赤壁市耕地变化驱动力分析及布局优化

赤壁市耕地变化驱动力分析及布局优化

摘要：以赤壁市1998-2010年土地及社会经济相关数据为基础，采用因子分析法和灰色系统预测法，对该区域耕地资源的动态变化进行了驱动力分析和预测。结果表明，1998-2010年赤壁市耕地呈先下降后上升趋势，驱动力主要为经济因素、农业内部结构因素和社会因素等。在此基础上提出了保护耕地的建议并进行了耕地布局优化设计。

关键词：耕地变化；驱动力分析；布局优化；赤壁市

中图分类号：f301.24 文献标识码：a 文章编号：0439-8114（2013）10-2281-05

耕地资源对于人类社会的发展具有极其重要的作用，它是生物得以生存、社会得以进步、经济得以发展的基石[1]。耕地资源的变化是区域土地利用变化的核心，受自然、社会、经济、技术和历史等因素的影响，耕地的变化和流向反映了社会经济发展的基本态势[2，3]。为此，以赤壁市为例，研究其耕地变化的来源和去向，并分析驱使耕地变化的因素及规律，进而为赤壁市耕地布局优化提出相关建议。

1 研究的理论基础

1.1 地域分异理论

所谓地域分异是指自然地理环境各组成要素或自然综合体沿地表按确定的方向有规律地发生分化所引起的差异[4，5]。影响地域分异的基本因素有两个：一是地球表面太阳辐射的纬度分带性，即

纬度地带性因素，简称地带性因素；二是地球内能，这种分异因素称为非纬度地带性因素，简称非地带性因素[6-8]。支配地域分异现象的客观规律也就称为地域分异规律，它包括地带性规律和非地带性规律[9]。

不同地区土地的数量、质量、结构、环境状况、空间分布和利用现状各异，适宜的开发利用方式、方向、规模、水平也不同。同时，国民经济各部门对土地数量、质量、性状的要求不同，各有自己最适宜的分布区域和地点。因此，要合理利用土地，必须使土地利用方向符合区域规律[10]。

1.2 系统理论

系统是由相互制约的各要素组成的具有一定功能的整体，系统论则是应用系统思想来研究客观世界的理论，其基本观点有整体观、结构观、环境观、功能观和演化观等。系统一般具有以下特点：①系统由要素构成，系统通过整体作用支配和控制要素，而要素通过相互作用决定着系统的特性和功能。②任何系统都有一定的结构和功能，系统是功能和结构的统一体，二者是不可分割的。③系统的属性主要表现在整体性、动态性、相关性、层次等级性和有序性等方面[11-13]。

根据此次研究方向，可将土地利用系统分为土地利用变化系统和驱动力系统。前者是一个具有一定结构，各个组分之间发生一定联系并执行一定功能，具有突出动态变化特征的复合系统，它通常由土地利用主体子系统（土地使用者、管理者）、土地载体子系统、

土地利用子系统（资本投入、生产方式）等构成[14]；后者是由各种驱动力组成的具有一定新功能的有机整体，可以分为自然地理驱动力和社会人文驱动力两个组成部分。驱动力系统与土地利用变化系统之间是相互作用、相互影响的，但两者之间的作用需要借助土地利用决策者和土地覆被这样的中间环节，其基本的作用过程是：驱动力首先影响土地利用的决策者，不同的土地利用决策产生相应的土地利用变化，土地利用变化所导致的土地覆被变化又通过各种途径作用于驱动力，由此完成了驱动力—土地利用决策者—土地利用变化—土地覆被变化—驱动力的循环作用过程[15，16]。

2 研究区域概况

赤壁市地处湖北省东南部，长江中游南岸，全市处于幕阜山脉与江汉平原接壤的丘陵地带，地势由南向北逐渐倾斜。隔蟠河与湖南省临湘市接壤，东与咸安区相邻，南与崇阳县交界，东北与嘉鱼县连接，西北隔长江与洪湖市相望，地理位置为北纬29°28′-29°55′，东经113°32′-114°13′。拥有长江赤壁深水码头，又是国际旅游轮的停靠点，京广铁路、107国道、京珠高速公路、武广高速铁路、宁樟高速公路贯穿全境，交通便捷。属于亚热带海洋性季风气候，温暖湿润，雨量充沛，四季分明，日照充足。

3 数据来源及处理方法

3.1 原始数据收集

相关数据来源于以下资料：赤壁市社会经济统计数据（1998-2010年），赤壁市土地利用变更调查数据，赤壁市土地统计簿等。

3.2 数据处理

数据处理的软件包括excel、spss等，图像处理运用mapgis等软件。运用的数据处理方法有因子分析等。

4 耕地变化驱动力分析

4.1 赤壁市耕地现状及布局分析

根据土地利用变更调查数据，2010年赤壁市耕地总面积为3.44万hm2，占全市土地总面积的19.97%。赤壁市近50%的耕地都集中在官塘驿镇、神山镇、中伙铺镇、车埠镇，其中官塘驿镇和神山镇所占比例最高。耕地面积占辖区面积比例最高的是柳山湖镇，黄盖湖农场、新店镇、赤壁镇和沧湖开发区所占比例较高。由图1可见，赤壁市各乡镇耕地面积占辖区面积比例波动幅度较大，全市耕地分布不均衡。

4.2 耕地变化驱动力分析

4.2.1 驱动力因子分析

1）驱动力指标体系的建立。选取16个指标构建赤壁市耕地变化驱动力指标体系如表1。

2）数据的获取及标准化。通过查阅1998-2010年赤壁市相关统计数据，得到这几年各变量对应的实际值。在对以上各因子进行进一步分析时，为了消除量纲对结果的影响，需要对数据进行标准化。这里采用以下标准化公式：

z（xi）=■（1）

其中z（xi）为标准化后的值，xi为数据实际值，e（xi）为各

样本数据的平均值，d（xi）为各样本数据的方差。标准化后的数据均值为0，方差为1。

3）因子分析。选取了16个变量作为研究的依据，结合spss软件采用因子分析法进行分析。从各因子对应的特征值（图2）可以看到，主因子数有3个，3个主因子的累计方差贡献率已达到

89.98%，足以说明问题。

为进一步简化结构，使结果更易于解释，对载荷矩阵进行方差极大正交旋转，经5次迭代，得到方差极大正交旋转结果（表2）。

从因子载荷的数值大小来看，第一主因子主要由农业总产值

（x9）、国内生产总值（x5）、财政收入（x7）、职工工资总额（x6）、固定资产投资总额（x4）、种植业产值（x8）、种植业产值占农业总产值比例（x12）和机电排灌面积占耕地面积比例（x16）所决定，这一主因子所反映的信息量占总体的53.74%，可以将这一主因子概括为经济因素。

第二主因子主要由化肥施用量（x14）、粮食总产量（x3）、粮食作物播种面积占农作物播种总面积比例（x11）、粮食作物播种面积（x10）、第一产业增加值占国民生产总值比例（x13）和机电排灌面积（x15）决定，这一主因子所反映的信息量占总体的19.59%，可以将这一主因子概括为农业内部结构因素。

第三主因子主要由年末总人口（x1）和农业人口（x2）决定，这一主因子所反映的信息量占总体的16.65%，可以将这一主因子概括为社会因素。