摘要 以揚州市邗江區(qū)耕地為研究對象，在對耕地數(shù)量、質(zhì)量現(xiàn)狀分析的基礎上，采用土地利用動態(tài)變化分析法對耕地數(shù)量、質(zhì)量進行時空變化分析，采用灰色關(guān)聯(lián)法對耕地數(shù)量變化的驅(qū)動因素進行分析。結(jié)果表明：研究期內(nèi)耕地面積有所減少，動態(tài)度較??；受城市快速發(fā)展和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整影響，減少的耕地主要轉(zhuǎn)為建設用地和林地。新增耕地主要來源于城鄉(xiāng)用地增減掛鉤、耕地占補平衡、土地綜合整治等項目，耕地質(zhì)量較高。城鎮(zhèn)化率、總?cè)丝?、第二三產(chǎn)業(yè)占地區(qū)生產(chǎn)總值比重、GDP、糧食總產(chǎn)量、糧食作物播種面積是影響耕地數(shù)量變化的主要驅(qū)動因素。

關(guān)鍵詞 耕地數(shù)量；耕地質(zhì)量；時空變化；驅(qū)動因素；揚州市邗江區(qū)

中圖分類號 F 301 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2024）20-0056-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.20.013

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Analysis of the Spatial-temporal Changes and Driving Factors of Cultivated Land in Hanjiang District， Yangzhou City

HUANG Xing-guo ZHANG He2，LI An-qin1 et al

（1.Yangzhou Polytechnic College， Yangzhou，Jiangsu 225009;2.Jiangsu Maoyuan Survey Planning and Design Corporation， Yangzhou，Jiangsu 211400）

Abstract Taking the cultivated land in Hanjiang District， Yangzhou City as the research object， based on the analysis of the current situation of cultivated land quantity and quality， the land use dynamic change analysis method was used to analyze the spatial-temporal changes of cultivated land quantity and quality， and the grey correlation method was used to analyze the driving factors of cultivated land quantity changes.The results showed that during the research period， the area of cultivated land had been reduced， and dynamic degree was small. Affected by the rapid development of urban and the adjustment of agricultural structure， the reduced cultivated land was mainly converted into construction land and forest.New cultivation land mainly came from projects such as increasing or decreased urban and rural land， replenishment of cultivated land， comprehensive land remediation， etc，quality of cultivated land was higher.Urbanization rate， total population， second and tertiary industries occupy regional GDP， GDP， total grain output and sowing area of grain crops were the main driving factors affecting changes in the number of arable land.

Key words Quantity of cultivated land;Quality of cultivated land;Spatial-temporal change;Driving factor;Hanjiang District， Yangzhou City

耕地是推動鄉(xiāng)村振興的基礎和保障，對耕地數(shù)量、質(zhì)量和生態(tài)進行一體化保護是我國的一項重要工作。目前，眾多學者圍繞耕地保護領域，從耕地數(shù)量、質(zhì)量這2個方面開展了大量研究工作，研究成果較豐富。在研究尺度上，袁承程等［1］從耕地數(shù)量、空間、立地條件等方面研究近10年來我國的耕地時空變化特征。許多藝等［2］以江蘇省63個縣域為研究單元，研究 2000—2018 年耕地各項功能的時空演變規(guī)律及其對耕地數(shù)量變化的敏感程度。在研究方法上，孔靜靜等［3］運用主成分分析法和回歸模型對影響烏魯木齊市建設用地和耕地數(shù)量變化的驅(qū)動力進行了定量比較與分析。陶榮等［4］采用回歸模型對影響湖北省耕地時空變化的驅(qū)動因子進行了定量研究。綜上所述，學者們在研究尺度上，研究對象大多僅針對市（縣）級以上行政區(qū)域的耕地圖斑進行分析，未深入到市（縣）域內(nèi)耕地圖斑與其他地類的相互轉(zhuǎn)換上進行研究。在研究方法上，采用主成分分析、回歸模型等方法來確定驅(qū)動因素的主觀性較強。該研究運用GIS分析揚州市邗江區(qū)耕地圖斑與其他地類相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，并結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)分析法探討耕地時空動態(tài)變化驅(qū)動因素及機制，以期為制定耕地保護對策提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

揚州市邗江區(qū)位于江蘇省中部、長江北岸，南以長江為界與鎮(zhèn)江市潤州區(qū)相望，東與廣陵區(qū)毗鄰，西與儀征市接壤，北與高郵市相連，地理位置為32°13′～32°40′N、119°15′～119°29′E。邗江區(qū)屬北亞熱帶濕潤季風氣候，氣候溫和，雨量充沛，光照充足，四季分明，年平均氣溫14.8 ℃，年日照時數(shù)2 172.3 h，年平均相對濕度為79%，年蒸發(fā)量為1 411 mm，年無霜期222 d；土壤屬江淮沖積平原，地勢平坦，土壤質(zhì)地以重壤為主，少部分為砂壤和輕黏。邗江區(qū)土地總面積5.527 3萬hm2。

1.2 耕地數(shù)量現(xiàn)狀

截至2021年底，邗江區(qū)耕地面積為1.765 3萬hm2，占土地總面積的19.39%。其中，水田1.537 3萬hm2，占耕地總面積的87.08%，主要分布在方巷鎮(zhèn)和公道鎮(zhèn)，少量分布在瘦西湖街道和雙橋街道；水澆地0.184 0萬hm2，占耕地總面積的10.42%，主要分布在方巷鎮(zhèn)和甘泉街道，少量分布在雙橋街道和平山鄉(xiāng)；旱地0.044 0萬hm2，占耕地總面積的 2.50%，主要分布在甘泉街道和槐泗鎮(zhèn)，少量分布在瘦西湖街道和雙橋街道。

1.3 耕地質(zhì)量現(xiàn)狀

邗江區(qū)分為沿江、丘陵和沿湖三大區(qū)域，土壤差異較大。沿江區(qū)域、丘陵區(qū)域、沿湖區(qū)域的土壤有機質(zhì)含量分別是40.2、21.2和27.2 g/kg，速效鉀含量分別是69、94和105 g/kg，速效磷含量分別是12.42、7.19和8.63 g/kg。根據(jù)《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》（TD/T 1004—2012），耕地質(zhì)量分為自然質(zhì)量、利用質(zhì)量和經(jīng)濟質(zhì)量。其中，利用質(zhì)量是在自然質(zhì)量的基礎上考慮了糧食單產(chǎn)，所以該研究采用利用質(zhì)量來反映耕地質(zhì)量。根據(jù)2021年度邗江區(qū)耕地質(zhì)量等別年度更新評價數(shù)據(jù)庫，邗江區(qū)耕地利用質(zhì)量現(xiàn)狀見表1。

1.4 數(shù)據(jù)來源

該研究的數(shù)據(jù)源主要采用揚州市邗江區(qū)國土變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫（2014、2021年）、揚州市邗江區(qū)耕地質(zhì)量等別年度更新評價數(shù)據(jù)庫（2021年）、《揚州市邗江區(qū)統(tǒng)計年鑒（2014—2021）》等相關(guān)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理平臺為ArcGIS軟件、SPSS統(tǒng)計分析軟件。

1.5 研究方法

1.5.1 土地利用動態(tài)變化分析法。

土地利用動態(tài)變化的實質(zhì)是將前后2個時期的土地利用數(shù)據(jù)進行疊加，判斷地塊是否發(fā)生變化。研究時可從土地利用動態(tài)度計算和土地利用轉(zhuǎn)移矩陣制作這2個方面進行分析。

土地利用動態(tài)度是指研究區(qū)一定時間范圍內(nèi)某類土地的變化面積與變化前面積的比例，以反映該類土地變化的劇烈程度。該值能衡量地類的穩(wěn)定性，其值越高則地類越趨向不穩(wěn)定。公式如下：

K=Ua-UbUa×1T×100%

式中：K為土地利用動態(tài)度；T為研究時間間隔；Ua為末期耕地總量（hm2）；Ub 為初期耕地總量（hm2）。

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣是將土地利用轉(zhuǎn)移面積以矩陣的形式加以列出，反映期內(nèi)各類土地減少的去向以及增加的來源。具體方法是在ArcGIS軟件中，首先分別提取初期、末期數(shù)據(jù)庫“DLBM”字段的一級地類編碼，采用“標識”工具對2個數(shù)據(jù)庫進行疊加分析，然后，運用字段計算器工具建立類型轉(zhuǎn)換字段并計算，利用“頻數(shù)”工具統(tǒng)計轉(zhuǎn)換情況，最后根據(jù)轉(zhuǎn)換關(guān)系結(jié)果填寫土地利用轉(zhuǎn)移矩陣表。

1.5.2 灰色關(guān)聯(lián)法。

對于2個系統(tǒng)之間的因素，其隨時間或不同對象而變化的關(guān)聯(lián)性大小的量度，稱為關(guān)聯(lián)度。在系統(tǒng)發(fā)展過程中，若2個因素變化的趨勢具有一致性，即同步變化程度較高，即可謂二者關(guān)聯(lián)程度較高，反之，則較低。

灰色關(guān)聯(lián)分析通過研究數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性大?。感蛄信c特征序列之間的關(guān)聯(lián)程度），通過關(guān)聯(lián)度進行度量數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)程度，從而輔助決策的一種研究方法?；疑P(guān)聯(lián)分析的步驟如下：

（1）確定母序列和特征序列。

將揚州市邗江區(qū)耕地數(shù)據(jù)作為母序列Yj=｛Y Y2，…，Ym｝，將評價指標作為特征序列Xj=｛X X2，…，Xm｝，i= …，n。

（2）原始數(shù)據(jù)處理。針對數(shù)據(jù)采用均值法進行無量綱化處理。

（3）計算關(guān)聯(lián)系數(shù)。公式如下：

ξij=miniminj｜Yj-Xi（j）｜+ρmaximaxj｜Yj-Xi（j）｜｜Yj-Xi（j）｜+ρmaximaxj｜Yj-Xi（j）｜

式中，ρ為分辨系數(shù)，0<ρ<1。若ρ越小，關(guān)聯(lián)系數(shù)間差異越大，區(qū)分能力越強。通常ρ取0.5。

（4）計算關(guān)聯(lián)度。公式如下：

γi=1mmj=1ξij（j）

式中，γi表示關(guān)聯(lián)度，γi值越接近 關(guān)聯(lián)性越強。

（5）對關(guān)聯(lián)度進行排序與分析。根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度對各評價對象進行排序，建立評價對象的關(guān)聯(lián)序，關(guān)聯(lián)度越大，其評價結(jié)果越好。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕地數(shù)量時空變化情況

根據(jù)土地利用動態(tài)度計算結(jié)果，2014—2021年邗江區(qū)耕地、園地和林地的動態(tài)度分別是-0.74%、-11.61%和198.62%，這說明耕地呈減少狀態(tài)，但趨向較穩(wěn)定，而林地面積增加很大，變化劇烈，趨向不穩(wěn)定。

根據(jù)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣結(jié)果，邗江區(qū)新增耕地面積2 959.870 0 hm2 ，減少耕地面積3 784.815 3 hm2，凈減少耕地面積824.945 3 hm2。其中，新增耕地主要分布在楊壽鎮(zhèn)、楊廟鎮(zhèn)和西湖鎮(zhèn)。新增耕地面積中，農(nóng)村居民點轉(zhuǎn)成耕地的面積最大，為815.024 7 hm2，其次是坑塘水面，轉(zhuǎn)成耕地的面積為582.950 0 hm2，灘涂、鐵路用地和水庫水面轉(zhuǎn)成耕地的面積很少，分別是1.608 0、1.326 7和0.714 7 hm2。減少耕地面積中，耕地轉(zhuǎn)成林地的面積最大，為1 370.468 0 hm2，其次耕地轉(zhuǎn)成園地的面積為331.474 0 hm2，耕地轉(zhuǎn)成水庫水面和廣場用地的面積很少，分別是1.900 7和0.824 7 hm2。

2.2 耕地質(zhì)量時空變化情況

提升1個等級的新增耕地集中分布在邗江區(qū)的楊壽鎮(zhèn)、槐泗鎮(zhèn)和方巷鎮(zhèn)，面積為60.962 2 hm2。新增耕地省級利用質(zhì)量指數(shù)平均為2 394，而2021年耕地省級利用質(zhì)量指數(shù)平均為2 359，該結(jié)果表明新增耕地質(zhì)量普遍較高，其原因是很多新增耕地來源于土地開發(fā)、復墾和整治。新增耕地質(zhì)量各等別面積匯總見表2。

2.3 耕地數(shù)量變化的驅(qū)動因素分析

影響耕地數(shù)量變化的驅(qū)動因素錯綜復雜，有增加耕地的因素，如土地開發(fā)、復墾和整治等；有減少耕地的因素，如農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、非農(nóng)建設占用、撂荒等。由于近年來邗江區(qū)自然條件未見有顯著變化，因此該研究主要分析社會經(jīng)濟因素對耕地數(shù)量變化的影響。參考眾多學者的研究成果［5-10］，綜合考慮指標可獲取性，選取社會經(jīng)濟因素10個，分別為GDP、第一產(chǎn)業(yè)GDP、第二三產(chǎn)業(yè)占地區(qū)生產(chǎn)總值比重、總?cè)丝?、城?zhèn)化率、糧食總產(chǎn)量、糧食作物播種面積、復種指數(shù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料價格指數(shù)、灌溉水平。采用灰色關(guān)聯(lián)分析法對以上相關(guān)因素進行分析，將研究期內(nèi)的邗江區(qū)耕地數(shù)量記為母序列，10個影響指標設定為特征序列，首先對各相關(guān)因素進行無量綱化處理，然后計算關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度，最后對關(guān)聯(lián)度進行排序。結(jié)果見表3。

由表3可知，各個因素與耕地數(shù)量變化的關(guān)聯(lián)度從大到小依次為城鎮(zhèn)化率、總?cè)丝?、第二三產(chǎn)業(yè)占地區(qū)生產(chǎn)總值比重、GDP、糧食總產(chǎn)量、糧食作物播種面積、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料價格指數(shù)、復種指數(shù)、第一產(chǎn)業(yè)GDP、灌溉水平。

3 結(jié)論

（1）2014—2021年邗江區(qū)農(nóng)業(yè)用地中耕地面積有所減少，動態(tài)度較小，而農(nóng)業(yè)用地中的林地面積增加明顯，動態(tài)度大。新增耕地主要來自農(nóng)村居民點和坑塘水面，這說明當?shù)卣e極開展了城鄉(xiāng)用地增減掛鉤、耕地占補平衡和土地綜合整治等項目。減少耕地主要去向是林地，這說明農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整在一定程度上導致耕地的減少，究其原因是糧食生產(chǎn)比較效益低下，農(nóng)民放棄糧食生產(chǎn)，改種其他作物。

（2）城鎮(zhèn)化率、總?cè)丝谂c邗江區(qū)耕地數(shù)量變化最為密切，對其具有顯著的影響；第二三產(chǎn)業(yè)占地區(qū)生產(chǎn)總值比重、GDP、糧食總產(chǎn)量、糧食作物播種面積也是驅(qū)動邗江區(qū)耕地數(shù)量變化的重要因素；關(guān)聯(lián)度較小的因素為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料價格指數(shù)、復種指數(shù)、第一產(chǎn)業(yè)GDP、灌溉水平，對邗江區(qū)耕地數(shù)量變化影響較弱。

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