謝凌凌, 許進龍, 臧俊梅, 黃天能

(1.廣西財經學院 海上絲綢之路與廣西區(qū)域發(fā)展研究院, 南寧 530004;2.華南理工大學 公共管理學院, 廣州 510000; 3.廣西財經學院 經濟與貿易學院, 南寧 530004)

耕地是國家糧食安全的基礎。為切實保護耕地，我國將“十分珍惜、合理利用土地和切實保護耕地”確立為基本國策并先后出臺一系列配套政策。雖取得一定成效，但從耕地非農化的規(guī)模、結構、速率等各項指標來看，耕地保護形勢依然嚴峻[1]。黨的十八大以來，我國進一步加大耕地保護力度，2020年兩會期間，習近平總書記在政協(xié)聯(lián)組會上指出，加快推動“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略落實落地。2020年6月25日，我國將“節(jié)約集約用地，嚴守耕地紅線”確定為第30個全國土地日宣傳主題，2020年9月10日，國務院辦公廳頒布《關于堅決制止耕地“非農化”行為的通知》(國辦發(fā)明電〔2020〕24號)，強調“落實好最嚴格的耕地保護制度，堅決制止各類耕地非農化行為，堅決守住耕地紅線”，2021年中央一號文件再次強調“堅決守住18億畝耕地紅線”。當前，面對復雜多變的國內外形勢，如何更好地保護耕地、把飯碗牢牢端在自己手里，是一項極具意義的理論命題和現(xiàn)實命題。

長期以來，我國學者針對耕地保護開展了大量研究，主要集中在以下幾方面：一是耕地保護理念與機制。認為隨著耕地保護目標多元化發(fā)展，耕地保護理念也由單一的追求數量平衡，轉變?yōu)樽⒅亍皵盗?、質量、生態(tài)”三者協(xié)調統(tǒng)一，耕地保護內涵不斷豐富。因此，耕地保護機制的建立，應包含多目標導向、多主體參與、多層級覆蓋[2-4]；二是耕地保護政策演變與完善。認為我國耕地“三位一體”的保護政策體系基本完善，政策力度日益加強，政策工具日趨多樣，但政策反饋機制、執(zhí)行效果、監(jiān)督體系等仍需完善[5-7]；三是耕地保護外部性與生態(tài)補償。認為耕地保護的正外部性源于耕地保護生態(tài)價值和社會價值的外溢，但其正外部性尤其是耕地所產生的生態(tài)效益未能納入到耕地利用收益之中，因此，應科學測算耕地保護生態(tài)外部性價值并對相關主體進行合理補償[8-10]；四是耕地保護農戶意識與行為。認為我國農業(yè)生產以家庭為主，農戶是耕地保護最重要的主體，農戶耕地保護意識受個體文化特征、經濟特征和耕地保護政策認知等多方面因素影響，當前農戶耕地保護意識普遍較弱，應通過加強宣傳教育、創(chuàng)新補償模式等方式提高農戶耕地保護意愿[11-13]。學者們開展的大量研究，為推進耕地保護奠定了扎實理論基礎。土地利用變化趨勢及其規(guī)律的把握，是評價以及調整完善耕地保護政策的重要依據[14]，不同土地利用情景下，耕地變化趨勢存在哪些差異，目前這一領域尚未引起學者們足夠的重視和關注，一定程度上影響了研究成果的實踐性。鑒于此，本文以廣西為研究區(qū)域，運用Markov-FLUS模型，分別基于非限制性與耕地保護兩類情景，預測2025年廣西土地利用數量及空間變化狀況，對比兩類情景下耕地變化差異，探究其耕地保護工作成效及主要障礙，以期為促進廣西耕地保護、合理配置土地資源、保障耕地和建設用地總量控制協(xié)調適應、促進社會經濟健康發(fā)展提供參考。

1 研究區(qū)概況與數據來源

1.1 研究區(qū)概況

廣西壯族自治區(qū)地處祖國南疆，位于東經104°28′—112°04′，北緯20°54′—26°24′，北回歸線橫貫中部。廣西土地總面積23.76萬km2，占全國土地總面積的2.5%，山多地少是其土地資源主要特點，山地、丘陵和石山面積占69.7%，平原和臺地占27%，水域面積占3.3%，耕地資源尤為緊缺。廣西屬亞熱帶季風氣候區(qū)，雨熱同期，發(fā)展農業(yè)得天獨厚。2019年，全年全區(qū)糧食種植面積274.7萬hm2，糧食總產量1 332.0萬t，食糖產量持續(xù)多年位居全國第一，蠶繭產量連續(xù)11 a全國第一，是全國水果產量突破千萬噸的5個省區(qū)之一，也是全國重要的南菜北運基地和全國最大秋冬菜基地。但同時，廣西面臨嚴峻的耕地保護形勢，土地利用變更年度調查數據顯示，2005年廣西耕地總面積424.71萬hm2，至2008年降至421.75萬hm2。雖第二次全國土地調查后，全國各省市耕地面積家底全面摸清，廣西耕地面積調整后略有增加，但隨著廣西自由貿易試驗區(qū)、百色重點開發(fā)開放試驗區(qū)等各項試驗區(qū)深入建設，如何協(xié)調好社會經濟發(fā)展與耕地保護之間的關系，成為亟需解決的難題。

1.2 數據來源與處理

本文采用2000年、2005年、2010年及2015年4期Landsat遙感影像數據，地理坐標系WGS 1984，其中遙感影像數據及數字高程(DEM)數據來源于地理空間數據云平臺(http:∥www. gscloud.cn)，社會經濟數據來源于《廣西統(tǒng)計年鑒》，基本農田保護區(qū)的空間分布數據來源于《廣西土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)》，根據FLUS模型的需求，在ArcGIS平臺上將其經過格式轉換和投影變換制作成同一投影坐標系的柵格圖層。并結合目視解譯、廣西土地利用實際狀況及研究目的，依據《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T21010—2017)，將廣西土地利用類型劃分為8類，分別是：耕地、林地、草地、水域、城鎮(zhèn)用地、農村居民點、其他建設用地和未利用地。

2 研究方法與模型檢驗

2.1 研究方法

2.1.1 土地利用面積預測 本文運用Markov模型預測不同情景下2025年廣西各類土地利用類型面積變化。Markov模型是一種基于轉移概率的數學統(tǒng)計模型，是根據當前的狀態(tài)和發(fā)展趨向預測未來狀態(tài)的常用方法。由于土地利用的動態(tài)演化過程具有較明顯的馬爾科夫特征，可以利用土地利用類型的狀態(tài)轉移概率(不同用地類型之間相互轉換的面積數量或比例關系)來對土地利用的面積進行預測，其表達公式如下[15]：

S(t+1)=p(ij)×S(t)

(1)

(2)

式中:S(t),S(t+1)分別為t,t+1時刻的土地利用狀態(tài)；pij為狀態(tài)轉移矩陣；n為土地利用類型。

2.1.2 土地利用空間分布模擬 本文運用FLUS模型模擬不同情景下2025年廣西各類土地利用類型空間分布。FLUS模型是用于模擬人類活動與自然影響下的土地利用變化以及未來土地利用情景的模型，其主要原理是采用多層前饋神經網絡算法(BP-ANN)將一期土地利用數據中的各用地類型現(xiàn)狀及篩選得到的自然、社會、經濟等多類驅動因子協(xié)同整合，將不同用地類型與各驅動因子之間進行關聯(lián)，最終得到各土地類型空間分布。FLUS模型基于輪盤賭選擇的自適應慣性競爭機制，能有效處理多種土地利用類型在自然作用與人類活動共同影響下發(fā)生相互轉化時的不確定性與復雜性，其核心是自適應慣性，即每類土地的慣性系數由現(xiàn)有土地數量與土地需求之間的差異決定，并在迭代過程中進行自適應調整，從而使各類用地的數量向預定目標發(fā)展。第k種用地在t時間上的自適應慣性系數AItk為[16]：

(3)

(4)

(5)

2.2 土地利用變化驅動因子的選取

土地利用變化是各類型土地自身理化條件和自然、社會、經濟等內外因共同作用的結果，本文根據Markov-FLUS模型計算原理，結合廣西土地利用實際情況及相關數據獲取的可行性，綜合國內外相關研究中關于土地利用變化驅動因子的結論[15-17]，選取13項土地利用變化驅動因子(表1)。

2.3 模型精度檢驗

地形和氣候條件作為自然因素決定著土地利用的方向、方式以及變化趨勢，本文選取構成地形條件最為關鍵的高程、坡度、坡向以及構成氣候條件最為關鍵的年均降雨量、年均氣溫作為表征自然因素的驅動因子；交通可達性作為重要的社會因素，影響著土地開發(fā)的便利性和成本等，對區(qū)域土地利用變化具有較大影響，本文主要選取各用地類型到高速公路、鐵路、城市中心、區(qū)縣中心以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心的距離，作為表征社會因素的驅動因子。此外，還選取地均GDP、人口密度、地均固定資產投資等表征經濟因素的驅動因子。

表1 土地利用變化驅動因子

在進行運算之前，需進行模型精度檢驗。本文利用廣西2000年、2005年和2010年3期的土地利用數據，運用Markov模型預測出廣西2015年土地利用變化情況，并將這一結果與2015年的實際值進行比較，計算總體精度和Kappa系數。總體精度和Kappa系數的值越接近于1，表明模擬精度越好，當Kappa系數大于0.8時，即表明模型模擬精度在統(tǒng)計學意義上達到較好的滿意狀態(tài)[16]。檢驗結果表明模型總體精度達0.991，Kappa系數達0.982，試驗模擬精度達到較高水平，表明FLUS模型在本文具有很好的適用性。

2.4 土地利用多情景模擬的模型設置

本文基于多情景預測2025年廣西土地利用數量及空間變化狀況：第1類情景為非限制性情景，即不加以任何人為干涉和限制，遵循土地利用自然變化；第2類為基于耕地保護視野的耕地保護情景，即將耕地保護的重點——基本農田保護區(qū)作為限制發(fā)展區(qū)域，在FLUS模型中，將基本農田保護區(qū)的屬性賦值為0，將非基本農田保護區(qū)的屬性賦值為1，由此計算得出基于耕地保護情景的廣西土地利用模擬預測結果。

3 結果與分析

本文運用公式(1)—(5)，基于2005年、2010年及2015年3期Landsat遙感影像數據，分別基于非限制性與耕地保護兩大類情景模擬預測廣西2025年的土地利用數量和空間變化狀況，結果詳見表2及圖1。

表2 2025年廣西土地利用面積模擬預測結果 km2

圖1 2025年廣西土地利用空間模擬預測結果

3.1 廣西2005-2015年土地利用變化分析

2005—2015年，廣西土地利用面積保持增長趨勢的用地類型分別為水域、城鎮(zhèn)用地、農村居民點、其他建設用地，其中，以交通道路為主的其他建設用地面積增長幅度最大，其次為城鎮(zhèn)建設用地，表明廣西近年來建設用地面積不斷擴大，公共基礎設施建設投入力度持續(xù)加強，城市建設取得良好成效。廣西作為欠發(fā)達地區(qū)，喀斯特地貌廣布，受自然、社會經濟環(huán)境影響，改革開放初期至20世紀末，交通道路等基礎設施面臨投入力度不足、建設滯后等問題，嚴重制約了發(fā)展步伐。從2000年開始，廣西先后提出興邊富民行動基礎設施建設大會戰(zhàn)、“縣縣通高速、市市通高鐵、片片通民航”、“12310”高鐵經濟圈等一系列基礎設施建設戰(zhàn)略，僅“十一五”期間，基礎設施建設累計投入便達8 000億元左右，開工和續(xù)建鐵路29條，基礎設施日益完善，截至2019年，廣西地級市通高速公路、縣縣通高速率達94%，但該時期，分布在廣西全域的公共基礎設施等其他建設用地成為威脅耕地保護的主導因素。另外，廣西通過農業(yè)轉移人口市民化、城市群城鎮(zhèn)帶建設、提升城鎮(zhèn)功能和宜居水平、統(tǒng)籌推進城鄉(xiāng)融合發(fā)展、完善城鎮(zhèn)化發(fā)展體制機制等方面推動城鎮(zhèn)化建設，2005年城鎮(zhèn)化率僅33%，至2019年達到51.09%，由圖1可以看出，廣西城鎮(zhèn)用地及其擴張范圍主要集中分布在南寧、桂林、柳州三大城市及其周邊區(qū)域，表明廣西中心城市地位日益凸顯。但這一時期，農村居民點面積并未明顯增加，反映了廣西農村發(fā)展建設相對滯后、鄉(xiāng)村社會空間擴張較為緩慢。

2005—2015年，廣西草地面積先減后增，林地面積則與之相反。2005—2010年，廣西大力實施退耕還林政策，林地面積大幅增加，但2010年以后，受毀林建設、毀林種果、毀林種蔗等現(xiàn)象影響，林地面積有所下降。廣西草地面積主要集中在桂北及桂西北地區(qū)，2005—2008年，廣西石漠化尚未得到有效遏制，草地面積有所減少，2008年以后廣西加大石漠化治理力度，開始實施以小流域為治理單元的石漠化綜合治理工程，開展“綠滿八桂”造林綠化等重大工程，石漠化得到有效治理，草地面積大幅度增加。值得警惕的是，2005—2015年，廣西耕地面積持續(xù)減少且幅度較大，表明廣西耕地尚未得到切實有效的保護。廣西耕地主要集中在桂南沿海、桂中、桂東南及左右江河谷平原地帶，這些地區(qū)也是廣西主要城市帶。

3.2 基于非限制性情景的土地利用模擬預測

基于非限制性情景的廣西土地利用模擬預測中，從各用地類型數量變化上看：至2025年，廣西耕地、農村居民點、其他建設用地和未利用地面積呈減少趨勢，尤其是耕地面積減少幅度較大，按照目前廣西土地利用狀況，若不加以任何限制，至2025年耕地面積將減少至49 686 km2，較2015年減少894 km2，平均每年減少8.94 km2，這部分減少的耕地主要轉變?yōu)槌擎?zhèn)用地和林地，小部分轉變?yōu)椴莸?。由于當前廣西交通道路網已基本完善，未來以交通道路為主的其他建設用地面積有所減少，但林地、草地、水域、城鎮(zhèn)用地面積繼續(xù)保持增加態(tài)勢，其中，林地面積增加幅度最大，至2025年林地面積將增加至153 178 km2，較2015年增加278 km2，其次為城鎮(zhèn)用地面積，至2025年，廣西城鎮(zhèn)用地面積將達到1 269 km2，較2015年增加201 km2，隨著交通道路網的日益完善以及21世紀海上絲綢之路戰(zhàn)略、中國-東盟自貿區(qū)升級版建設等各項戰(zhàn)略的落地發(fā)力，廣西逐漸進入社會經濟快速發(fā)展階段，與之伴隨的是城鎮(zhèn)化快速發(fā)展以及城鎮(zhèn)邊界的空間擴張，由此造成城市周邊耕地非農化；從各用地類型空間變化上看(圖1)，廣西未來可能增加的城鎮(zhèn)用地，空間分布主要為南寧市、桂林市、柳州市以及“欽北防”沿海城市帶，上述地區(qū)也是未來廣西耕地面積集中減少的主要區(qū)域；未來可能增加的林地和草地，空間分布主要在桂西北及桂南地區(qū)。這一地區(qū)為廣西生態(tài)修復、人口遷出以及經濟林主要區(qū)域，隨著廣西城鎮(zhèn)化快速發(fā)展、農村人口加速轉移，有可能造成農村勞動力不足問題，加之受市場經濟影響，該區(qū)域大量耕地逐漸被開發(fā)成經濟效益較高、勞動力投入較少的經濟林，尤其是的桂南沿海平原地區(qū)，由于地勢平坦開闊、水熱條件優(yōu)越，適合種植苗木、速生桉等經濟林，因此該區(qū)域大量耕地被轉用為經濟林地，這與張明陽[18]、聶鑫[19]等學者的研究成果相吻合。

3.3 基于耕地保護情景的土地利用模擬預測

將基本農田保護區(qū)作為限制發(fā)展區(qū)域，基于耕地保護情景的廣西土地利用模擬預測中，從各用地類型數量變化上看：至2025年，廣西耕地面積為50 063 km2，耕地保護工作取得一定成效，耕地減少趨勢得到有效控制，減少速率趨于放緩，與非限制性情景下的土地利用模擬預測結果相比，耕地面積增加377 km2，表明嚴格實施基本農田保護政策，嚴禁建設用地占用基本農田，能夠切實保護耕地，保障糧食安全。至2025年，林地、草地、水域面積仍然均保持增加態(tài)勢，但增加面積均小于非限制性情景下的土地利用模擬預測結果，尤其是林地，至2025年，耕地保護情景下的林地面積為153 011 km2，比非限制性情景下減少了167 km2，表明加強耕地保護，并不會影響生態(tài)用地，同樣有利于生態(tài)建設，同時能有效控制農用地轉化為林地的速率。至2025年，城鎮(zhèn)用地面積為1 151 km2，同樣保持增加趨勢但速率趨于放緩，城鎮(zhèn)用地面積較非限制性情景減少118 km2，表明嚴格落實耕地保護政策，城市擴張速度將得到一定程度控制。與非限制性情景下土地利用模擬預測結果相比，耕地保護情景下的農村居民點和其他建設用地分別增加了22,15 km2，表明實施耕地保護政策，有利于農業(yè)農村發(fā)展，一定程度上可以扭轉鄉(xiāng)村萎縮局面，但同時也應警惕農村建設占用耕地良田；從各用地類型空間變化上看(圖1)，耕地保護情景下，至2025年廣西未來減少的耕地，仍主要集中在南寧市、桂林市、柳州市以及“欽北防”沿海城市帶，減少的區(qū)域主要為城市周邊的非基本農田保護區(qū)，城市擴張邊界受基本農田保護區(qū)的限制從而得到一定控制。未來可能增加的林地和草地，空間分布同樣集中在桂西北及桂南地區(qū)，但與非限制性情景相比，桂南地區(qū)林地擴張范圍有所縮減，主要原因是桂南沿海平原地區(qū)為廣西基本農田集中分布區(qū)域之一，同時該區(qū)域也是速生桉等經濟林主要種植帶，嚴格落實耕地保護政策，嚴禁基本農田轉用之后，林地的擴展界限受基本農田保護區(qū)限制，擴張范圍得到控制。

4 討論與結論

4.1 討 論

耕地是我國最為寶貴的資源，是糧食生產的重要基礎，是保障14億人口“鐵飯碗”的根基。但是，從廣西2005—2015年土地利用變化分析來看，10 a期間，廣西水域、城鎮(zhèn)用地、農村居民點、其他建設用地、草地面積均呈增長趨勢，尤其是受基礎設施建設戰(zhàn)略、城市發(fā)展戰(zhàn)略影響，以交通道路為主的其他建設用地和城鎮(zhèn)建設用地面積呈大幅度增長態(tài)勢。與之相反，廣西耕地面積持續(xù)減少且幅度較大，其原因主要包括以下3方面：一是受退耕還、退耕還草等生態(tài)保護政策影響，桂西、桂北及桂東地區(qū)少量耕地轉化為草地和林地；二是受城市建設影響，大量耕地轉化為城市建設用地，尤其是南寧市、桂林市、柳州市、“欽北防”沿海城市耕地減少趨勢明顯；三是由于社會經濟發(fā)展需要，2005—2015年，廣西大力發(fā)展交通道路，公共基礎設施等其他建設用地成為威脅耕地保護的主導因素。

基于非限制性情景的土地利用模擬預測結果顯示，若廣西土地利用不加以任何限制，根據目前發(fā)展趨勢，至2025年，雖然道路交通等基礎設施趨于完善，其他建設用地面積有所縮減，但是城市建設仍持續(xù)發(fā)力，耕地保護形勢較為嚴峻，耕地面積減少趨勢明顯，未來南寧市、桂林市、柳州市以及“欽北防”沿海城市帶空間擴張以及桂西北、桂南地區(qū)生態(tài)林、經濟林的增加，將成為影響廣西耕地保護的主要因素，長此以往，將不利于廣西農業(yè)農村發(fā)展和糧食安全保障，不利于廣西社會經濟長治久安。而基于耕地保護情景，將基本農田保護區(qū)作為限制發(fā)展區(qū)域后，至2025年，廣西耕地面積雖然仍延續(xù)減少趨勢，但速率有所放緩，與非限制性情景下的土地利用模擬預測結果相比，耕地面積增加377 km2。廣西生態(tài)建設仍保持向好態(tài)勢，林地、草地、水域等生態(tài)用地面積持續(xù)擴大，但增加幅度有所降低。未來南寧市、桂林市、柳州市以及“欽北防”沿海城市帶空間擴張以及桂西北、桂南地區(qū)生態(tài)林、經濟林的增加，依然是威脅廣西耕地保護的主要因素，但嚴格落實基本農田保護政策，有利于控制城市及林業(yè)用地的擴張邊界和速率。

4.2 結 論

本文圍繞耕地保護，以廣西為研究區(qū)域，運用Markov-FLUS模型，分別基于非限制性與耕地保護兩類情景，預測2025年廣西土地利用數量及空間變化狀況，對比兩類情景下耕地變化差異，探究其耕地保護工作成效及主要障礙，得出如下結論：(1) 廣西城市建設效果明顯，城鎮(zhèn)用地、交通基礎設施用地等建設用地面積，由2005年的1 156 km2驟升至2015年的2 049 km2，非限制性與耕地保護兩類土地利用情景模擬預測下，至2025年，城鎮(zhèn)用地面積均保持增長趨勢，但耕地保護情景下，城鎮(zhèn)用地擴張速度受到限制，面積增長幅度較??；(2) 廣西生態(tài)保護成效良好，兩類不同土地利用情景模擬預測下，至2025年，林地、草地、水域等生態(tài)用地面積均保持增加趨勢；(3) 廣西耕地保護任重道遠，非限制性與耕地保護兩類土地利用情景模擬預測下，至2025年，耕地面積分別為49 686，50 048 km2，均延續(xù)減少趨勢。但耕地保護情景下，耕地面積減少態(tài)勢得到一定程度遏制；(4) 不同發(fā)展階段，影響廣西耕地保護的主導因素各異：2005—2015年，交通道路等基礎設施建設是影響廣西耕地保護的主要因素；2015—2025年，隨著經濟社會加速發(fā)展，南寧市、桂林市、柳州市以及“欽北防”沿海城市建設用地的擴張和桂西北、桂南地區(qū)林業(yè)用地的增加，將成為廣西耕地減少的主要原因。

基于上述分析及結論，廣西在未來的土地利用過程中，應進一步貫徹落實耕地保護政策，嚴禁違規(guī)占用耕地從事非農建設，嚴格把控農用地轉用的申請條件。持續(xù)加大城市建設占用耕地的查處監(jiān)管力度，尤其是南寧市、桂林市、柳州市、“欽北防”沿海城市等重點區(qū)域，同時警惕農村居民點占用耕地；努力提高城市存量用地的利用效率，大力實施推廣舊城鎮(zhèn)、舊工業(yè)園區(qū)、棚戶區(qū)低效用地的更新改造工作，盤活存量用地，通過盤活用地、立體開發(fā)等途徑解決城市建設用地問題；嚴禁占用耕地進行經濟林建設，將隨意占用耕地種植草皮苗木速生桉等經濟林木的行為，納入全區(qū)土地例行督察內容，確保占用耕地種植經濟林木的現(xiàn)象不增加，并逐步引導清退，實施耕地修復工程；在保護現(xiàn)有耕地面積、嚴禁建設占用的同時，大力推廣易地扶貧搬遷區(qū)舊宅基地復墾整治工作，逐步實施全域土地綜合整治，增加耕地面積、改善現(xiàn)有耕地利用條件。