王詩文 楊 柳

（貴州大學(xué)公共管理學(xué)院 貴州貴陽550025）

耕地是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，耕地的高效合理利用對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重大意義，也是確保我國糧食安全和社會穩(wěn)定的關(guān)鍵，因此，耕地一直是國內(nèi)學(xué)者研究的熱點(diǎn)。分析國內(nèi)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，對耕地保護(hù)的研究主要集中在耕地占補(bǔ)平衡、耕地保護(hù)機(jī)制、生態(tài)保護(hù)視角、耕地質(zhì)量評價(jià)、耕地保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制、耕地保護(hù)分區(qū)等方面［1-6］，大多以定性分析為主，如耕地保護(hù)對策、機(jī)制、政策等方面，定量分析主要體現(xiàn)在耕地質(zhì)量評價(jià)方面，采用空間自相關(guān)分析法［7-9］、多因素加權(quán)求和法［10］、GIS 空間模型［11］等方法進(jìn)行分析。整體來看，目前研究者大多從耕地質(zhì)量矢量化分析劃定耕地保護(hù)區(qū)，但僅從耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量來劃定耕地保護(hù)區(qū)易出現(xiàn)保護(hù)區(qū)無人耕作情況。因此，耕地保護(hù)需綜合考慮耕地對耕作服務(wù)的需求和農(nóng)戶提供耕作服務(wù)的意愿。貴州作為全國唯一沒有平原支撐的省份，地域條件使得耕地空間分布差異較大。本文從對耕作服務(wù)的需求和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力供給出發(fā)，基于微觀角度選取貴州山地小城鎮(zhèn)的代表——肇興鎮(zhèn)作為研究對象，構(gòu)建耕地空間可達(dá)性模型，科學(xué)測度耕地可達(dá)性指標(biāo)值，為耕地保護(hù)分區(qū)研究提供參考，使耕地保護(hù)區(qū)的劃定更具實(shí)用性和指導(dǎo)性。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

肇興鎮(zhèn)位于貴州省黎平縣南部，以山地丘陵為主，地勢東高西低，平均海拔760 m。全鎮(zhèn)國土面積133 km2，現(xiàn)轄15 個(gè)行政村，52 個(gè)自然寨，總?cè)丝?3 709 人，農(nóng)業(yè)勞動人口12 008 人。全鎮(zhèn)耕地總面積為16.77 km2，占全鎮(zhèn)國土面積12.4%。其中，旱地面積為2.1 km2，水田面積為14.67 km2，以梯田為主，梯田面積為13.38 km2。肇興鎮(zhèn)耕地多分布在山坡和山谷，以小規(guī)模坡耕地為主，集中連片的壩子田只分布在皮林村。

1.2 數(shù)據(jù)來源及處理

研究采用的空間矢量數(shù)據(jù)來自肇興鎮(zhèn)最新土地利用數(shù)據(jù)庫，社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于實(shí)地調(diào)研。運(yùn)用GIS軟件，提取耕地和自然寨斑塊，實(shí)現(xiàn)面轉(zhuǎn)點(diǎn)，在屬性表里添加需要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，地理配準(zhǔn)將肇興鎮(zhèn)交通圖矢量化。創(chuàng)建個(gè)人地理數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，運(yùn)用PYTHON 語言實(shí)現(xiàn)空間可達(dá)性度量模型，與GIS相結(jié)合，測算肇興鎮(zhèn)的耕地空間可達(dá)性值。

1.3 研究方法

空間可達(dá)性測度模型主要分3 種，累加機(jī)會模型，潛能模型和兩步移動搜索模型。國外學(xué)者Dai［12-13］引入高斯函數(shù)改進(jìn)了兩步移動搜索法，對綠地和就業(yè)的空間可達(dá)性進(jìn)行實(shí)證研究，證明該方法不僅考慮了地理衰減規(guī)律，也充分考慮了需求方和供給方空間相互作用的關(guān)系。為此，本文采用高斯兩步移動搜索法構(gòu)建耕地空間可達(dá)性模型。由于耕地生產(chǎn)依賴于農(nóng)戶資金物質(zhì)投入，而農(nóng)戶為耕地提供耕作服務(wù)，因此，本研究以耕地作為需求方，自然寨作為供給方，探討耕地獲取耕作服務(wù)的空間可達(dá)性，為科學(xué)劃定耕地保護(hù)區(qū)提供依據(jù)。高斯兩步移動搜索法測算耕地空間可達(dá)性值，過程可分兩步，公式如下。

第一步計(jì)算供給方的供需比：

式中，Sj表示耕地供給方點(diǎn)j的總供給，用從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人口表示。dkj是耕地需求方點(diǎn)k和供給方點(diǎn)j之間的距離，Pk表示搜索區(qū)內(nèi)耕地面積（dkj≤d0），d0是閾值（搜索半徑），G（dkj，d0）表示高斯函數(shù)，其計(jì)算公式如下：

第二步計(jì)算需求方的耕地空間可達(dá)性：

式中，Rl表示需求方點(diǎn)i的空間范圍內(nèi)（dil≤d0） 供 給方 點(diǎn)l的 供需 比，dil表 示需 求 方點(diǎn)i到就業(yè)供給方點(diǎn)l的空間距離。

2 結(jié)果與分析

2.1 搜索半徑（d0）的確定

d0值的確定是高斯函數(shù)建立的關(guān)鍵，也是耕地空間可達(dá)性值測度的關(guān)鍵。傳統(tǒng)兩步移動搜索法一般用歐式距離來確定d0的值，考慮到山地地形條件復(fù)雜，為使測算結(jié)果更精準(zhǔn)，本研究以路網(wǎng)距離代替歐式距離。根據(jù)實(shí)際調(diào)研結(jié)果，肇興鎮(zhèn)居民耕作出行以步行為主、車行為輔，為此耕地搜索半徑以路網(wǎng)時(shí)間＋步行時(shí)間作為總時(shí)間，取平均值作為d0的值。基于GIS，將肇興鎮(zhèn)路網(wǎng)數(shù)據(jù)矢量化，根據(jù)調(diào)研結(jié)果，村道20 km/h，縣道40 km/h，省道60 km/h給路網(wǎng)等級賦值，用OD 成本矩陣計(jì)算出路網(wǎng)時(shí)間。部分步行的耕作點(diǎn)用近鄰分析計(jì)算出步行距離，一般來說，人的步行速度為5 km/h，步行距離除以步行速度得出步行時(shí)間［14］。最后確定d0值為35 min，將d0值帶入耕地可達(dá)性公式中，就可測度出肇興鎮(zhèn)實(shí)際耕地可達(dá)性指數(shù)。

2.2 耕地空間可達(dá)性的耕地保護(hù)分區(qū)

本文以肇興鎮(zhèn)52 個(gè)自然寨作為耕作供給方，2 844 塊耕地斑塊作為耕作需求方。自然寨供給能力用從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人口表示，耕地需求規(guī)模用面積表示，將數(shù)據(jù)帶入耕地空間可達(dá)性模型中，計(jì)算出塊耕地可達(dá)性值?？茖W(xué)劃定耕地保護(hù)區(qū)?；谧匀婚g斷點(diǎn)分級法將耕地空間可達(dá)性值分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3個(gè)等級，其中，Ⅰ級耕地表示耕地空間可達(dá)性值最高，Ⅱ級次之，Ⅲ級最差。耕地空間可達(dá)性值高意味耕地獲取耕作服務(wù)的機(jī)會大，相反，耕地空間可達(dá)性值低意味耕地獲取耕作服務(wù)的機(jī)會小。基于此，將Ⅰ級劃分為重點(diǎn)保護(hù)區(qū)，Ⅱ級劃分為積極保護(hù)區(qū)，Ⅲ級劃分為一般保護(hù)區(qū)（圖1，表1）。

由表1、圖1 可知，基于耕地空間可達(dá)性值的耕地保護(hù)分區(qū)中，Ⅰ級耕地作為重點(diǎn)保護(hù)區(qū)，面積僅有1.96 km2，占全鎮(zhèn)耕地總面積12%，占比最小；Ⅱ級耕地作為積極保護(hù)區(qū)，面積為4.23 km2，占全鎮(zhèn)耕地總面積25%；Ⅲ級耕地作為一般保護(hù)區(qū)，耕地面積為10.49 km2，占了全鎮(zhèn)耕地總面積63%，占比最大。由此可見，全鎮(zhèn)耕地空間可達(dá)性普遍較低，耕地獲取耕作服務(wù)機(jī)會少，耕地保護(hù)任務(wù)嚴(yán)峻。從空間分布上看，Ⅰ級耕地空間分布僅在皮林村、肇興村和紀(jì)堂村，其中皮林村占比最大；Ⅱ級耕地空間分布較廣；Ⅲ級耕地空間分布最廣，全鎮(zhèn)均有分布。整體來看，Ⅰ級耕地周邊大多有Ⅱ級耕地圍繞，耕地規(guī)模和耕作出行距離對耕地空間可達(dá)性影響較大，而山地地形導(dǎo)致耕地面積小、空間分布零散，導(dǎo)致Ⅲ級耕地廣泛分布。

表1 肇興鎮(zhèn)耕地空間可達(dá)性分級表

圖1 耕地空間可達(dá)性耕地保護(hù)區(qū)分區(qū)圖

2.3 考慮坡度因素的耕地保護(hù)分區(qū)

肇興鎮(zhèn)地形以山地丘陵為主，地形起伏大，坡耕地為主，空間分布零散。坡度對山區(qū)類型耕地的影響主要表現(xiàn)為加劇水土流失，破壞生態(tài)環(huán)境、耕地肥力下降。坡度越大，土壤侵蝕作用越強(qiáng)，水土流失越嚴(yán)重。為此，坡度對山區(qū)耕地保護(hù)分區(qū)的劃定結(jié)果影響較大。若耕地空間可達(dá)性高，但坡度大需要結(jié)合耕地類型劃定保護(hù)區(qū)。梯田是治理坡耕地水土流失的有效措施，肇興鎮(zhèn)梯田面積為13.38 km2，占水田面積的91%，剩下9%水田的坡度≤2°。因此，旱地耕地保護(hù)區(qū)劃定需考慮坡度因素。根據(jù)農(nóng)村土地調(diào)查結(jié)果將旱地坡度劃分為5個(gè)級別，≤2°為1級，2°～6°為2級，6°～15°為3 級，15°～25°為4 級，＞25°為5 級。旱地坡度超過3 級劃分為限制利用區(qū)，不適宜農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。旱地坡度為1～3 級，根據(jù)耕地空間可達(dá)性值等級又分為一般保護(hù)區(qū)和積極保護(hù)區(qū)（表2）。

表2 肇興鎮(zhèn)旱地保護(hù)區(qū)分布表

基于耕地空間可達(dá)性基礎(chǔ)，結(jié)合坡度因素，將全鎮(zhèn)耕地劃分為4個(gè)類型，限制利用區(qū)、一般保護(hù)區(qū)、積極保護(hù)區(qū)、重點(diǎn)保護(hù)區(qū)（圖2、表3）。其中，限制利用區(qū)耕地面積為1.11 km2，占比最??；一般保護(hù)區(qū)耕地面積為9.65 km2，占比最大；積極保護(hù)區(qū)耕地面積為4.05 km2，占比24%；重點(diǎn)保護(hù)區(qū)耕地面積為1.96 km2，占比12%。在空間分布上，一般保護(hù)區(qū)、積極保護(hù)區(qū)、重點(diǎn)保護(hù)區(qū)空間分布基本與圖1相似，退耕還林區(qū)主要分布在肇興鎮(zhèn)的東北部?？傊诟乜臻g可達(dá)性和引入坡度因素的耕地保護(hù)區(qū)劃定結(jié)果更符合研究區(qū)的實(shí)際情況，研究結(jié)果具有科學(xué)指導(dǎo)性，為全鎮(zhèn)實(shí)施耕地保護(hù)和管理提供了科學(xué)依據(jù)。

圖2 加入坡度因素的耕地空間可達(dá)性耕地保護(hù)區(qū)分區(qū)圖

表3 肇興鎮(zhèn)耕地保護(hù)區(qū)分布表

3 結(jié)論與對策

綜合考慮耕地自身的耕作需求和勞動力耕作的意愿，采用改進(jìn)了的高斯兩步移動搜索法，從耕作供給方和需求方的角度構(gòu)建耕地空間可達(dá)性測度模型。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肇興鎮(zhèn)耕地空間可達(dá)性值普遍偏低，耕地可獲取耕作服務(wù)機(jī)會少，耕地保護(hù)任務(wù)嚴(yán)峻。采用自然間斷點(diǎn)分級法對耕地分為3個(gè)等級，依據(jù)耕地等級將全鎮(zhèn)耕地劃分為一般保護(hù)區(qū)、積極保護(hù)區(qū)和重點(diǎn)保護(hù)區(qū)。由于研究區(qū)以坡耕地為主，結(jié)合坡度因素，對旱地耕地保護(hù)區(qū)進(jìn)行劃分，將全鎮(zhèn)耕地劃分為限制利用區(qū)、一般保護(hù)區(qū)、積極保護(hù)區(qū)和重點(diǎn)保護(hù)區(qū)4個(gè)類型。整體來看，本研究結(jié)果更符合實(shí)際情況，更具科學(xué)指導(dǎo)性。重點(diǎn)保護(hù)區(qū)的耕地規(guī)模大，位于自然寨附近，農(nóng)戶耕作出行便利，耕地空間可達(dá)性指數(shù)高，耕作服務(wù)機(jī)會大，空間區(qū)位優(yōu)勢明顯。

因此，政府應(yīng)出臺相關(guān)行政、法律等手段加大保護(hù)力度，避免耕地被占用和破壞。積極保護(hù)區(qū)耕地多圍繞在重點(diǎn)保護(hù)區(qū)耕地周圍，享受耕作服務(wù)的機(jī)會小于重點(diǎn)保護(hù)區(qū)耕地，但可通過加強(qiáng)機(jī)耕道建設(shè)，提高農(nóng)戶對其保護(hù)和管理的意愿；一般保護(hù)區(qū)的耕地遠(yuǎn)離自然寨，農(nóng)戶耕作出行不便利，導(dǎo)致耕作得到耕作服務(wù)的機(jī)會小，須加大農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度，結(jié)合自身區(qū)位優(yōu)勢發(fā)展山地高效農(nóng)業(yè)，提高耕地經(jīng)濟(jì)收益，提高農(nóng)戶的耕作意愿，避免出現(xiàn)撂荒現(xiàn)象；限制利用區(qū)的耕地不適宜發(fā)展農(nóng)業(yè)，政府加大對其退耕還林的引導(dǎo)，避免生態(tài)環(huán)境遭到破壞。