí)間乘以出行的速度得到耕作半徑。3）耕作半徑的空間分布特征研究。趙元等[26-27]分別定量分析了廣東省陽(yáng)山縣和山西省吉縣的農(nóng)村居民點(diǎn)耕作距離的分布格局和分異特征。

目前耕作半徑的研究分析主要應(yīng)用于山地丘陵地區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)布局的優(yōu)化，而對(duì)高潛水位采煤塌陷區(qū)搬遷村莊耕作半徑變化對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響研究較少，且目前耕作半徑多從空間角度（距離）進(jìn)行分析，耕作半徑的計(jì)算較少考慮到地形地貌、農(nóng)業(yè)用地布局等對(duì)空間距離的定量修正。本文以淮南市采煤塌陷區(qū)為研究對(duì)象，探討煤炭開采導(dǎo)致塌陷區(qū)村莊搬遷后實(shí)際耕作半徑的變化特征及其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所造成的影響，并提出相應(yīng)的對(duì)策與建議。

1 研究區(qū)概況

淮南市位于116°21′21″～117°11′59″E，32°32′45″～33°0′24″N，處于安徽省中部偏北、淮河中游地段?；茨鲜休?區(qū)1縣，包括鳳臺(tái)縣、潘集區(qū)、田家庵區(qū)、謝家集區(qū)、大通區(qū)、八公山區(qū)，全市總面積2 596.4 km2?；茨鲜袣夂驐l件優(yōu)越，光照充足、降水量適中，適宜于稻、麥、油、豆等多種糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物種植。市境內(nèi)以淮河為界形成2種不同的地貌特征，淮河以南為丘陵，淮河以北為地勢(shì)平坦的淮北平原?；茨系V區(qū)是全國(guó)14個(gè)國(guó)家大型煤炭基地和6個(gè)煤電基地之一，煤炭資源好儲(chǔ)量大。淮南礦區(qū)煤炭開采造成了地面塌陷并形成大面積積水區(qū)，破壞地表原有利用形態(tài)，損壞基礎(chǔ)設(shè)施，大量村莊因受采煤塌陷影響而需進(jìn)行搬遷。根據(jù)《安徽省淮南市采煤塌陷區(qū)村莊搬遷規(guī)劃》統(tǒng)計(jì)[28]，2010—2015年涉及搬遷村莊共173個(gè)，搬遷人口數(shù)共131 783人，37 639戶。按照搬遷用地標(biāo)準(zhǔn)，共建設(shè)18個(gè)中心搬遷安置區(qū)，其中潘謝區(qū)8個(gè)，分別為瓦謝新村、蘆集南村、劉龍新村、劉龍新村東南選址、潘北新村、夾溝新鎮(zhèn)、蘆集大橋安置點(diǎn)、賀疃南安置點(diǎn)；謝家集區(qū)1個(gè)，為陶圩新村；鳳臺(tái)縣6個(gè)，分別為鳳凰湖新村、顧橋首采安置點(diǎn)、東朱新村、羅楊新村二期、關(guān)店新村、錢廟新村；毛集試驗(yàn)區(qū)3個(gè)，分別為夏集鎮(zhèn)朱崗村、王相村搬遷新村、河西新村，2010—2015年采煤塌陷區(qū)村莊搬遷示意圖如圖1所示。

圖1 淮南市2010—2015年采煤塌陷區(qū)村莊搬遷示意圖

2 數(shù)據(jù)與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

收集了由淮南礦業(yè)（集團(tuán)）有限公司提供的《安徽省淮南市采煤塌陷區(qū)村莊搬遷規(guī)劃》[28]及采煤塌陷區(qū)村莊搬遷示意圖（CAD圖件），以獲取淮南市2010—2015年間塌陷區(qū)村莊搬遷安置數(shù)據(jù)。利用監(jiān)督分類方法及ENVI軟件對(duì)2010年LANDSAT 5（分辨率30 m）和2015年LANDSAT 8（分辨率30 m）多光譜遙感影像進(jìn)行土地利用分類，土地利用類型主要包括耕地、建設(shè)用地、水域、林地和其他用地。采用GDEM DEM數(shù)字高程模型（30 m分辨率），經(jīng)鑲嵌裁剪等處理得到淮南市數(shù)字高程數(shù)據(jù)。利用問卷調(diào)查的方式獲取塌陷區(qū)村莊搬遷后農(nóng)民從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的情況。

2.2 研究方法

2.2.1 塌陷區(qū)村莊搬遷前后空間耕作半徑的計(jì)算

在受農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平和耕作條件的影響限制下，農(nóng)民所耕作的耕地面積或影響范圍是有限的。理論上，在特定區(qū)域內(nèi)，以農(nóng)村居民點(diǎn)為中心，以一定半徑創(chuàng)建緩沖區(qū)，當(dāng)緩沖區(qū)面積與區(qū)域內(nèi)耕地面積相等時(shí)，生成該農(nóng)村居民點(diǎn)緩沖區(qū)的半徑即為農(nóng)村居民點(diǎn)的耕作半徑[15]（稱為“均等”法）。根據(jù)此方法，本文應(yīng)用GIS緩沖區(qū)分析方法，分別以塌陷區(qū)搬遷村莊、搬遷村莊新址為中心，以100 m為步長(zhǎng)（將緩沖區(qū)半徑依次增加100 m），并以搬遷村莊權(quán)屬范圍對(duì)緩沖區(qū)進(jìn)行修正，統(tǒng)計(jì)各緩沖區(qū)范圍面積及范圍內(nèi)耕地面積，逐步計(jì)算得到塌陷區(qū)村莊搬遷前后的空間耕作半徑，如表1所示。在此計(jì)算的空間耕作半徑并不是實(shí)際距離，兩者存在偏差，空間耕作半徑僅反映農(nóng)村居民點(diǎn)到耕作區(qū)的空間距離，為減小空間距離與實(shí)際距離之間的偏差，則需要對(duì)空間耕作半徑進(jìn)行修正，本文主要聯(lián)合耕作半徑地形修正系數(shù)和墾殖指數(shù)來對(duì)空間耕作半徑進(jìn)行定量修正。

2.2.2 耕作半徑地形修正系數(shù)計(jì)算

1）地形起伏度的提取

將某一確定面積轉(zhuǎn)為柵格數(shù)據(jù)，柵格中最大高程與最小高程的差值即為地形起伏度，主要反映地面起伏狀況。本文地形起伏度的提取利用GIS的鄰域分析法進(jìn)行，選取矩形作為分析窗口，窗口大小為?像元（=2, 3, 4, …, 10, 20, 30）。計(jì)算過程：首先利用GIS鄰域分析工具對(duì)柵格DEM進(jìn)行矩形鄰域窗口分析，統(tǒng)計(jì)出DEM′窗口內(nèi)像元的最大值max、最小值min，并分別記為專題層max和專題層min，再利用柵格計(jì)算工具計(jì)算出該 2個(gè)專題層max與min的差值，生成新的專題層即為地形起伏度專題層，該專題層屬性表中值的大小即表示各窗口對(duì)應(yīng)的地形起伏度，利用屬性表統(tǒng)計(jì)功能得出各窗口的平均地形起伏度。

表1 塌陷區(qū)村莊搬遷前后的空間耕作半徑

2）最佳統(tǒng)計(jì)單元的確定

確定最佳統(tǒng)計(jì)單元即得出一確定面積，不僅能反映地貌的完整性而且具有一定范圍內(nèi)較強(qiáng)的代表性，是地形起伏度研究的關(guān)鍵[29]。根據(jù)前人研究可知地形起伏度隨網(wǎng)格面積的變化曲線呈邏輯斯蒂克曲線[29-31]，曲線上存在1個(gè)由陡變緩的點(diǎn)，且該點(diǎn)是唯一的，而該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的窗口值也即為地形起伏度最佳統(tǒng)計(jì)單元的大小。通過人工目視的方法確定該點(diǎn)具有較大的主觀性，統(tǒng)計(jì)學(xué)上均值變點(diǎn)分析法是處理非線性數(shù)據(jù)的一種數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，在對(duì)恰有1個(gè)變點(diǎn)的檢驗(yàn)中這種方法最為有效，計(jì)算結(jié)果也具有較高的準(zhǔn)確性，已被多次用于計(jì)算提取地形起伏度中的最佳統(tǒng)計(jì)單元[29]。分析步驟如下：

①根據(jù)式（1）計(jì)算每個(gè)分析窗口內(nèi)單位面積上的地形起伏大小序列。

T=t/p(=2,3,4,…,9) （1）

式中T為分析窗口下的單位地形起伏度；t為分析窗口下的平均起伏度；p為分析窗口下的網(wǎng)格單元面積；為網(wǎng)格單元的大小。

根據(jù)式（1）～式（4），計(jì)算得出與S的值，為直觀展現(xiàn)與S差值的變化，利用Excel繪制其變化曲線，如圖2所示，可以看出，在第3個(gè)點(diǎn)處，與S差值最大，該點(diǎn)即為擬合曲線上由陡變緩的點(diǎn)，進(jìn)而得出基于30 m′30 m GDEM DEM數(shù)據(jù)提取淮南市地形起伏度的最佳統(tǒng)計(jì)單元為4′4網(wǎng)格大?。?20 m×120 m）。

注：S為總的離差平方和；Si為2段樣本的離差平方和之差。

3）地形位置參數(shù)和耕作半徑地形修正系數(shù)

基于以上確定的最佳統(tǒng)計(jì)單元，計(jì)算地形位置參數(shù)，研究區(qū)地形位置參數(shù)TPIim和耕作半徑地形修正系數(shù)K的計(jì)算公式如下[19]：

TPIim=hhim（5）

式中代表地形起伏度的最佳統(tǒng)計(jì)單元大小，TPIim代表在鄰域的范圍之內(nèi)，數(shù)據(jù)DEM中像元（即網(wǎng)格）的地形位置參數(shù)，反映像元處的地形與周邊地形起伏關(guān)系，m；h代表DEM中像元的高程值，m；im代表DEM中像元在鄰域范圍內(nèi)高程值的平均值，m。由式（5）可知，當(dāng)TPIim>0時(shí)，該點(diǎn)在鄰域范圍內(nèi)為高點(diǎn)，即地形凸起；當(dāng)TPIim<0時(shí)，該點(diǎn)在鄰域范圍內(nèi)為低點(diǎn)，即地形凹陷；當(dāng)TPIim=0時(shí)，該點(diǎn)地形在領(lǐng)域范圍內(nèi)與周邊地形無明顯起伏差異。

受地形影響，GIS中反映的耕作半徑只為空間距離，與實(shí)際距離存在偏差，因此在分析耕作半徑時(shí)，需考慮地形的修正，有研究通過引用地形位置參數(shù)的計(jì)算方法確定耕作半徑修正系數(shù)值[19]，通過式（6）計(jì)算耕作半徑地形修正系數(shù)。

式中K代表鄰域范圍內(nèi)耕作半徑地形修正系數(shù)值；C代表像元的大小，m；代表研究區(qū)域內(nèi)的總像元數(shù)。

根據(jù)以上地形起伏度與最佳統(tǒng)計(jì)單元的計(jì)算結(jié)果得知，反映淮南市地形起伏度的最佳統(tǒng)計(jì)單元為120 m′120 m，則耕作半徑地形修正系數(shù)K中的鄰域值即為120 m，根據(jù)式（5）和式（6）計(jì)算得出淮南市耕作半徑地形修正系數(shù)為120=1.052。

2.2.3 耕作半徑的農(nóng)業(yè)用地布局修正系數(shù)計(jì)算

在不同的耕作區(qū)域內(nèi)，由于現(xiàn)有耕地會(huì)被不同類型的非耕地用地分隔和分割，加上地形差異的影響導(dǎo)致耕作區(qū)域的面積被擴(kuò)大，進(jìn)而不同程度地拉大有效耕作半徑。因此，在計(jì)算耕作半徑時(shí)，有研究采用墾殖指數(shù)對(duì)農(nóng)用地實(shí)際有效耕地的通達(dá)產(chǎn)生的誤差進(jìn)行修正[21]。墾殖指數(shù)（）是研究區(qū)范圍內(nèi)耕地占總土地面積的比值，也即代表有效耕地的比率，越小，代表有效耕地面積越少，耕作半徑的折減程度越高。

2.2.4 塌陷區(qū)村莊搬遷前后實(shí)際耕作半徑的計(jì)算

利用耕作半徑地形修正系數(shù)和農(nóng)業(yè)用地布局修正系數(shù)對(duì)緩沖區(qū)分析計(jì)算得到的空間耕作半徑進(jìn)行定量修正，實(shí)際耕作半徑（平均耕作距離，R）計(jì)算公式為

式中R為空間耕作半徑，m。根據(jù)各種交通出行方式的速度，將R換算成時(shí)間半徑（R），估算農(nóng)民出行耕作時(shí)不同出行方式所花費(fèi)的時(shí)間，min。

式中為速度，m/min。

3 結(jié)果與分析

3.1 塌陷區(qū)村莊搬遷后實(shí)際耕作半徑的變化特征

墾殖指數(shù)計(jì)算結(jié)果如表1所示，2015年搬遷村莊所在權(quán)屬土地的墾殖指數(shù)相比2010年基本呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，主要由于淮南市屬于高潛水位地區(qū)，隨著煤炭資源的開采，地面發(fā)生塌陷并形成零星的積水區(qū)，造成耕地的破碎，有效耕地的比率降低。因各權(quán)屬區(qū)域受采煤沉陷影響程度不同，所以墾殖指數(shù)的變化大小也不盡相同。例如搬遷至顧橋首采區(qū)安置點(diǎn)的村莊，其墾殖指數(shù)在2010—2015年間變化最大，表明該權(quán)屬土地受煤炭開采影響較為嚴(yán)重，耕地破碎度加劇，墾殖指數(shù)較大幅度減小，對(duì)應(yīng)耕作半徑的折減程度也相對(duì)較大。

根據(jù)式（7）分別計(jì)算得到采煤塌陷區(qū)村莊搬遷前與搬遷后的實(shí)際耕作半徑，并計(jì)算其增量，結(jié)果如表2所示。由表可知，塌陷區(qū)村莊搬遷后實(shí)際耕作半徑均明顯大于搬遷前耕作半徑。從增加量來看，搬遷至鳳凰湖新村的村莊，其耕作半徑增加最大，為22 540.45 m，相比搬遷前約擴(kuò)大了20倍，其次是搬遷至劉龍新村東南、顧橋首采區(qū)安置點(diǎn)、陶圩新村、夏集鎮(zhèn)朱崗村與王相村搬遷新村、瓦謝新村、蘆集南村、河西新村、夾溝新鎮(zhèn)、錢廟新村、潘北新村、蘆集大橋安置點(diǎn)、關(guān)店新村、東朱新村與羅楊新村二期、賀疃南安置點(diǎn)、劉龍新村的村莊，耕作半徑擴(kuò)大了1～15倍，最小增加914.05 m。可以看出，在煤炭開采驅(qū)動(dòng)下塌陷區(qū)村莊被迫搬遷，搬遷后農(nóng)民出行耕作距離呈幾倍甚至幾十倍的增加，給農(nóng)民從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來極大的不便。

表2 塌陷區(qū)村莊搬遷前后實(shí)際耕作半徑的變化

3.2 耕作半徑變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響分析

淮南市塌陷區(qū)村莊搬遷的規(guī)模較大，人口較多，搬遷后耕作半徑明顯擴(kuò)大，對(duì)農(nóng)民繼續(xù)開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)造成不利影響。為了解村莊搬遷后農(nóng)民從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的情況，采用問卷調(diào)查和實(shí)地走訪的方式獲取相關(guān)信息：根據(jù)實(shí)際耕作半徑的增量排序（見表2），2018年11月分別前往耕作半徑增加最大的鳳凰湖新村與劉龍新村東南、增加較大的河西新村與夾溝新鎮(zhèn)、增加最小的賀疃南安置點(diǎn)與劉龍新村進(jìn)行實(shí)地調(diào)研。每個(gè)新址發(fā)放50份問卷調(diào)查，共收回300份，調(diào)查內(nèi)容包括耕作便利度方面的變化、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的變化、當(dāng)?shù)卣畬?duì)搬遷村民采取的社會(huì)保障工作情況等。最后基于實(shí)際耕作半徑的計(jì)算結(jié)果，并結(jié)合實(shí)地問卷調(diào)查情況，從耕作便利度、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力等方面分析耕作半徑變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。

3.2.1 耕作便利度的影響

研究表明，農(nóng)民到田間的步行速度為80 m/min，自行車中速為300 m/min，摩托車平均速度為600 m/min，農(nóng)用運(yùn)輸車平均車速為800 m/min[4,25]，根據(jù)不同交通工具的速度，根據(jù)式（8）將實(shí)際耕作半徑換算成時(shí)間半徑，估算農(nóng)民出行耕作時(shí)不同出行方式所花費(fèi)的時(shí)間，計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 村莊搬遷后出行耕作花費(fèi)時(shí)間的變化

由表3可知：1）搬遷前：農(nóng)民步行出行耕作花費(fèi)時(shí)間在9～24 min之內(nèi)，除搬遷至賀疃南安置點(diǎn)和顧橋首采區(qū)安置點(diǎn)的村莊，其余村莊在搬遷前耕作出行花費(fèi)時(shí)間均在20 min之內(nèi)（步行），如果農(nóng)民出行耕作使用自行車、摩托車或農(nóng)用運(yùn)輸車等交通工具時(shí)，則耕作出行花費(fèi)時(shí)間將更少，均在6 min之內(nèi)可從居住地到達(dá)耕作區(qū)。2）搬遷后：農(nóng)民步行出行耕作花費(fèi)時(shí)間在20～296 min之內(nèi)。根據(jù)相關(guān)研究，農(nóng)民耕作出行花費(fèi)的時(shí)間上限一般為30～40 min[25]，即農(nóng)民花費(fèi)不大于40 min的時(shí)間出行耕作是可以接受的。因此，如果選擇步行出行耕作，則只有搬遷至賀疃南安置點(diǎn)、劉龍新村的村民可以接受搬遷后耕作出行的距離；如果耕作出行選擇騎自行車，則只有搬遷至賀疃南安置點(diǎn)、蘆集大橋安置點(diǎn)、劉龍新村、潘北新村、夾溝新鎮(zhèn)、東朱新村、羅楊新村二期、關(guān)店新村、錢廟新村、河西新村這些新址的農(nóng)民可接受路途消耗的時(shí)間；若搬遷后農(nóng)民家中配置有摩托車或農(nóng)用運(yùn)輸車等交通工具，則均可接受耕作出行花費(fèi)的時(shí)間。由此可以看出，村莊搬遷后農(nóng)民下地耕作的路途消耗時(shí)間大幅度增加，傳統(tǒng)步行方式已不再適合，路途消耗時(shí)間太多不利于農(nóng)田的精耕細(xì)作和田間管理。為了縮短從居住地到農(nóng)耕作業(yè)區(qū)所消耗的時(shí)間，農(nóng)民需要改進(jìn)出行的交通工具，利用自行車、摩托車、農(nóng)用運(yùn)輸車等代替步行。通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研得知，交通工具的更新也使得農(nóng)民出行耕作的往返費(fèi)用增加；另一方面為了減少路途時(shí)間，農(nóng)民會(huì)選擇在農(nóng)田勞作一整天，中午吃飯休息不再選擇回家，而是在田地間就地解決，以此減少往返的次數(shù)。由此看出耕作半徑的增加直接降低了農(nóng)民耕作的便利度，可能削弱了農(nóng)民從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的積極性。

3.2.2 農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的影響

采用實(shí)地問卷調(diào)查的方式獲取采煤塌陷區(qū)村莊搬遷后農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的變化情況，就問卷調(diào)查數(shù)量統(tǒng)計(jì)搬遷后放棄從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人數(shù)，結(jié)果如表4所示。

表4 塌陷區(qū)村莊搬遷后放棄農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人數(shù)

據(jù)調(diào)查，搬遷前村民的主要生活來源是種地，而搬遷后，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力發(fā)生了較大的轉(zhuǎn)變，農(nóng)業(yè)人口逐漸減少，非農(nóng)業(yè)人口逐漸增加，并且搬遷后耕作半徑增加越大的村莊，其放棄農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、從事非農(nóng)產(chǎn)業(yè)的人數(shù)越多。其中搬遷至鳳凰湖新村和劉龍新村東南的村莊，其放棄農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人數(shù)約占調(diào)查人數(shù)的80%；搬遷至河西新村和夾溝新鎮(zhèn)的村莊，其放棄農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人數(shù)約占調(diào)查人數(shù)的59%；搬遷至賀疃南安置點(diǎn)和劉龍新村的村莊，其放棄農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人數(shù)約占調(diào)查人數(shù)的33%?？傮w來看，村莊搬遷后放棄從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人數(shù)就約占總調(diào)查人數(shù)的57%，大部分村民已經(jīng)選擇放棄農(nóng)田勞作，從事其他產(chǎn)業(yè)。

從現(xiàn)場(chǎng)對(duì)村民的訪問了解到很多以前從事農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)的中老年農(nóng)民放棄了農(nóng)業(yè)勞動(dòng)，主要原因是搬遷后耕作半徑大幅度增加，導(dǎo)致出行耕作不便從而放棄農(nóng)業(yè)勞動(dòng)，造成農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力有所減少。煤炭開采導(dǎo)致耕地?cái)?shù)量減少，很多農(nóng)民無地可耕，同時(shí)村莊搬遷后鄰近城鎮(zhèn)，很多農(nóng)民選擇外出打工或從事其他產(chǎn)業(yè)，因此不少勞動(dòng)力被釋放出來，逐漸向非農(nóng)產(chǎn)業(yè)和城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移。農(nóng)村勞動(dòng)力的減少和轉(zhuǎn)移造成了農(nóng)田荒蕪的景象，農(nóng)民繼續(xù)從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的積極性不斷削弱，不利于農(nóng)業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新、推廣和使用，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

目前，淮南市利用煤炭企業(yè)支付的補(bǔ)償資金，結(jié)合當(dāng)?shù)卮彐?zhèn)發(fā)展規(guī)劃，采取合村并點(diǎn)的方式對(duì)采煤塌陷區(qū)內(nèi)的村莊進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，集中搬遷，統(tǒng)籌推進(jìn)新礦城、新礦區(qū)、新農(nóng)村建設(shè)。新農(nóng)村的建設(shè)改變了鄉(xiāng)村容貌，轉(zhuǎn)變了農(nóng)民生產(chǎn)生活方式，也在一定程度上實(shí)現(xiàn)集約節(jié)約用地。但是，搬遷后也存在著一系列社會(huì)問題和生活隱患，由于塌陷區(qū)村莊搬遷后農(nóng)民遠(yuǎn)離舊址，耕作半徑增加，從而產(chǎn)生因耕作不便而引起的一系列問題。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)農(nóng)民反映，搬遷后相關(guān)政府和企業(yè)并未從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面為村民提供完善的有關(guān)保障，例如未提供出行耕作交通補(bǔ)貼、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)補(bǔ)助，也未給農(nóng)民配置專門的往返公交車和機(jī)械生產(chǎn)工具，田間道路的修建也并不完善。因此，為盡量降低搬遷村民農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的開支，減少耕作半徑增加對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的不利影響，當(dāng)?shù)卣跋嚓P(guān)部門應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況采取相應(yīng)的解決對(duì)策。

1）實(shí)施有效合理的礦區(qū)村莊搬遷工作

淮南市采煤塌陷區(qū)村莊的搬遷工作耗時(shí)長(zhǎng)，牽涉廣，難度大，搬遷工作能否順利進(jìn)行直接影響搬遷村民未來的生產(chǎn)生活水平。從淮南市搬遷村莊的選址來看搬遷新址遠(yuǎn)離農(nóng)民耕作區(qū)，耕作半徑大幅度的增加導(dǎo)致農(nóng)民耕作便利度大大降低，如果社會(huì)保障措施不完善，容易引起農(nóng)民的不滿，進(jìn)而嚴(yán)重影響社會(huì)穩(wěn)定和農(nóng)業(yè)發(fā)展。因此，在制定村莊搬遷規(guī)劃時(shí)，應(yīng)預(yù)先根據(jù)煤炭賦存情況、采煤塌陷范圍及塌陷程度等情況明確各村莊所屬耕作區(qū)內(nèi)耕地的受損狀況，若耕地受損較輕，可在不壓覆可采煤炭資源的要求下，在村民耕地附近合理規(guī)劃建設(shè)新村址，控制耕作半徑的增加量達(dá)到最小，以便于農(nóng)民出行耕作，農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)；若耕地受損嚴(yán)重，不再適合繼續(xù)耕種，可按城鄉(xiāng)一體化的發(fā)展理念及建設(shè)資源節(jié)約型與環(huán)境友好型“兩型”城市的要求，將采煤塌陷區(qū)村莊搬遷工作與新型城鎮(zhèn)化推進(jìn)工作相結(jié)合，促進(jìn)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展。針對(duì)不同地區(qū)、不同社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況的村莊，相關(guān)部門應(yīng)充分考慮農(nóng)民搬遷的意愿和建議，組織相關(guān)部門對(duì)區(qū)域耕作半徑等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況進(jìn)行調(diào)研，并對(duì)村莊搬遷的經(jīng)濟(jì)及技術(shù)可行性進(jìn)行分析和論證，保證村莊搬遷選址合理，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完善，公共服務(wù)到位，整體搬遷方案可行。

2）加大扶持力度，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增收

政策因素對(duì)壓煤村莊農(nóng)戶從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著很強(qiáng)的指導(dǎo)和鼓勵(lì)作用，政府應(yīng)加大財(cái)政支農(nóng)的力度，出臺(tái)一系列支農(nóng)惠農(nóng)政策。例如發(fā)揮政府在農(nóng)業(yè)科技投入方面的主導(dǎo)作用，提高農(nóng)業(yè)研發(fā)投入占農(nóng)業(yè)增加值的比重，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率；為繼續(xù)從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)民建立農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo)機(jī)構(gòu)，鼓勵(lì)和引導(dǎo)農(nóng)民開展農(nóng)業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)，并提高種糧農(nóng)民的補(bǔ)貼水平，例如補(bǔ)貼農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料和交通運(yùn)輸費(fèi)用；為失地農(nóng)民設(shè)立就業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，解決剩余勞動(dòng)力的再就業(yè)問題；基于土地適宜性評(píng)價(jià)分析進(jìn)行農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化，使農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益得以提高，農(nóng)民收入增加，同時(shí)完善搬遷農(nóng)民基本生活保障工作以吸引更多人從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

3）加強(qiáng)規(guī)模化經(jīng)營(yíng)，加快機(jī)械化生產(chǎn)

城鄉(xiāng)一體化的實(shí)施在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)也導(dǎo)致越來越多的農(nóng)村勞動(dòng)力放棄農(nóng)業(yè)生產(chǎn)并逐漸向非農(nóng)產(chǎn)業(yè)和城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，造成土地荒蕪。為此，應(yīng)使承包土地流轉(zhuǎn)給種糧大戶或農(nóng)業(yè)企業(yè)等，實(shí)行土地規(guī)?；?jīng)營(yíng)，消除田埂，使“小塊變大塊”，增加種植面積。另一方面，規(guī)模經(jīng)營(yíng)使耕地集中連片，為大型機(jī)械作業(yè)提供了基礎(chǔ)條件，同時(shí)利用土地復(fù)墾技術(shù)修復(fù)采煤沉陷損毀的田間道路，平坦寬闊的田間道路是順利耕作的基礎(chǔ)保障，不僅減少農(nóng)民路途消耗時(shí)間，而且也方便農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備進(jìn)出田地。在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代機(jī)械化生產(chǎn)的方式下，土地產(chǎn)出率、資源配置效率以及農(nóng)民從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的積極性都能得以提高。農(nóng)業(yè)機(jī)械化可以推動(dòng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，政府應(yīng)通過經(jīng)濟(jì)手段對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)行支持引導(dǎo)，例如在農(nóng)民購(gòu)置大型農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備時(shí)，政府對(duì)此應(yīng)提出相關(guān)優(yōu)惠政策，可以實(shí)施經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼、低利息或購(gòu)機(jī)貸款擔(dān)保等。此外政府應(yīng)出資培訓(xùn)農(nóng)民農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械經(jīng)營(yíng)者的技術(shù)水平，從而進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)水平。

4 結(jié) 論

1）基于30 m分辨率的 GDEM DEM數(shù)據(jù)，運(yùn)用均值變點(diǎn)分析法確定了計(jì)算淮南市地形起伏度值的最佳統(tǒng)計(jì)網(wǎng)格單元，即120 m′120 m。基于該最佳統(tǒng)計(jì)單元，計(jì)算淮南市地形位置參數(shù)，用該參數(shù)計(jì)算出耕作半徑地形修正系數(shù)為1.052。

2）利用墾殖指數(shù)對(duì)空間耕作半徑進(jìn)行農(nóng)業(yè)用地布局修正。因受采煤沉陷影響，耕地景觀破碎度增加，有效耕地比率降低，使2015年搬遷村莊所在權(quán)屬土地的墾殖指數(shù)相比2010年減小。

3）塌陷區(qū)村莊搬遷后實(shí)際耕作半徑擴(kuò)大了1～20倍，其中搬遷至鳳凰湖新村的村莊其耕作半徑增加最大，增加了22 540.45 m，搬遷至劉龍新村的村莊其耕作半徑增加最小，增加了914.05 m。

4）采煤塌陷區(qū)村莊搬遷后耕作半徑顯著增加，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成不利影響：塌陷區(qū)村莊搬遷前農(nóng)民步行出行耕作只需花費(fèi)9～24 min，而搬遷后則需20～296 min，農(nóng)民下地耕作的路途消耗時(shí)間大幅度增加。為了減少路途消耗時(shí)間，農(nóng)民需要改進(jìn)出行的交通工具或放棄回家午休以減少往返次數(shù)，這直接降低了耕作的便利度，可能削弱農(nóng)民從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的積極性。農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力也逐漸向非農(nóng)產(chǎn)業(yè)和城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，使田地荒蕪，不利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

5）針對(duì)采煤塌陷區(qū)村莊搬遷耕作半徑變化帶來的負(fù)面影響提出相應(yīng)的對(duì)策與建議：綜合考慮采煤塌陷情況、農(nóng)民搬遷意愿、耕作半徑等因素選擇合理的搬遷新址，設(shè)計(jì)具體可行的整體搬遷方案，實(shí)施有效合理的礦區(qū)村莊搬遷工作；從政策上加大支農(nóng)力度，出臺(tái)具體的扶持政策，吸引更多人從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；加強(qiáng)農(nóng)田規(guī)?；?jīng)營(yíng)，加快農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。

本文在耕作半徑計(jì)算過程中，綜合考慮了地形地貌及農(nóng)用地布局對(duì)其空間距離的定量修正，基于實(shí)際耕作半徑的變化特征探討了其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，為礦區(qū)后續(xù)壓煤村莊搬遷新址規(guī)劃提供參考。但本研究仍存在不足：影響礦區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的因素眾多，本文僅從耕作半徑變化這一角度探討了其對(duì)塌陷區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，未能兼顧新形勢(shì)下土地流轉(zhuǎn)、農(nóng)戶兼業(yè)化、農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)方式變更等影響因素。因此，加強(qiáng)對(duì)礦區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響因素的綜合全面分析，是今后有待進(jìn)一步完善和探討的方向。

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Change of farming radius of relocated villages and its influence in coal mining subsidence areas

Chen Jingping1, Hu Zhenqi1,2※, Yuan Dongzhu1, Zhao Huishun1

(1.100083,; 2.221116)

Huainan City is a typical city of the overlapped area of crop and coal production, and coal mining subsidence is typical in the country, this paper took the mining subsidence area of Huainan City as the research object, and discussed the change characteristics of the actual farming radius after village relocation in the subsidence area and its impact on agricultural production. It mainly studied the changes in the agricultural production convenience, the mode of labor and the enthusiasm of production activities caused by the change of farming radius, and the adverse effects brought by it. Firstly, based on regular “Equal” method, we calculated the spatial farm radius before and after the village relocation in the subsidence area from 2010 to 2015, which represented only the spatial distance and needs to be corrected. And then based on the DEM data of Huainan City, the relief amplitude of the study area was analyzed and the best statistical unit for calculating the relief amplitude value of Huainan City was determined, and the topographic correction coefficient of the farming radius of Huainan City was calculated based on the unit. According to the cultivated land area in the land ownership area, the regional reclamation index was calculated. Then, the topographic landform and agricultural land layout of the spatial farming radius was quantitatively corrected by using the topographic correction coefficient of the farming radius and reclamation index to obtain the actual farming radius, and the change characteristics of the actual farming radius after village relocation in subsided areas were analyzed. Finally, based on the calculation results of actual farming radius, combined with the field questionnaire survey, the impact of farming radius on agricultural production was analyzed from the aspects of farming convenience and agricultural labor, and corresponding countermeasures and suggestions were put forward. The results showed that: 1) the best statistical unit for extracting relief amplitude in Huainan City based on 30 m by 30 m GDEM DEM data was 120 m by 120 m, and the topographic correction coefficient of the farm radius of rural settlements was 1.052 based on the unit. 2) Due to the impact of coal mining, the ground collapsed, forming sporadic water accumulation areas, increasing the fragmentation of cultivated land and reducing the effective cultivated land ratio, therefore, the reclamation index of the land in which the village was relocated in 2015 was decreased compared to 2010. 3) Through the mathematical model of farming radius, the actual farming radius before and after the village relocation in the coal mining subsidence area was calculated, compared with the farming radius before relocation, the actual farming radius after the village relocation of the coal mining subsidence area had expanded by 1~20 times. Among the villages, those moved to Phoenix lake new village had the highest increase in the farming radius, increasing by 22 540.45 m. The villages relocated to Liulongxin village had the smallest increase in the farming radius, increasing by 914.05 m. 4) By converting actual farming distance into time, we compared the time before and after relocation for farming. Before relocation, it only took 9-24 minutes on foot for farming. However, after relocation it was 20-296 minutes, indicating that the time spent on the road has increased dramatically. In order to reduce the time spent on road, farmers have to update their transportation or reduce the number of round trips, which would directly lower the convenience of farmers farming and may weaken the enthusiasm of farmers in agricultural production activities. Through questionnaire survey, we found that the agricultural population had decreased after the relocation, and increasing farming radius led to more farmers give up agricultural production. The agricultural labor force gradually shifted to non-agricultural industries and towns, causing the farmland to be barren, which is not conducive to the sustainable development of agriculture. 5) In order to reduce the adverse impact of increased farming radius on agricultural production, the local government and relevant departments should take corresponding measures: implementing effective and reasonable relocation of mining villages; increasing agricultural support; strengthening agricultural scale operation and accelerating agricultural mechanization production.

reclamation; agriculture; relocation; coal mining subsidence area;farming radius; relief amplitude

2018-10-26

2019-03-10

國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（200911015-03）； 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) “越崎杰出學(xué)者”獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃資助項(xiàng)目

陳景平，主要研究方向?yàn)橥恋貜?fù)墾與生態(tài)重建。 Email：409416265@qq.com

胡振琪，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)橥恋貜?fù)墾與生態(tài)重建。Email：huzq1963@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.08.034

F311

A

1002-6819(2019)-08-0287-10

陳景平，胡振琪，袁冬竹，趙會(huì)順. 采煤塌陷區(qū)搬遷村莊耕作半徑變化特征及其影響研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2019，35(8)：287－295. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.08.034 http://www.tcsae.org

Chen Jingping, Hu Zhenqi, Yuan Dongzhu, Zhao Huishun. Change of farming radius of relocated villages and its influence in coal mining subsidence areas[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(8): 287－295. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.08.034 http://www.tcsae.org