中国土地整治新增耕地时空变化及其分析
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Zhou Jian, Zhang Fengrong, Wang Xiuli, et al. Spatial-temporal change and analysis of land consolidation’s newly increased cultivated land in China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(19): 282－289. (in Chinese with English abstract)
生态建设和耕地面积基本稳定的背景下，应通过土地整治规划，减少土地开发项目，并在区域间合理布局土地开
发项目，防止土地开发新增耕地面积加权重心向西部移动；土地整治应以土地整理提高耕地质量、建设优质农田
为主；充分发挥土地复垦对局地的生态修复及建设作用。
关键词：土地利用；耕地；土地复垦；土地整治；时空变化；生态建设；整治方向；中国
0引言
土地整治是对低效利用、不合理利用和未利用 土地的综合整治，是对生产建设破坏和自然灾害损 毁土地的恢复利用，是土地整理、开发、复垦的统 称[1]。中国的土地整治工作从坚守 1.2×108 hm2 耕地 红线[1-2]、提高耕地质量和粮食产量[3-5]、确保国家 粮食安全[6]为目标逐渐向耕地的数量、质量、生态 管护三者相统一的方向发展[7-8]。在土地整治过程 中，进行田、水、路、林、村等生态景观和耕、园、 林、草等土地利用结构的重新调整与布局[9]，势必 对水、土壤、植被、生物、小气候等环境要素及其 生态过程产生影响与干扰[10-11]。科学合理的土地整 治对生态建设具有重要意义，反之则会造成生态环
加权重心是通过对空间对象重心坐标赋予权 重得到的。其优点在于通过选择空间对象不同的属 性信息（如人口、经济发展指标等）作为权重，计 算后可以得到不同属性的加权重心，然后将加权重 心的结果进行比较，就可以直观地表现出在时间和 空间上的区域差异。
据此原理，并结合相关文献[21-22]，以土地整 理、土地开发、土地复垦新增耕地面积为权重，计 算全国土地整治新增耕地面积加权重心，模型为：
（1. 中国农业大学资源与环境学院，北京 100193； 2. 国土资源部农用地质量与监控重点实验室，北京 100193）
摘 要：土地整治是生态文明建设的重要手段，研究中国土地整治时空变化及未来发展方向，对发挥土地整治在
生态建设中的作用具有重要意义。通过对中国土地整理、开发、复垦新增耕地面积的时空变化进行分析，表明，
研究认为，忽视空间布局方面的规划，是造成 空间开发无序的重要原因[17]。土地整治规划是对未 来一段时期土地整治活动的安排与布局[18-19]。中国 土地面积广大，不同区域自然环境、生态条件、社 会经济发展状况各不相同[20]，根据区域特点科学编 制土地整治规划，是合理布局土地整治类型，因地 制宜开展土地整治活动，保护和建设生态环境，发 挥土地整治生态建设作用的重要保障。
增耕地面积。
1.2.2 加权重心移动角度与距离
加权重心的移动指示了空间现象的不均衡分布，
或称重心偏移。移动的方向指向了空间现象的“高密
度”部位，移动的距离则指示了均衡的程度[21-22]。土
地整治新增耕地面积加权重心移动的角度与距离
体现了其移动方向及均衡程度。土地整治新增耕地
面积加权重心移动的弧度利用式（3）计算，然后
“重心”是力学中的概念，指物体各部分所受 重力产生合力的作用点。即在区域空间上存在某一 点，在该点前后左右各个方向上力量对比保持相对 均衡。质量分布均匀，有规则形状的物体，重心就 在几何重心上[21]。在计算全国土地整治新增耕地面 积加权重心时，以省级行政区为基本单元，将省级 行政区作为均质区域，且各省级行政区的形状为多 边形，几何重心便是各省级行政区的重心。
重心坐标。加权重心移动距离利用式（4）计算。
d = C × ( X ki − X 0 )2 + (Y ki −Y0 )2
（4）
式中：d 为移动的距离，km；C=111.111 km，表示
由地球表面坐标（°）转化为平面距离（km）的系数。
பைடு நூலகம்
2 结果与分析
2.1 土地整治新增耕地时空变化分析 2.1.1 土地整治新增耕地面积分析
284
农业工程学报
2014 年
3.21×106 hm2。 由于 2008 年以后土地整理、土地开发、土地复
垦 3 个方面的新增耕地面积未进行单独更新，只有 土地整治的总新增耕地面积，所以，仅就 2001－ 2008 年的 3 种土地整治类型的新增耕地面积进行分 析（图 1）。在 2004 年之前土地整理新增耕地占土 地整治新增耕地的比例稳中有降，2005 年后呈上升 趋势，2001－2008 年土地整理新增耕地占土地整治 新增耕地的平均值为 21.8%。在 2005 年之前土地复
2001－2008 年土地整理、开发、复垦新增耕地分别占土地整治新增耕地的 21.8%、63.2%和 15.0%；土地整理新
增耕地主要分布在东部区域，土地开发新增耕地以西部和东部地区为主，土地复垦新增耕地在区域与年际方面变
异性较大，没有明显的规律性；2001－2011 年土地整理新增耕地面积加权重心逐渐向中国西部移动，2010－2011
2001－2011 年，土地整治新增耕地变化趋势 （图 1）分为明显的 2 个阶段：2001－2006 年增长 期和 2007－2011 年增长期。其中，2001－2006 年， 土地整治新增耕地面积由 2001 年的 2.03×105 hm2 增长到 2006 年的 3.67×105 hm2；2007 年土地整治新 增耕地面积比 2006 年的减少了 1.71×105 hm2，然后 一直到 2010 年，均呈增长趋势，2011 年新增耕地 面积稍有下降，其中，2010 年土地整治新增耕地面 积为 3.74×105 hm2，为 2001－2011 年土地整治新增 耕地的最大值。11a 来土地整治共新增耕地面积
收稿日期：2014-07-08 修订日期：2014-10-20 基金项目：国土资源部公益性行业科研专项（201411009）；国家自然科 学基金项目（41271111） 作者简介：周 建，男，山东临沂人，博士，主要从事土地调查、评价、 规划与可持续利用的研究。北京 中国农业大学资源与环境学院， 100193。Email：jzhou2287@163.com ※通信作者：张凤荣，男，河北沧州人，博士生导师。北京 中国农业 大学资源与环境学院，100193。Email: frzhang@cau.edu.cn
整理、土地开发、土地复垦新增耕地面积数据来自 于 2002－2009 年《中国国土资源统计年鉴》。由于 2008 年以后土地整理、土地开发、土地复垦新增耕 地面积不再单独进行更新，只有 3 种土地整治类型 的总新增耕地面积。所以，本文利用 2001－2008 年 3 种土地整治类型的新增耕地分析中国土地整 理、土地开发、土地复垦新增耕地面积所占比例及 区域分布情况。在计算土地整治新增耕地面积加权 重心时，利用 2009 年、2010 年、2011 年土地整理、 土地开发、土地复垦的项目规模替代这 3 a 土地整 理、土地开发、土地复垦的新增耕地面积，2009 年、 2010 年、2011 年土地整理、土地开发、土地复垦 的项目规模及其总新增耕地面积来源于 2010－ 2012 年《中国国土资源统计年鉴》。全国“不稳定 耕地”面积数据来源于国土资源部 2014 年《全国 耕地后备资源调查评价技术方案》。全国行政区划 图的坐标系统为西安 1980 坐标系。 1.2 研究方法 1.2.1 加权重心模型
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.19.034
中图分类号：S289
文献标识码：A
文章编号：1002-6819(2014)-19-0282-08
周 建，张凤荣，王秀丽，等. 中国土地整治新增耕地时空变化及其分析[J].农业工程学报，2014，30(19)： 282－289.
X ki
=
M kij X j
31
∑ M kij
j =1
（1）
Yki =
M kijYj
31
∑ M kij
j =1
（2）
式中：k 为土地整理、土地开发、土地复垦 3 种土
地整治类型；i 代表年份（2001－2011 年）；j 代表
31 个省（市、自治区）；（Xki，Yki）为第 i 年第 k 种 土地整治类型的新增耕地面积加权重心坐标；（Xj， Yj）为第 j 省（市、自治区）的重心坐标；Mkij 为第 j 省（市、自治区）第 i 年第 k 类土地整治类型的新
注：2009 年、2010 年、2011 年的空白条形柱表示 2009 年、2010 年、2011 年总新增耕地面积。 Note: Blank strips of 2009a, 2010a, 2011a represent newly increased cultivated land area of 2009a, 2010a, 2011a.
⎨ ⎪ ⎪
π
+
arctg
Yki X ki
− Y0 − X0
⎪⎪加权重心与地理重心连线在第4象限
⎪ ⎪ ⎩
2π
+
arctg
Yki X ki
− −
Y0 X0
式中：θ 为加权重心相对于中国地理重心移动的弧度
（rad）；（X0，Y0）为中国地理重心坐标；（Xki，Yki） 为第 i 年第 k 种土地整治类型的新增耕地面积加权
第 30 卷 第 19 期 282 2014 年 10 月
农业工程学报 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering
Vol.30 No.19 Oct. 2014
·土地整理工程·
中国土地整治新增耕地时空变化及其分析
周 建，张凤荣※，王秀丽，张佰林
将弧度转换为角度。以中国地理重心为原点，东北
方向为（0，90°），西北方向为（90°，180°），西南
方向为（180°，270°），东南方向为（270°，360°）。
⎧加权重心与地理重心连线在第1象限
⎪ ⎪ ⎪ ⎪
arctg
Yki X ki
− Y0 − X0
θ= ⎪⎪加权重心与地理重心连线在第2、3象限 （3）
年与 2001－2006 和 2007－2009 年相比，向西移动的距离为 769.59 和 603.44 km；土地开发新增耕地面积加权重
心在 2001－2006 年位于中国地理重心的北部和西部，且有从西部往北部移动的趋势，2007－2011 年呈从东部往
西部移动的趋势；土地复垦新增耕地面积加权重心移动的方向存在不确定性。基于以上分析，认为：在中国进行
境的破坏。因此，在中国正式提出实施生态文明建 设和耕地面积基本稳定的背景下，土地整治进行生 态建设正当其时[12]。与此同时，土地整治的生态建 设理念[12-13]、生态景观设计[14]、生态效应评价[9,15-16] 等研究得到越来越多专家学者的重视，有些学者甚 至将生态文明建设作为土地整治的最终目标[3]。但 是，基于生态建设的视角对土地整治的时空变化特 征进行分析以为土地整治生态建设提供参考的研 究还较少。
为此，本文从全国尺度分析土地整治即土地整 理、土地开发、土地复垦新增耕地的时空变化特征， 并基于生态建设的视角对其变化特征进行分析，以 期通过优化土地整治类型的空间布局发挥土地整 治在国家生态建设中的作用。
第 19 期
周 建等：中国土地整治新增耕地时空变化及其分析
283
1 数据来源与研究方法
1.1 数据来源 2001－2008 年各省（市、自治区）的各级土地
垦新增耕地所占比例呈上升趋势，以后呈下降趋 势，土地复垦新增耕地所占比例稍小于土地整理新 增耕地所占比例，2001－2008 年土地复垦新增耕地 占土地整治新增耕地的平均值为 15.0%。2001－ 2008 年土地开发新增耕地占土地整治新增耕地的 绝大部分，除 2005 年为 53.7%以外，其他年份所占 比例均在 60%以上，土地开发新增耕地占土地整治 新增耕地的平均值为 63.2%，远大于土地整理和土 地复垦所占的比例。
生态建设和耕地面积基本稳定的背景下，应通过土地整治规划，减少土地开发项目，并在区域间合理布局土地开
发项目，防止土地开发新增耕地面积加权重心向西部移动；土地整治应以土地整理提高耕地质量、建设优质农田
为主；充分发挥土地复垦对局地的生态修复及建设作用。
关键词：土地利用；耕地；土地复垦；土地整治；时空变化；生态建设；整治方向；中国
0引言
土地整治是对低效利用、不合理利用和未利用 土地的综合整治，是对生产建设破坏和自然灾害损 毁土地的恢复利用，是土地整理、开发、复垦的统 称[1]。中国的土地整治工作从坚守 1.2×108 hm2 耕地 红线[1-2]、提高耕地质量和粮食产量[3-5]、确保国家 粮食安全[6]为目标逐渐向耕地的数量、质量、生态 管护三者相统一的方向发展[7-8]。在土地整治过程 中，进行田、水、路、林、村等生态景观和耕、园、 林、草等土地利用结构的重新调整与布局[9]，势必 对水、土壤、植被、生物、小气候等环境要素及其 生态过程产生影响与干扰[10-11]。科学合理的土地整 治对生态建设具有重要意义，反之则会造成生态环
加权重心是通过对空间对象重心坐标赋予权 重得到的。其优点在于通过选择空间对象不同的属 性信息（如人口、经济发展指标等）作为权重，计 算后可以得到不同属性的加权重心，然后将加权重 心的结果进行比较，就可以直观地表现出在时间和 空间上的区域差异。
据此原理，并结合相关文献[21-22]，以土地整 理、土地开发、土地复垦新增耕地面积为权重，计 算全国土地整治新增耕地面积加权重心，模型为：
（1. 中国农业大学资源与环境学院，北京 100193； 2. 国土资源部农用地质量与监控重点实验室，北京 100193）
摘 要：土地整治是生态文明建设的重要手段，研究中国土地整治时空变化及未来发展方向，对发挥土地整治在
生态建设中的作用具有重要意义。通过对中国土地整理、开发、复垦新增耕地面积的时空变化进行分析，表明，
研究认为，忽视空间布局方面的规划，是造成 空间开发无序的重要原因[17]。土地整治规划是对未 来一段时期土地整治活动的安排与布局[18-19]。中国 土地面积广大，不同区域自然环境、生态条件、社 会经济发展状况各不相同[20]，根据区域特点科学编 制土地整治规划，是合理布局土地整治类型，因地 制宜开展土地整治活动，保护和建设生态环境，发 挥土地整治生态建设作用的重要保障。
增耕地面积。
1.2.2 加权重心移动角度与距离
加权重心的移动指示了空间现象的不均衡分布，
或称重心偏移。移动的方向指向了空间现象的“高密
度”部位，移动的距离则指示了均衡的程度[21-22]。土
地整治新增耕地面积加权重心移动的角度与距离
体现了其移动方向及均衡程度。土地整治新增耕地
面积加权重心移动的弧度利用式（3）计算，然后
“重心”是力学中的概念，指物体各部分所受 重力产生合力的作用点。即在区域空间上存在某一 点，在该点前后左右各个方向上力量对比保持相对 均衡。质量分布均匀，有规则形状的物体，重心就 在几何重心上[21]。在计算全国土地整治新增耕地面 积加权重心时，以省级行政区为基本单元，将省级 行政区作为均质区域，且各省级行政区的形状为多 边形，几何重心便是各省级行政区的重心。
重心坐标。加权重心移动距离利用式（4）计算。
d = C × ( X ki − X 0 )2 + (Y ki −Y0 )2
（4）
式中：d 为移动的距离，km；C=111.111 km，表示
由地球表面坐标（°）转化为平面距离（km）的系数。
பைடு நூலகம்
2 结果与分析
2.1 土地整治新增耕地时空变化分析 2.1.1 土地整治新增耕地面积分析
284
农业工程学报
2014 年
3.21×106 hm2。 由于 2008 年以后土地整理、土地开发、土地复
垦 3 个方面的新增耕地面积未进行单独更新，只有 土地整治的总新增耕地面积，所以，仅就 2001－ 2008 年的 3 种土地整治类型的新增耕地面积进行分 析（图 1）。在 2004 年之前土地整理新增耕地占土 地整治新增耕地的比例稳中有降，2005 年后呈上升 趋势，2001－2008 年土地整理新增耕地占土地整治 新增耕地的平均值为 21.8%。在 2005 年之前土地复
2001－2008 年土地整理、开发、复垦新增耕地分别占土地整治新增耕地的 21.8%、63.2%和 15.0%；土地整理新
增耕地主要分布在东部区域，土地开发新增耕地以西部和东部地区为主，土地复垦新增耕地在区域与年际方面变
异性较大，没有明显的规律性；2001－2011 年土地整理新增耕地面积加权重心逐渐向中国西部移动，2010－2011
2001－2011 年，土地整治新增耕地变化趋势 （图 1）分为明显的 2 个阶段：2001－2006 年增长 期和 2007－2011 年增长期。其中，2001－2006 年， 土地整治新增耕地面积由 2001 年的 2.03×105 hm2 增长到 2006 年的 3.67×105 hm2；2007 年土地整治新 增耕地面积比 2006 年的减少了 1.71×105 hm2，然后 一直到 2010 年，均呈增长趋势，2011 年新增耕地 面积稍有下降，其中，2010 年土地整治新增耕地面 积为 3.74×105 hm2，为 2001－2011 年土地整治新增 耕地的最大值。11a 来土地整治共新增耕地面积
收稿日期：2014-07-08 修订日期：2014-10-20 基金项目：国土资源部公益性行业科研专项（201411009）；国家自然科 学基金项目（41271111） 作者简介：周 建，男，山东临沂人，博士，主要从事土地调查、评价、 规划与可持续利用的研究。北京 中国农业大学资源与环境学院， 100193。Email：jzhou2287@163.com ※通信作者：张凤荣，男，河北沧州人，博士生导师。北京 中国农业 大学资源与环境学院，100193。Email: frzhang@cau.edu.cn
整理、土地开发、土地复垦新增耕地面积数据来自 于 2002－2009 年《中国国土资源统计年鉴》。由于 2008 年以后土地整理、土地开发、土地复垦新增耕 地面积不再单独进行更新，只有 3 种土地整治类型 的总新增耕地面积。所以，本文利用 2001－2008 年 3 种土地整治类型的新增耕地分析中国土地整 理、土地开发、土地复垦新增耕地面积所占比例及 区域分布情况。在计算土地整治新增耕地面积加权 重心时，利用 2009 年、2010 年、2011 年土地整理、 土地开发、土地复垦的项目规模替代这 3 a 土地整 理、土地开发、土地复垦的新增耕地面积，2009 年、 2010 年、2011 年土地整理、土地开发、土地复垦 的项目规模及其总新增耕地面积来源于 2010－ 2012 年《中国国土资源统计年鉴》。全国“不稳定 耕地”面积数据来源于国土资源部 2014 年《全国 耕地后备资源调查评价技术方案》。全国行政区划 图的坐标系统为西安 1980 坐标系。 1.2 研究方法 1.2.1 加权重心模型
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.19.034
中图分类号：S289
文献标识码：A
文章编号：1002-6819(2014)-19-0282-08
周 建，张凤荣，王秀丽，等. 中国土地整治新增耕地时空变化及其分析[J].农业工程学报，2014，30(19)： 282－289.
X ki
=
M kij X j
31
∑ M kij
j =1
（1）
Yki =
M kijYj
31
∑ M kij
j =1
（2）
式中：k 为土地整理、土地开发、土地复垦 3 种土
地整治类型；i 代表年份（2001－2011 年）；j 代表
31 个省（市、自治区）；（Xki，Yki）为第 i 年第 k 种 土地整治类型的新增耕地面积加权重心坐标；（Xj， Yj）为第 j 省（市、自治区）的重心坐标；Mkij 为第 j 省（市、自治区）第 i 年第 k 类土地整治类型的新
注：2009 年、2010 年、2011 年的空白条形柱表示 2009 年、2010 年、2011 年总新增耕地面积。 Note: Blank strips of 2009a, 2010a, 2011a represent newly increased cultivated land area of 2009a, 2010a, 2011a.
⎨ ⎪ ⎪
π
+
arctg
Yki X ki
− Y0 − X0
⎪⎪加权重心与地理重心连线在第4象限
⎪ ⎪ ⎩
2π
+
arctg
Yki X ki
− −
Y0 X0
式中：θ 为加权重心相对于中国地理重心移动的弧度
（rad）；（X0，Y0）为中国地理重心坐标；（Xki，Yki） 为第 i 年第 k 种土地整治类型的新增耕地面积加权
第 30 卷 第 19 期 282 2014 年 10 月
农业工程学报 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering
Vol.30 No.19 Oct. 2014
·土地整理工程·
中国土地整治新增耕地时空变化及其分析
周 建，张凤荣※，王秀丽，张佰林
将弧度转换为角度。以中国地理重心为原点，东北
方向为（0，90°），西北方向为（90°，180°），西南
方向为（180°，270°），东南方向为（270°，360°）。
⎧加权重心与地理重心连线在第1象限
⎪ ⎪ ⎪ ⎪
arctg
Yki X ki
− Y0 − X0
θ= ⎪⎪加权重心与地理重心连线在第2、3象限 （3）
年与 2001－2006 和 2007－2009 年相比，向西移动的距离为 769.59 和 603.44 km；土地开发新增耕地面积加权重
心在 2001－2006 年位于中国地理重心的北部和西部，且有从西部往北部移动的趋势，2007－2011 年呈从东部往
西部移动的趋势；土地复垦新增耕地面积加权重心移动的方向存在不确定性。基于以上分析，认为：在中国进行
境的破坏。因此，在中国正式提出实施生态文明建 设和耕地面积基本稳定的背景下，土地整治进行生 态建设正当其时[12]。与此同时，土地整治的生态建 设理念[12-13]、生态景观设计[14]、生态效应评价[9,15-16] 等研究得到越来越多专家学者的重视，有些学者甚 至将生态文明建设作为土地整治的最终目标[3]。但 是，基于生态建设的视角对土地整治的时空变化特 征进行分析以为土地整治生态建设提供参考的研 究还较少。
为此，本文从全国尺度分析土地整治即土地整 理、土地开发、土地复垦新增耕地的时空变化特征， 并基于生态建设的视角对其变化特征进行分析，以 期通过优化土地整治类型的空间布局发挥土地整 治在国家生态建设中的作用。
第 19 期
周 建等：中国土地整治新增耕地时空变化及其分析
283
1 数据来源与研究方法
1.1 数据来源 2001－2008 年各省（市、自治区）的各级土地
垦新增耕地所占比例呈上升趋势，以后呈下降趋 势，土地复垦新增耕地所占比例稍小于土地整理新 增耕地所占比例，2001－2008 年土地复垦新增耕地 占土地整治新增耕地的平均值为 15.0%。2001－ 2008 年土地开发新增耕地占土地整治新增耕地的 绝大部分，除 2005 年为 53.7%以外，其他年份所占 比例均在 60%以上，土地开发新增耕地占土地整治 新增耕地的平均值为 63.2%，远大于土地整理和土 地复垦所占的比例。