采煤塌陷區搬遷村莊耕作半徑變化特征及其影響研究

陳景平，胡振琪,2※，袁冬竹，趙會順

?

采煤塌陷區搬遷村莊耕作半徑變化特征及其影響研究

陳景平1，胡振琪1,2※，袁冬竹1，趙會順1

（1. 中國礦業大學（北京）土地復墾與生態重建研究所，北京 100083；2. 中國礦業大學環境與測繪工程學院，徐州 221116）

淮南市是典型的高潛水位煤糧復合城市，采煤沉陷在全國具有典型性。該文以淮南市采煤塌陷區為研究對象，基于“均等”法計算2010—2015年采煤塌陷區村莊搬遷前后的空間耕作半徑，并利用耕作半徑地形修正系數及墾殖指數對空間耕作半徑進行地形地貌和農用地布局的定量修正，得到實際耕作半徑，分析塌陷區村莊搬遷后實際耕作半徑的變化特征，并基于實際耕作半徑計算結果，結合實地問卷調查情況從耕作便利度、農業勞動力等方面探討耕作半徑變化對農業生產的影響。結果表明：采煤塌陷區村莊搬遷后實際耕作半徑擴大了1～20倍，最大增加量達22 540.45 m，最小為914.05 m；通過實際耕作距離與時間的換算，得知搬遷前農民步行出行耕作只需花費9～24 min，而搬遷后則需20～296min，路途消耗時間大幅度增加，為減少出行耕作路途消耗時間，農民需更新交通工具或放棄回家午休以減少往返次數，這直接降低了農民出行耕作的便利程度，可能削弱農民從事農業生產活動的積極性；通過實地問卷調查，得知搬遷后農業人口逐漸減少，且耕作半徑增加越大的村莊，其放棄從事農業生產的人數越多，農業勞動力逐漸向非農產業和城鎮轉移，造成農田荒蕪，不利于農業的可持續發展。

復墾；農業；搬遷；采煤塌陷區；村莊搬遷；耕作半徑；地形起伏度

0 引 言

在2005年中國科協召開的青年科學家論壇第99次會議中，胡振琪等[1-2]首先提出了“礦—糧復合生產區”的概念，認為礦糧復合生產區是指既屬于糧食生產區，又是礦產資源生產區的區域，其中高潛水位煤糧復合區煤炭開采對農業生產的影響已成為了社會關注的重點[3]。淮南市是典型的高潛水位煤糧復合城市，煤炭資源的開采會引起地表塌陷積水，從而造成大面積耕地損毀及房屋斑裂、傾斜、倒塌，嚴重威脅當地群眾生命財產安全，只有及時實施村莊搬遷，才能確保煤礦正常生產。然而隨著塌陷區村莊的搬遷，耕作半徑勢必增加，從而增加農民耕作出行的時間和體力消耗，農業耕作效率降低，給區域農業生產造成不利影響。

耕作半徑指從農村居民點到相應農耕作區的空間距離，從時間角度上耕作半徑也指農民從農村居民點處通過步行或乘坐農用運輸工具到耕作區所消耗的時間[4]，直接反映了農村土地利用的人-地關系。國外針對耕作半徑的研究較少，但關于農村居民點與周邊要素的距離研究較多，主要包括農村周邊的森林、棲息地及農田的保護距離研究[5-7]；農村居民點與鄰近道路的關系研究[8]；以及距離農村居民點的遠近對土地利用方式和景觀格局的影響研究[9-12]。國內在耕作半徑相關方面的研究主要集中在以下3個方面：1）耕作半徑的影響因素研究。胡紋等[4,13-14]認為耕作半徑受地形地貌、農業生產技術與裝備、勞動力因素、出行方式及農用地布局等多種因素的影響。2）耕作半徑的計算及基于耕作半徑的農村居民點布局優化研究，目前耕作半徑的計算方法主要有“均等法”、“耕聚比法”、“構建模型法”、“距離分析法”和“時間控制法”。角媛梅等[15-17]采用“均等”法分別計算哀牢山區哈尼聚落、重慶白林村聚集區及黃土丘陵鄉村聚落的耕作半徑，根據耕作半徑的計算結果確定農村居民點聚集區的規模[15-16]，根據耕作半徑的變化分析鄉村聚落空間演變特征[17]；喬偉峰等[18]基于“均等”法和“耕聚比”法計算安徽省埇橋區耕作半徑，基于耕作半徑計算耕作壓力系數，進一步提出農村居民點布局的整治策略；胡興定等[19]采用緩沖區分析方法對比分析了采礦前后的耕作半徑變化特征，基于最佳耕作半徑預測出采礦復墾區農村居民點回遷安置規模；楊慶華等[20-21]推導出100 hm2耕地所在耕作區域總面積的圓周模型計算公式，從而計算耕作半徑，基于合理耕作半徑對農村居民點布局進行優化；陶冶等[22-23]利用GIS網絡分析工具及歐式距離分析工具分別計算出耕作路徑距離和耕作直線距離，通過兩者的轉換系數計算研究區的適宜耕作半徑，從而提出農村居民點遷并策略；張慧等[24]采用GIS點距離分析方法確定管理區內的散居與聚居居民點之間的距離，并利用頻數分布直方圖及概率密度曲線的均值確定管理區的適宜耕作半徑；趙凱等[13,25]采用時間控制法計算耕作半徑，以實地調研的方法獲取農民出行耕作的方式，用農民耕作出行的時間乘以出行的速度得到耕作半徑。3）耕作半徑的空間分布特征研究。趙元等[26-27]分別定量分析了廣東省陽山縣和山西省吉縣的農村居民點耕作距離的分布格局和分異特征。

目前耕作半徑的研究分析主要應用于山地丘陵地區農村居民點布局的優化，而對高潛水位采煤塌陷區搬遷村莊耕作半徑變化對區域農業生產的影響研究較少，且目前耕作半徑多從空間角度（距離）進行分析，耕作半徑的計算較少考慮到地形地貌、農業用地布局等對空間距離的定量修正。本文以淮南市采煤塌陷區為研究對象，探討煤炭開采導致塌陷區村莊搬遷后實際耕作半徑的變化特征及其對農業生產所造成的影響，并提出相應的對策與建議。

1 研究區概況

淮南市位于116°21′21″～117°11′59″E，32°32′45″～33°0′24″N，處于安徽省中部偏北、淮河中游地段。淮南市轄5區1縣，包括鳳臺縣、潘集區、田家庵區、謝家集區、大通區、八公山區，全市總面積2 596.4 km2。淮南市氣候條件優越，光照充足、降水量適中，適宜于稻、麥、油、豆等多種糧食作物和經濟作物種植。市境內以淮河為界形成2種不同的地貌特征，淮河以南為丘陵，淮河以北為地勢平坦的淮北平原。淮南礦區是全國14個國家大型煤炭基地和6個煤電基地之一，煤炭資源好儲量大。淮南礦區煤炭開采造成了地面塌陷并形成大面積積水區，破壞地表原有利用形態，損壞基礎設施，大量村莊因受采煤塌陷影響而需進行搬遷。根據《安徽省淮南市采煤塌陷區村莊搬遷規劃》統計[28]，2010—2015年涉及搬遷村莊共173個，搬遷人口數共131 783人，37 639戶。按照搬遷用地標準，共建設18個中心搬遷安置區，其中潘謝區8個，分別為瓦謝新村、蘆集南村、劉龍新村、劉龍新村東南選址、潘北新村、夾溝新鎮、蘆集大橋安置點、賀疃南安置點；謝家集區1個，為陶圩新村；鳳臺縣6個，分別為鳳凰湖新村、顧橋首采安置點、東朱新村、羅楊新村二期、關店新村、錢廟新村；毛集試驗區3個，分別為夏集鎮朱崗村、王相村搬遷新村、河西新村，2010—2015年采煤塌陷區村莊搬遷示意圖如圖1所示。

圖1 淮南市2010—2015年采煤塌陷區村莊搬遷示意圖

2 數據與研究方法

2.1 數據來源

收集了由淮南礦業（集團）有限公司提供的《安徽省淮南市采煤塌陷區村莊搬遷規劃》[28]及采煤塌陷區村莊搬遷示意圖（CAD圖件），以獲取淮南市2010—2015年間塌陷區村莊搬遷安置數據。利用監督分類方法及ENVI軟件對2010年LANDSAT 5（分辨率30 m）和2015年LANDSAT 8（分辨率30 m）多光譜遙感影像進行土地利用分類，土地利用類型主要包括耕地、建設用地、水域、林地和其他用地。采用GDEM DEM數字高程模型（30 m分辨率），經鑲嵌裁剪等處理得到淮南市數字高程數據。利用問卷調查的方式獲取塌陷區村莊搬遷后農民從事農業生產的情況。

2.2 研究方法

2.2.1 塌陷區村莊搬遷前后空間耕作半徑的計算

在受農業生產水平和耕作條件的影響限制下，農民所耕作的耕地面積或影響范圍是有限的。理論上，在特定區域內，以農村居民點為中心，以一定半徑創建緩沖區，當緩沖區面積與區域內耕地面積相等時，生成該農村居民點緩沖區的半徑即為農村居民點的耕作半徑[15]（稱為“均等”法）。根據此方法，本文應用GIS緩沖區分析方法，分別以塌陷區搬遷村莊、搬遷村莊新址為中心，以100 m為步長（將緩沖區半徑依次增加100 m），并以搬遷村莊權屬范圍對緩沖區進行修正，統計各緩沖區范圍面積及范圍內耕地面積，逐步計算得到塌陷區村莊搬遷前后的空間耕作半徑，如表1所示。在此計算的空間耕作半徑并不是實際距離，兩者存在偏差，空間耕作半徑僅反映農村居民點到耕作區的空間距離，為減小空間距離與實際距離之間的偏差，則需要對空間耕作半徑進行修正，本文主要聯合耕作半徑地形修正系數和墾殖指數來對空間耕作半徑進行定量修正。

2.2.2 耕作半徑地形修正系數計算

1）地形起伏度的提取

將某一確定面積轉為柵格數據，柵格中最大高程與最小高程的差值即為地形起伏度，主要反映地面起伏狀況。本文地形起伏度的提取利用GIS的鄰域分析法進行，選取矩形作為分析窗口，窗口大小為?像元（=2, 3, 4, …, 10, 20, 30）。計算過程：首先利用GIS鄰域分析工具對柵格DEM進行矩形鄰域窗口分析，統計出DEM′窗口內像元的最大值max、最小值min，并分別記為專題層max和專題層min，再利用柵格計算工具計算出該 2個專題層max與min的差值，生成新的專題層即為地形起伏度專題層，該專題層屬性表中值的大小即表示各窗口對應的地形起伏度，利用屬性表統計功能得出各窗口的平均地形起伏度。

表1 塌陷區村莊搬遷前后的空間耕作半徑

2）最佳統計單元的確定

確定最佳統計單元即得出一確定面積，不僅能反映地貌的完整性而且具有一定范圍內較強的代表性，是地形起伏度研究的關鍵[29]。根據前人研究可知地形起伏度隨網格面積的變化曲線呈邏輯斯蒂克曲線[29-31]，曲線上存在1個由陡變緩的點，且該點是唯一的，而該點所對應的窗口值也即為地形起伏度最佳統計單元的大小。通過人工目視的方法確定該點具有較大的主觀性，統計學上均值變點分析法是處理非線性數據的一種數理統計方法，在對恰有1個變點的檢驗中這種方法最為有效，計算結果也具有較高的準確性，已被多次用于計算提取地形起伏度中的最佳統計單元[29]。分析步驟如下：

①根據式（1）計算每個分析窗口內單位面積上的地形起伏大小序列。

T=t/p(=2,3,4,…,9) （1）

式中T為分析窗口下的單位地形起伏度；t為分析窗口下的平均起伏度；p為分析窗口下的網格單元面積；為網格單元的大小。

根據式（1）～式（4），計算得出與S的值，為直觀展現與S差值的變化，利用Excel繪制其變化曲線，如圖2所示，可以看出，在第3個點處，與S差值最大，該點即為擬合曲線上由陡變緩的點，進而得出基于30 m′30 m GDEM DEM數據提取淮南市地形起伏度的最佳統計單元為4′4網格大小（120 m×120 m）。

注：S為總的離差平方和；Si為2段樣本的離差平方和之差。

3）地形位置參數和耕作半徑地形修正系數

基于以上確定的最佳統計單元，計算地形位置參數，研究區地形位置參數TPIim和耕作半徑地形修正系數K的計算公式如下[19]：

TPIim=hhim（5）

式中代表地形起伏度的最佳統計單元大小，TPIim代表在鄰域的范圍之內，數據DEM中像元（即網格）的地形位置參數，反映像元處的地形與周邊地形起伏關系，m；h代表DEM中像元的高程值，m；im代表DEM中像元在鄰域范圍內高程值的平均值，m。由式（5）可知，當TPIim>0時，該點在鄰域范圍內為高點，即地形凸起；當TPIim<0時，該點在鄰域范圍內為低點，即地形凹陷；當TPIim=0時，該點地形在領域范圍內與周邊地形無明顯起伏差異。

受地形影響，GIS中反映的耕作半徑只為空間距離，與實際距離存在偏差，因此在分析耕作半徑時，需考慮地形的修正，有研究通過引用地形位置參數的計算方法確定耕作半徑修正系數值[19]，通過式（6）計算耕作半徑地形修正系數。

式中K代表鄰域范圍內耕作半徑地形修正系數值；C代表像元的大小，m；代表研究區域內的總像元數。

根據以上地形起伏度與最佳統計單元的計算結果得知，反映淮南市地形起伏度的最佳統計單元為120 m′120 m，則耕作半徑地形修正系數K中的鄰域值即為120 m，根據式（5）和式（6）計算得出淮南市耕作半徑地形修正系數為120=1.052。

2.2.3 耕作半徑的農業用地布局修正系數計算

在不同的耕作區域內，由于現有耕地會被不同類型的非耕地用地分隔和分割，加上地形差異的影響導致耕作區域的面積被擴大，進而不同程度地拉大有效耕作半徑。因此，在計算耕作半徑時，有研究采用墾殖指數對農用地實際有效耕地的通達產生的誤差進行修正[21]。墾殖指數（）是研究區范圍內耕地占總土地面積的比值，也即代表有效耕地的比率，越小，代表有效耕地面積越少，耕作半徑的折減程度越高。

2.2.4 塌陷區村莊搬遷前后實際耕作半徑的計算

利用耕作半徑地形修正系數和農業用地布局修正系數對緩沖區分析計算得到的空間耕作半徑進行定量修正，實際耕作半徑（平均耕作距離，R）計算公式為

式中R為空間耕作半徑，m。根據各種交通出行方式的速度，將R換算成時間半徑（R），估算農民出行耕作時不同出行方式所花費的時間，min。

式中為速度，m/min。

3 結果與分析

3.1 塌陷區村莊搬遷后實際耕作半徑的變化特征

墾殖指數計算結果如表1所示，2015年搬遷村莊所在權屬土地的墾殖指數相比2010年基本呈現減小的趨勢，主要由于淮南市屬于高潛水位地區，隨著煤炭資源的開采，地面發生塌陷并形成零星的積水區，造成耕地的破碎，有效耕地的比率降低。因各權屬區域受采煤沉陷影響程度不同，所以墾殖指數的變化大小也不盡相同。例如搬遷至顧橋首采區安置點的村莊，其墾殖指數在2010—2015年間變化最大，表明該權屬土地受煤炭開采影響較為嚴重，耕地破碎度加劇，墾殖指數較大幅度減小，對應耕作半徑的折減程度也相對較大。

根據式（7）分別計算得到采煤塌陷區村莊搬遷前與搬遷后的實際耕作半徑，并計算其增量，結果如表2所示。由表可知，塌陷區村莊搬遷后實際耕作半徑均明顯大于搬遷前耕作半徑。從增加量來看，搬遷至鳳凰湖新村的村莊，其耕作半徑增加最大，為22 540.45 m，相比搬遷前約擴大了20倍，其次是搬遷至劉龍新村東南、顧橋首采區安置點、陶圩新村、夏集鎮朱崗村與王相村搬遷新村、瓦謝新村、蘆集南村、河西新村、夾溝新鎮、錢廟新村、潘北新村、蘆集大橋安置點、關店新村、東朱新村與羅楊新村二期、賀疃南安置點、劉龍新村的村莊，耕作半徑擴大了1～15倍，最小增加914.05 m。可以看出，在煤炭開采驅動下塌陷區村莊被迫搬遷，搬遷后農民出行耕作距離呈幾倍甚至幾十倍的增加，給農民從事農業生產帶來極大的不便。

表2 塌陷區村莊搬遷前后實際耕作半徑的變化

3.2 耕作半徑變化對農業生產的影響分析

淮南市塌陷區村莊搬遷的規模較大，人口較多，搬遷后耕作半徑明顯擴大，對農民繼續開展農業生產活動造成不利影響。為了解村莊搬遷后農民從事農業生產的情況，采用問卷調查和實地走訪的方式獲取相關信息：根據實際耕作半徑的增量排序（見表2），2018年11月分別前往耕作半徑增加最大的鳳凰湖新村與劉龍新村東南、增加較大的河西新村與夾溝新鎮、增加最小的賀疃南安置點與劉龍新村進行實地調研。每個新址發放50份問卷調查，共收回300份，調查內容包括耕作便利度方面的變化、農業勞動力的變化、當地政府對搬遷村民采取的社會保障工作情況等。最后基于實際耕作半徑的計算結果，并結合實地問卷調查情況，從耕作便利度、農業勞動力等方面分析耕作半徑變化對農業生產的影響。

3.2.1 耕作便利度的影響

研究表明，農民到田間的步行速度為80 m/min，自行車中速為300 m/min，摩托車平均速度為600 m/min，農用運輸車平均車速為800 m/min[4,25]，根據不同交通工具的速度，根據式（8）將實際耕作半徑換算成時間半徑，估算農民出行耕作時不同出行方式所花費的時間，計算結果見表3。

表3 村莊搬遷后出行耕作花費時間的變化

由表3可知：1）搬遷前：農民步行出行耕作花費時間在9～24 min之內，除搬遷至賀疃南安置點和顧橋首采區安置點的村莊，其余村莊在搬遷前耕作出行花費時間均在20 min之內（步行），如果農民出行耕作使用自行車、摩托車或農用運輸車等交通工具時，則耕作出行花費時間將更少，均在6 min之內可從居住地到達耕作區。2）搬遷后：農民步行出行耕作花費時間在20～296 min之內。根據相關研究，農民耕作出行花費的時間上限一般為30～40 min[25]，即農民花費不大于40 min的時間出行耕作是可以接受的。因此，如果選擇步行出行耕作，則只有搬遷至賀疃南安置點、劉龍新村的村民可以接受搬遷后耕作出行的距離；如果耕作出行選擇騎自行車，則只有搬遷至賀疃南安置點、蘆集大橋安置點、劉龍新村、潘北新村、夾溝新鎮、東朱新村、羅楊新村二期、關店新村、錢廟新村、河西新村這些新址的農民可接受路途消耗的時間；若搬遷后農民家中配置有摩托車或農用運輸車等交通工具，則均可接受耕作出行花費的時間。由此可以看出，村莊搬遷后農民下地耕作的路途消耗時間大幅度增加，傳統步行方式已不再適合，路途消耗時間太多不利于農田的精耕細作和田間管理。為了縮短從居住地到農耕作業區所消耗的時間，農民需要改進出行的交通工具，利用自行車、摩托車、農用運輸車等代替步行。通過現場調研得知，交通工具的更新也使得農民出行耕作的往返費用增加；另一方面為了減少路途時間，農民會選擇在農田勞作一整天，中午吃飯休息不再選擇回家，而是在田地間就地解決，以此減少往返的次數。由此看出耕作半徑的增加直接降低了農民耕作的便利度，可能削弱了農民從事農業生產活動的積極性。

3.2.2 農業勞動力的影響

采用實地問卷調查的方式獲取采煤塌陷區村莊搬遷后農業勞動力的變化情況，就問卷調查數量統計搬遷后放棄從事農業生產的人數，結果如表4所示。

表4 塌陷區村莊搬遷后放棄農業生產的人數

據調查，搬遷前村民的主要生活來源是種地，而搬遷后，農業勞動力發生了較大的轉變，農業人口逐漸減少，非農業人口逐漸增加，并且搬遷后耕作半徑增加越大的村莊，其放棄農業生產、從事非農產業的人數越多。其中搬遷至鳳凰湖新村和劉龍新村東南的村莊，其放棄農業生產的人數約占調查人數的80%；搬遷至河西新村和夾溝新鎮的村莊，其放棄農業生產的人數約占調查人數的59%；搬遷至賀疃南安置點和劉龍新村的村莊，其放棄農業生產的人數約占調查人數的33%。總體來看，村莊搬遷后放棄從事農業生產的人數就約占總調查人數的57%，大部分村民已經選擇放棄農田勞作，從事其他產業。

從現場對村民的訪問了解到很多以前從事農業勞動生產的中老年農民放棄了農業勞動，主要原因是搬遷后耕作半徑大幅度增加，導致出行耕作不便從而放棄農業勞動，造成農業勞動力有所減少。煤炭開采導致耕地數量減少，很多農民無地可耕，同時村莊搬遷后鄰近城鎮，很多農民選擇外出打工或從事其他產業，因此不少勞動力被釋放出來，逐漸向非農產業和城鎮轉移。農村勞動力的減少和轉移造成了農田荒蕪的景象，農民繼續從事農業生產的積極性不斷削弱，不利于農業技術的創新、推廣和使用，影響農業生產的可持續發展。

目前，淮南市利用煤炭企業支付的補償資金，結合當地村鎮發展規劃，采取合村并點的方式對采煤塌陷區內的村莊進行統一規劃，集中搬遷，統籌推進新礦城、新礦區、新農村建設。新農村的建設改變了鄉村容貌，轉變了農民生產生活方式，也在一定程度上實現集約節約用地。但是，搬遷后也存在著一系列社會問題和生活隱患，由于塌陷區村莊搬遷后農民遠離舊址，耕作半徑增加，從而產生因耕作不便而引起的一系列問題。據現場農民反映，搬遷后相關政府和企業并未從農業生產方面為村民提供完善的有關保障，例如未提供出行耕作交通補貼、農業生產補助，也未給農民配置專門的往返公交車和機械生產工具，田間道路的修建也并不完善。因此，為盡量降低搬遷村民農業生產的開支，減少耕作半徑增加對農業生產造成的不利影響，當地政府及相關部門應結合實際情況采取相應的解決對策。

1）實施有效合理的礦區村莊搬遷工作

淮南市采煤塌陷區村莊的搬遷工作耗時長，牽涉廣，難度大，搬遷工作能否順利進行直接影響搬遷村民未來的生產生活水平。從淮南市搬遷村莊的選址來看搬遷新址遠離農民耕作區，耕作半徑大幅度的增加導致農民耕作便利度大大降低，如果社會保障措施不完善，容易引起農民的不滿，進而嚴重影響社會穩定和農業發展。因此，在制定村莊搬遷規劃時，應預先根據煤炭賦存情況、采煤塌陷范圍及塌陷程度等情況明確各村莊所屬耕作區內耕地的受損狀況，若耕地受損較輕，可在不壓覆可采煤炭資源的要求下，在村民耕地附近合理規劃建設新村址，控制耕作半徑的增加量達到最小，以便于農民出行耕作，農業可持續生產；若耕地受損嚴重，不再適合繼續耕種，可按城鄉一體化的發展理念及建設資源節約型與環境友好型“兩型”城市的要求，將采煤塌陷區村莊搬遷工作與新型城鎮化推進工作相結合，促進城鄉統籌協調發展。針對不同地區、不同社會經濟狀況的村莊，相關部門應充分考慮農民搬遷的意愿和建議，組織相關部門對區域耕作半徑等農業生產情況進行調研，并對村莊搬遷的經濟及技術可行性進行分析和論證，保證村莊搬遷選址合理，基礎設施建設完善，公共服務到位，整體搬遷方案可行。

2）加大扶持力度，促進農業增收

政策因素對壓煤村莊農戶從事農業生產有著很強的指導和鼓勵作用，政府應加大財政支農的力度，出臺一系列支農惠農政策。例如發揮政府在農業科技投入方面的主導作用，提高農業研發投入占農業增加值的比重，提高農業機械化水平，提高農業生產效率；為繼續從事農業生產的農民建立農業生產技術指導機構，鼓勵和引導農民開展農業規模化生產，并提高種糧農民的補貼水平，例如補貼農業生產資料和交通運輸費用；為失地農民設立就業培訓機構，解決剩余勞動力的再就業問題；基于土地適宜性評價分析進行農業產業結構的調整和優化，使農業經濟效益得以提高，農民收入增加，同時完善搬遷農民基本生活保障工作以吸引更多人從事農業生產。

3）加強規模化經營，加快機械化生產

城鄉一體化的實施在促進經濟發展的同時也導致越來越多的農村勞動力放棄農業生產并逐漸向非農產業和城鎮轉移，造成土地荒蕪。為此，應使承包土地流轉給種糧大戶或農業企業等，實行土地規模化經營，消除田埂，使“小塊變大塊”，增加種植面積。另一方面，規模經營使耕地集中連片，為大型機械作業提供了基礎條件，同時利用土地復墾技術修復采煤沉陷損毀的田間道路，平坦寬闊的田間道路是順利耕作的基礎保障，不僅減少農民路途消耗時間，而且也方便農業機械設備進出田地。在農業現代機械化生產的方式下，土地產出率、資源配置效率以及農民從事農業生產的積極性都能得以提高。農業機械化可以推動現代化農業的發展，政府應通過經濟手段對農業機械化進行支持引導，例如在農民購置大型農業機械裝備時，政府對此應提出相關優惠政策，可以實施經濟補貼、低利息或購機貸款擔保等。此外政府應出資培訓農民農業機械生產技術，提高農業機械經營者的技術水平，從而進一步提高農業生產和經營水平。

4 結 論

1）基于30 m分辨率的 GDEM DEM數據，運用均值變點分析法確定了計算淮南市地形起伏度值的最佳統計網格單元，即120 m′120 m。基于該最佳統計單元，計算淮南市地形位置參數，用該參數計算出耕作半徑地形修正系數為1.052。

2）利用墾殖指數對空間耕作半徑進行農業用地布局修正。因受采煤沉陷影響，耕地景觀破碎度增加，有效耕地比率降低，使2015年搬遷村莊所在權屬土地的墾殖指數相比2010年減小。

3）塌陷區村莊搬遷后實際耕作半徑擴大了1～20倍，其中搬遷至鳳凰湖新村的村莊其耕作半徑增加最大，增加了22 540.45 m，搬遷至劉龍新村的村莊其耕作半徑增加最小，增加了914.05 m。

4）采煤塌陷區村莊搬遷后耕作半徑顯著增加，對農業生產造成不利影響：塌陷區村莊搬遷前農民步行出行耕作只需花費9～24 min，而搬遷后則需20～296 min，農民下地耕作的路途消耗時間大幅度增加。為了減少路途消耗時間，農民需要改進出行的交通工具或放棄回家午休以減少往返次數，這直接降低了耕作的便利度，可能削弱農民從事農業生產活動的積極性。農業勞動力也逐漸向非農產業和城鎮轉移，使田地荒蕪，不利于農業可持續發展。

5）針對采煤塌陷區村莊搬遷耕作半徑變化帶來的負面影響提出相應的對策與建議：綜合考慮采煤塌陷情況、農民搬遷意愿、耕作半徑等因素選擇合理的搬遷新址，設計具體可行的整體搬遷方案，實施有效合理的礦區村莊搬遷工作；從政策上加大支農力度，出臺具體的扶持政策，吸引更多人從事農業生產；加強農田規模化經營，加快農業機械化生產，提高農業生產水平。

本文在耕作半徑計算過程中，綜合考慮了地形地貌及農用地布局對其空間距離的定量修正，基于實際耕作半徑的變化特征探討了其對農業生產的影響，為礦區后續壓煤村莊搬遷新址規劃提供參考。但本研究仍存在不足：影響礦區農業生產的因素眾多，本文僅從耕作半徑變化這一角度探討了其對塌陷區農業生產的影響，未能兼顧新形勢下土地流轉、農戶兼業化、農業經營方式變更等影響因素。因此，加強對礦區農業生產影響因素的綜合全面分析，是今后有待進一步完善和探討的方向。

[1] 胡振琪，李晶，趙艷玲. 礦產與糧食復合主產區環境質量和糧食安全的問題?成因與對策[J]. 科技導報，2006，24(3)：21－24. Hu Zhenqi, Li Jing, Zhao Yanling. Problems, reasons and countermeasures for environmental quality and food safety in the overlapped areas of crop and mineral production[J]. Science & Technology Review, 2006, 24(3): 21－24. (in Chinese with English abstract)

[2] 胡振琪，駱永明. 關于重視礦-糧復合區環境質量與糧食安全問題的建議[J]. 科技導報，2006，24(3)：93－94. Hu Zhenqi, Luo Yongming. Suggestions on environmental quality and food safety in overlapped areas of crop and mineral production[J]. Science & Technology Review, 2006, 24(3): 93－94. (in Chinese with English abstract)

[3] Hu Zhenqi, Yang Guanghua, Xiao Wu, et al. Farmland damage and its impact on the overlapped areas of crop land and coal resources in the eastern plains of China[J]. Resources, Conservation and Recycling, 2014, 86: 1–8.

[4] 胡紋，何虹熳. 山地環境下耕作半徑優化農村居民點布局的實證研究[J]. 西部人居環境學刊，2014，29(2)：106－111. Hu Wen, He Hongman. An empirical study on optimization of rural residential layout by applying farming radius in mountain environment[J]. Journal of Human Settlements in West China, 2014, 29(2): 106－111. (in Chinese with English abstract)

[5] H?rnsten L, Fredman P. On the distance to recreational forests in Sweden[J]. Landscape and Urban Planning, 2000, 51(1): 1－10.

[6] Matsuura T, Yokohari M, Azuma A. Identification of potential habitats of gray-faced buzzard in Yatsu landscapes by using digital elevation model and digitized vegetation data[J]. Landscape and Urban Planning, 2005, 70(3/4): 231－243.

[7] Lemessa D, Hylander K, Hamb?ck P. Composition of crops and land-use types in relation to crop raiding pattern at different distances from forests[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2013, 167: 71－78.

[8] Petit C, Aubry C, Rémy-Hall E. Agriculture and proximity to roads: How should farmers and retailers adapt? Examples from the Ile-de-France region[J]. Land Use Policy, 2011, 28(4): 867－876.

[9] Bakker M M, van Doorn A M. Farmer-specific relationships between land use change and landscape factors: Introducing agents in empirical land use modelling[J]. Land Use Policy, 2009, 26(3): 809－817.

[10] Chisholm Michael. Rural Settlement and Land Use[M]. London: Hutchinson University Library, 1962.

[11] De Lisle Garis D. Effects of distance internal to the farm: A challenging subject for North American geographers[J]. The Professional Geographer, 2010, 30(3): 278－288.

[12] Stock C, Bishop I D, Green R. Exploring landscape changes using an envisioning system in rural community workshops[J]. Landscape and Urban Planning, 2007, 79(3/4): 229－239.

[13] 趙愷，惠振江. 陜北黃土丘陵溝壑區農村適宜耕作半徑研究[J]. 山西建筑，2008，34(8)：14－16. Zhao Kai, Hui Zhenjiang. Research of rural suitable farming radius in north Shanxi yellow soil inter-vale area[J]. Shanxi Architecture, 2008, 34(8): 14－16. (in Chinese with English abstract)

[14] 唐麗靜，王冬艷，王霖琳.基于耕作半徑合理布局居民點研究：以山東省沂源縣城鄉建設用地增減掛鉤項目區為例[J]. 中國人口·資源與環境，2014，24(6)：59－64. Tang Lijing, Wang Dongyan, Wang Linlin. Rational distribution of rural settlements based on farming radius: A case study in rural-urban construction land in Yiyuan County, Shandong Province[J]. China Population, Resources and Environment, 2014, 24(6): 59－64. (in Chinese with English abstract)

[15] 角媛梅，胡文英，速少華，等. 哀牢山區哈尼聚落空間格局與耕作半徑研究[J]. 資源科學，2006，30(3)：66－72. Jiao Yuanmei, Hu Wenying, Su Shaohua, et al. Spatial pattern and farming radius of Hani’s settlements in Ailao mountain using GIS[J]. Resources Science, 2006, 30(3): 66－72. (in Chinese with English abstract)

[16] 葉琴麗，王成，蔣福霞，等. 基于耕作半徑的丘陵區純農型農戶集聚規模研究: 以重慶市沙坪壩區白林村為例[J]. 西南大學學報：自然科學版，2013，35(11)：133－140. Ye Qinli, Wang Cheng, Jiang Fuxia, et al. A farming radius-based research of clustering scale of pure agricultural rural households in Hilly areas[J]. Southwest University: Natural Science Edition, 2013, 35(11): 133－140. (in Chinese with English abstract)

[17] 李騫國，石培基，劉春芳，等. 黃土丘陵區鄉村聚落時空演變特征及格局優化：以七里河區為例[J]. 經濟地理，2015，35(1)：126－133. Li Qianguo, Shi Peiji, Liu Chunfang, et al. Spatial-temporal evolution characteristic and pattern optimization of rural settlement in the Loess Hilly region-take Qilihe district for example[J]. Economic Geography, 2015, 35(1): 126－133. (in Chinese with English abstract)

[18] 喬偉峰，吳江國，張小林，等. 基于耕作半徑分析的縣域農村居民點空間布局優化：以安徽省埇橋區為例[J]. 長江流域資源與環境，2013，22(12)：1557－1563. Qiao Weifeng, Wu Jiangguo, Zhang Xiaolin, et al. Optimization of spatial distribution of rural settlements at county scale based on analysis of farming radius: A case study of Yongqiao district in Anhui Province[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2013, 22(12): 1557－1563. (in Chinese with English abstract)

[19] 胡興定，白中科. 基于耕作半徑的采礦復墾區農村居民點安置規模預測[J]. 農業工程學報，2016，32(3)：259－266. Hu Xingding, Bai Zhongke. Prediction for relocation scale of rural settlements based on farming radius in reclamation area of open-pit coal mine[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(3): 259－266. (in Chinese with English abstract)

[20] 楊慶華，楊世先，馬文彬，等. 山地農業區耕地資源空間分布狀況：以云南省玉溪市為例[J]. 山地學報，2005，23(6)：6749－6755. Yang Qinghua, Yang Shixian, Ma Wenbin, et al. Space distributing and using of cultivated land in a mountains area[J]. Journal of Mountain Science, 2005, 23(6): 6749－6755. (in Chinese with English abstract)

[21] 何虹熳. 耕作半徑優化農村居民點布局的實證研究[D]. 重慶：重慶大學，2014. He Hongman. An Empirical Study on How Farming Radius could Optimize Rural Residential Layout[D]. Chongqing: Chongqing University, 2014. (in Chinese with English abstract)

[22] 陶冶，葛幼松，尹凌. 基于GIS的農村居民點撤并可行性研究[J]. 河南科學，2006，25(5)：771－775. Tao Ye, Ge Yousong, Yin Ling. The practicability study of amalgamation of villages based on GIS analysis[J]. Henan Science, 2006, 25(5): 771－775. (in Chinese with English abstract)

[23] 李學東，楊玥，楊波，等. 基于耕作半徑分析的山區農村居民點布局優化[J]. 農業工程學報，2018，34(12)：267－273. Li Xuedong, Yang Yue, Yang Bo, et al. Layout optimization of rural settlements in mountainous areas based on farming radius analysis [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(12): 267－273. (in Chinese with English abstract)

[24] 張慧，隋虹均，蘇航，等. 黑龍江墾區農村居民點與田塊間適宜耕作半徑及影響因素[J]. 農業工程學報，2018，34(11)：217－224. Zhang Hui, Sui Hongjun, Su Hang, et al. Suitable farming radius and its influencing factors in rural residential areas in Heilongjiang Province[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(11): 217－224. (in Chinese with English abstract)

[25] 曾琦，楊耀淇. 壓煤村莊搬遷對農業生產的影響: 以兗州市為例[J]. 中國人口·資源與環境，2017，27(2)：102－108. Zeng Qi, Yang Yaoqi. Influence of coal mining village migration on agricultural production[J]. China population, Resources and Environment, 2017, 27(2): 102－108. (in Chinese with English abstract)

[26] 趙元，胡月明，張新長，等. 農村居民點耕作距離空間分布特征估測分析[J]. 地理科學，2016，36(5)：760－765. Zhao Yuan, Hu Yueming, Zhang Xinchang, et al. Spatial pattern of farming distance in rural area using ESDA[J]. Scientia Geographica Sinica, 2016, 36(5): 760－765. (in Chinese with English abstract)

[27] 鄧毅，薛龍義. 呂梁山區農村居民點耕作距離空間分布特征研究: 以吉縣車城鄉為例[J]. 農業科學研究，2017，38(1)：34－38. Deng Yi, Xue Longyi. An analysis of the spatial distribution of farming distance in mountain area: A case study of Checheng Town in Jixian County[J]. Journal of Agricultural Sciences, 2017, 38(1): 34－38. (in Chinese with English abstract)

[28] 安徽省淮南市采煤塌陷區村莊搬遷規劃[R]. 淮南：淮南市人民政府，2010.

[29] 陳學兄，常慶瑞，郭碧云，等. 基于SRTM DEM數據的中國地形起伏度分析研究[J]. 應用基礎與工程科學學報，2013，21(4)：670－678. Chen Xuexiong, Chang Qingrui, Guo Biyun, et al. Analytical study of the relief amplitude in China based on SRTM DEM data[J]. Journal of Basic Science and Engineering, 2013, 21(4): 670－678. (in Chinese with English abstract)

[30] 張偉，李愛農. 基于DEM的中國地形起伏度適宜計算尺度研究[J]. 地理與地理信息科學，2012，28(4)：8－12. Zhang Wei, Li Ainong. Study on the optimal scale for calculating the relief amplitude in China based on DEM[J]. Geography and Geo-Information Science, 2012, 28(4): 8－12. (in Chinese with English abstract)

[31] Liu W, Sun H. Determination of complexity factor and its relationship with accuracy of representation for DEM terrain[J]. Geo-Spatial Information Science, 2010, 13(4): 249－256.

Change of farming radius of relocated villages and its influence in coal mining subsidence areas

Chen Jingping1, Hu Zhenqi1,2※, Yuan Dongzhu1, Zhao Huishun1

(1.100083,; 2.221116)

Huainan City is a typical city of the overlapped area of crop and coal production, and coal mining subsidence is typical in the country, this paper took the mining subsidence area of Huainan City as the research object, and discussed the change characteristics of the actual farming radius after village relocation in the subsidence area and its impact on agricultural production. It mainly studied the changes in the agricultural production convenience, the mode of labor and the enthusiasm of production activities caused by the change of farming radius, and the adverse effects brought by it. Firstly, based on regular “Equal” method, we calculated the spatial farm radius before and after the village relocation in the subsidence area from 2010 to 2015, which represented only the spatial distance and needs to be corrected. And then based on the DEM data of Huainan City, the relief amplitude of the study area was analyzed and the best statistical unit for calculating the relief amplitude value of Huainan City was determined, and the topographic correction coefficient of the farming radius of Huainan City was calculated based on the unit. According to the cultivated land area in the land ownership area, the regional reclamation index was calculated. Then, the topographic landform and agricultural land layout of the spatial farming radius was quantitatively corrected by using the topographic correction coefficient of the farming radius and reclamation index to obtain the actual farming radius, and the change characteristics of the actual farming radius after village relocation in subsided areas were analyzed. Finally, based on the calculation results of actual farming radius, combined with the field questionnaire survey, the impact of farming radius on agricultural production was analyzed from the aspects of farming convenience and agricultural labor, and corresponding countermeasures and suggestions were put forward. The results showed that: 1) the best statistical unit for extracting relief amplitude in Huainan City based on 30 m by 30 m GDEM DEM data was 120 m by 120 m, and the topographic correction coefficient of the farm radius of rural settlements was 1.052 based on the unit. 2) Due to the impact of coal mining, the ground collapsed, forming sporadic water accumulation areas, increasing the fragmentation of cultivated land and reducing the effective cultivated land ratio, therefore, the reclamation index of the land in which the village was relocated in 2015 was decreased compared to 2010. 3) Through the mathematical model of farming radius, the actual farming radius before and after the village relocation in the coal mining subsidence area was calculated, compared with the farming radius before relocation, the actual farming radius after the village relocation of the coal mining subsidence area had expanded by 1~20 times. Among the villages, those moved to Phoenix lake new village had the highest increase in the farming radius, increasing by 22 540.45 m. The villages relocated to Liulongxin village had the smallest increase in the farming radius, increasing by 914.05 m. 4) By converting actual farming distance into time, we compared the time before and after relocation for farming. Before relocation, it only took 9-24 minutes on foot for farming. However, after relocation it was 20-296 minutes, indicating that the time spent on the road has increased dramatically. In order to reduce the time spent on road, farmers have to update their transportation or reduce the number of round trips, which would directly lower the convenience of farmers farming and may weaken the enthusiasm of farmers in agricultural production activities. Through questionnaire survey, we found that the agricultural population had decreased after the relocation, and increasing farming radius led to more farmers give up agricultural production. The agricultural labor force gradually shifted to non-agricultural industries and towns, causing the farmland to be barren, which is not conducive to the sustainable development of agriculture. 5) In order to reduce the adverse impact of increased farming radius on agricultural production, the local government and relevant departments should take corresponding measures: implementing effective and reasonable relocation of mining villages; increasing agricultural support; strengthening agricultural scale operation and accelerating agricultural mechanization production.

reclamation; agriculture; relocation; coal mining subsidence area;farming radius; relief amplitude

2018-10-26

2019-03-10

國土資源部公益性行業科研專項（200911015-03）； 中國礦業大學(北京) “越崎杰出學者”獎勵計劃資助項目

陳景平，主要研究方向為土地復墾與生態重建。 Email：409416265@qq.com

胡振琪，教授，博士生導師，主要研究方向為土地復墾與生態重建。Email：huzq1963@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.08.034

F311

A

1002-6819(2019)-08-0287-10

陳景平，胡振琪，袁冬竹，趙會順. 采煤塌陷區搬遷村莊耕作半徑變化特征及其影響研究[J]. 農業工程學報，2019，35(8)：287－295. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.08.034 http://www.tcsae.org

Chen Jingping, Hu Zhenqi, Yuan Dongzhu, Zhao Huishun. Change of farming radius of relocated villages and its influence in coal mining subsidence areas[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(8): 287－295. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.08.034 http://www.tcsae.org