糧食安全視角下河南省淮河流域耕地資源時(shí)空演變

鄧 軍, 馬泉來(lái), 衛(wèi)華鵬, 王小玉, 楊崇科, 周 浩, 張正飛

(1.重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院測(cè)繪地理信息學(xué)院, 重慶 402260;2.河南省資源環(huán)境調(diào)查一院, 鄭州 450007; 3.河南省自然資源科技創(chuàng)新中心 (資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)預(yù)警研究), 鄭州 450007; 4.湖南師范大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 長(zhǎng)沙 410081)

“手中有糧，心中不慌”，糧食安全不僅是事關(guān)國(guó)計(jì)民生和社會(huì)穩(wěn)定的根本問(wèn)題，也是事關(guān)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)土安全和國(guó)際糧食產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的首要問(wèn)題[1-2]。尤其是面對(duì)當(dāng)前新冠肺炎疫情、非洲蝗蟲(chóng)等災(zāi)害沖擊，國(guó)際糧價(jià)上漲、現(xiàn)有糧食儲(chǔ)備情況及糧食生產(chǎn)能力也不斷得到社會(huì)各界的關(guān)注，由此產(chǎn)生的糧食安全問(wèn)題也得到了國(guó)家層面、地方政府和普通大眾越來(lái)越多的重視，而耕地資源作為糧食生產(chǎn)的載體，其開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)情況更是成為關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題[3-4]。

隨著國(guó)家第三次國(guó)土調(diào)查工作的適時(shí)開(kāi)展，地方政府在耕地資源保護(hù)與利用過(guò)程中存在的建設(shè)占用優(yōu)質(zhì)耕地、耕地資源非農(nóng)化、非糧化以及違規(guī)綠化等問(wèn)題不斷暴露，與耕地資源保護(hù)與利用有關(guān)的質(zhì)量評(píng)價(jià)、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、生態(tài)退耕、挖湖造景等問(wèn)題成為當(dāng)前自然資源管理部門(mén)關(guān)注的焦點(diǎn)[5-6]。國(guó)家層面為加強(qiáng)耕地資源保護(hù)、堅(jiān)守糧食安全底線也陸續(xù)出臺(tái)了堅(jiān)決制止耕地“非農(nóng)化”，防止耕地“非糧化”穩(wěn)定糧食生產(chǎn)等一系列政策文件。當(dāng)前，對(duì)一定區(qū)域內(nèi)土地利用變化的定量和定性研究比較多[7-8]。較集中于土地利用變化的空間格局及土地利用變化所產(chǎn)生的的生態(tài)安全、環(huán)境效應(yīng)等綜合性研究，且現(xiàn)有研究側(cè)重于變化特征在時(shí)間尺度上的闡釋?zhuān)瑢?duì)土地利用變化尤其是耕地資源變化過(guò)程在空間上的表征研究較少[9-13]，然而，面對(duì)國(guó)際國(guó)內(nèi)等外部環(huán)境沖擊下，有關(guān)糧食安全、耕地保護(hù)、耕地非糧化等新問(wèn)題的凸顯，從國(guó)家糧食安全角度出發(fā)，針對(duì)重要糧食生產(chǎn)區(qū)，將耕地資源變化過(guò)程及在空間上的演變特征以更為直觀可視的方法進(jìn)行展示，在實(shí)現(xiàn)耕地資源精細(xì)化管理及保護(hù)利用管控中顯得更加重要[14-15]。河南省淮河流域水土資源豐富，是河南省重要的糧食主產(chǎn)區(qū)，水田、旱地分布較廣，在水資源短缺日益成為耕地產(chǎn)能提升和糧食生產(chǎn)硬性約束的情形下，流域自然資源優(yōu)勢(shì)更加明顯，糧食生產(chǎn)的主體地位逐漸凸顯，開(kāi)展基于糧食安全視角下的流域內(nèi)耕地資源利用變化的時(shí)空特征量化研究也更具現(xiàn)實(shí)意義。

基于保障國(guó)家糧食安全和加強(qiáng)耕地資源保護(hù)視角，本文對(duì)河南省淮河流域1990—2000年、2000—2010年和2010—2018年的耕地資源利用及演變特征進(jìn)行量化分析，并通過(guò)建立1 km×1 km網(wǎng)格單元和耕地資源變化強(qiáng)度指數(shù)，對(duì)單元網(wǎng)格內(nèi)的耕地資源時(shí)空變化強(qiáng)度進(jìn)行空間展布，對(duì)不同時(shí)間段內(nèi)耕地資源變化類(lèi)型(轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出)在不同區(qū)域的空間特征進(jìn)行量化分析，最后基于空間關(guān)系理論，對(duì)3個(gè)時(shí)間段內(nèi)耕地資源變化的熱點(diǎn)區(qū)域及在空間上的轉(zhuǎn)移特征進(jìn)行量化研究。通過(guò)以上研究過(guò)程，以期從流域宏觀、單元km網(wǎng)格微觀層面對(duì)河南省淮河流域糧食主產(chǎn)區(qū)耕地資源保護(hù)與利用調(diào)控過(guò)程提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)行政區(qū)劃包括信陽(yáng)市的8縣2區(qū)以及駐馬店市正陽(yáng)縣，共11個(gè)縣(市、區(qū))，總面積20 819 km2，2019年末總?cè)丝?74萬(wàn)人，常住人口約732萬(wàn)人。地處鄂豫皖三省交界的地方，區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯，地理空間坐標(biāo)為113°41′54″—115°56′25″E，31°22′58″—32°48′32″N。地形呈南高北低之勢(shì)，南部為桐柏山和大別山山地，最高海拔1 584 m，中部、北部為丘陵崗地和平原洼地，浉河、灌河等河流水系縱橫分布，淮河干流自西向東流過(guò)全境，水田種植比重大，是重要的糧食生產(chǎn)區(qū)。區(qū)域整體位于淮河以南，屬于典型的亞熱帶向暖溫帶過(guò)渡地帶，季風(fēng)氣候十分明顯，年均日照達(dá)1 900～2 100 h，年平均氣溫15.3～15.8℃，無(wú)霜期長(zhǎng)，平均220～230 d，降雨豐富，年均降雨量993～2 100 mm，為農(nóng)作物生長(zhǎng)提供了優(yōu)越的天然條件。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究區(qū)11個(gè)縣(市、區(qū))土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)主要來(lái)自中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:∥www.resdc.cn)，該數(shù)據(jù)以美國(guó)地質(zhì)勘探局Landsat系列遙感影像為基礎(chǔ)，通過(guò)人工目視解譯生成，是目前精度較高的土地利用變化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在自然資源領(lǐng)域得到大量的研究應(yīng)用，可以滿足該尺度范圍土地利用變化需求。其他數(shù)據(jù)來(lái)源于研究區(qū)各縣(市、區(qū))官方網(wǎng)站和統(tǒng)計(jì)年鑒。

在已有地類(lèi)劃分標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合本實(shí)際需要進(jìn)行土地利用二級(jí)類(lèi)的歸并，將區(qū)域內(nèi)土地類(lèi)型分為旱地、水田、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地7類(lèi)用地，并基于糧食安全視角，對(duì)其中的旱地和水田進(jìn)行重點(diǎn)分析。

2 研究方法

空間上的定量化分析在當(dāng)前國(guó)土空間規(guī)劃、資源環(huán)境承載力等研究中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，本文結(jié)合當(dāng)前自然資源管理工作熱點(diǎn)主要采用以下幾種量化研究方法。

2.1 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣是研究土地利用變化、開(kāi)展土地資源管理的常用方法，對(duì)不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)不同土地利用類(lèi)型之間的變化結(jié)構(gòu)特征和劇烈程度具有較好的解釋[16]。本文主要通過(guò)ArcGIS 10.0平臺(tái)中的Intersect工具和在Excel中添加透視表對(duì)不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的耕地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行空間上的疊加和統(tǒng)計(jì)分析，以獲取研究區(qū)1990—2000年、2000—2010年、2010—2018年3個(gè)時(shí)期的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣。

2.2 耕地資源空間變化

(1) 耕地資源空間變化指數(shù)。為更好表征區(qū)域內(nèi)耕地資源變化的時(shí)空特征，提高相關(guān)研究成果的實(shí)踐指導(dǎo)作用，本文以構(gòu)建1 km×1 km小單元網(wǎng)格為基礎(chǔ)，在小單元網(wǎng)格尺度上開(kāi)展耕地資源變化等時(shí)空特征分析，構(gòu)建耕地資源變化指數(shù)，用以表征區(qū)域內(nèi)耕地資源整體變化的強(qiáng)度特征[8,16]，計(jì)算公式如下：

式中:Ia為耕地資源變化強(qiáng)度指數(shù);uai,ubi分別為相應(yīng)時(shí)間節(jié)點(diǎn)(初、末)耕地資源(水田、旱地)的面積;D為變化單元面積,除研究區(qū)邊緣外,其他均為1 km2。

(2) 耕地資源空間變化類(lèi)型。在掌握區(qū)域耕地資源變化強(qiáng)度時(shí)空變化特征的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步梳理耕地資源變化的類(lèi)型特征，掌握耕地增加來(lái)源、減少去向等類(lèi)型信息在空間上的分布情況，是一種將土地利用研究在微觀尺度上的定量化研究方法[8,17]。在耕地安全問(wèn)題日益重要的背景下，可以為耕地資源保護(hù)、非農(nóng)化、非糧化、穩(wěn)定性耕地布局等相關(guān)地方政策的制定提供準(zhǔn)確依據(jù)。

2.3 熱點(diǎn)分析

地理學(xué)第一定律指出，任何事物都與其他事物相聯(lián)系，臨近的事物比較遠(yuǎn)的事物聯(lián)系更為緊密[18]。熱點(diǎn)探測(cè)分析正是基于這樣的空間關(guān)系，來(lái)表征一定區(qū)域范圍內(nèi)指標(biāo)要素的集聚中心、集聚程度和分布趨勢(shì)等地理空間特征的分析方法[19-20]。本文主要通過(guò)定義一個(gè)“聚集單元”的“極限距離或閾值”，將不同空間要素間的距離進(jìn)行比較分析，進(jìn)行聚集單元的劃定，并通過(guò)該集聚特征在時(shí)空上的變化得到研究區(qū)耕地資源變化熱點(diǎn)區(qū)域在空間上的轉(zhuǎn)移過(guò)程，以便更好地、更直觀地從全域角度反映耕地資源變化格局轉(zhuǎn)移特征。

3 結(jié)果與分析

3.1 耕地資源利用現(xiàn)狀及轉(zhuǎn)移特征

基于研究區(qū)1990年、2000年、2010年、2018年4個(gè)不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和ArcGIS 10.0空間分析功能，獲得研究區(qū)1990—2000年、2000—2010年和2010—2018年3個(gè)時(shí)間段的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(表1—3)。整體來(lái)看，研究區(qū)不同地類(lèi)間轉(zhuǎn)化比例較大，耕地面積由1990年的14 460.63 km2減少到2018年的13 629.62 km2，減少了約831.01 km2，減少幅度達(dá)5.75%，其中旱地面積減少862.16 km2，水田面積變化為凈增加31.15 km2。在其他地類(lèi)中，林地、水域和建設(shè)用地也均有大幅度增加，各個(gè)地類(lèi)間的轉(zhuǎn)化特征在不同時(shí)間段內(nèi)也有所不同。

從表1可以看出，1990—2000年研究區(qū)土地利用變化呈現(xiàn)較為穩(wěn)定的特征，不同地類(lèi)間的轉(zhuǎn)化較小，其中水田面積增加了126.33 km2，變化幅度較大，旱地面積減少了61.47 km2，這與該時(shí)間段內(nèi)研究區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者進(jìn)行的旱地改水田過(guò)程有較大關(guān)系，面積約162.20 km2，耕地總量的增加對(duì)穩(wěn)定區(qū)域糧食生產(chǎn)、保障糧食安全發(fā)揮了基礎(chǔ)作用。從旱地的轉(zhuǎn)入情況來(lái)看，也存在一定比例的水田轉(zhuǎn)化為旱地的情形，但在這個(gè)過(guò)程中也有142.34 km2的林地被開(kāi)墾為旱地進(jìn)行耕種，這也與當(dāng)時(shí)重糧食生產(chǎn)而忽視生態(tài)保護(hù)的觀念有關(guān)，其中也有大面積的、適宜耕作的草地、水域?yàn)┩康任蠢玫氐玫介_(kāi)發(fā)，一定程度上也增加了耕地的數(shù)量，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)保護(hù)的沖突開(kāi)始出現(xiàn)。從1990—2000年研究區(qū)大部分區(qū)域位于大別山區(qū)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展受限，因此該時(shí)期研究區(qū)建設(shè)用地的增長(zhǎng)速度較慢，10 a間增加了92.79 km2，且以占用區(qū)域內(nèi)的旱地和水田為主，建設(shè)占用耕地情形特征突出。

表1 1990-2000年河南省淮河流域土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 km2

表2 2000-2010年河南省淮河流域土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 km2

在2000—2010年，受社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)家退耕還林等社會(huì)環(huán)境和國(guó)家政策的影響較大，研究區(qū)土地利用變化較為強(qiáng)烈。從表2可以看出，與上一時(shí)間段不同的是該時(shí)間段內(nèi)研究區(qū)水田、旱地面積均出現(xiàn)減少趨勢(shì)，其中旱地減少755.19 km2，水田減少82.50 km2，該時(shí)期旱地與水田之間相互轉(zhuǎn)換面積也都在500 km2以上，進(jìn)一步優(yōu)化了耕地的空間布局，對(duì)區(qū)域內(nèi)糧食生產(chǎn)具有一定的促進(jìn)作用。數(shù)據(jù)顯示該時(shí)間段內(nèi)，在耕地面積下降的情況下，區(qū)域內(nèi)糧食生產(chǎn)總量穩(wěn)步提升，增長(zhǎng)幅度達(dá)50%，這一方面得益于國(guó)家層面不斷加大耕地保護(hù)力度，另一方面該時(shí)間段內(nèi)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、良種培育等方面都得到較快發(fā)展，糧食畝產(chǎn)有大幅提升。在林地變化上，該時(shí)期有個(gè)較為明顯的特征，林地開(kāi)墾等行為得到禁止，有575.83 km2的旱地進(jìn)行了退耕還林，林地總面積增加幅度大，退耕還林、生態(tài)保護(hù)等發(fā)展理念逐步增強(qiáng)。草地和水域等適宜耕作的未利用地得到一定開(kāi)發(fā)，有20.67 km2的草地被開(kāi)發(fā)為旱地和水田，其中受季節(jié)性影響較大尤其是適宜耕作的灘涂用地與耕地之間存在相互的轉(zhuǎn)換，整體來(lái)說(shuō)，水域面積呈不斷增加趨勢(shì)，這與研究區(qū)河流水系發(fā)達(dá)密切相關(guān)。建設(shè)用地面積從2000年的1 496.81 km2增加到2010年的1 728.83 km2，增加了232.02 km2，是上一時(shí)期的2.5倍，建設(shè)占用耕地總面積為342.24 km2，雖然該時(shí)期建設(shè)用地復(fù)墾耕地面積約131.17 km2，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張仍侵占了大量的優(yōu)質(zhì)耕地，該時(shí)期社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與耕地保護(hù)之間的矛盾已十分突出，雖然該時(shí)期糧食總產(chǎn)量有所提高，但耕地資源的減少也絕對(duì)地?cái)D壓了未來(lái)區(qū)域糧食總產(chǎn)能的提高空間，特別是隨著高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)等耕地提質(zhì)增效措施的全面實(shí)施，單位面積糧食產(chǎn)量將會(huì)出現(xiàn)峰值，要維持一定的糧食產(chǎn)能、保障糧食安全最終還是要著眼于保障一定的耕地資源總量。

表3 2010-2018年河南省淮河流域土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 km2

從表3可以看出，研究區(qū)2010—2018年的土地利用變化強(qiáng)度較上一時(shí)間段的劇烈變化有了很大改善，整體而言該時(shí)間段內(nèi)研究區(qū)土地利用變化程度較為平緩。耕地資源仍有一定的減少，水田減少了12.59 km2，旱地減少了44.93 km2，耕地資源的減少主要來(lái)源于水田、旱地間的轉(zhuǎn)化和建設(shè)占用，建設(shè)占用水田、旱地面積分別為33.36 km2和77.12 km2，該數(shù)字較上一時(shí)間段有大幅度的減少，說(shuō)明該時(shí)期內(nèi)建設(shè)占用耕地情形得到了一定的控制，但建設(shè)占用耕地情形依然存在，該時(shí)期建設(shè)用地復(fù)墾主要集中在旱地，復(fù)墾面積達(dá)31.11 km2。林地、草地資源在該時(shí)期內(nèi)除了在不同地類(lèi)間有小面積的轉(zhuǎn)化外，基本維持在一種穩(wěn)定狀態(tài)。研究區(qū)水資源較為豐富，該時(shí)間段內(nèi)水域面積變化不大。建設(shè)用地在該時(shí)期共增加了55.97 km2，建設(shè)用地增加速度較上一時(shí)期有較大減小，但建設(shè)用地增加仍主要依賴(lài)于對(duì)耕地資源的占用，威脅著糧食生產(chǎn)安全等，加大建設(shè)用地與耕地保護(hù)之間的調(diào)控政策與機(jī)制研究仍是自然資源管理過(guò)程中的重大問(wèn)題。未利用地可開(kāi)發(fā)空間已越來(lái)越少，剩余的未利用地都不具備開(kāi)發(fā)條件或開(kāi)發(fā)利用價(jià)值小等原因。從糧食安全角度來(lái)看，這一階段耕地資源減少對(duì)糧食安全影響已經(jīng)顯現(xiàn)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)公報(bào)顯示，信陽(yáng)市糧食總產(chǎn)量從2010年的575.20萬(wàn)t，下降至2018年的568.30萬(wàn)t，下降幅度雖小，但需要考慮研究區(qū)“十二五”、“十三五”期間進(jìn)行了大范圍的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田、耕地提質(zhì)改造等工程建設(shè)對(duì)糧食畝產(chǎn)的積極影響，否則伴隨耕地面積的減少，糧食總產(chǎn)量下降幅度將會(huì)更大。可以預(yù)見(jiàn)的是，隨著高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的全面覆蓋、糧食良種的大面積種植，單位耕地面積糧食產(chǎn)能的提升空間會(huì)越來(lái)越小，面對(duì)建設(shè)占用耕地、生產(chǎn)生活污染損毀耕地等情形，要保證一定的糧食自給率，維持一定數(shù)量的耕地面積會(huì)成為保障糧食安全、端穩(wěn)飯碗的關(guān)鍵之措。

3.2 耕地資源時(shí)空演變特征

3.2.1 耕地資源變化指數(shù) 針對(duì)耕地資源變化情況，掌握其變化強(qiáng)度及時(shí)空分布特征意義重大。通過(guò)ArcGIS 10.0平臺(tái)的空間分析模塊，以1 km×1 km網(wǎng)格為單元，計(jì)算得到研究區(qū)1990—2018年3個(gè)時(shí)間段內(nèi)單位面積內(nèi)耕地資源變化強(qiáng)度，并按照0.07 hm2，1 hm2和35 hm2標(biāo)準(zhǔn)劃分等級(jí)，得到研究區(qū)耕地資源變化強(qiáng)度的時(shí)空演變特征(圖1)。

圖1 耕地資源變化強(qiáng)度分布

由圖1可以看出1990—2000年、2000—2010年和2010—2018年3個(gè)時(shí)間段內(nèi)耕地資源變化強(qiáng)度空間分布特征存在較大的差異性。1990—2000年整個(gè)研究區(qū)耕地資源變化強(qiáng)度在空間上分布較為平均，耕地資源變化強(qiáng)度主要集中在0%～0.07%和0.07%～1.00%，即每1 km2耕地變化面積分別為0～0.07 hm2和0.07～1 hm2，耕地資源變化的高強(qiáng)度地區(qū)主要分布在固始、淮濱、潢川、商城等幾個(gè)縣城的核心區(qū)以及信陽(yáng)市浉河區(qū)，這說(shuō)明在該時(shí)期耕地資源的變化主要集中在城市周邊等較小的范圍內(nèi)。2000—2010年，研究區(qū)耕地資源變化較上一時(shí)期強(qiáng)度更加劇烈，強(qiáng)度等級(jí)以0.07%～1.00%和1.00%～35.00%為主，且強(qiáng)度在1.00%～35.00%的地方主要分布在正陽(yáng)縣，特征明顯，因此深入研究該時(shí)間段該區(qū)域內(nèi)耕地資源變化的原因具有重要意義。同時(shí)該時(shí)期耕地資源變化強(qiáng)度位于35.00%～100.00%范圍的區(qū)域也比較集中，主要分布在淮濱縣東部、潢川縣和商城縣的交界處以及新縣的東部區(qū)域，這些區(qū)域內(nèi)耕地資源變化具有強(qiáng)度高、范圍廣等特征。2010—2018年，整個(gè)研究區(qū)耕地資源變化強(qiáng)度一般，強(qiáng)度范圍以0.07%～1.00%為主，變化強(qiáng)度在1.00%～35.00%的區(qū)域主要分布在正陽(yáng)縣以及沿固始縣與商城縣南北向分布，該時(shí)期耕地資源未出現(xiàn)大面積、高強(qiáng)度的變化情形，耕地資源呈現(xiàn)一定的穩(wěn)定性。綜合3個(gè)不同時(shí)期耕地資源變化強(qiáng)度的空間分布及耦合情況，可以得出，從1990—2018年，研究區(qū)各縣(市、區(qū))均經(jīng)歷了不同程度的耕地資源變化(增加、減少)過(guò)程，其中2000—2010年變化強(qiáng)度突出，區(qū)域差異性也最大，這也與該時(shí)期研究區(qū)土地利用整體變化特征具有較大的一致性。

3.2.2 耕地資源變化類(lèi)型空間分布 為更好地揭示研究區(qū)耕地資源變化強(qiáng)度在時(shí)間和空間上變化的原因，本研究對(duì)研究區(qū)3個(gè)對(duì)應(yīng)時(shí)間段內(nèi)耕地資源變化的類(lèi)型(轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出地類(lèi))在空間上進(jìn)行展布，得到研究區(qū)耕地資源轉(zhuǎn)化類(lèi)型空間情況(圖2)。

圖2 耕地資源類(lèi)型轉(zhuǎn)化空間分布

耕地資源類(lèi)型轉(zhuǎn)化空間分布圖是對(duì)研究區(qū)耕地資源強(qiáng)度空間變化原因的一種直觀解釋?zhuān)瑢?duì)區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，耕地“非農(nóng)化”、“非糧化”問(wèn)題研究也更具直觀意義，進(jìn)一步指導(dǎo)地方自然資源管理部門(mén)開(kāi)展耕地“非農(nóng)化”、限制農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、保持一定的耕地?cái)?shù)量等政策的制定，保障區(qū)域糧食產(chǎn)能穩(wěn)定。從圖2可以看出，在1990—2000年，研究區(qū)耕地資源變化類(lèi)型主要呈現(xiàn)兩個(gè)特點(diǎn)，一個(gè)是沿著南部山地邊緣呈帶狀分布的林地開(kāi)荒情形(林地變耕地)，一個(gè)是沿淮河干流的旱地改水田過(guò)程，以追求更大的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)利益為主，其他的主要是縣域建成區(qū)周邊的建設(shè)用地占用耕地。2000—2010年期間是研究區(qū)耕地資源變化比較劇烈的一個(gè)時(shí)期，呈現(xiàn)出耕地資源變化強(qiáng)度大、集中連片范圍廣的特點(diǎn)，其中在新縣東部存在大面積的退耕還林情形，地形地貌上該區(qū)域?yàn)榇髣e山南麓，以山地丘陵為主。在耕地內(nèi)部的旱地和水田之間，羅山縣北部有大面積的水田轉(zhuǎn)變?yōu)榱撕档兀阡甏ê突礊I等水系更為集中的地方存在著大范圍的旱地改水田過(guò)程，耕地與建設(shè)用地之間，在空間分布上與上一時(shí)期較為一致，但建設(shè)占用耕地的范圍和面積擴(kuò)大許多，對(duì)區(qū)域內(nèi)糧食生產(chǎn)沖擊也最大，整體來(lái)看，這一時(shí)期的耕地資源變化存在較大的區(qū)域差異性。在2010—2018年，耕地資源變化在空間上呈現(xiàn)小面積的散亂分布，類(lèi)型轉(zhuǎn)換以小圖斑間的耕地林地以及建設(shè)用地轉(zhuǎn)化為主，整體上該時(shí)期耕地資源的變化呈現(xiàn)穩(wěn)定情況，對(duì)于研究區(qū)耕地資源保護(hù)利用，保障糧食安全是有利的，在正陽(yáng)、潢川、淮濱等平原區(qū)域建設(shè)用地侵占耕地的情形比其他地區(qū)較為明顯。整體而言，研究區(qū)耕地的流出，既有建設(shè)占用的因素，也有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)利益、過(guò)度或不合理綠化等造成的農(nóng)用地內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整造成的糧田非糧化的因素，因此，在強(qiáng)化建設(shè)用地占用耕地等管控措施的同時(shí)，也需要關(guān)注和防止耕地過(guò)度綠化、不合理退耕、耕地“非糧化”等動(dòng)搖糧食安全基礎(chǔ)行為的發(fā)生，以保證區(qū)域耕地資源維持在較穩(wěn)定水平。

3.3 耕地資源變化熱點(diǎn)區(qū)域

借助ArcGIS 10.0空間分析模塊，對(duì)研究區(qū)1990—2018年耕地資源變化進(jìn)行具有統(tǒng)計(jì)顯著性(顯著性水平≥90.00%)的熱點(diǎn)區(qū)域識(shí)別，并進(jìn)行空間疊加，得到研究區(qū)范圍內(nèi)耕地資源變化熱點(diǎn)區(qū)時(shí)空轉(zhuǎn)移過(guò)程，該過(guò)程一定程度上也代表了研究區(qū)糧食生產(chǎn)的重心時(shí)空轉(zhuǎn)移特征(圖3)。

圖3 耕地資源變化熱點(diǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移圖

由圖3可以看出，從1990—2018年，研究區(qū)耕地資源變化的熱點(diǎn)區(qū)域在3個(gè)不同時(shí)間段內(nèi)具有較大的差異性。1990—2000年，耕地資源變化的熱點(diǎn)區(qū)域斑塊面積較小且分散，以商城、光山、潢川等中南部縣市為主。2000—2010年，耕地資源變化的熱點(diǎn)區(qū)域則集中于淮濱、潢川和商城交界、新縣東部等區(qū)域，呈南北向分布，其他區(qū)域則為部分零星分布。2010—2018年，耕地資源變化的熱點(diǎn)區(qū)域向整個(gè)研究區(qū)西北方向轉(zhuǎn)移，集中分布于研究區(qū)西北方向的正陽(yáng)縣且斑塊面積大，在東部固始縣等區(qū)域仍有小范圍的熱點(diǎn)區(qū)域。整體而言，研究區(qū)耕地資源變化的熱點(diǎn)區(qū)域呈現(xiàn)出由剛開(kāi)始的散亂分布，到后期的規(guī)律性偏移等時(shí)空特征，伴隨該過(guò)程的也是研究區(qū)糧食生產(chǎn)重心的變化，因此，對(duì)于在糧食安全的大背景下，加大糧食主產(chǎn)區(qū)長(zhǎng)時(shí)間序列上耕地資源宏觀演變規(guī)律研究，掌握區(qū)域內(nèi)耕地資源變化特征及演變趨勢(shì)，明確耕地資源調(diào)控重點(diǎn)區(qū)，對(duì)確保區(qū)域糧食產(chǎn)出、堅(jiān)守糧食安全底線具有重要的參考價(jià)值。

4 結(jié) 論

(1) 1990—2018年，研究區(qū)不同地類(lèi)間轉(zhuǎn)化比例較大，耕地資源面積減少了約831.01 km2，減少幅度達(dá)5.75%，其中旱地減少862.16 km2，水田凈增加31.15 km2，2000—2010年減少幅度最大，變化最激烈，在其他地類(lèi)中，林地、水域和建設(shè)用地也均有大幅度增加，耕地面積減少導(dǎo)致的糧食安全問(wèn)題開(kāi)始顯現(xiàn)，隨著高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的全域覆蓋，保持一定數(shù)量的耕地仍是保障糧食安全的根本舉措。

(2) 研究區(qū)耕地資源變化強(qiáng)度時(shí)空特征顯著。1990—2000年耕地資源變化強(qiáng)度在空間上分布較為平緩，變化強(qiáng)度范圍為0%～0.07%和0.07%～1.00%。受退耕還林、旱地改水田等影響，2000—2010年區(qū)域耕地資源變化強(qiáng)度在35.00%～100.00%的范圍面積較多，整體呈現(xiàn)強(qiáng)度大、范圍廣的特點(diǎn)。2010—2018年，研究區(qū)耕地資源變化強(qiáng)度一般，強(qiáng)度范圍以0.07%～1.00%為主，且相對(duì)集中。

(3) 研究區(qū)耕地資源轉(zhuǎn)化類(lèi)型先后經(jīng)歷了1990—2000年的山地丘陵區(qū)林地開(kāi)墾和平原區(qū)旱地改水田過(guò)程，到2000—2010年的山區(qū)退耕還林以及耕地內(nèi)部旱地水田之間的轉(zhuǎn)化，再到2010—2018年的不同地類(lèi)間的相互轉(zhuǎn)化的一個(gè)過(guò)程，建設(shè)用地對(duì)耕地的侵占則貫穿整個(gè)時(shí)期，以占用城市周邊優(yōu)質(zhì)耕地為主，需要進(jìn)一步完善建設(shè)占用管控措施，也要防止過(guò)度綠化侵占耕地和耕地“非糧化”等威脅糧食安全情形的發(fā)生。

(4) 研究區(qū)耕地資源變化的熱點(diǎn)區(qū)域在3個(gè)不同時(shí)間段內(nèi)具有較大的差異性。表現(xiàn)出由1990—2000年的熱點(diǎn)區(qū)域斑塊面積較小且分散，到2000—2010年的熱點(diǎn)區(qū)域集中于淮濱、潢川和商城交界、新縣東部等南北向區(qū)域和2010—2018年的熱點(diǎn)區(qū)域整體向西北正陽(yáng)縣轉(zhuǎn)移的過(guò)程，區(qū)域特征十分明顯。