?耕地管理條件空間分布特征及分區

摘要： 以湘鄉市2022年耕地利用現狀調查數據為基礎，運用AHP層次分析法構建耕地管理條件評價指標體系，系統評價了湘鄉市村域的耕地管理條件，并運用GIS技術和空間自相關分析方法對其進行空間特征分析與分區。結果表明：湘鄉市耕地管理條件整體處于中上水平，并且在空間上呈現出明顯的集聚分布特征，耕地管理條件較好的村莊主要分布在市域中北部和中南部地區，耕地管理條件較差的村莊主要分布在市域西北部和西南部地區。結合局部空間自相關分析結果，將湘鄉市村域耕地分為穩定管理區、綜合管理區和重點管理區三類，在實際的管理過程中，要結合村域耕地特點和實際基礎設施情況進行因地制宜的保護管理。

關鍵詞： 耕地管理；評價；空間分析；湘鄉市

中圖分類號：F301.21 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2024）01-0072-07

Spatial Distribution Characteristics and Zoning of Cultivated Land Management： A Case Study of Xiangxiang City

ZHOU Ya-xi

（School of Geographical Sciences， Hunan Normal University， Changsha 410081， PRC）

Abstract： The survey data of cultivated land use in Xiangxiang City， 2022 and the analytical hierarchy process （AHP） were employed to establish an evaluation index system of cultivated land management， which was used to systematically evaluate the cultivated land management on a village scale in this city. Furthermore， the geographic information system （GIS） and spatial autocorrelation analysis were employed to characterize the spatial pattern and determine the management zones. The results showed that the cultivated land management in Xiangxiang City was generally at the middle and upper levels， with obvious spatial agglomeration distribution. Specifically， the villages with mature cultivated land management were mainly concentrated in the north-central and south-central areas， and those with poor management were mainly concentrated in the northwestern and southwestern areas of the city. According to the results of local spatial autocorrelation analysis， the cultivated land management in this city was zoned into three categories of stable management， comprehensive management， and prioritized management. Measures should be taken according to the local characteristics and infrastructures of the villages.

Key words： cultivated land management; evaluation; spatial analysis; Xiangxiang City

耕地是人類生存的命脈和社會發展的基礎性資源[1]，具有位置不可移動性、可持續利用性和稀缺性等特征[2]。由于我國城鎮化進程加快，耕地面積不斷減少，第三次全國國土調查和第二次全國國土調查數據對比顯示，2009—2019年間，我國耕地凈減少7 533 333 hm2，現有127 866 670 hm2，中低等地占所有耕地面積的70%，優等地僅占30%[3]。我國明確提出要施行嚴格的耕地保護制度，但耕地保護形勢仍然不容樂觀[4]。近幾年我國政府出臺多項耕地保護措施，各地推動建立“田長制”，將耕地保護任務落實到責任人[5]，堅決遏制耕地“非農化”、嚴格管控“非糧化”，這也為村域的耕地管理提供了新思路。2021—2022年，全國耕地總量實現凈增加，初步遏制了耕地總量減少勢頭。為完善耕地保護措施，根據耕地屬性和空間條件進行管理條件評價和分區就顯得格外重要。

當前我國對耕地的研究已較為成熟，耕地保護研究主要集中在耕地數量和質量保護方面，例如朱振華等[6]以長江三角洲為研究對象，采用定性和定量相結合的方法分析了該區域耕地數量減少的原因，得出了主要的驅動因素；黃凱等[7]擴展了耕地分析的方法，應用因子分析法和灰色關聯度法分析了影響該區域耕地數量減少的因素；漆信賢等[8]通過統計分析和對比分析，梳理了目前我國耕地的主要矛盾，并從生態、生活等角度提出應對措施。耕地分區相關研究也取得了較大進展，例如宋聚等[9]通過構建耕地綜合質量評價體系，運用全局空間自相關和局部空間自相關分析相結合的方法，從鄉鎮尺度上分析了井岡山市耕地質量的空間分布特征和聚集性規律，并進行耕地保護分區劃分；關瑜等[10]從空間、功能和環境3個角度計算區域的耕地綜合質量，在此基礎上分析其空間相關性，并劃定分區；董曼慧等[11]對湖南省坡耕地進行耕地質量評價，分析其時空變化特征和影響因素，并劃定分區，提出相應的整治措施。從目前的研究來看，第一，學者對耕地質量的分析主要是從土壤的自然質量角度出發，很少從耕地的管理難易程度進行度量；第二，大多數研究是以地塊作為研究尺度，這對區域管理來說過于細碎、不便操作，而以行政村作為尺度進行研究，其結果對于指導實際工作意義重大；第三，如何量化耕地屬性和其他因素對耕地分區與管理量的影響也是非常值得探討的。

研究以湖南省湘鄉市作為研究區域，以村級行政區作為研究尺度，選取3個層面的因素構建指標體系和耕地管理工作量模型，以此來探討湘鄉市村域耕地管理條件分值大小及影響因素，運用空間自相關分析法表征其空間相關性，并根據結果進行耕地管理分區，明確管理措施，為后續的耕地保護工作提供參考。

1 研究區概況和數據來源

1.1 研究區概況

湘鄉市作為湖南省轄縣級市，由湘潭市代管，位于湘中偏東部，介于東經111°59′40″～112°38′55″、北緯27°29′2″～28°3′45″之間。湘鄉市下轄4個街道、15個鎮和3個鄉，297個村，48個社區居委會，總面積1 967.06 km2。截至2021年末，湘鄉市常住總人口73.01萬人，耕地總面積55 508.16 hm2，其中水田50 758.12 hm2，旱地4 750.04 hm2，耕地總面積占土地總面積的28.22%，人均耕地約0.076 hm2。

1.2 數據來源與數據處理

研究數據包括行政區劃圖、第三次全國國土調查數據和耕地屬性數據（2022年度耕地調查變更數據）。參考了其他文獻，并結合研究區域實際情況，最終選擇最適宜耕地管理和保護的中等尺度即行政村作為空間單元[12]。

研究在確定空間單元的基礎上，以第三次全國國土調查中最新的湘鄉市行政區劃圖[審圖號為湘S（2022）034號]為基礎，疊加湘鄉市耕地利用現狀圖，通過疊加分析以及重建拓撲，融合已合并的行政村，保證評價單元劃分的準確性，最終形成以行政村邊界為約束的耕地單元，共318個。耕地類型、耕地利用類型、耕地坡度等級3個指標考慮到村域內部的連貫性和差異性[10]，逐一將耕地圖斑進行行政村的面積加權；田塊形狀指數、破碎度系數2個指標是在ArcGIS 10.6軟件中進行提取轉換后，將數據導入Fragstats軟件中進行分析計算得出；宅基地100 m緩沖耕地占比、道路100 m緩沖耕地占比2個指標是在ArcGIS 10.6中，按行政村進行疊加分析計算得出。最后，利用ArcGIS的空間自相關（Moran I）、聚類和異常值分析（Anselin Local Moran I）來確定研究區域內耕地管理條件分值的空間關聯性。

2 研究方法

2.1 耕地管理條件綜合評價

2.1.1 評價指標體系構建與計算指標分值 為科學地測算評價單元的耕地管理條件，在參考相關文獻后，結合研究區域耕地的實際情況，從耕地屬性、空間格局和區位條件這3方面選取了7個指標，包括耕地類型、耕地利用類型、耕地坡度級別、田塊形狀指數、破碎度系數、宅基地100 m緩沖耕地占比以及道路100 m緩沖耕地占比。根據層次分析法確定指標權重，并明確各指標的計算方式，進而計算各評價單元的耕地管理條件分值。具體指標的計算方法與權重見表1。

由于耕地管理條件指標體系中各指標的含義性質不同，耕地類型、耕地利用類型和耕地坡度級別等是通過屬性值進行定量化賦值，賦分標準參考了相關研究中的指標量化標準，并結合研究區域的實際情況進行調整。分值大小與管理條件成反比，即空間單元的分值越高越易進行管理，分值越低越難進行管理。

其中，耕地類型、耕地利用類型、耕地坡度級別是根據斑塊屬性值進行定量化處理，因此需要進行斑塊向行政村的加權轉換[13]。

（1）

式中：Ti為第i個行政村的屬性質量分值；Tij為第i個行政村第j個耕地斑塊的屬性分值；Aij為第i個行政村第j個耕地斑塊的面積。

耕地管理條件指標量化標準如表2所示。

2.1.2 數據標準化 由于各指標的性質和單位不同，為了消除各指標量綱的影響，在計算各個指標的絕

對分值后，選取極值法對數據進行標準化處理，見公式（2）。

（2）

式中：X *表示該指標的標準化分值；X表示該指標的絕對分值；Xmin表示該指標的最小分值；Xmax表示該指標的最大分值。

2.2 綜合分值計算與管理分區

利用加權法計算各空間單元的總分值，即將各個空間單元的標準化分值乘以各指標相對應的權重后相加，計算公式為：

（3）

式中：T表示各單元的耕地管理條件綜合分值；Ci表示第i個指標的權重值；Fi表示各單元第i個指標的標準化分值。

根據耕地管理條件分值的分布特征，利用等間距法確定研究區域的管理類型劃分標準，確定各空間單元的耕地管理類型。耕地管理條件越好則分值越高，表示該單元更易管理，反之更難管理。

2.3 耕地管理條件空間自相關分布模型

全局空間自相關用于描述研究區域內的單元屬性與周圍單元屬性的依賴程度，局部空間自相關用以表征內部空間屬性與鄰域范圍內的聚集或離散狀態，這為掌握耕地的差異性、相似性以及后期的耕地管理分區工作提供依據[14]。全局Moran’s I指數計算見公式（4）。

（4）

式中：n代表研究對象的個數，x表示空間對象屬性值的平均值，xi和xj分別表示空間對象i和j的屬性值。Wij為空間鄰接矩陣，表示空間單元i和j之間的鄰接關系，當i和j相鄰時，Wij為1，不相鄰時則為0。

局部莫蘭指數Local Moran’s I計算見公式（5）。

（5）

式中：xi、xj分別表示 i、j 單元的屬性值，Wij表示空間鄰接矩陣。

3 湘鄉市耕地管理分區劃分過程

3.1 耕地管理條件綜合評價

3.1.1 計算指標分值與權重確定 對湘鄉市318個評價單元進行耕地屬性、空間格局、區位條件的7個指標進行計算，得出評價單元內各項指標的絕對分值，如表3所示。考慮到文章篇幅，此處只列舉前20個空間單元，后文的綜合分值表格同。緊接著運用層次分析法確定各個指標的權重。

第一步，構建指標判斷矩陣（A），如表4所示。

第二步，運用算術平均法計算各指標的權重值，結果如表5所示。通過計算得出，B1、B2、B3、B4、B5、B6及B7的權重分別為0.03、0.04、0.06、0.09、0.12、0.28和0.38。

第三步，進行一致性檢驗。由于層次分析法的局限性，判斷矩陣的構建往往帶著主觀性和經驗性，因此需要進行一致性檢驗。當一致性比率CR＜0.1時，判斷矩陣通過一致性檢驗，所計算的權重值可用。

（6）

（7）

（8）

通過計算得出最大特征值λmax為7.72，CI值為0.12；通過查表可得，當n=7時，RI值為1.36，因此計算可得CR值為0.088 2，小于0.1，因此判斷矩陣通過一致性檢驗，權重值可用。

3.1.2 計算綜合分值 運用極值法計算各空間單元的標準化分值后，將標準化分值與相應的權重值相乘后相加即可得到各空間單元的綜合分值，如表6所示。

3.1.3 耕地管理條件評價結果分析 根據各空間的綜合分值結果可知，湘鄉市的耕地管理條件綜合分值在0.24～0.97之間，整體管理條件處于中上水平。運用ArcGIS的自然間斷點分級法將結果分為四級，由低到高包括：0.24～0.52為Ⅳ級，0.52～0.66為Ⅲ級，0.66～0.79為Ⅱ級，0.79～0.97為Ⅰ級，級別越高表示該區域管理條件越好。從空間分布（圖1）上來看，高分值村級行政區主要集中在中部的月山鎮、育塅鄉以及北部的白田鎮、金石鎮，其他鄉鎮也有零散分布；中低分值村級行政區圍繞著高分值單元呈零散分布，主要在金藪鄉、毛田鎮、山棗鎮和棋梓鎮，其他鄉鎮均有零散分布，這與全市耕地條件和村域基礎條件密切相關。

總體而言，湘鄉市中東部地形較為平坦，耕地坡度較平緩，細碎化程度較低，且耕地距農村道路的距離較近，在很大程度上有利于耕地的管理；而西南部和西北部地區地勢相對較高，耕地的坡度級別偏高，耕地細碎化明顯，這在很大程度上加大了村域耕地管理的難度。

3.2 耕地管理條件空間相關性分析

3.2.1 全局自相關分析 利用ArcGIS 10.6軟件計算湘鄉市耕地管理條件綜合分值的全局Moran’s I指數，結果顯示，全局Moran’s I指數為0.251，Z值為7.224＞2.58，且顯著性檢驗P值均小于0.05，因此有99%的概率認為數據不是隨機分布的，即湘鄉市耕地管理條件在全局上呈顯聚集趨勢。

3.2.2 局部空間自相關分析 為了進一步分析耕地管理條件的空間聚集程度，在ArcGIS軟件中進行聚類和異常值分析，根據LISA聚類圖（圖2）顯示，湘鄉市耕地管理條件在空間上屬于正相關的H–H型和L–L型的村級行政區個數分別為34和26個，共占行政村總數的18.87%；屬于負相關的H–L型和L–H型的村級行政區個數分別為8和9個，共占行政村總數的5.35%；相關性不顯著的NS型村級行政區個數為241個，占行政村總數的75.79%。從空間分布結構來看，耕地管理條件的LISA聚類分布與耕地管理條件綜合分值的高低分布吻合程度較高。H–H型村莊主要分布在湘鄉市北部的金石鎮、長江水庫和中部的月山鎮、育塅鄉，白田鎮、栗山鎮、泉塘鎮和東郊鄉等也有零星分布；H–H型村莊空間分布較為集中連片，覆蓋范圍較大，耕地管理條件綜合分值普遍較高；L–L型村莊主要分布在湘鄉市西南部的棋梓鎮和東部的新湘路街道、東山街道、望春門街道、園藝場和梅橋鎮，毛田鎮、壺天鎮和金藪鄉等也有零星分布；L–L型村莊的耕地管理條件中綜合分值大多處于中等或低水平，空間分布呈大分散、小集中的樣式；H–L型村莊分布較零散，主要在湘鄉市西北部的壺天鎮、翻江鎮和金藪鄉以及市域東部的泉塘鎮和茶廠；L–H 型村莊主要分布在H–H型村莊周邊，包括湘鄉市北部的金石鎮，中部的月山鎮、潭市鎮、泉塘鎮和育塅鄉，東南部的梅橋鎮也有零星分布；H–L型和L–H型村莊的耕地管理條件分值普遍都處于中等水平。

3.3 湘鄉市耕地管理分區

將耕地管理條件綜合分值與局部空間自相關LISA集聚圖在ArcGIS中進行疊加分析，結合區域管理理論與實踐，最終對湘鄉市村域進行耕地管理分區，結果如圖3所示。

H–H型村莊是耕地管理分值高值集聚區，耕地管理條件好，管理難度小，應當采取措施維持其管理便捷度，防止區域耕地；L–L型村莊是耕地管理分值低值集聚區，耕地管理條件差，管理難度大，應該針對其低分子影響因素采取對應的措施； H–L型集聚區內，管理條件分值高的村莊被管理條件分值低的村莊所包圍，為了防止低分值區的障礙因素輻射影響高分值區的管理，要采取針對性措施保證其管理條件不受影響；L–H型集聚區內，要積極的擴大管理條件高分值村莊的輻射作用，對該區域的耕地管理條件進行潛力挖掘；NS型村莊為空間相關性不顯著區域，要根據區域內的耕地管理條件分值進行分區。將Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級區內村莊劃分為穩定管理區、綜合管理區和重點管理區。

（1）穩定管理區。將Ⅰ級區內的H–H型、H–L型和NS型村莊和Ⅱ級區內的H–H型村莊劃為穩定管理區，包括新石村、石磯村、褒忠山村、石柱村、新橫路村、新鋪村、東安村、軋橋村、南水村、石壩村、大湖村、文星村等156個行政村，主要集中在湘鄉市中部和北部地區。這些地方的耕地管理條件分值高，耕地的耕作便利度高，區位條件也較好，應針對現有的優勢條件予以措施，經常開展巡查，維持其管理條件優異的現狀。

（2）綜合管理區。將Ⅱ級區內的H–L型、L–H型、NS型村莊和Ⅲ級區內的L–H型、NS型村莊劃為綜合管理區，包括崇溪村、花橋村、月山村、新群村、德勝村、桐瑞臺村、繁育村、雙江村、匯豐村、富民村等120個行政村，主要集中在湘鄉市西北部、南部和東部地區。這些地方的耕地管理條件分值處于中等或中下水平，耕地的耕作便利度適中，應針對得分較低的管理條件因素展開措施調整，完善耕地基礎設施，以便于后續的實際管理和保護利用。

（3）重點管理區。將Ⅱ級區、Ⅲ級區的L–L型村莊和Ⅳ級區內的L–L型、NS型村莊劃為重點管理區，包括合東村、紅石村、推子村、澗山村、大塘村、龍江村、新塘村、普安村、城西村、聯盟村等44個行政村，主要集中在湘鄉市的西北部、西南部地區，南部和北部地區也有分散。這些地方的耕地管理條件分值普遍偏低，耕地的耕作便利度一般，要采取相應的整治措施，重視該區域的耕地保護管理工作，提高其管理便捷度。

4 結論與討論

以湘鄉市2022年耕地利用現狀調查數據為基礎，運用AHP層次分析法構建耕地管理條件評價指標體系，系統評價了湘鄉市村域的耕地管理條件，并運用GIS技術和空間自相關分析方法對其進行空間特征分析與分區。結果表明，湘鄉市耕地管理條件整體處于中上水平，并且在空間上呈現出明顯的集聚分布特征，耕地管理條件較好的村莊主要分布在市域中北部和中南部地區，耕地管理條件較差的村莊主要分布在市域西北部和西南部地區。結合局部空間自相關分析結果，將湘鄉市村域耕地分為穩定管理區、綜合管理區和重點管理區三類，為湘鄉市村域耕地管理提供一定的參考，在實際的管理過程中，要結合村域耕地特點和實際基礎設施情況進行因地制宜的保護管理。

研究以行政村尺度進行耕地管理條件的分析，在后續的研究工作中還可以從研究尺度上進行創新，如選取耕地斑塊、鄉鎮尺度；還可以進行耕地管理條件水平的時空分異研究，有利于更科學地進行分區。選取的分析方法還比較單一，分析過程中涉及的影響因素考慮得不夠全面，還有待在之后的研究中進行完善。

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（責任編輯：肖彥資）