江西省撫州市1990—2020年耕地資源時(shí)空變化特征研究

陶鈴佳，劉平輝，朱傳民

（東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西 南昌 330000）

“萬(wàn)物土中生，有土斯有糧”，保證糧食安全，穩(wěn)定和提高糧食綜合生產(chǎn)能力需要以一定數(shù)量和質(zhì)量的耕地來(lái)確保[1-2]。當(dāng)面對(duì)新冠肺炎疫情的席卷、國(guó)際形勢(shì)的緊張，伴隨著糧價(jià)上漲，糧食安全的問(wèn)題不斷得到國(guó)內(nèi)外社會(huì)各界密切關(guān)注，由此，作為糧食生產(chǎn)載體的耕地資源如何高效利用與保護(hù)成為全球人地關(guān)系、地糧關(guān)系研究領(lǐng)域的前沿問(wèn)題[3]。

根據(jù)第三次國(guó)土調(diào)查的初步數(shù)據(jù)，全國(guó)在耕地資源利用與保護(hù)過(guò)程中存在大量問(wèn)題，例如建設(shè)占用耕地，“耕地非農(nóng)化”“耕地非糧化”，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田破環(huán)。由此，自然資源部門(mén)將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)移到生態(tài)退耕、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面。國(guó)家層面根據(jù)形勢(shì)，一系列避免耕地“非農(nóng)化”“非糧化”、穩(wěn)定糧食生產(chǎn)總量的政策文件陸續(xù)出臺(tái)用于實(shí)踐，促進(jìn)耕地資源保護(hù)，守住18億畝耕地紅線[4-6]。耕地資源研究是土地利用研究的部分，從目前的研究來(lái)看，此領(lǐng)域主要是從宏觀角度對(duì)某一區(qū)域內(nèi)土地利用類型的變化開(kāi)展研究，而不是特定耕地資源的變化進(jìn)行研究，并且內(nèi)容側(cè)重于土地利用變化的空間布局及對(duì)生態(tài)資源價(jià)值和環(huán)境效應(yīng)等的影響因素分析[7-8]，側(cè)重于闡述時(shí)間序列變化，研究方法以定性和指數(shù)計(jì)算為主[9-10]。然而，面對(duì)當(dāng)前外部環(huán)境的沖擊，基于糧食安全角度，針對(duì)重要糧食生產(chǎn)區(qū)，通過(guò)對(duì)小單元尺度內(nèi)其長(zhǎng)時(shí)間序列的耕地資源變化進(jìn)行可視化研究，更直觀地解釋研究區(qū)耕地資源的時(shí)空演變，是對(duì)土地利用理論的擴(kuò)展，耕地利用轉(zhuǎn)型領(lǐng)域的延伸。從可持續(xù)發(fā)展理論角度來(lái)講，更利于各地實(shí)現(xiàn)耕地精細(xì)化管理，為保護(hù)利用耕地資源提供新的路徑[11-12]。如今，水資源限制耕地資源質(zhì)量和糧食生產(chǎn)力的提升，但撫州市的水資源優(yōu)勢(shì)加固了其糧食生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)地位，撫州市耕地資源利用變化時(shí)空格局研究具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。

在21世紀(jì)糧食安全問(wèn)題的沖擊下，為了貫徹國(guó)家“藏糧于地，藏糧于技”戰(zhàn)略，確保國(guó)家糧食安全，本文以撫州市為研究區(qū)域，采用遙感和相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，運(yùn)用ArcGIS，對(duì)1990—2020年30年的土地利用數(shù)據(jù)分析，以10年為間隔，構(gòu)成1990—2000年、2000—2010年、2010—2020年3個(gè)時(shí)間段的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣。基于1 km×1 km網(wǎng)格單元的微觀尺度，根據(jù)耕地資源變化強(qiáng)度公式，定量分析3個(gè)時(shí)間段內(nèi)單元網(wǎng)格尺度耕地資源受到人類活動(dòng)干擾程度以及空間變化特點(diǎn)，在空間上展示單元網(wǎng)格尺度不同研究時(shí)間點(diǎn)的土地利用數(shù)據(jù)和耕地資源時(shí)間和空間上的變化。分別從市域、km網(wǎng)格單元宏觀和微觀2個(gè)尺度對(duì)撫州市未來(lái)耕地資源保護(hù)和利用過(guò)程提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，不僅要提升耕地?cái)?shù)量更要保證耕地資源質(zhì)量。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

撫州市位于江西省東部，是長(zhǎng)江中游城市群重要組成部分，界于東經(jīng)115°35′～117°18′，北緯26°29′～28°30′之間，行政區(qū)劃面積188萬(wàn)hm2。撫州市地勢(shì)除開(kāi)北部為平原，三面為山，中間以丘陵與盆地地形為主導(dǎo)，逐漸向鄱陽(yáng)湖平原傾斜。境內(nèi)河流眾多，撫河是江西省內(nèi)第二大河流，從撫州市中南部流過(guò)，水資源豐富。撫州市位于季風(fēng)氣候區(qū)，氣候特點(diǎn)為濕潤(rùn)多雨，光熱條件好，為撫州市的農(nóng)作物生長(zhǎng)提供得天獨(dú)厚的天然條件。撫州市得益于撫河流域的先天優(yōu)勢(shì)，水土資源豐富，是江西省重要的“三區(qū)一片水稻生產(chǎn)基地”，水田、旱地分布廣泛。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究區(qū)用到的數(shù)據(jù)主要包括1990—2020年空間分辨率為30 m的遙感土地利用數(shù)據(jù)、行政邊界數(shù)據(jù)等。其中數(shù)據(jù)主要來(lái)自于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)精度較高，可供本研究尺度使用，其余輔助數(shù)據(jù)來(lái)自于撫州市自然資源局和統(tǒng)計(jì)年鑒。結(jié)合第三次國(guó)土調(diào)查對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行人工目視解譯，細(xì)化已有的土地分類，將耕地細(xì)分為水田和旱地。研究區(qū)土地利用類型分為7大類：水田、旱地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地。運(yùn)用ArcGIS的按屬性選擇功能提取研究區(qū)耕地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行重點(diǎn)分析。

2 研究方法

近日，國(guó)土空間規(guī)劃、資源環(huán)境承載力等研究成為熱點(diǎn)話題，在空間尺度上的定量化分析方法被廣泛運(yùn)用于此領(lǐng)域研究，本文選擇基于時(shí)間尺度，以國(guó)家土地調(diào)查時(shí)間為節(jié)點(diǎn)依據(jù)，分別以2000年、2010年為時(shí)間尺度分割點(diǎn)，劃分前后時(shí)間段，對(duì)1990—2020年近30年的耕地資源利用展開(kāi)研究（圖1）。

圖1 耕地資源變化技術(shù)流程

2.1 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣便于直觀解釋說(shuō)明不同土地利用類型在不同時(shí)間點(diǎn)的變化特征以及變化強(qiáng)度[13-14]，是土地資源管理研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)方法。將1990—2020年的柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行投影且轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)，基于ArcGIS 10.2平臺(tái)中的Intersect功能疊加分析1990—2000年、2000—2010年、2010—2020年3個(gè)不同研究時(shí)期的地類變化情況，著重分析耕地資源（旱地、水田）的減少流向以及增加來(lái)源。再通過(guò)Excel插入透視表的方式對(duì)3個(gè)不同時(shí)期的地類轉(zhuǎn)移情況進(jìn)行展示，獲取撫州市1990—2020年的3個(gè)不同時(shí)間段的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，可從中得到研究區(qū)不同研究時(shí)期耕地資源的數(shù)量變化以及變化類型特征。

表1 土地利用矩陣方法

在轉(zhuǎn)移矩陣的基礎(chǔ)上還可以得出其凈變化、轉(zhuǎn)移變化以及總變化量。

凈變化量（Nj）的計(jì)算公式：

轉(zhuǎn)移變化量（Ej）的計(jì)算公式：

總變化量（Cj）實(shí)際上就是凈變化和交換變化兩者之和，計(jì)算公式：

2.2 耕地資源空間變化

2.2.1 耕地資源總體變化強(qiáng)度指數(shù) 本文以1 km×1 km小單元網(wǎng)格為獨(dú)立單元，整體上能夠更精確表現(xiàn)研究區(qū)域耕地資源變化的強(qiáng)度特征。通過(guò)構(gòu)建耕地資源變化指數(shù)，在獨(dú)立單元尺度上反映研究區(qū)耕地資源變化部分所占比例和變化速率，同時(shí)也反映了耕地資源變化受到人為活動(dòng)的干擾強(qiáng)度[14-17]。強(qiáng)度指數(shù)公式：

式中，Ia為耕地資源變化強(qiáng)度指數(shù)；tai、tbi分別為研究期初和研究期末的耕地資源（水田、旱地）的面積；D為變化單元面積，除開(kāi)研究區(qū)邊緣外，其他均為1 km2。

2.2.2 耕地資源類型面積變化指數(shù) 基于獨(dú)立單元網(wǎng)格內(nèi)耕地資源總體變化情況，再去獲得小單元尺度內(nèi)的耕地資源變化類型與其他地類之間的轉(zhuǎn)移情況所占比例，以達(dá)到剖析耕地資源的增加來(lái)源和減少流向等信息的空間布局的目的。這是一種微觀視角下的土地利用研究領(lǐng)域的定量化研究方法，整體反映局部情況，是對(duì)前述的深入量化與闡釋[8,18]。在糧食安全難題日益棘手的現(xiàn)在，更加精細(xì)化的耕地資源利用研究可以為各地耕地資源保護(hù)、“非農(nóng)化”“非糧化”問(wèn)題提供合理、準(zhǔn)確的解決路徑。

2.3 優(yōu)化的熱點(diǎn)分析

優(yōu)化的熱點(diǎn)分析實(shí)質(zhì)上是具有用于自動(dòng)設(shè)置的手動(dòng)模式的“照相機(jī)”，與此類似，可用于完全控制所有參數(shù)選項(xiàng)，有助于優(yōu)化提供的用于完全控制的參數(shù)。熱點(diǎn)分析是對(duì)一切具有聯(lián)系的事物進(jìn)行分析的全局聚集性檢驗(yàn)方法，用于闡釋某一范圍內(nèi)指標(biāo)值的聚集性、聚集水平和分布等空間特征[19-21]，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)集中的每一個(gè)要素計(jì)算Getis-Ord Gi*進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出高值要素聚類的位置，也就是熱點(diǎn)區(qū)域。筆者首先通過(guò)Gi_Bin字段識(shí)別統(tǒng)計(jì)顯著性，再去根據(jù)“閾值”劃分“聚集單元”，再依據(jù)聚集情況從空間上來(lái)判斷研究區(qū)不同時(shí)間段的耕地資源變化熱點(diǎn)區(qū)域，同時(shí)能夠獲得研究區(qū)耕地資源變化的熱點(diǎn)區(qū)域的轉(zhuǎn)移特征[18,22]。

式中，xj是要素j的屬性值；ωi,j是要素i和j之間的空間權(quán)重；n為要素總數(shù)。并且Gi*的正值得分越高，熱點(diǎn)區(qū)域的聚類越密集。

3 結(jié)果與分析

3.1 耕地資源利用現(xiàn)狀及轉(zhuǎn)移特征

運(yùn)用ArcGIS 10.2軟件，對(duì)撫州市1990—2000年、2000—2010年和2010—2020年的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析，以Excel拉取透視表為輔，獲取研究區(qū)3個(gè)不同研究期的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，進(jìn)而清晰反映耕地資源變化的數(shù)量結(jié)構(gòu)特征與其余地類的轉(zhuǎn)移狀況（表2-表4）。經(jīng)過(guò)分析后的結(jié)果顯示，研究區(qū)7種地類結(jié)構(gòu)均發(fā)生顯著變化且轉(zhuǎn)化比例較大。耕地總面積由1990年的50.57萬(wàn)hm2減少到2020年的41.60萬(wàn)hm2，減少了約8.97萬(wàn)hm2；其中旱地面積減少了7.57萬(wàn)hm2，水田面積減少了1.40萬(wàn)hm2。縱觀30年，不同土地類型之間的轉(zhuǎn)化在空間上均有不同程度的差異，從數(shù)量上來(lái)看，耕地、水域、建設(shè)用地總面積均有不同程度地增加，其原因主要在于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的建設(shè)用地規(guī)模不斷增大，從而導(dǎo)致耕地?cái)?shù)量的減少。

從表2可以看出，1990—2000年撫州市不同地類整體上數(shù)量保持穩(wěn)定。其中水田總面積增加了0.15萬(wàn)hm2，旱地總面積減少了0.13萬(wàn)hm2，不同地類之間的轉(zhuǎn)化面積較少，所占比例較小，但該研究時(shí)間段存在其他地類轉(zhuǎn)化為耕地的情形，新增耕地總面積為0.43萬(wàn)hm2，耕地資源總量的增加對(duì)穩(wěn)定區(qū)域糧食產(chǎn)量，確保糧食安全具有關(guān)鍵的積極作用。首先，從旱地的轉(zhuǎn)入情況來(lái)看，有0.20萬(wàn)hm2的林地轉(zhuǎn)化為旱地，旱地?cái)?shù)量總體保持穩(wěn)定。在20世紀(jì)90年代背景下，保護(hù)生態(tài)環(huán)境的意識(shí)缺失導(dǎo)致關(guān)注點(diǎn)仍在糧食生產(chǎn)上，因此林地被開(kāi)墾為旱地來(lái)進(jìn)行耕種，也避免不了對(duì)少量耕作條件不錯(cuò)的草地、水域等未利用地進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用。這類行為一方面增加了耕地資源總量，但另一方面將生態(tài)環(huán)境與農(nóng)業(yè)發(fā)展的對(duì)立曝光。在1990—2000年這10年建設(shè)用地總面積僅增加了0.09萬(wàn)hm2，并且大多是研究區(qū)內(nèi)的耕地被占用。由此可以看出，該時(shí)期仍以自然條件為主導(dǎo)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的作用較為微弱，研究區(qū)內(nèi)少量耕地被建設(shè)用地占用，故耕地資源情況還較為樂(lè)觀。

表2 1990—2000年撫州市土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 萬(wàn)hm2

從表3可以看出，2000—2010年研究區(qū)土地利用變化與早期不同的是耕地面積減少，其余地類均有不同比例的變化，整體上變化強(qiáng)度較為激烈。從耕地變化數(shù)量可以看出，水田和旱地總面積在這10年間分別減少0.63、0.09萬(wàn)hm2。據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒，撫州市在2003年經(jīng)歷了嚴(yán)重干旱以及糧食播種面積調(diào)減，在當(dāng)年糧食產(chǎn)量?jī)H有161.51萬(wàn)t。但是耕地面積銳減得到了政府政策的保障，糧食總量仍得到提升，在2010年糧食總量恢復(fù)到262.80萬(wàn)t，增長(zhǎng)幅度高達(dá)62.71%，保障了撫州市糧食主產(chǎn)區(qū)地位。同時(shí)，耕地資源的空間結(jié)構(gòu)在這個(gè)時(shí)期得到一定的調(diào)整，水田和旱地內(nèi)部的轉(zhuǎn)化面積為0.09萬(wàn)hm2。該時(shí)期有0.27萬(wàn)hm2的旱地轉(zhuǎn)換為林地，旱地的流失是因?yàn)檫@10年間國(guó)家開(kāi)始加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)建設(shè)，“退耕還林”“嚴(yán)禁開(kāi)墾林地”等政策的出臺(tái)。從耕地的流入情況來(lái)看，對(duì)草地、水域和一些具有耕作條件的未利用地進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用，有0.03萬(wàn)hm2的草地轉(zhuǎn)移為耕地，由于灘涂開(kāi)發(fā)價(jià)值較高，能夠被開(kāi)發(fā)利用為耕地以增加耕地總量。水域面積在該時(shí)期也在不斷增加，或與研究區(qū)本身水系發(fā)達(dá)息息相關(guān)。盡管該時(shí)期建設(shè)用地通過(guò)土地復(fù)墾轉(zhuǎn)化為耕地面積為0.05萬(wàn)hm2，但是相較于由耕地轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地面積0.56萬(wàn)hm2。在該時(shí)期，優(yōu)質(zhì)耕地被建設(shè)用地占用將社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與耕地保護(hù)的沖突暴露。盡管2000—2010年的糧食產(chǎn)量有所提高，但是確保糧食安全性，最終還是要首先將關(guān)鍵放到確保一定的耕地資源數(shù)量上。

表3 2000—2010年撫州市土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 萬(wàn)hm2

從表4可以看出，整體而言該時(shí)間段內(nèi)研究區(qū)土地利用變化情況相對(duì)明顯，變化強(qiáng)度高，范圍較為集中。耕地資源面積的減少主要源于2個(gè)方面：一是水田和旱地內(nèi)部的相互轉(zhuǎn)化。整體上水田面積減少了0.91萬(wàn)hm2、旱地面積減少了7.34萬(wàn)hm2，水田得到了較好的保護(hù)。二是建設(shè)用地占用耕地。盡管建設(shè)用地復(fù)墾面積有0.87萬(wàn)hm2，但是占用水田面積5.76萬(wàn)hm2、占用旱地面積為1.23萬(wàn)hm2，其復(fù)墾為耕地的數(shù)量遠(yuǎn)無(wú)法彌補(bǔ)占用耕地對(duì)糧食安全的威脅。水域面積從2010年的3.63萬(wàn)hm2增加到2020年的7.93萬(wàn)hm2，共增加了4.30萬(wàn)hm2，增加幅度較大。該時(shí)期的難題仍是提升建設(shè)用地與耕地資源保護(hù)之間的調(diào)控政策以及機(jī)制研究。

表4 2010—2020年撫州市土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 萬(wàn)hm2

從糧食安全視角來(lái)看，耕地資源數(shù)量減少導(dǎo)致的不利影響目前已經(jīng)凸顯。統(tǒng)計(jì)年鑒表明，撫州市糧食總產(chǎn)量從2010年的262.82萬(wàn)t，下降到2020年的261.00萬(wàn)t。盡管下降幅度較小，但必須考慮到高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田、耕地提質(zhì)改造等工程措施對(duì)研究區(qū)糧食畝產(chǎn)的有利影響,不然隨之而來(lái)的耕地資源面積的減少、繼而糧食總產(chǎn)量會(huì)下降。伴隨著科技力量的日益壯大，單位面積耕地的糧食生產(chǎn)能力會(huì)不斷提高，保住耕地資源數(shù)量是確保糧食自給率的前提。

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) 基于ArcGIS 10.2軟件，創(chuàng)建以1 km×1 km的網(wǎng)格尺度，對(duì)研究區(qū)1990—2020年30年的耕地資源變化強(qiáng)度的空間格局進(jìn)行分析，測(cè)算研究區(qū)1990—2000年、2000—2010年、2010—2020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，根據(jù)不同研究期內(nèi)的變化強(qiáng)度特征按照0.90、1.50、20.00 hm2標(biāo)準(zhǔn)對(duì)研究區(qū)耕地資源變化強(qiáng)度進(jìn)行等級(jí)分類，劃為低強(qiáng)度區(qū)、中強(qiáng)度區(qū)、較高強(qiáng)度區(qū)、高強(qiáng)度區(qū)，同時(shí)展現(xiàn)研究區(qū)耕地資源變化強(qiáng)度 的時(shí)空演變特征（圖2）。

圖2 耕地資源變化強(qiáng)度

從圖2可以看出，1990—2000年、2000—2010年和2010—2020年3個(gè)時(shí)期的耕地資源變化強(qiáng)度在空間上的分布特點(diǎn)具有較大差別。

1990—2000年，整個(gè)研究區(qū)耕地資源變化強(qiáng)度為1.49%，在空間上零星分布，耕地資源變化強(qiáng)度較為緩和，主要集中在0.90%～1.50%，即每100 hm2耕地（1個(gè)網(wǎng)格尺度）變化為其他地類面積為0.9～1.5 hm2。在此期間，耕地資源的變化呈現(xiàn)出集中于中心城區(qū)周邊等小范圍區(qū)域，尤其是臨川區(qū)、東鄉(xiāng)區(qū)、資溪縣等幾個(gè)縣城的核心區(qū)位于該時(shí)期的耕地資源變化高強(qiáng)度區(qū)。

2000—2010年，研究區(qū)耕地資源變化較早期平穩(wěn)，強(qiáng)度等級(jí)以0.00%～0.90%和0.90%～1.50%為主，該時(shí)期耕地資源變化空間差異性逐漸明顯，已經(jīng)呈現(xiàn)出沿?fù)岷恿饔驐l帶狀分布特征。其中，強(qiáng)度在0.00%～0.90%的低強(qiáng)度區(qū)主要分布在研究區(qū)南部和西部，分別為樂(lè)安縣、廣昌縣、崇仁縣，變化強(qiáng)度較低，圖斑破碎。同時(shí)該時(shí)期耕地資源變化強(qiáng)度位于0.90%～1.50%范圍的區(qū)域集中分布在臨川區(qū)、東鄉(xiāng)區(qū)、南城縣沿?fù)岷恿饔虻貛В誓媳毕蚍植迹彩茄芯繀^(qū)耕地資源變化強(qiáng)度最為集中區(qū)域；其次是在兩區(qū)縣交界處耕地資源變化強(qiáng)度較大。整體上可以得出，該階段撫州市的耕地資源變化以撫河流域豐富的水域優(yōu)勢(shì)為先決條件，也就是自然因素引誘土地資源的利用。

2010—2020年，整個(gè)研究區(qū)耕地資源變化強(qiáng)度較前20年更加劇烈，強(qiáng)度范圍以1.50%～20.00%為主，耕地資源變化高強(qiáng)度區(qū)為撫州市北部，主要分布在臨川區(qū)中心城區(qū)以及與臨川區(qū)相鄰的東鄉(xiāng)區(qū)、金溪縣、崇仁縣與其交界處，形成1個(gè)以臨川區(qū)為中心的大三角區(qū)域。該區(qū)域也是研究區(qū)交通、水域、地形等條件較好的區(qū)域，同時(shí)也是研究區(qū)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政治協(xié)同發(fā)展的核心區(qū)域。從而可以得出，2010年以后研究區(qū)的耕地資源變化受自然因素影響較小，社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素削弱了自然因素對(duì)耕地資源變化的主導(dǎo)作用。

從3個(gè)不同研究時(shí)期的耕地資源變化強(qiáng)度變化的空間分布情況可以看出，從1990到2020年30年之間，研究區(qū)各區(qū)縣的耕地資源都出現(xiàn)不同強(qiáng)度的變化，或耕地資源增加、或耕地資源減少。2010—2020年的耕地變化強(qiáng)度是30年中最為突出的10年，空間分布特征也更為明顯，其與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素有關(guān)，實(shí)質(zhì)上此變化規(guī)律與研究區(qū)的土地利用地類變化時(shí)空特征具有一致性。

3.2.2 耕地資源變化類型空間分布 通過(guò)分析研究區(qū)1990—2020年30年的耕地資源變化情況，本研究利用可視化的方式直截了當(dāng)?shù)貜目臻g上展示了研究區(qū)耕地資源變化類型之間的轉(zhuǎn)化，清晰獲得不同研究期內(nèi)的耕地資源流出、流入情況。為研究區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)空間格局優(yōu)化調(diào)整提供參考，并對(duì)地方自然資源管理部門(mén)進(jìn)一步為保持耕地總量出臺(tái)政策具有現(xiàn)實(shí)意義（圖3）。

圖3 耕地資源變化類型分布

從圖3可以看出，在1990—2000年，研究區(qū)內(nèi)耕地資源變化空間特征總體上較為零散，變化類型主要是小圖斑間的林地轉(zhuǎn)為耕地以及部分水域轉(zhuǎn)為耕地。這10年是耕地資源變化較為平穩(wěn)的時(shí)期，但已經(jīng)出現(xiàn)建設(shè)用地占用耕地情形，11個(gè)區(qū)縣的中心城區(qū)均出現(xiàn)小面積建設(shè)用地占用耕地情況，尤其是研究區(qū)北部區(qū)域以臨川區(qū)、東鄉(xiāng)區(qū)為典型區(qū)域。

2000—2010年期間，研究區(qū)域耕地資源變化呈現(xiàn)出2個(gè)特征。一是大面積的退耕還林。從地形地貌方面上來(lái)看，研究區(qū)域東、南、西三面環(huán)山，因此研究區(qū)東、南、西部耕地轉(zhuǎn)為林地面積較大。在耕地內(nèi)部的旱地和水田互相轉(zhuǎn)化上，在水系更為集中的地方尤其是撫河流域存在大面積的旱改水。耕地與建設(shè)用地的轉(zhuǎn)化關(guān)系上仍與上一時(shí)期保持一致。二是各區(qū)縣中心城區(qū)情況較為明顯。伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速推進(jìn)，建設(shè)用地占用耕地的范圍擴(kuò)大，也意味著中心城區(qū)的擴(kuò)大，對(duì)研究區(qū)糧食生產(chǎn)產(chǎn)生巨大沖擊，糧食安全問(wèn)題不得不擺在我們面前。總而言之，這10年的耕地資源變化有較為明顯的區(qū)域差異性，這跟社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有很大聯(lián)系。

在2010—2020年，耕地資源變化在空間上整體呈現(xiàn)出變化劇烈、集中連片范圍大的特征。這段時(shí)間耕地資源變化仍以轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地為主要類型，尤其是在臨川區(qū)、東鄉(xiāng)區(qū)、金溪縣等地勢(shì)較為平緩的地區(qū)建設(shè)用地占用耕地的問(wèn)題更為突出。

綜合3個(gè)時(shí)間段耕地資源變化類型，研究區(qū)耕地既有流出也有流入。對(duì)于耕地資源的流出問(wèn)題，不同時(shí)間段由于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政策等因素影響，既有建設(shè)用地占用，也有國(guó)家政策響應(yīng)進(jìn)行退耕還林，同時(shí)也有人為自發(fā)地對(duì)農(nóng)用地進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整，從而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)利益。對(duì)于耕地資源的流入來(lái)源，3個(gè)時(shí)段雖然存在差異性，但是仍以林地、水域轉(zhuǎn)化為耕地為主。這得益于的先天優(yōu)勢(shì)水系發(fā)達(dá)、轉(zhuǎn)化成本較低、轉(zhuǎn)化效率較高。因此，為了保障糧食安全，應(yīng)該探索對(duì)建設(shè)用地占用耕地的管控強(qiáng)化措施，有效防止耕地過(guò)度綠化、不合理退耕，從而保證區(qū)域糧食生產(chǎn)總量，糧食主產(chǎn)區(qū)地位不可動(dòng)搖。

3.3 耕地資源變化熱點(diǎn)區(qū)域

借助運(yùn)用ArcGIS 10.2軟件的空間分析功能，對(duì)研究區(qū)1990—2020年近30年的耕地資源變化進(jìn)行空間自相關(guān)分析，識(shí)別出具有統(tǒng)計(jì)顯著性（顯著性水平≥90.00%）的熱點(diǎn)區(qū)域。根據(jù)空間疊加分析獲取研究區(qū)耕地資源變化的熱點(diǎn)和冷點(diǎn)區(qū)域及其時(shí)空變化過(guò)程，可以根據(jù)這個(gè)過(guò)程識(shí)別研究區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)核心區(qū)域以及低主產(chǎn)區(qū)的時(shí)間、空間變化特征（圖4）。

圖4 耕地資源變化熱點(diǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移特征

整體而言，從1990年到2020年，研究區(qū)域30年的耕地資源變化熱點(diǎn)區(qū)域存在較大差異。1990—2000年間，撫州市耕地資源變化的熱點(diǎn)區(qū)域特征與同時(shí)期耕地資源變化強(qiáng)度特征基本一致，沒(méi)有明顯的空間分布特征，主要呈現(xiàn)一中心，其余散點(diǎn)狀分布，中心城區(qū)是最大的熱點(diǎn)區(qū)域，其余散亂分布在市區(qū)周圍。這種無(wú)序的特征與這10年的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)，研究現(xiàn)階段仍然以農(nóng)業(yè)為主導(dǎo)，耕地?cái)?shù)量總體保持穩(wěn)定。2000—2010年，耕地資源變化熱點(diǎn)區(qū)域逐漸明顯，以臨川、東鄉(xiāng)、金溪等中北部縣市為主，其余區(qū)域部分零星分布。這一時(shí)期，城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，外出務(wù)工人員遞增，耕地資源數(shù)量受建設(shè)用地占用影響遞減，呈現(xiàn)出熱點(diǎn)區(qū)域耕地資源變化強(qiáng)度高。2010—2020年，耕地資源變化熱點(diǎn)區(qū)域繼續(xù)延伸擴(kuò)大，沿?fù)岷恿饔虺誓媳毕蚍植迹谂R川區(qū)、東鄉(xiāng)區(qū)和金溪縣交界處尤為明顯，體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、政治中心的吸引力以及交通通達(dá)度的影響力。臨川區(qū)的熱點(diǎn)區(qū)域斑塊面積較大，在西部樂(lè)安縣等區(qū)域仍有小范圍的熱點(diǎn)區(qū)域。縱覽研究區(qū)域近30年來(lái)的變化，耕地資源變化的熱點(diǎn)區(qū)域特征從早期的零星分布、斑塊面積小，到后面的規(guī)律性轉(zhuǎn)移重心，毋庸置疑，研究區(qū)糧食生產(chǎn)中心也與耕地資源變化時(shí)空特征保持一致性。因此，圍繞著糧食安全的新時(shí)代主題，必須推動(dòng)糧食主產(chǎn)區(qū)耕地資源從宏觀、微觀2個(gè)角度出發(fā)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列演變規(guī)律進(jìn)行研究，挖掘此區(qū)域內(nèi)耕地資源變化的時(shí)空特征以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，精準(zhǔn)識(shí)別耕地資源管調(diào)控重點(diǎn)區(qū)，從而為區(qū)域糧食產(chǎn)出提供具有重要價(jià)值的參考意見(jiàn)，堅(jiān)守糧食安全底線。

4 結(jié)論與討論

（1）1990—2020年，研究區(qū)耕地總面積減少了約8.97萬(wàn)hm2，其中旱地減少了7.57萬(wàn)hm2，水田面積減少了1.40萬(wàn)hm2，耕地總量銳減，糧食安全受到威脅。在其他地類中，新增建設(shè)用地面積增加幅度最大，建設(shè)用地占用耕地情況嚴(yán)重。林地和水域面積也相對(duì)有所增加，這與研究區(qū)森林覆蓋率高和水系發(fā)達(dá)有關(guān)。耕地資源面積的減少對(duì)于糧食生產(chǎn)總量而言具有很強(qiáng)威脅性，會(huì)直接導(dǎo)致糧食播種面積減少，從而引發(fā)糧食安全問(wèn)題，近幾年高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的建設(shè)對(duì)于保持一定數(shù)量的耕地資源仍然是保障糧食安全的有效措施。

（2）研究區(qū)從1990—2020年的耕地資源變化強(qiáng)度具有顯著的時(shí)空特征。研究區(qū)域耕地資源變化強(qiáng)度的時(shí)空特征明顯。1990—2000年，研究區(qū)在這個(gè)時(shí)期自然因素主導(dǎo)，故耕地資源變化強(qiáng)度呈現(xiàn)出緩和特征，變化強(qiáng)度范圍在0.90%～1.50%之間，在空間上分布較為零散，無(wú)明顯集聚區(qū)域。受國(guó)家國(guó)家政策退耕還林、旱改水的部分影響，研究區(qū)在2000—2010年這10年間的變化強(qiáng)度仍主要在0.90%～1.5%之間，但在空間上較早期更為集中，尤其是撫河流域沿線區(qū)域表現(xiàn)為變化強(qiáng)度大且范圍廣的特征。2010—2020年，受社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響，研究區(qū)域整體變化強(qiáng)度較大，強(qiáng)度范圍在1.50%～20.00%之間，空間上以臨川區(qū)為中心的放射狀集中分布，呈現(xiàn)出以中心城區(qū)為重點(diǎn)的大三角熱點(diǎn)區(qū)域。

（3）近30年以來(lái)，研究區(qū)的耕地資源轉(zhuǎn)化類型具有顯著差別。研究區(qū)森林資源豐富，受自然條件影響，1990—2000年，研究區(qū)南部以及部分山地丘陵地區(qū)的林地向耕地類型轉(zhuǎn)化。2000—2010年間，受生態(tài)保護(hù)意識(shí)的影響，部分耕地轉(zhuǎn)化為林地；但又處于城市轉(zhuǎn)型期，建設(shè)用地占用耕地的問(wèn)題初現(xiàn)端倪。2010—2020年，不同土地利用類型相互轉(zhuǎn)化面積比例提高，最為顯著的是耕地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地面積占比較大，尤其是中心城區(qū)及其周邊地區(qū)的耕地流出情況格外嚴(yán)重。由此，推動(dòng)城市發(fā)展的過(guò)程中，務(wù)必健全建設(shè)用地占用的管控措施。與此同時(shí)，要克服“非糧化”難題，預(yù)防此類難題碰觸糧食生產(chǎn)安全。

（4）研究區(qū)域耕地資源變化的熱點(diǎn)區(qū)域在3個(gè)時(shí)間段內(nèi)具有較大的區(qū)域差異性。1990—2000年的熱點(diǎn)區(qū)域在空間上圖斑面積小而分散，零星分布在研究區(qū)各區(qū)域，2000—2010年的熱點(diǎn)區(qū)域在空間上呈現(xiàn)出集中于臨川、東鄉(xiāng)和金溪交接等沿?fù)岷恿饔騾^(qū)域，2010—2020年的熱點(diǎn)區(qū)域整體向研究區(qū)域北部轉(zhuǎn)移，區(qū)域差異性顯而易見(jiàn)。