重點農區縣域農村居民點用地時空變化及影響因素
——以河南省為例

楊孟豪, 劉阿敏, 曹連海, 閆 安， 王詩星

(1.華北水利水電大學 測繪與地理信息學院, 鄭州 450046; 2.華北水利水電大學 馬克思主義學院, 鄭州 450046)

農村居民點作為農村人口居住、生產和生活的載體[1]，一直是人地關系和鄉村發展研究的熱點[2]。截至2017年末，中國仍有5.77億農村常住人口，龐大的農村人口基數所占據大規模的農村居民點用地將長時間存在并且發揮著至關重要的作用[3]，然而在我國人多地少的國情下，土地資源匱乏卻一直是制約經濟社會發展的主要障礙。我國數量龐大、分布廣袤的農村閑置、廢棄宅基地和不斷外擴的農村居民點用地，浪費了大量的土地資源，帶來嚴峻的資源環境問題[4-5]，對于我國的耕地保護和糧食安全也造成了巨大威脅[6]。2018年中央一號文件提出實施鄉村振興戰略，旨在解決農村發展不平衡不充分問題，實現農業農村現代化目標。農村居民點作為農村用地主要類型，了解其時空變化特征及影響因素對于鄉村振興戰略下的農村土地整治具有重要意義。

近年來，在國家推進新型城鎮化、實施新農村建設、促進城鄉統籌發展等重大戰略背景下，農村居民點的發展問題受到了地理學及相關學科學者們的高度關注，形成了大量的研究成果，包括時空變化[7-9]、空間格局特征[10-11]、影響因素與驅動機制[12-14]等的研究已成為了揭示不同研究尺度下農村居民點時空變化規律的重要內容。從整體研究現狀來看，已有的研究多包括對微觀尺度的村域[14-15]、鎮域[10,16]研究，較小尺度的縣域[11]、市域[12-13]研究，也有涉及全國和區域大范圍[17]的研究，對于中觀尺度的省域研究，特別是涉及河南省等國家重點農區農村居民點用地變化的研究有待豐富。如馮佰香等[18]以寧波市北倉區為研究對象，分析了該區1990—2015年農村居民點的時空變化特征和驅動因素；楊忍等[19]從農村居民點的時空地域格局和空間指向性特征兩個角度出發，對環渤海地區農村居民點的發展特征進行了研究；李裕瑞等[17]基于國家尺度上分析了1996年以來我國農村居民點用地和人均居民點用地的時空變化特征。此外，針對農村居民點變化的驅動機制研究也多側重于地形、區位等[20-22]自然地理條件上的解釋，人類活動作為農村居民點變化的主導因素[12-13]，定量分析社會經濟因素對農村居民點用地變化影響的研究還有待進一步加強。

河南是我國典型的人口和農業大省，是我國的重點農區，承擔著國家和區域糧食生產的重任。自21世紀以來，河南省城鎮化加快發展，農村人口向城鎮大規模轉移，農村地區普遍出現居民點用地空廢現象。同時由于居民點不合理外擴，在農村人口大量減少的背景下，河南省農村居民點用地不減反增，據統計，2000—2014年河南省轉移農村人口達1 444萬，農村居民點面積卻由2000年的1 453 486 hm2增長至2014年的1 597 159 hm2，14 a間增長了143 673 hm2。因此，農村居民點用地問題在河南省顯得更為典型，相關研究的開展也更為緊迫。鑒于此，本文開展中觀尺度典型省份縣域農村居民點用地時空變化研究，識別農村居民點用地變化的主導因素及其作用機制，以期為河南省農村居民點的合理發展提供科學依據。

1 資料與方法

1.1 資料來源

以河南省為案例區，收集整理了河南省109個縣域單元(包括108個縣、縣級市以及1個省直管市濟源市，不含地級市市轄區)2000年、2005年、2010年、2013年4個典型年份的土地利用數據資料和社會經濟數據資料。其中土地利用數據來自河南省國土資源廳對應年份的土地利用現狀數據集；社會經濟數據根據相關年份的《河南省統計年鑒》、《中國縣域統計年鑒》、人口普查數據等收集整理。

1.2 研究方法

為了更加全面地揭示河南省縣域尺度上農村居民點用地數量的時空變化特征，并識別農村居民點用地變化的主導因素及其作用機制。(1) 通過統計河南省各縣域農村居民點用地總數量及人均用地數量，分析河南省縣域農村居民點用地數量的時序變化特征；(2) 采用變異系數和泰爾指數方法分析河南省農村居民點用地數量在縣域尺度上空間差異的時序變化特征；(3) 通過計算河南省各縣域農村居民點用地數量的增減量和農村居民點用地數量的相對變化率，并結合ArcGIS軟件進行空間可視化表達，揭示河南省縣域農村居民點用地變化的空間分異特征；(4) 運用地理探測器模型對所選定影響農村居民點用地變化的因素進行地理探測，從而找出影響河南省農村居民點用地變化的主導因素，并進一步解析其作用機制。

主要方法和計算公式如下：

(1) 變異系數。變異系數是在經濟學統計原理上揭示區域經濟差異相對程度的常見方法，本文以河南省各縣域農村居民點用地數量作為測度河南省農村居民點用地差異的指標，借助變異系數測度河南省農村居民點用地數量在縣域間差異的演變特征。其計算公式為[23]：

(1)

(2) 泰爾指數。該方法是由Theil于1967年為計算收入不平等程度而提出的，后經不斷推廣、完善，已成為了測度屬性區域差異的常用方法之一，本文同樣用其測度河南省農村居民點用地數量的空間差異特征。計算公式為[23]：

(2)

式中：xi和yi分別為河南省縣域i的農村居民點用地數量和人口數量；x和y分別為河南省農村居民點用地總數量和總人口；T為泰爾指數，其值越大說明河南省農村居民點用地數量的空間差異越大。

(3) 相對變化率。相對變化率能反映某一子區域的某一特定土地利用類型相對于整個研究區變化的空間分異特征，計算公式為[24]：

(3)

式中：Uia和Uib分別為河南省縣域i在研究期初與期末的農村居民點用地數量(hm2)；Ca和Cb分別為河南全省在研究期初與期末的農村居民點用地總數量(hm2)；Ri為河南省縣域i農村居民點用地的相對變化率，如果Ri>1，表示縣域i的農村居民點用地數量變化速度大于河南全省的變化速度，反之則相反。

(4) 地理探測器。地理探測器模型是由王勁峰等[25]結合空間疊加技術和集合論提出的，其原理在于檢驗屬性空間分異與影響因子空間分異的空間分布一致性，不同于以往統計學原理的多元線性回歸和主成分分析等方法，對于空間分異的分析功能較弱，地理探測器模型不僅適用的數據類型廣泛，對于數據共線性免疫，而且具備探測多因子在不同空間單元下的不同影響作用及其相互關系的能力[26]。模型公式為：

(4)

2 結果與分析

2.1 農村居民點用地時空變化

2.1.1 時序變化 由圖1可知，2000—2013年，河南省農村居民點用地總量整體呈現增加趨勢。2000—2013年河南省農村居民點用地總量由2000年1 327 367.37 hm2增加至2013年1 412 688.89 hm2，凈增加了85 321.52 hm2,年均增加6 563.19 hm2。從其動態變化過程來說，農村居民點用地變化具有明顯的階段性特征，2005年是河南省農村居民點用地總量變化的節點，2005年之前為減少階段，年均減少了9 366.68 hm2；2005年之后為增加階段，其中在2005—2010年農村居民點用地總量增加了100 961.53 hm2，年均增加量高達20 192.31 hm2，2010—2013年農村居民點用地增加速度有所放緩，農村居民點用地總量增加了31 193.40 hm2，年均增加了10 397.80 hm2，僅為2005—2010年增加速度的一半。

人均農村居民點用地數量變化是反映人地關系演變的重要指標。河南省人均農村居民點用地的變化特征與全省農村居民點用地的變化特征相似，整個研究期內呈現總體增加趨勢，階段上表現為在2005年之前減少，隨后增加的變化特征，2005年也同樣是河南省人均農村居民點用地的變化節點。在2005年之前人均農村居民點用地呈現微弱減少趨勢，年人均減少量不足2 m2；2005年之后人均農村居民點用地呈現增加趨勢，其中以2010—2013年增加趨勢最為明顯，人均增加111.05 m2，年人均增加量高達37.02 m2，是2005—2010年年人均增加量(2.57 m2)的14.4倍。究其原因，發現由于農業比重較大，農村地域廣袤，鄉村人口眾多，河南省以往的城鎮化率較低，城鎮化發展潛力較大，農村待轉移人口眾多，在農村人口基數占絕對優勢的背景下，河南省人均農村居民點用地較小且變化不突出，而近年來隨著河南省承接產業轉移步伐深入推進，工業化推動城鎮化和農業現代化蓬勃發展，有效促進農村人口的轉移，據統計，河南省農村常住人口由2010年5 784萬人減少至2013年5 171萬人，年均轉移人口高達204萬人，全省平均城鎮化率(不含各市轄區)由2010年16.99%增加至2013年的36.21%，農村居民點用地數量的增加和農村人口的顯著減少導致了全省農村居民點用地具有較高的人均水平。

圖1 河南省農村居民點用地數量時序變化

2.1.2 空間差異時序變化 采用變異系數和泰爾指數測度河南省農村居民點用地數量的空間差異如圖2所示。從變異系數的變化態勢來看，2000—2013年河南省縣域農村居民點用地數量的變異系數呈現先減小后增大的發展態勢，這表明研究期內河南省縣域農村居民點用地數量的空間差異呈現先縮小后擴大的變化態勢。具體來說，縣域農村居民點用地數量空間差異的時序變化分為3個階段，即2000—2005年期間縣域農村居民點用地數量的空間差異呈現緩慢縮小后，在2005—2010年期間呈現迅速縮小態勢，2010年之后又呈現迅速擴大態勢。河南省縣域農村居民點用地數量的空間差異整體上略有擴大，變異系數基本維持在0.472左右，空間差異的擴大趨勢不明顯。從泰爾指數的動態變化趨勢來看，泰爾指數的變化特征與變異系數的變化特征一致，研究期內同樣呈現出先緩慢減小后迅速減小，最后迅速增加的階段性變化以及農村居民點用地數量的空間差異整體略有增加的特征。

圖2 河南省農村居民點用地數量空間差異變化

2.1.3 用地數量變化的空間分異 從河南省縣域尺度出發，統計研究時段初期到末期農村居民點用地數量的變化情況，利用ArcGIS軟件中自然斷點法，從用地數量減少和增加的角度，將研究期內河南省縣域農村居民點用地數量的變化幅度分別劃分為3個級別，對應3種變化幅度：(1) 農村居民點用地數量減少：高度減少(<-3 013.29 hm2)、中度減少(-3 013.28～-1 183.95 hm2)、低度減少(-1 183.94～0 hm2)；(2) 農村居民點用地數量增加：高度增加(>2 678.39 hm2)、中度增加(1 290.20～2 678.38 hm2)、低度增加(0.01～1 290.19 hm2)，進而繪制了河南省2010—2013年農村居民點用地數量變化幅度的空間分布圖(圖3)。

由圖3可知，河南省2000—2013年各縣域農村居民點用地絕對數量變化各異，有增有減。其中，農村居民點用地數量增加的縣域個數高達76個，主要在豫北的焦作、鶴壁、濟源和豫西的洛陽以及豫中的許昌等地市的全部縣域集聚分布，并且在鄭州、新鄉、安陽、濮陽、三門峽、商丘、周口和信陽等地市的大部分縣域也明顯集聚分布；農村居民點用地數量減少的縣域個數僅有33個，重點集中在兩個地區：(1) 由漯河全部縣域、駐馬店、南陽和平頂山等地市的大部分縣域組成的團狀地區；(2) 由開封市部分縣域和封丘縣、滑縣、濮陽縣組成的條帶狀區域。從農村居民點用地數量的變化幅度上看，農村居民點用地數量處于增加狀態的各個級別縣域個數明顯多于減少狀態所對應級別的縣域個數。其中，農村居民點用地數量高度增加的縣域主要集中在豫東的商丘、周口和豫南的信陽等省域邊界一帶。中度增加的縣域主要分布3個地區：(1) 鄭州南部許昌北部縣域、焦作南部以及洛陽市所組成的團狀地區；(2) 開封東部商丘西部縣域和周口中北部縣域組成的條帶狀區域；(3) 豫北安陽、新鄉和焦作少數分布。輕度增加的縣域主要集中在豫北各地市的部分縣域、南陽西部和信陽南部的部分縣域以及平頂山許昌交界線一帶。農村居民點用地數量高度減少的縣域在駐馬店部分縣域呈現明顯的小范圍集聚態勢。中度減少的縣域則主要環繞或鄰近農村居民點用地數量高度減少的地區分布，另外在鄭州、開封、周口和濮陽也有零星分布。輕度減少的縣域布局比較分散，在河南省域上呈零星分布格局。

河南省各縣域間社會經濟發展環境以及自然資源稟賦各異，其農村居民點用地數量的變化也不盡相同。農村居民點用地數量變化的空間分異還可用相對變化率進行定量測度。根據各縣域農村居民點用地數量相對變化率的計算結果，結合ArcGIS軟件對其進行空間化表達如圖4所示。可以看出河南省農村居民點用地數量的相對變化率也存在地域差異，相對變化率為負值的對應農村居民點用地數量減少，縣域分布與上述研究結果一致。2000—2013年，河南省農村居民點用地數量變化速率低于全省平均變化速率的縣域數量有10個，均是農村居民點用地數量輕度增加的縣域。農村居民點用地數量相對變化率在1.00以上的縣域有66個，主要集中分布在豫西洛陽、豫北焦作、鶴壁、濟源等地市和濮陽、許昌、商丘、信陽、周口等地市的大部分地區以及鄭州市、安陽等地市的部分地區，另外在開封、平頂山、新鄉、三門峽、南陽和駐馬店等地市也有零星分布，這說明了上述地區的農村居民點用地數量變化速率均高于全省的平均水平。

圖3 河南省縣域農村居民點用地數量空間變化

圖4 河南省縣域農村居民點用地數量相對變化率空間格局

2.2 農村居民點用地數量變化的影響因素分析

2.2.1 影響因素的選擇 農村居民點用地數量變化與自然、社會經濟、人口、土地管理等因素密切相關。河南省地處華北平原地區，地形地貌等自然因素在短期內對農村居民點用地變化的作用不大且相對恒定，而城鎮化和新農村建設背景下的社會經濟、人口、土地管理等因素在近些年來的劇烈變化是導致河南省農村居民點用地變化的主要原因。由此本研究在參考國內已有研究[12-14,16,18,27-30]的基礎上，結合河南省實際情況及資料可獲性，遵循科學性、全面性、客觀性等原則遴選了19個指標作為農村居民點用地數量變化的影響因素。具體為：人均GDP(X1)、二三產業產值比重(X2)，反映了研究區經濟發展的總體水平；農民人均純收入(X3)、城鄉收入比(X4)、城鄉居民儲蓄存款余額(X5)，反映了研究區農村和城鎮的生活水平；固定資產投資額(X6)、地均財政收入(X7)，反映了研究區經濟投入和社會公益設施建設的能力；農業機械總動力(X8)、農業總產值(X9)、地均糧食產量(X10)、土地墾殖率(X11)、人均耕地面積(X12)，反映了研究區農業生產水平和規模；農村常住人口(X13)、農村人口密度(X14)、鄉村戶數(X15)，反映了研究區農村人口和家庭的規模；農村人口半城市化率(X16)(即(農業戶籍人口—農村常住人口)/農業戶籍人口)、城市化率(X17)、農業就業人口比重(X18)，反映了研究區農村人口的外流水平；農村人均住房面積(X19)反映了研究區農村人口對住房的需求水平。本研究以河南省109個縣域單元2000年、2005年、2010年、2013年4個典型年份共436個分析樣本，構成面板數據，進而分析比較各因素對河南省縣域農村居民點用地變化的影響。

2.2.2 主導因素的識別與解析 借助地理探測器模型獲得各影響因素對農村居民點用地變化的影響力，進而識別出影響農村居民點用地變化的主導因素，計算結果見表1。研究期內，除了鄉村戶數、農村常住人口、農業總產值和農業機械總動力4個因素對農村居民點用地變化的影響力值較高外(鄉村戶數和農村常住人口這兩個因素的影響作用尤為顯著，影響力值高達0.6以上)，其他因素對農村居民點用地變化的影響力整體較弱。綜合地理探測器對各影響因素的探測結果，確定鄉村戶數、農村常住人口、農業總產值、農業機械總動力是研究期內影響河南省縣域農村居民點用地變化的主導因素。本文進一步解析了主導影響因素的作用機制，為河南省農村居民點科學整治提供參考。

(1) 鄉村戶數和農村常住人口，是考察農村家庭規模和人口規模對農村居民點用地變化作用的重要指標。研究期內，鄉村戶數對河南省縣域農村居民點用地變化的影響作用最強，影響力值高達0.790，其次是農村常住人口，影響力值為0.639。結合圖5B和圖5C發現，鄉村戶數和農村常住人口在縣域尺度上空間分布特征與農村居民點用地的空間分布(圖5A)極為相似，即鄉村戶數和農村常住人口越多的縣域也存在著越多的農村居民點用地數量。分析可知，在農村家庭類型逐漸由主干向多核心演變的農村發展背景下，農村傳統大型家庭戶往往會轉變為多個小型家庭戶，而我國“戶”又是取得農村宅基地的唯一合法主體，因此鄉村戶數越多的縣域，必將導致越多的農村居民點用地數量；此外，作為農村人口數量在我國所有省份中排名第一的省份，河南省農村居民點必須要滿足農業人口的居住要求，那些農村常住人口較多的縣域，人們為了滿足其對生產、生活的需要，對農村建設用地的需求也就較大，勢必會刺激著居住面積、交通條件及公共設施等不斷提高，進而促使這些縣域擁有較高水平的農村居民點用地數量。

(2) 農業總產值和農業機械總動力，是反映農業生產水平對農村居民點用地變化影響的重要指標。2000—2013年，農業總產值和農業機械總動力對農村居民點用地變化的影響力值分別為0.353，0.342，兩值相差不大，說明這兩個因素對河南省農村居民點用地變化的影響作用相當。從地域分布上看，農業總產值(圖5D)和農業機械總動力(圖5E)的空間分布具有較強的一致性，農業總產值較高的縣域，其農業機械總動力也較高，而且兩者的整體變化特征與農村居民點用地變化特征(圖5A)也相似，均有東高西低的特點。深入分析發現，河南省作為我國重點農區，農村范圍廣袤，農業經濟比重較高，因而提高農業生產水平對農村居民點發展的促進作用較為突出。生產決定生活，農業生產水平較高的縣域，鄉村居民的收入水平也相應較高，從而在一定程度上提高了鄉村居民的建房能力，激發了鄉村家庭改善居住環境的需求，在這種狀況下，較原始的“磚瓦房”已經不能滿足鄉村居民的生活要求，“豪華版”鄉村樓房紛紛建立，進而導致這些縣域的農村居民點用地數量相對較多。

表1 河南省農村居民點變化影響因素的地理探測結果

圖5 2000-2013年河南省農村居民點用地及主導因素多年平均值分級

3 討 論

本研究以河南省為例，利用變異系數、泰爾指數、相對變化率等方法對重點農區縣域農村居民點用地時空變化特征進行了分析，并結合地理探測器方法識別了影響農村居民點用地變化的主導因素及其作用機制，這為從時空2個維度識別我國農區農村居民點用地演變過程、挖掘農村居民點用地變化驅動力提供了實證基礎。另外，本研究基于縣域小尺度，揭示中觀尺度省域范圍的農村居民點用地時空變化特征及影響因素，也是對省域層面相關研究成果的深入和完善，同時可為省域農村居民點整治宏觀決策提供科學依據。

河南省作為一個農業大省，研究期內農村居民點面積呈現明顯增加趨勢，這與徐羽等[30]對同樣是農業大省的江西省、楊忍等[19]對黃淮海、魯南等傳統農區、李小建等[1]對我國中部農區鞏義市以及王介勇等[31]對黃淮海平原農區典型村莊的研究結果一致，這在一定程度上說明了我國農區在當前農業人口快速轉移背景下，農區存在著農村居民點用地不降反增現象，農村人口與土地關系亟待調整。與相關研究結果類似，本研究認為鄉村戶數、農村常住人口、農業總產值和農業機械總動力等來自農村自身的因素是驅動河南省農村居民點用地變化的主導因素。如劉超等[9]認為農林牧漁業總產值、農業機械總動力等因素驅動著關中地區農村居民點用地變化；馮應斌等[14]基于村域尺度上認為農戶數量是導致農村居民點用地變化的主導因素；徐羽等[30]對江西省的研究表明，農業發展及人口的增加是促進農村居民點發展壯大的首要驅動因素。究其原因可能是在于這些地區受制于經濟發展滯緩及非農經濟不發達，農村自身要素的發展仍處于主導地位，是促使農村居民點用地變化的主要動力。需要說明的是，本研究認為農民人均純收入對農村居民點用地變化的影響較小，此結論與人們認為“農民人均純收入對農村居民點用地變化的影響應較大”的感性認識矛盾，這種矛盾可以從以下兩方面解釋：(1) 作為農業大省，河南省各縣域農民人均純收入整體不高且差異不大，這在一定程度上弱化了其在農村居民點用地變化上的解釋力；(2) 最重要的原因應該是農民人均純收入對河南省縣域農村居民點用地變化具有雙向作用，即驅動或抑制農村居民點用地的擴張。通過比較河南省農民人均純收入和農村居民點用地的縣域分布情況發現，農民人均純收入較高的縣域，存在著農村居民點用地數量較低和較高兩種情況，反之亦然，這就可能一定程度上抵消農民人均純收入的影響力。

此外，傳統的影響因素驅動力分析中主要采用統計分析方法、系統分析法和模型化方法等[13-14,16,32]，這些計算模型對數據的要求及假設條件較多，如正態性及同方差性等，而現實中的地理事物無法完全滿足這些要求，以致于其數學模型的效果受限。地理探測器模型是一種新的評價地理事物與其驅動因子之間關系的空間分析模型，本研究將地理探測器引入到農村居民點用地變化驅動力的定量研究中，具有以下優點：(1) 該模型幾乎無假設條件，克服了傳統計算模型處理類似問題的局限性；(2) 可以定量分析引起農村居民點變化的各影響因素之間的相對重要性；(3) 對于自變量的共線性問題無需處理，該模型可保證其對多自變量共線性免疫。因此，本研究引入地理探測器模型可保障研究結果的可靠性。

另外需要說明的是，農村居民點用地變化的影響因素錯綜復雜，除了本文所陳述的因素外，制度、管理政策的階段性變化也是造成農村居民點用地變化的重要因素[1,12-13,29]，但在定量識別影響因素作用機制的研究中，往往因其難以量化而被忽視。因此，如何量化這些因素使其與其他因素具有可比性還有待深入探究。

4 結 論

(1) 2000—2013年河南省農村居民點用地總量整體呈現增加趨勢，增加速度以2005—2010年最為迅速；人均農村居民點用地數量同樣表現為整體增加趨勢，由于2010年以后農村人口向城鎮的快速轉移，人均農村居民點用地數量在2010—2013年增加最快。

(2) 2000—2013年，河南省農村居民點用地數量空間差異整體略有擴大，空間差異時序變化的階段性特征明顯，呈現出緩慢縮小—迅速縮小—迅速擴大的發展過程。

(3) 2000—2013年河南省農村居民點用地數量變化的空間差異顯著，多數縣域的農村居民點用地數量有不同幅度的增加；多數縣域的農村居民點用地數量變化速率高于全省平均變化速率。

(4) 鄉村戶數、農村常住人口、農業總產值和農業機械總動力等來自農村自身的因素是驅動農村居民點用地變化的主導因素。針對主導因素的特性，解析了其對河南省縣域農村居民點用地變化的影響機制，為農村居民點整治提供依據。