黑龍江省現代農業區農村居民點空間布局優化研究

隋虹均, 張 慧, 于詩雯, 邱凱玉, 劉浩然,

姜佩林2, 欒思雨2, 宋雪晴2, 章桂芳4

(1.東北大學 土地管理研究所, 沈陽 110169; 2.東北農業大學 公共管理與法學院,哈爾濱 150030; 3.遼寧廣恒規劃設計有限公司, 沈陽110000; 4.中山大學 地球與工程學院, 廣州 510275)

農村居民點作為農村社會的基本地域單元和基本聚落地，主要反映了在農業生產過程中人類對自然環境的適應，及對發展空間的干預、調整和重構[1]。長期以來，我國的農村居民點缺少系統的規劃，在農村居民點建設與發展過程中，存在農戶居住建設缺乏有效管理、住宅布局散亂、土地利用效率低下等一系列的問題[2-3]，導致農村居民點空間格局出現失衡狀態，加上農村居民點規模小，缺乏統籌規劃，基礎設施配套難，失衡的農村居民點空間格局給農村的生產、生活、生態帶來不利的影響。隨著近年來我國對農村居民點問題的認識加深，目前在全國范圍內席卷而來一股農村居民點整治的熱潮，我國的廣大農村地區紛紛開展了農村居民點整治工作。當前我國北方平原地區農村居民點的集聚度有著不同程度的增強，同時農村居民點的形態也更趨于規則。但在黑龍江省農業現代化區域即墾區目前已分化出兩類不同功能的農村居民點，分別為聚居態農村居民點與田間散居住宅。聚居態農村居民點整體規模較大內部公共基礎服務設施完善可以大大提高農民日常生活中的幸福感與獲得感，是服務農民日常生活的農村居民點；田間散居住宅是由于當前的聚居態主要農村居民點無法滿足現有的農業生產模式，農民為提高耕種效率在耕作時期用于農戶暫時性居住的住宅。當前墾區多數農戶同時擁有兩類農村居民點，“一戶兩宅”必定將造成墾區人均建設用地的超標，降低土地利用的集約度。因此對黑龍江省農業現代化區域即墾區開展農村居民點空間布局優化研究，重構與當前墾區農業生產模式相匹配的農村居民點空間體系，對實現土地的高效與集約利用具有重要的意義。

目前眾多學者對我國典型地形區和典型功能區進行了大量的鄉村聚落空間布局優化調整和居民點內部村莊整理的研究。在對山地鄉村聚落進行空間布局優化調整時，將農村居民點劃分為保留居民點、遷移居民點和集聚居民點，通過村莊合并完成農村居民點空間布局調整[4]；在對黃土丘陵區鄉村聚落進行布局優化研究時，通過分析該區域內村莊的空間布局、動態變化特征和主要驅動因素，提出了城鎮化整理型、集聚發展型和遷移型3種空間優化模式[5]；在對廈門市村莊的空間分布演變進行分析時，提出鄉村聚落空間結構優化調整方案，將鄉村聚落用地劃分為優勢發展區、空間結構優化區、交通網絡優化區、空間結構與交通網絡優化區以及限制發展區，并提出相應的優化策略[6]；通過對西南山區散居農村居民點的空間分布特征的分析，結合地形、交通、經濟和耕地資源等影響因素，提出山區農村居民點規劃應堅持“集中為主，分散為輔，散中有聚”的優化布局原則[7]；在考察了廈門市馬洋溪生態旅游區的“旅游吸引物、旅游小鎮與鄉村環境”三大空間載體在旅游城鎮化進程中的空間異化和空間關聯性，對旅游區提出整理方案，整理內容包括：確定保留的居民點和撤并的居民點并嚴格控制生態紅線[8]；在對河北省淶水縣野三坡旅游區內村莊的生產、生活、生態3類空間進行分析時，提出通過突出地方文化特色、強化服務功能、加強生態景觀建設等方法，提升村莊的旅游服務價值[9]。盡管已有研究為農村居民點的整治工作提供了大量的參考依據，但研究往往忽視微觀層面的差異，存在農村居民點布局優化的盲目模仿和“一刀切”現象，研究成果對農村居民點布局優化實踐的指導性不強，同時在布局優化的過程中也往往忽略了對農村居民點數量與規模的限定。

鑒于此，本文以黑龍江省農墾建三江管理局所轄八五九農場為研究區，八五九農場位于三江平原東部，其具有耕地面積大、機械化水平高等特點，是現代農業典型示范區與黑龍江省兩大平原現代農業綜合配套改革試驗區，同時也為黑龍江省農場群中農業現代化和城鎮化發展較快的農場之一。當前八五九農場內部同時擁有大規模聚居態農村居民點與田間散居住宅，并且散居住宅的數量較為龐大，為開展黑龍江省農業現代化區域農村居民點空間布局優化研究的典型區域。利用撫遠市與饒河縣2015年土地利用變更調查矢量數據庫以及高分辨率遙感影像，采用空間分析、耕作壓力系數與農村居民點規模預測模型相結合的方法，對八五九農場農村居民點進行空間布局調整，同時在保證集約利用建設用地的前提下確定各管理區農村居民點的數量、規模以及可承載的人口量，以期為我國廣大農村地區開展農村居民點整治工作提供參考與借鑒。

1 研究區概況

黑龍江農墾總局建三江管理分局所轄八五九農場位于佳木斯市撫遠市和雙鴨山市饒河縣境內，地處三江平原東部地帶，其北鄰前哨農場；西接二道河、前鋒、勝利農場；東與撫遠市海青鄉毗鄰；南隔烏蘇里江與俄羅斯相望。八五九農場位于133°49′37″—134°32′20″E，47°21′30″—47°50′09″N，南北長59 km，東西寬54 km，邊界線總長298.17 km。研究區設定總廠、管理區、連隊(作業站)3級管理機構，農場所轄11個管理區23個連隊，1個場部(科研作業站)，1個副業隊和1個國儲，總體地勢為西南高、東北低，地形由完達山余脈向三江平原過度，土地總面積為1 355 km2。連隊是墾區從事農業生產的基層單位，農場建廠之初，為每個連隊統一規劃設計1個農村居民點，居民點內部的房屋、道路、林帶按照統一的規制布局建設。截至2017年年末，八五九農場人口總數為21 591人，9 371戶，生產總值20.23億元[10]。

2 數據來源與方法

2.1 數據來源與處理

本研究矢量數據源于黑龍江省2015年土地利用變更調查矢量數據庫，柵格數據源自ArcGIS Server平臺2015年佳木斯市撫遠市與雙鴨山市饒河縣遙感影像，空間分辨率為0.6 m×0.6 m，社會經濟數據來自黑龍江墾區2018年統計年鑒。利用ArcGIS 10.0軟件提取佳木斯市撫遠市與雙鴨山市饒河縣行政區劃，通過SQL語言查詢八五九農場行政區劃并將其進行合并處理獲得完整的研究區行政區劃圖；以八五九農場行政區劃圖為基礎對佳木斯市撫遠市與雙鴨山市饒河縣的地類圖斑進行剪裁處理獲得研究區土地利用矢量數據。同時對撫遠市與饒河縣遙感影像進行鑲嵌處理，利用八五九農場行政區劃圖件對鑲嵌后的遙感影像進行地理配準并剪裁，獲得八五九農場遙感影像。提取研究區土地利用矢量數據中的農村居民點，并將其與遙感影像疊置，判定研究區農村居民點類型即大規模聚居態主要農村居民點與田間小規模散居住宅(圖1—2)。

圖1 聚居居民點

圖2 田間散居住宅

2.2 研究方法

2.2.1 耕作壓力系數 耕作壓力系數代表了單位面積的耕地上承載的農村勞動力的多少，可充分體現出農村居民點與耕地的空間分布狀態(公式1)[11-12]。當耕作壓力系數(Ii)等于1時，農村居民點緩沖區面積與耕地面積相等，是農村居民點與耕地的最佳分布狀態，即“耕者有其田”；當耕作壓力系數(Ii)大于1時，農村居民點緩沖區面積大于耕地面積，區域內耕地均在農村居民點耕作半徑內，農村勞動力較為浪費，耕作壓力過大；當耕作壓力系數(Ii)小于1時，農村居民點緩沖區面積小于耕地面積，部分耕地位于農村居民點耕作半徑之外，耕地未能被充分的利用無法發揮出土地的最大的經濟效益，耕作壓力過低。本研究在研究區范圍的基礎上，構建1 km×1 km評價網格，以各管理區農村居民點適宜耕作半徑為相應大規模聚居態農村居民點的緩沖半徑構建研究區農村居民點緩沖區，并將其與評價網格和各管理區內的耕地矢量數據進行疊置，統計計算各評價單元內耕作壓力系數，為研究區農村居民點布局調整提供基礎信息。

Ii=Hi/Gi

(1)

式中：Ii為耕作壓力系數；Hi為基于耕作半徑的農村居民點緩沖區面積；Gi為耕地面積。

2.2.2 反距離加權插值(IDW) 反距離加權插值，是假設未知值的點受近距離已知點的影響比遠距離已知點的影響更大，其所有預測值均介于已知的最大值和最小值之間，是一種精確的插值法(公式2)[13]。本研究以各評價單元內的耕作壓力系數為基礎屬性信息，運用反距離加權(IDW)插值構建研究區耕作壓力系數空間分布圖，并以此為基礎以耕作壓力為導向，對研究區農村居民點進行布局調整。

(2)

式中：Z0為點0的估計值；Zi為已知點i的Z值；di為已知點i與點0間的距離；s為在估算中用到的已知點數目；k為確定的冪。

2.2.3 農村居民點規模預測模型 農村居民點規模預測模型是綜合耕聚比(公式3)與耕地面積和耕作半徑間的關系式(公式4)，預測未來農村居民點規模[14]，現已廣泛應用于農村居民點規模的研究中，是當前精確預測農村居民點規模的主流方法之一。本研究以研究區人口數量為基礎，參照《中華人民共和國村鎮規劃標準》中農村人均建設用地面積標準，同時在保證耕地面積持續現狀的基礎上，運用農村居民點規模預測模型(公式5)，確定研究區在進行農村居民點布局調整后的各個管理區農村居民點的規模與數量。

(3)

N·M=π·β·R2

(4)

(5)

式中：G為耕聚比；N為農村居民點內部的人口數量；M為農村居民點內部的人均耕地數量；β為墾殖系數(耕地面積與土地總面積的比值)；R為農村居民點耕作半徑；J為農村居民點規模。

3 結果與分析

3.1 研究區農村居民點用地現狀

研究區內包括11個管理區，23個連隊(作業站)，各連隊擁有兩類農村居民點共計365個，農村住宅用地總面積為868 hm2。其中每個連隊均擁有一個大規模聚居態的主要農村居民點，而在距其一定距離范圍內的田塊間，散布著大量的小規模散居住宅用地。研究區共擁有大規模聚居態的主要農村居民點23個，總面積為568 hm2，平均規模為23.7 hm2；田間散布的散居住宅共計342個，用地總面積300 hm2，平均用地面積0.87 hm2，小面積田間散居住宅的數量約為大規模聚居態主要農村居民點的15倍。研究區內的農村居民點規模主要集中在0～10 hm2，小于20 hm2的農村居民點數量占農村居民點總數的93.97%，而面積大于20 hm2的大規模農村居民點僅為22個占農村居民點總數的6.03%(圖3)。截至2017年末，黑龍江墾區八五九農場人口總數為2.16萬人，人均建設用地面積為401.85 m2/人，遠超農村人均建設用地150 m2/人的國家標準[15]。通過上述分析，雖然八五九農場內部大規模聚居態的農村居民點數量較少，但部分農戶在擁有大規模聚居態的農村居民點的同時仍擁有田間散居住宅，并且田間散居住宅的數量為大規模聚居態主要居民點的15倍；同時研究區農村居民點在空間布局上呈現出每個連隊均擁有一個大規模聚居態的主要農村居民點，而在距其一定距離范圍內的田塊間，散布著大量的小規模散居住宅用地，導致人均建設用地面積遠超出國家標準167.9%，致使農場內部土地粗放利用，降低了有效耕地面積，加劇了土地資源的供需矛盾。

圖3 研究區農村居民點用地面積頻數分布

3.2 研究區農村居民點耕作半徑

3.2.1 研究區農村居民點耕作半徑現狀分析 利用ArcGIS 10.0軟件提取八五九農場各管理區范圍內大規模聚居態農村居民點與耕地質心，運用點距離分析確定各管理區大規模聚居態農村居民點與耕地之間的最大空間距離，即各管理區的最大耕作半徑。結果表明：八五九農場第1至第11管理區耕作半徑依次為：12.2，8，7.9，6.8，9.1，14.5，13.4，15，13，14.6，21 km；平均耕作半徑為12.3 km；最小耕作半徑為6.8 km；最大耕作半徑為21 km。通過實地調研發現，八五九農場農民日常耕作出行所采取的主要方式為農機出行，出行速度為250 m/min，因此八五九農場農民耕作平均出行時間為49.2 min，最短與最長出行時間分別為27.2，84.0 min，超出農戶日常耕作可接受的時間范疇。耕作半徑為農村居民點的農業生產服務半徑，當耕作半徑與農業生產不相適應時，農民會自發地對耕作半徑進行調整，由于農場當前耕作半徑過大，耕作出行時間過長，浪費時間過多，農戶為了節約耕作時間，提高農業生產效率，選擇農忙時在田間修建散居住宅以縮短耕作半徑，因此當前過大的耕作半徑導致農場田間產生大量的小規模散居住宅。通過以上分析可知，現有過大的耕作半徑導致農場大規模聚居態農村居民點無法滿足當前的農業生產模式，是農場田間布滿小規模散居住宅的主要原因。

3.2.2 研究區農村居民點適宜耕作半徑 根據筆者已有對八五九農場農村居民點適宜耕作半徑的研究成果[16]，八五九農場第1至第11管理區農村居民點適宜耕作半徑依次為：4 790，3 265，4 059，4 592，4 554，4 649，4 254，5 726，5 746，6 527，7 438 m，具體計算過程在此不在進行贅述。

3.3 研究區農村居民點空間布局調整

3.3.1 耕作壓力系數分析 利用ArcGIS 10.0軟件提取研究區各管理區大規模聚居態農村居民點質心，并以各管理區適宜耕作半徑為緩沖半徑生成研究區聚居態農村居民點緩沖區。同時為研究區構造1 km×1 km的評價網格，并將其與聚居態農村居民點緩沖區以及研究區耕地矢量數據進行疊置，統計計算各評價單元內聚居態農村居民點緩沖區與耕地面積，以及二者的比值即耕作壓力系數，并通過反距離加權法(IDW)[17-20]生成研究區耕作壓力系數分布圖。依據耕作壓力系數的定義以及計算結果，將耕作壓力系數劃分為3類。即0～1，表明該單元部分耕地在聚居態農村居民點耕作半徑之外，耕地未被充分利用；1～2，表示聚居態農村居民點與耕地分布合理，耕地已被充分耕作；>2，表明耕作壓力過大，農場勞動力較為浪費，具體如圖4所示。

通過對研究區耕作壓力系數分布圖(圖4)與土地利用現狀圖(圖5)的疊加分析可知：(1) 八五九農場耕作壓力系數分布主要以低耕作壓力為主，同時伴有部分耕作壓力適宜區以及少量高耕作壓力區，農村居民點缺乏合理的布局急需重新的進行布局優化。(2) 高耕作壓力區主要集中分布于第8,9,10管理區的西側邊界、第11管理區的南部、第1管理區中部、第4管理區西側以及場部的東南部。(3) 第8,9,10管理區西側邊緣分布大量的河流與內陸灘涂，該區域耕地占有量較低，導致耕作壓力系數過大；第11管理區南部為大面積的沼澤地，鮮有耕地分布，致使該區域耕作壓力系數較高；第1管理區中部與第4管理區西部用地類型主要以有林地為主，同時第1管理區在中部地區建有兩個聚居態農村居民點，進而耕作壓力系數過大；八五九農場場部為整個農場經濟文化政治中心隨著場部城鎮化的發展向外的擴張占用周圍大量耕地致使場部耕作壓力系數過大。通過上述分析可知，八五九農場主要以低耕作壓力區為主，同時伴有適宜耕作壓力區和少量高耕作壓力區；高耕作壓力區主要是由于農場內部多種生態保護區以及場部城鎮化發展耕地占有量稀少導致，因此為滿足當前農場的農業生產模式，八五九農場的農村居民點布局亟需進行調整與優化。

圖4 研究區耕作壓力系數分布

圖5 研究區土地利用現狀

3.3.2 農村居民點空間布局調整 高耕作壓力區耕作壓力系數過大，區域農村勞動力相對集中；低耕作壓力區耕作壓力系數過小，表現出該區域土地未能發揮出最大的經濟效益存在土地浪費的問題。同時低耕作壓力區由于未能完全發揮出土地的最大效能，農戶為提高經濟效益仍會繼續選擇農忙時在該區域進行臨時居住，田間存在大量散居住宅的現象將會再次發生，因此應以耕作壓力系數為導向對八五九農場進行農村居民點的布局調整。鑒于此，本研究將低耕作壓力區、適宜耕作壓力區、高耕作壓力區依次劃分為農村居民點建新區、農村居民點適宜區與農村居民點拆舊區。為實現八五九農場農村居民點與耕地的合理布局，提高農村居民點與當前農場農業生產模式相適應的程度，應將整個八五九農場范圍內的農村居民點進行重新布局，平衡耕作壓力系數，使全區域均達到農村居民點適宜區的布局狀態。高耕作壓力區即農村居民點拆舊區應積極進行農村居民點的拆除與耕地的復墾工作，低耕作壓力區即農村居民點建新區應大力推進農村居民點的建新工作并積極接納居民點拆舊區農戶，確保八五九農場農村居民點拆舊與建新區域相掛鉤，在保證耕地不減少建設用地不增加的同時，完成農村居民點的布局優化實現農場全區域均為農村居民點適宜區的目標。綜上，八五九農場應實現高耕作壓力區即農村居民點拆舊區與低耕作壓力區即農村農民居民點建新區的增減掛鉤，積極進行拆舊區農村居民點的拆除與耕地復墾，推進建新區農村居民點的建立，平衡耕作壓力系數，實現八五九農場全區域均為農村居民點適宜區的布局目標。

3.4 研究區農村居民點規模與數量

依據耕地占補平衡法律規定，八五九農場在進行農村居民點布局調整時，耕地復墾率必須≥100%，本研究假設耕地復墾率為100%，即農村居民點布局調整后的耕地面積應與調整前的耕地面積保持一致為92 505.1 hm2，則墾殖系數為0.71。同時參照《中華人民共和國村鎮規劃標準》農村人均建設用地面積上限(150 m2/人)，因此本研究以150 m2/人為八五九農場人均建設用地標準，結合2017年末農場21 591人的人口基數，故八五九農場重新布局后建設用地總面積應為324 hm2，共可騰退農場居住用地544 hm2。利用農場重新布局優化后的建設用地與耕地面積，通過耕聚比計算模型，八五九農場農村居民點調整后的耕聚比為285.5。同時結合各管理區農村居民點適宜耕作半徑，通過農村居民點規模預測模型的統計計算可知，八五九農場第1至第11管理區農村居民點的總規模、數量、平均規模與平均承載人口數量，具體見表1；同時依據研究區耕作壓力系數的空間分布，結合農村居民點空間布局調整方案，參照各管理區農村居民點適宜耕作半徑以及農村居民點的數量，對研究區進行農村居民點空間布局優化，具體如圖6所示。

表1 各管理區農村居民點總規模、數量、平均規模、承載人口

通過以上分析可知，在保證八五九農場節約與集約利用建設用地的前提下，農村居民點在進行布局調整后，第1至第11管理區農村居民點的數量應分別為：2，3，1，2，2，2，2，2，2，2，2個；平均規模應依次為：8.96，2.77，12.87，8.23，8.10，8.44，7.07，12.80，12.89，16.63，21.60 hm2，平均可承載人口分別為：597，185，858，549，540，563，471，853，859，1 109，1 440人，共計可騰退農場居住用地544 hm2。

4 結 論

(1) 當前八五九農場農村居民點耕作半徑過大無法滿足當前的農業生產模式，農民為縮短耕作半徑提高耕作效率選擇在田間修建散居住宅。因此部分農戶在擁有大規模聚居態的農村居民點的同時仍擁有田間散居住宅，并且田間散居住宅的數量為大規模聚居態主要居民點的15倍，導致農場人均建設用地面積為401.85 m2/人，超出國家農村人均建設用地面積標準167.90%，土地利用方式較為粗放，加劇了農場土地資源的供需矛盾。

圖6 研究區農村居民點空間布局優化

(2) 八五九農場應建立高耕作壓力區即農村居民點拆舊區與低耕作壓力區即農村農民居民點建新區的增減掛鉤，平衡區域耕作壓力系數，實現八五九農場全區域均為農村居民點適宜區的布局目標。

(3) 在保證八五九農場節約與集約利用建設用地的前提下，農村居民點布局調整后第1至第11管理區農村居民點的數量應分別為：2，3，1，2，2，2，2，2，2，2，2個，平均規模應依次為：8.96，2.77，12.87，8.23，8.10，8.44，7.07，12.80，12.89，16.63，21.60 hm2，平均可承載人口分別為：597，185，858，549，540，563，471，853，859，1 109，1 440人，共計可騰退農場居住用地544 hm2。