縣域耕地破碎度與城鎮(zhèn)化水平耦合協(xié)調(diào)性
——以安徽省懷遠(yuǎn)縣為例

張 偉 陳 松 徐林文 蔡安寧

（1.安徽科技學(xué)院建筑學(xué)院 安徽蚌埠 233030；2.安徽科技學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院 安徽鳳陽 233100；3.南京曉莊學(xué)院旅游與社會(huì)管理學(xué)院 江蘇南京 211171）

耕地是維護(hù)國家糧食安全的重要載體，其破碎程度制約著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提高。城鎮(zhèn)化是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的必然趨勢，其水平高低是衡量城鎮(zhèn)現(xiàn)代化是否發(fā)達(dá)的重要指標(biāo)。近40年來，伴隨著城鎮(zhèn)化水平不斷提高，我國耕地資源數(shù)量卻持續(xù)減少，耕地保護(hù)與城鎮(zhèn)化推進(jìn)之間有著相互制約又相互促進(jìn)的密切關(guān)系[1]。在堅(jiān)守18億畝耕地紅線的嚴(yán)峻形勢下，通過降低耕地破碎度，實(shí)現(xiàn)耕地節(jié)約集約利用與城鎮(zhèn)化耦合協(xié)調(diào)性發(fā)展是推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的有效途徑。

耕地破碎度評價(jià)曾使用S指數(shù)、J指數(shù)進(jìn)行衡量，也曾采用景觀格局指數(shù)和斑塊分形維數(shù)來描述耕地變化特征；另有學(xué)者通過核密度方法[2][3]評價(jià)耕地破碎度，但學(xué)術(shù)界更偏愛選擇耕地的分布、結(jié)構(gòu)、形狀三類景觀破碎指標(biāo)，來評價(jià)耕地破碎度[4][5][6]。

耕地破碎度多在市級單元以上層面、多以選擇遙感影像解譯[7][8[9]方法進(jìn)行評價(jià)，評價(jià)結(jié)果的精確度有待提高。本文以安徽省懷遠(yuǎn)縣為例，采用二調(diào)變更調(diào)查數(shù)據(jù)，探討耕地破碎度與城鎮(zhèn)化之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，為皖北地區(qū)乃至淮河流域的縣域耕地破碎度研究提供案例支持，并為耕地保護(hù)政策和土地用地管制規(guī)則的制定提供案例支撐。

一、研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

（一）研究區(qū)概況。懷遠(yuǎn)縣隸屬安徽省蚌埠市，地處淮河中游，淮北平原的南緣，是全國重要的商品糧生產(chǎn)基地。屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候，農(nóng)業(yè)耕作條件優(yōu)越。土地總面積為2192.02平方千米，下轄18個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，2020年總?cè)丝?34.52萬人，其中，城鎮(zhèn)人口為37.90萬人，農(nóng)業(yè)人口為96.62萬人；2020年常住人口城鎮(zhèn)化37.12%，地區(qū)生產(chǎn)總值2083億元，第一、二、三產(chǎn)業(yè)之比為1.2:4.0:4.8。

隨著人為活動(dòng)的增加，耕地被分割的更加零碎，耕地地塊在區(qū)域內(nèi)的分布更加趨于零散化，管理難度加大，整體脆弱性增加。本研究以第二次土地調(diào)查變更數(shù)據(jù)與2013—2018年統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過建立耕地破碎度模型與協(xié)調(diào)發(fā)展度模型，分析懷遠(yuǎn)縣耕地破碎度、城鎮(zhèn)化發(fā)展水平及其兩者之間的耦合協(xié)調(diào)性時(shí)空變化關(guān)系，以期為耕地管理、政策制定、城鎮(zhèn)化與耕地資源協(xié)調(diào)發(fā)展提供參考。

（二）數(shù)據(jù)來源。本文中的耕地?cái)?shù)據(jù)來源于懷遠(yuǎn)縣二調(diào)變更調(diào)查統(tǒng)計(jì)公報(bào)（2013-2018年）；社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于《蚌埠市統(tǒng)計(jì)年鑒（2014-2019）》。

二、測度模型構(gòu)建

（一）耕地破碎度指標(biāo)構(gòu)建。城鄉(xiāng)土地開發(fā)、道路管網(wǎng)、農(nóng)業(yè)設(shè)施工程等建設(shè)活動(dòng)的逐步推進(jìn)，對耕地資源的擾動(dòng)難以避免，具體表現(xiàn)為耕地圖斑面積切割、形狀不規(guī)整、布局散落等景觀變化。本文綜合考慮懷遠(yuǎn)縣地方實(shí)際及借鑒其他學(xué)者研究成果[10-12]，本著資料易獲取、指標(biāo)可量化、遵循科學(xué)性的原則，選取面積、形狀、分布三個(gè)維度共6個(gè)指標(biāo)，評價(jià)懷遠(yuǎn)縣耕地破碎度，即如表1所示：

表1 耕地破碎度綜合評價(jià)指標(biāo)

（二）城鎮(zhèn)化水平指標(biāo)構(gòu)建。城鎮(zhèn)化是一個(gè)國家或地區(qū)的人口、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、地域景觀、生活方式、思維習(xí)慣等因素從鄉(xiāng)村向城鎮(zhèn)演變的過程。城鎮(zhèn)化水平可采用人口比重法、城鎮(zhèn)用地比例法、復(fù)合指標(biāo)法等進(jìn)行衡量。本著資料可得、簡單類比、科學(xué)合理原則，本文選取人口指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[13-15]來測度懷遠(yuǎn)縣城鎮(zhèn)化水平，即如表2所示：

表2 城鎮(zhèn)化水平評價(jià)指標(biāo)

（三）耕地破碎度與城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)度分析模型。

1.耦合度模型。耦合度是反映系統(tǒng)之間的相互關(guān)聯(lián)程度的指標(biāo)[16]，與系統(tǒng)演變密切相關(guān)。協(xié)調(diào)度度量系統(tǒng)之間在發(fā)展過程中彼此和諧一致的程度，體現(xiàn)了系統(tǒng)由無序走向有序的運(yùn)動(dòng)過程，是協(xié)調(diào)狀況高低程度的定量指標(biāo)。結(jié)合多系統(tǒng)或要素之間的耦合度測算模型，推導(dǎo)出耕地破碎度與城鎮(zhèn)化兩系統(tǒng)之間的評價(jià)模型。

式(1)中，C是兩系統(tǒng)的耦合度，Ui是城鎮(zhèn)化發(fā)展水平，Si是耕地破碎度水平。耦合度取值范圍為0≤C≤1，C越大，耕地破碎度與城鎮(zhèn)化的耦合度越高，耦合發(fā)展越協(xié)調(diào)；a是調(diào)節(jié)系數(shù)，2≤a≤8，本文對兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析且認(rèn)為兩系統(tǒng)同等重要，所以取a=2。

2.協(xié)調(diào)發(fā)展度模型。耦合度雖能有效評價(jià)耕地破碎度與城鎮(zhèn)化的耦合關(guān)系，但是兩個(gè)系統(tǒng)發(fā)展水平不同，可能會(huì)出現(xiàn)兩系統(tǒng)評價(jià)得分均較高而耦合度較低或兩系統(tǒng)評價(jià)得分均較低而耦合度較高的情況。因此，本文引入?yún)f(xié)調(diào)發(fā)展度模型[17]，能夠更好地反映耕地破碎度與城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展水平的高低。具體如下：

式(2)、(3)中，T是耕地破碎度與城鎮(zhèn)化兩個(gè)系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平；α、β是待定系數(shù)，且α+β=1，本文認(rèn)為耕地破碎度與城鎮(zhèn)化發(fā)展同樣重要，即α=β=0.5。D是協(xié)調(diào)發(fā)展度系數(shù)，0≤D≤1，D越大，耕地破碎度與城鎮(zhèn)化的協(xié)調(diào)發(fā)展水平越高。利用均勻分布函數(shù)法可以確定協(xié)調(diào)度劃分標(biāo)準(zhǔn)，如表3所示：

表3 協(xié)調(diào)度與協(xié)調(diào)度等級

三、結(jié)果與分析

（一）耕地破碎度。通過計(jì)算得出懷遠(yuǎn)縣2013—2018年耕地破碎度的相關(guān)指標(biāo)值（表4）。從表4 得知，懷遠(yuǎn)縣耕地破碎不斷加劇，耕種難度逐漸增加，耕種成本加大，耕地利用效率降低。2013年懷遠(yuǎn)縣平均地塊面積為3.1422hm2/個(gè)，到2018年下降至3.0385hm2/個(gè)，地塊密度從0.2262 個(gè)/hm2上升至0.2355個(gè)/hm2；邊界密度指數(shù)從0.2422km/hm2上升至0.2469km/hm2；面積加權(quán)形狀指數(shù)從2013 年的1.2107 增加到2018 年的1.2200；地塊數(shù)量破碎化指數(shù)從2013年的0.0035下降至0.0033；破碎化指數(shù)也從2013年的0.1648增加到0.1773。

表4 2013-2018年懷遠(yuǎn)縣各評價(jià)單元破碎指標(biāo)值

（二）城鎮(zhèn)化水平指標(biāo)。通過計(jì)算得出懷遠(yuǎn)縣2013—2018年城鎮(zhèn)化水平的相關(guān)指標(biāo)值（表5）。從表5 看出，懷遠(yuǎn)縣城鎮(zhèn)化水平持續(xù)提高，人口指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均呈現(xiàn)增長趨勢。其中，人口指標(biāo)由2013 年的28.16%上升到2018 年的30.05%，總共增長了1.89%；經(jīng)濟(jì)指標(biāo)由2013 年的68.45%上升到2018 年的79.53%，共計(jì)增長了11.08%。以上數(shù)據(jù)說明了懷遠(yuǎn)縣作為蚌埠市的副中心城市，對外交通條件優(yōu)越，縣域經(jīng)濟(jì)實(shí)力增強(qiáng)，相對發(fā)達(dá)的第二、第三產(chǎn)業(yè)提供了較多的就業(yè)崗位，有效地吸納了周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)人口，縣城及重點(diǎn)鎮(zhèn)已成為就地就近城鎮(zhèn)化的重要載體。

表5 2013-2018年懷遠(yuǎn)縣城鎮(zhèn)化水平指標(biāo)值

（三）耕地破碎度與城鎮(zhèn)化耦合協(xié)調(diào)度。經(jīng)過指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、確定指標(biāo)權(quán)重，在確定耕地破碎度與城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)的基礎(chǔ)上，利用公式(1)、(2)、(3)求得二者之間的耦合度與協(xié)調(diào)發(fā)展度（表6）。由表6 可知，耕地破碎度與城鎮(zhèn)化水平兩系統(tǒng)的耦合度在2014年之后趨于穩(wěn)定，從2013年的0.52上升至2018年的0.95，兩者系統(tǒng)耦合度較高，說明兩者相互作用、相互影響比較強(qiáng)烈。從協(xié)調(diào)發(fā)展度來看，2013—2018年間，懷遠(yuǎn)縣耕地破碎度與城鎮(zhèn)化的協(xié)調(diào)發(fā)展度從0.31上升到0.91，從輕度失調(diào)發(fā)展為優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)。耕地破碎度與城鎮(zhèn)化水平的協(xié)調(diào)發(fā)展度呈上升趨勢且聯(lián)系緊密，表明在城鎮(zhèn)化的快速進(jìn)程中，耕地完整性被不斷破壞。究其原因，可能與以下情況有關(guān)：一是伴隨著懷遠(yuǎn)縣的工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加速推進(jìn)，農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)移人口市民化進(jìn)程加快，縣城及重點(diǎn)鎮(zhèn)用地規(guī)模不斷增長，勢必占用城鎮(zhèn)周邊耕地；二是比亞迪云軌懷遠(yuǎn)段、國道345懷遠(yuǎn)段、村村通等線狀交通網(wǎng)絡(luò)的新建或改建，在一定程度上破壞了耕地形狀；三是蔬菜種植、畜禽養(yǎng)殖、休閑農(nóng)業(yè)等業(yè)態(tài)服務(wù)對象多為城鎮(zhèn)人口，經(jīng)濟(jì)效益較高，促使部分耕地轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)施農(nóng)用地。

表6 2013-2018年懷遠(yuǎn)縣耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度

結(jié)語

本文構(gòu)建了耕地破碎度、城鎮(zhèn)化水平評價(jià)指標(biāo)體系，在縣級尺度上探明了懷遠(yuǎn)縣耕地破碎度與城鎮(zhèn)化水平特征；同時(shí)，引入了耦合協(xié)調(diào)模型，評估了懷遠(yuǎn)縣耕地破碎度與城鎮(zhèn)化的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系。研究表明：1.懷遠(yuǎn)縣整體耕地破碎化問題突出，破碎度指標(biāo)數(shù)逐漸增大，耕地集約利用水平較低；城鎮(zhèn)化指標(biāo)總體穩(wěn)步上升，城鎮(zhèn)化率穩(wěn)步增長。2.從耕地破碎度與城鎮(zhèn)化耦合度分析，兩者耦合度較高、聯(lián)系緊密。2018年懷遠(yuǎn)縣常住人口城鎮(zhèn)化率僅30.05%，正處于城鎮(zhèn)化加速階段的初期，城鎮(zhèn)擴(kuò)張用地較為粗放，造成了耕地破碎程度不斷加深。3.耕地破碎與城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)關(guān)系表明，地方政府仍以GDP增長為核心目標(biāo)，最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度在執(zhí)行中難以完全落地；盡管落實(shí)了耕地保護(hù)占補(bǔ)平衡，但耕地地塊完整性遭到了損壞。這就要求縣域必須兼顧耕地保護(hù)與城鎮(zhèn)發(fā)展，守住耕地保護(hù)紅線，積極開展農(nóng)用地綜合整治，優(yōu)化耕地資源布局，推進(jìn)耕地規(guī)模化經(jīng)營。

本文僅研究了2013—2018年懷遠(yuǎn)縣耕地破碎度與城鎮(zhèn)化水平的耦合協(xié)調(diào)性，這是因?yàn)椴捎玫亩{(diào)數(shù)據(jù)只更新至2018年。伴隨著三調(diào)數(shù)據(jù)的啟用，懷遠(yuǎn)縣耕地破碎度和城鎮(zhèn)化水平之間的耦合協(xié)調(diào)性則更加精確。另外，耕地破碎度不僅與城鎮(zhèn)化水平密切相關(guān)，還受地形地貌、耕地經(jīng)營權(quán)、農(nóng)民自建房占耕等條件約束，這些因素影響耕地破碎程度仍需進(jìn)一步探討。