江西省抚州市临川区耕地资源时空分布与变化特征研究

江西省抚州市临川区耕地资源时空分布与变化特征研究
彭小敏
【摘要】利用2005年末、2010年末、2015年末土地利用数据,结合耕地区位指数、核密度计算等模型对江西省抚州市临川区耕地资源时空分布变化特征作定量研究,结果表明:1)临川区中心城区各乡镇耕地区位指数逐年递减,耕地集聚程度呈递减趋势;非中心城区各乡镇耕地区位指数逐年递增,耕地集聚程度接近或高于全区的平均水平呈递增趋势,且临川区北部各乡镇集聚程度优于临川区南部的各乡镇;2)临川区耕地集中度指数由2005年末的20.32％上升到2015年末的20.60％,在时序分布上有进一步增强的趋势;3)耕地核密度分布特征非中心城区为耕地地块分布最大值逐年降低;中心城区耕地地块分布最小值逐年降低,钟岭街道耕地地块减少特征尤为显著;4)临川区耕地资源总量和人均耕地面积在时序分布上逐年减少,但耕地空间分布逐渐趋于集聚化、规模化发展.
【期刊名称】《江西科学》
【年(卷),期】2018(036)006
【总页数】7页(P984-990)
【关键词】耕地资源;时空分布;变化特征;临川区
【作者】彭小敏
【作者单位】东华理工大学地球科学学院,330013,南昌
【正文语种】中文
【中图分类】F323.211
0 引言
耕地资源作为土地利用结构中不可或缺的一部分，是人类生产生活的必需品，其不合理利用引发的人地矛盾突出表现为粮食安全、生态安全受到威胁[1-3]。

不仅如此，大量占用耕地，导致土地利用空间布局失调，影响空间景观格局分布[4]，因此，合理利用耕地，控制耕地减少数量，优化耕地空间布局，对耕地资源的良好发展具有重要意义。

不同学者对耕地资源的研究大致经历了从耕地保护机制到耕地利用时空变化再到耕地功能演变时空分异这样一个过程。

如李广东[5]等综合利用文
献资料法、对比分析法评述了中国耕地保护机制建设研究进展，得出中国耕地保护机制建设重点研究了耕地保护经济补偿机制和共同责任机制的研究结果。

之后，越来越多的学者从多角度出发，结合多种数学方法及地理信息技术手段来研究特定区域耕地利用变化并探讨了耕地利用变化的驱动因素。

如任平[6]结合GIS技术对成
都龙泉驿区耕地空间布局的空间自相关研究表明耕地空间布局存在显著的空间正相关性，但空间异质性有所增强等。

赵晓丽[7]等利用遥感监测数据和Arc/info软件，利用1987-2010年中国耕地分省(市、自治区)不同监测时段的动态矢量数据，并
分析得出中国耕地自1987年来不断减少，以2000年为转折点，2000年以前耕
地总面积略有增加，2000年以后耕地总面积逐渐减少的结论。

近年，越来越多学者关注耕地功能的转变，如张英男[8]等以县域为基本研究单元，从经济、社会、
生态3个维度构建耕地功能评价指标体系，运用耦合动态度模型探讨耕地功能间
耦合关系的演变，得出黄淮海平原耕地经济、社会、生态功能的耦合度及协调度空间差异显著，且退耦化现象日渐突出。

对于江西省抚州市临川区耕地资源的研究，学者主要从耕地的集约利用程度[9]、
耕地数量减少的驱动因素[10]等方面进行了分析和探讨，而对耕地时空分布特征的研究较少。

本文利用区位指标和核密度等模型计算分析研究区耕地变化和空间布局
特征，并对其原因进行探讨，以期为临川区耕地资源的空间布局优化与可持续发展提供科学依据。

1 临川区概况
临川区位于江西省东部抚河中游，地处赣抚平原向武夷山脉过渡地带，东经E 116°03′～116°18′，北纬N27°29′～28°15′之间，地形狭长，东西宽58 km，南
北长82 km，总面积2 125.72 km2。

全区地形以丘陵山地为主，岗地、谷地广布，河谷平原开阔，东南西三面环山，地势南高北低，由北向南渐次向鄱阳湖平原地区倾斜。

属中亚热带季风型气候，雨量充沛，日照充足，无霜期长，四季分明。

素有“赣抚粮仓”之美誉的临川是全国重要的商品粮基地，地理环境优越，适合耕地的发育与发布。

临川区是抚州市委、市政府所在地，全市政治、经济、文化中心，下辖9个乡、
18个镇、3个街道办事处。

本文研究中提到的中心城区包括城西街道办事处、钟
岭街道办事处、文昌街道办事处、崇岗镇、抚北镇、上顿渡镇、展评乡、孝桥镇。

2016年人口为121.27万人，城镇化率为53.0%，经济发展速度较快，GDP总量由2006年的84.53亿元增加到2016年的371.12亿元。

2 数据来源与研究方法
2.1 数据来源
本研究所采用的数据分为空间数据和属性数据，空间数据主要来源于抚州市国土资源局临川分局提供的临川区2005年末、2010年末、2015年末比例尺为1:50 000的土地利用现状变更数据，2006-2010年、2011-2015年、2006-2015年
为文中土地利用变化等数据对应的3个时间期限,在原始数据的基础上运用
ArcGis10.2提取耕地数据再做相关数据处理。

社会经济数据主要来源于2006年、2011年、2016年、2017年《临川区统计年鉴》。

2.2 研究方法
2.2.1 耕地集中度指数耕地集中度指数的基本概念源于地理集中指数[11-12]，是指耕地在空间地域上集中程度的测度指标，主要用于分析和描述耕地资源在空间上的分布情况，耕地集中度指数越大，表明耕地在空间地域上分布越集中；反之，则越分散。

耕地集中度指数计算模型如下[13]：
(1)
式(1)中：G为耕地集中度指数，Xi为i空间区域耕地分布面积，T为耕地总面积，n为空间区域个数。

2.2.2 耕地区位指数模型耕地区位指数是用来表征耕地资源的分布情况，指耕地在某一时期某一子区域对于整个研究区耕地资源的集聚程度。

计算模型如下[14]：
(2)
式(2)中：Q为耕地区位指数，U为研究区的耕地面积，S为研究区的土地面积，Ui为研究区子区域的耕地面积，Si为研究区子区域的土地面积。

2.2.3 耕地核密度测算模型核密度计算方法是一种非参数密度估计的统计方法，是热点和冷区识别和分析的一种有益的探测性的方法[15]。

一般将核密度定义为：设Xi,X2,X3,…,Xn是从分布密度函数f的总体中抽取的独立同分布样本，估计f在某点x处的值，通常采用的Rosenblatt-Parzen核测算模型[16]。

(3)
式(3)中：fn为耕地地块分布核密度测算值，n为耕地地块的数量，k为核密度函数，x-xi为测算耕地地块x到样本耕地地块xi处的距离，h为核密度测算带块的平滑参数。

3 结果与分析
3.1 耕地资源数量变化分布特征
在时序分布上，临川区耕地资源总量呈现逐渐减少趋势，且减少趋势有所增强。

2005年末临川区耕地资源总量为75 758.47 hm2(表1)，占临川区土地总面积的35.64%；2010年、2015年末耕地面积分别为74 958.27 hm2、73 960.88
hm2，占土地总面积分别为35.26%、34.79%，耕地面积总量呈不断减少的趋势。

2006-2015年间临川区耕地面积共减少1 797.59 hm2，年均减少179.75 hm2。

从空间分布上看，中心城区耕地资源总量及其占土地总面积的比重均呈明显的下降趋势，而非中心城区的耕地总量和占土地总面积的比例均呈小幅增加的趋势。

2005年末临川区中心城区耕地资源总量为12 638.71 hm2，占土地总面积比由2005年末的5.95%减少到2015年末的5.02%，年均减少195.75 hm2。

2005
年末临川区非中心城区耕地资源总量为63 119.75 hm2，占土地总面积比由2005年末的29. 69%增加到2015年末的29.77%，年均增加15.99 hm2。

在数量方面，耕地资源总量和人均耕地面积均呈较为明显的减少趋势，在空间分布方面，位于中心城区的钟岭街道与崇岗镇人均耕地面积减少的趋势最为明显(图1)。

表1 临川区耕地面积分区占比(占土地总面积)情况表/hm2土地总面积区域 2005
年 2010年 2015年面积占比/%耕地面积占比/%面积占比/%全区75
758.4735.6474 958.2735.2673 960.8834.79212 571.45中心城区12
638.715.9511 827.645.5610 681.195.02非中心城区63 119.7529.6963
130.6329.7063 279.7029.77
非中心城区各乡镇的耕地空间分布特征为：临川区北部和东北部的罗湖镇、唱凯镇、大岗镇、云山镇、桐源乡，西部的高坪镇、温泉镇，南部的腾桥镇、荣山镇等乡镇的耕地面积较大。

临川区南部的茅排乡及东南部的青泥镇、太阳镇等耕地面积较小(图1)。

地形是非中心城区各乡镇耕地空间分布特征的主要影响因素，中心城区以
北的各乡镇地处赣抚平原，地势平坦，土层深厚，灌溉保证率高，耕作条件优良，
耕地分布广，其耕地面积和质量等级明显优于南部丘陵地区的乡镇。

图1 2005年、2010年、2015年末临川区各乡镇耕地面积与人均耕地面积对比
中心城区耕地主要分布于上顿渡、崇岗镇、孝桥镇，而文昌街道、城西街道和钟岭街道分布较少。

国家土地管理法和基本农田保护条例等政策对抚州市中心城区各乡镇耕地面积分布具有重要影响，由于抚州市中心城区以北为平原地区，耕地占比高，南部为丘陵地区，耕地占比相对较低；为遵守国家相关法律规定，抚州市城市规划发展战略由向北发展调整为重点向南发展，从而大幅减少了建设用地对耕地资源的占用。

建设用地占用是临川区耕地减少的主要原因。

2006-2015年间临川区和中心城区
建设用地占用耕地面积占同期耕地减少面积的比重分别为96.58%、97.85%(表2)，其中，中心城区的崇岗镇和钟岭街道耕地面积减少最多，2006-2010年分别减少
了72.6 hm2、126.08 hm2，2011-2015年分别减少了290.45 hm2、441.47 hm2。

非中心城区建设用地占用耕地面积占同期耕地减少面积的比重为89.49%，建设用地占用耕地情况较临川区与中心城区占用程度有所缓和，主要因2011-2015年间，政府为遏制耕地不断流失的态势而开垦耕地，进行农业内部调整等活动，一定程度补充了耕地，耕地面积有所增加，缓和了耕地减少与建设用地占用之间的矛盾；具体表现为东馆镇、高坪镇、河埠乡耕地面积分别增加48.93 hm2、85.55 hm2、84.33 hm2(图2)。

综上可知，临川区耕地面积总量在时序分布上逐年减少，且减少趋势不断增强。

中心城区在时序分布上呈较大幅度递减，其中钟岭街道和崇岗镇耕地面积减少尤为显著；非中心城区在时序分布上呈较小幅度递增，耕地增加较多的为河埠乡和高坪镇。

在空间分布上，临川区中心城区以北耕地面积约为3 624 hm2，中心城区以南耕
地面积约为2 690 hm2，耕地资源总量总体情况为北多南少。

同时，运用耕地集
中度指数模型计算可知临川区2005年、2010年、2015年末耕地集中度指数分别为20.32%、20.43%、20.60%，在时序分布上呈逐渐上升的趋势。

这也说明临川区耕地虽然在总量上呈降低的趋势，但在空间分布上不断趋于集聚，耕地分布愈加规模化。

表2 临川区建设用地占用耕地比耕地减少面积的情况/hm2
区域指标2006-2015建设用地占用耕地2 292.88全区耕地减少面积2 374.08占比/%96.58建设用地占用耕地1 970.98中心城区耕地减少面积2 014.39占比/%97.85建设用地占用耕地321.9非中心城区耕地减少面积359.69占比/%89.49 图2 临川区各乡镇耕地面积增减空间分布情况
3.2 耕地区位指数
耕地区位指数大小用来表征该研究区耕地聚集程度的高低。

本文选取临川区2005年末、2010年末、2015年末这3个时点的耕地数据，利用耕地面积与土地面积两指标数据,结合模型(式(2))计算临川区不同时点的耕地区位指数(表3)。

根据公式对区位指数Q的阈值界定可知，当Q大于1时，表明某一子区域的耕地集聚程度高于整个研究区集聚程度的平均水平；当Q小于1时，表明某一区域的耕地集聚程度低于整个研究区集聚程度的平均水平[14]。

非中心城区各乡镇2006-2015年间耕地区位指数变化呈小幅度递增的趋势，大部分乡镇的耕地区位指数接近或大于1，这说明非中心城区各乡镇的耕地集聚程度接近或高于临川区平均水平，且耕地集聚程度不断提高。

临川区北部各乡镇耕地区位指数高于南部各乡镇耕地区位指数，因临川区北部各乡镇地形平坦、水源充足、土层深厚，耕作条件优良，其耕地集聚程度优于临川区南部丘陵山区的乡镇。

研究期内，耕地区位指数最高的为临川区北部的唱凯镇，其耕地区位指数在2005年、2010年、2015年末分别为1.91、1.93和1.95；其次为临川区北部的罗针镇，3个时点的耕地区位指数分别为1.83、1.85、1.86，主要原因是唱凯镇、罗针镇地
处平原地区、地形平坦、交通便利、耕地总量大且集中连片、便于机械化耕作，有利于规模化农业生产，所以其耕地集聚程度不断提高。

茅排乡的耕地区位指数最小，2005年、2010年、2015年末的值均为0.16；这是因为茅排乡地处临川区南部
山区、交通不便、耕地面积小且破碎化严重、不集中连片、耕地坡度大，不利于机械化耕作和规模化农业生产，所以耕地集聚程度明显低于临川区耕地集聚的平均水平。

表3 2005年、2010年、2015年末临川区各乡镇耕地区位指数分布情况
片区乡镇名2005年2010年2015年中心城区城西街道0.510.470.39崇岗镇
1.091.080.99抚北镇1.011.021.00上顿渡1.391.371.36文昌街道0.530.450.28
孝桥镇1.621.641.60展坪乡0.750.750.71钟岭街道0.780.490.27非中心城区唱
凯镇1.911.931.95大岗镇0.930.940.96东馆镇1.051.061.09高坪镇
1.021.031.06河埠乡0.960.971.01湖南乡1.381.401.40连城乡1.231.251.25龙溪镇0.860.870.89罗湖镇1.641.651.68罗针镇1.831.851.86茅排乡
0.160.160.16鹏田乡0.780.790.79七里岗1.011.021.03青泥镇0.490.500.50秋溪镇1.061.071.10荣山镇0.700.710.72嵩湖乡1.061.081.08太阳镇
1.061.071.09腾桥镇0.870.880.89桐源乡0.890.900.91温泉镇1.221.231.26云山镇1.041.051.06
中心城区各乡镇2006-2015年间耕地区位指数变化呈小幅度递减的趋势，说明中心城区各乡镇的耕地集聚程度在不断下降。

城西街道、文昌街道、展坪乡、钟岭街道耕地区位指数均小于1，其中2005年、2010年末耕地区位指数最小的乡镇为
城西街道，到2015年末耕地区位指数最小的乡镇为钟岭街道；说明城西街道、文昌街道、展坪乡、钟岭街道因耕地资源总量少、建设用地为主要土地利用方式、抚州市发展战略中心转移，大量招商引资，耕地不断减少导致耕地集聚化水平均低于全区的平均水平且耕地集聚程度降低趋势最明显的为钟岭街道。

崇岗镇、抚北镇、
上顿渡、孝桥镇耕地区位指数均大于1，说明崇岗镇、抚北镇、上顿渡、孝桥镇耕地集聚化水平高于全区的平均水平，但在2006-2015年期间各乡镇耕地区位指数均呈下降趋势，表明其耕地集聚程度在逐年降低。

这主要因为城市化的不断推进促使大量建设用地占用耕地，从而导致各乡镇耕地集聚程度降低。

因此，在时空分布上，非中心城区主要受地形、机械化水平提高、国家政策引导因素的影响各乡镇耕地区位指数逐年递增，耕地集聚程度接近或高于全区的平均水平。

中心城区主要受经济因素的影响，各乡镇的耕地区位指数逐年递减，耕地集聚程度呈递减趋势。

3.3 耕地密度空间分布特征
核密度计算根据输入的耕地数据来测算整个研究区耕地集聚的状况，已被广泛运用在耕地空间分布状况研究中，通常核密度测算值越高，则耕地空间分布的密度也越大[7]。

在ArcGis10.2中运用核密度分析功能，参考已有研究结合临川区耕地地块分布情况，为方便对比分析，以2005年末的测算值为基础，通过自然断点法分5个等级，中高低值域为主观因素划分，分别生成非中心城区与中心城区不同时点的耕地核密度分布图(图3、图4)。

图3 2005年、2010年、2015年末临川区非中心城区耕地核密度分布图
图4 2005年、2010年、2015年临川区中心城区耕地核密度分布图
非中心城区以2005年末耕地核密度测算值临界点20块/km2、32块/km2、49
块/km2、72块/km2进行等级划分，生成2005年、2010年、2015年末临川区非中心城区耕地核密度分布图(图3)。

对比分析不同时点非中心城区的耕地核密度
测算值时序分布情况，耕地空间分布核密度测算值最大值由2005年末的106块
/km2减少到2015年末的105块/km2，耕地地块空间分布数量呈递减的趋势。

从空间分布上：1)2005年、2010年、2015年末非中心城区的耕地核密度测算值高值区(72～105块/km2)均分布在临川区北部地势平坦且水源充足的罗针镇、唱
凯镇、湖南乡；中值区域(32～72块/km2)主要集中分布在罗湖镇、温泉镇、大岗镇、高坪镇、东莞镇、腾桥镇、河埠乡等；低值区域(0～32块/km2)主要分布在临川区南部山区、交通不便的桐源乡、荣山镇、龙溪镇、鹏田乡、茅排乡、青泥镇等。

2)不同时点的耕地核密度测算值呈现相似的空间分布格局，即北部区域密集，南部区域稀疏，均成连片分布状态。

3)研究期内，耕地核密度测算值高值区域均分布于非中心城区的东北地区，低值区域主要以环山边界和城镇为中心呈现零星分布的现象。

中心城区以2005年耕地核密度测算值临界点19块/km2、28块/km2、39块
/km2、50块/km2进行等级划分，生成2005年、2010年、2015年末临川区中心城区耕地核密度分布图(图4)。

对比分析不同时点中心城区的耕地核密度测算值时序分布情况，耕地空间分布核密度测算值最小值由2005年末的4块/km2减少到2015年末的2块/km2，同样说明耕地地块空间分布数量呈递减的趋势。

从空间分布上：1)中心城区耕地核密度测算值不同时点不同值域分布区域相同，高值区(50～65 块/km2)集中分布于孝桥镇、上顿渡；中值区域(28～50块/km2)集中分布于展坪乡、抚北镇、崇岗镇；低值区域(28块/km2以下)集中分布于城西街道、文昌街道、钟岭街道。

2)中心城区各乡镇耕地地块分布呈较大幅度减少的表现为钟岭街道，耕地地块分布趋近为零。

3)研究期内，耕地核密度测算值高值区域均分布于中心城区的东北、西南地区。

地形是导致2006-2015年非中心城区耕地核密度分布存在差异的因素。

非中心城区北部地处赣抚平原，地形平坦、土层深厚，耕作条件优良，耕地占比高；南部丘陵地区，地势起伏大，耕作条件欠佳，不利于耕地的发育和分布，耕地占比相对较低。

城市规划发展战略的调整、弃农进城务工人员的增加、农业机械化水平的提升等都在一定程度上影响耕地集聚程度的发展。

城镇化的推进与耕地总量占比不同是导致2006-2015年中心城区耕地核密度分布存在差异的因素。

孝桥镇、上顿渡耕
地总量大，中心城区的东北、西南地区为耕地核密度测算值高值区域所在地；钟岭街道在城市化推进中建设用地大量占用耕地，因此耕地地块分布逐渐减少趋近为零。

4 结论
本文基于对临川区2006-2015年耕地资源的时空分布研究得出以下几点结论。

1)临川区耕地面积总量在时序分布上逐年减少，且减少趋势不断增强，耕地资源总量总体情况为北多南少。

中心城区在时序分布上呈较大幅度递减，突出表现为钟岭街道、崇岗镇；非中心城区在时序分布上呈较小幅度递增，突出表现为河埠乡、高坪镇。

2)耕地集中度指数由2005年的20.32%上升到2015年的20.60%，这表明临川
区耕地分布在时空分布上集聚程度呈递增的趋势，耕地发展趋向于规模化，耕地集聚的态势很好的符合了国家倡导的发展现代化农业的要求。

3)在时空分布上，受地形、机械化水平的提高、国家政策引导因素的影响，非中心城区耕地集聚程度高于全区的平均水平，有利于农业生产规模的扩展。

受经济因素的影响，中心城区的耕地集聚程度明显低于全区的平均水平，不适宜扩大发展农业规模。

4)耕地地块核密度测算非中心城区最大值与中心城区最小值在时序分布上逐渐递减，在空间分布变化方面，非中心城区与中心城区不同时点的耕地核密度测算值均呈现相似的空间分布格局。

研究期内，非中心城区耕地核密度测算值高值区域均分布在其东北地区，低值区域主要以环山边界和城镇为中心呈现零星分布的现象；中心城区耕地核密度测算值高值区域均分布在其东北、西南地区，耕地地块分布呈较大幅度递减，突出表现为钟岭街道，耕地地块分布趋近为零。

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