熊念++胡紅兵

摘要：以1990年和2010年2個(gè)時(shí)段的TM遙感圖像為主要數(shù)據(jù)源，應(yīng)用最大似然法進(jìn)行遙感圖像分類，獲得黃岡市1990年和2010年土地利用類型狀況及土地利用變化圖，在此基礎(chǔ)上計(jì)算土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，分析黃岡市在這20年間耕地面積變化情況，并對黃岡市耕地非農(nóng)化特征和驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析。結(jié)果表明，1990-2010年間黃岡市耕地面積大幅減少，耕地主要向林地、建設(shè)用地和園地轉(zhuǎn)化；在不同的區(qū)域，耕地轉(zhuǎn)化的方向有所不同。耕地的非農(nóng)化既有自然方面的驅(qū)動(dòng)因素，也有國家政策、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長等方面的驅(qū)動(dòng)因素。

關(guān)鍵詞：耕地；非農(nóng)化；驅(qū)動(dòng)因素；黃岡市

中圖分類號(hào)：F301.24；TP753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）18-4424-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.18.011

耕地是重要的自然資源，是一個(gè)地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，合理利用和有效保護(hù)耕地資源是一個(gè)地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要條件，更是土地管理和規(guī)劃部門十分關(guān)注的問題[1]。隨著中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其是工業(yè)化和城市化的發(fā)展，耕地非農(nóng)化及其影響越來越受到政府部門的重視[2]。耕地非農(nóng)化是指耕地轉(zhuǎn)變用途，成為居住、交通、工業(yè)、服務(wù)業(yè)等城鄉(xiāng)建設(shè)用地的過程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國平均每年有17.42萬hm2耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地[3]。苑韶峰等[3]以STIRPAT模型為基礎(chǔ)，采用地理加權(quán)回歸模型（GWR）分析人口數(shù)量、富裕度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和城市化水平等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素對中國31省市的耕地非農(nóng)化的影響。張基凱等[4]利用山東省17個(gè)地級(jí)市1995-2006年的面板數(shù)據(jù)研究了山東省耕地非農(nóng)化對經(jīng)濟(jì)增長貢獻(xiàn)的區(qū)域差異，并從資源配置效率角度提出了各地級(jí)市耕地非農(nóng)化的最優(yōu)配置數(shù)量。朱新華等[5]以1988-2004年為樣本期，選取年內(nèi)建設(shè)占用耕地新增數(shù)量和基尼系數(shù)兩個(gè)指標(biāo)，運(yùn)用Granger因果分析方法，探討了我國耕地非農(nóng)化與收入差距兩者間的因果關(guān)系。萬勝超等[6]利用空間計(jì)量分析方法，選取中國31個(gè)?。ㄊ?、區(qū)）1999-2008年農(nóng)地非農(nóng)化驅(qū)動(dòng)因素的面板數(shù)據(jù)對我國農(nóng)地非農(nóng)化與其各自影響因素的作用關(guān)系進(jìn)行了研究。本研究以1990年和2010年2個(gè)時(shí)段的TM遙感圖像為主要數(shù)據(jù)源，獲取黃岡市1990年和2010年土地利用類型狀況及土地利用變化圖，以此為基礎(chǔ)分析黃岡市在這20年間耕地面積變化情況，并對黃岡市耕地非農(nóng)化特征和驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析，對黃岡市合理利用和有效保護(hù)耕地資源提供一種新型的研究思路，對正確處理工業(yè)化和城鎮(zhèn)化與耕地非農(nóng)化的關(guān)系問題具有重要的理論意義和實(shí)際意義。

1 研究區(qū)域概況

黃岡市位于湖北省東北部，大別山脈南麓，長江中游北岸。地理方位為114°24′-116°07′E、29°45′-31°40′N。北面與河南省接壤，東面連接安徽省，南面與九江市、黃石市、鄂州市隔長江相望，西邊與武漢市、孝感市相連。黃岡市國土總面積17 446 km2，占湖北省總面積的9.40%。全市總面積中平原占12.10%，崗地占10.34%，丘陵占43.31%，山地占34.25%。黃岡市東北面的大別山脈的主脊呈西北—東南走向，山脈自北向南逐漸傾斜且與豫皖交界。山脈平均海拔1 000 m以上，最高的天堂寨主峰海拔為1 729 m，是黃岡市海拔最高的地方。中部為丘陵地區(qū)，海拔多在300 m以下，高低起伏，谷寬丘廣，垅畈交錯(cuò)。南部地區(qū)河港湖泊交織，海拔高度在10～30 m之間，為狹長的平原湖區(qū)。主要有六大水系：華陽河、蘄水、浠水、巴水、倒水和舉水水系，都自北向南流入長江。

黃岡市屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，一年四季光熱條件界限分明。全年太陽輻射總量為106.49～113.31 kcal/cm2，全年平均日照時(shí)數(shù)1 913.5～2 161.5 h，東南部日照條件低于西北部，黃岡市日照率在43%～49%之間。全年平均氣溫約為15.7～17.1 ℃。全年無霜期很長，在237～278 d之間。全年平均降雨量大約在1 223～1 493 mm之間，年降水總量222.37億m3，降雨天數(shù)（≥0.1 mm天數(shù)）在115～147 d之間。降水量豐富，光照條件充足，有利于植物生長，但氣象災(zāi)害也時(shí)有發(fā)生。

2 數(shù)據(jù)來源

本研究所用的數(shù)據(jù)主要包括：

1）遙感圖像：1990年和2010年黃岡市及其鄰近地區(qū)Landsat 5衛(wèi)星TM遙感圖像，每個(gè)年份的TM圖像共有4景，行列號(hào)分別為122-038、122-039、123-038、123-039，空間分辨率為30 m，成像時(shí)間為5～9月，成像時(shí)段基本無云。遙感圖像來源于國際科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)和馬里蘭大學(xué)網(wǎng)站。

2）黃岡市行政邊界矢量圖：來源于國家基礎(chǔ)地理中心網(wǎng)站。

3）黃岡市統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：來源于黃岡市統(tǒng)計(jì)年鑒和國民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展公報(bào)及相關(guān)的文獻(xiàn)資料。

4）此外利用了2010年黃州部分地區(qū)0.5 m分辨率的航空圖像照片和Google Earth歷史圖像作為選擇訓(xùn)練區(qū)的參照。

3 研究方法

本研究的技術(shù)路線如圖1所示，具體包括：

1）1990年遙感圖像處理（包括122-038、122-039、123-038、123-039這4景）。以其中1景為基準(zhǔn)，將另外3景與之進(jìn)行配準(zhǔn)，然后將配準(zhǔn)后的4景進(jìn)行鑲嵌，得到1990年黃岡市及其周邊地區(qū)遙感圖像。

2）2010年遙感圖像處理（包括122-038、122-039、123-038、123-039這4景）。以其中1景為基準(zhǔn)，將另外3景與之進(jìn)行配準(zhǔn)，然后將配準(zhǔn)后的4景進(jìn)行鑲嵌，得到2010年黃岡市及其周邊地區(qū)遙感圖像。

3）以1990年黃岡市及其周邊地區(qū)遙感圖像為基準(zhǔn)，將2010年黃岡市及其周邊地區(qū)遙感圖像與之進(jìn)行配準(zhǔn)。

4）將黃岡市的行政邊界矢量圖轉(zhuǎn)換成與遙感圖像相同的地圖投影和坐標(biāo)系，以此建立感興趣區(qū)（ROI），對配準(zhǔn)后兩個(gè)時(shí)期的鑲嵌圖像進(jìn)行裁剪，得到黃岡市的遙感圖像。

5）分別對黃岡市兩個(gè)時(shí)期的遙感圖像進(jìn)行監(jiān)督分類，計(jì)算土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，統(tǒng)計(jì)出不同時(shí)期的各種土地利用類型，特別是耕地的數(shù)量變化特征和空間分布特征，分析黃岡市在1990-2010年間耕地非農(nóng)化時(shí)空變化特征。

4 結(jié)果與分析

4.1 分類統(tǒng)計(jì)

在遙感圖像處理軟件ENVI中，運(yùn)用最大似然法對黃岡市1990年和2010年的TM圖像進(jìn)行監(jiān)督分類（圖2、圖3），分類處理的Kappa系數(shù)分別為0.894和0.897，達(dá)到土地利用分類的精度要求。

黃岡市1990年和2010年各種土地利用類型的面積如表1所示。從表1可以看出，1990-2010年間黃岡市土地利用類型變化較大的為耕地、未利用地和建設(shè)用地，且變化的空間范圍有一定的特點(diǎn)，局部地區(qū)變化較大，主要為黃岡市西南部和東南部長江沿岸地區(qū)，北部地區(qū)也有很大的變化，其中林地和未利用地變化比較明顯，多半可能由園地面積的擴(kuò)張所導(dǎo)致。21年間，園地和建設(shè)用地面積在擴(kuò)大，未利用地和耕地的面積在縮小，且耕地面積和未利用地面積的減少比較明顯，建設(shè)用地面積增加較多，水域面積的增加量不大?？傮w來看，1990年和2010年兩期土地利用結(jié)構(gòu)，耕地面積的比重下降了21.8個(gè)百分點(diǎn)，建設(shè)用地面積比重上升了5.0個(gè)百分點(diǎn)，而園地和林地面積比重分別增加7.6和9.5個(gè)百分點(diǎn)。可以初步估計(jì)，耕地以及未利用地面積的減小主要是由于建設(shè)用地的擴(kuò)大和園地的擴(kuò)展，這與黃岡地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展的良好趨勢基本一致，這也反映出了城市作為地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的龍頭，其人口與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的增長會(huì)對周邊的自然環(huán)境造成極大的影響，因此處理好經(jīng)濟(jì)發(fā)展與自然環(huán)境的關(guān)系顯得十分迫切。

4.2 土地利用轉(zhuǎn)換矩陣

為揭示各土地利用類型相互轉(zhuǎn)移的特征，利用1990年和2010年黃岡市土地利用分類圖，計(jì)算1990-2010年間黃岡市土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣（表2），通過矩陣對各種土地利用類型進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)。

4.3 耕地非農(nóng)化時(shí)空變化特征

在1990-2010年間，黃岡市耕地面積占其國土面積的比重下降了21.8%，耕地面積由6 299.35 km2減少到2 480.55 km2。由表2可知，耕地向各種類型均有不同程度的轉(zhuǎn)化，其中主要向林地、建設(shè)用地和園地轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)化量分別為2 017.23、526.85、1 918.23 km2，分別占用地總量的32.02%、8.36%和30.45%。雖然同期也有62.39、542.64 km2林地和園地轉(zhuǎn)化成耕地，但總的來說，耕地面積在不斷減少。

在不同的區(qū)域，耕地轉(zhuǎn)化的方向也不同。在黃岡市東北部的大別山區(qū)，耕地主要向林地轉(zhuǎn)化，這主要受國家在生態(tài)功能區(qū)和禁限功能區(qū)實(shí)行退耕還林政策的影響；在大別山南麓、黃岡市西北部丘陵地帶，耕地主要向園地轉(zhuǎn)化；而在黃岡沿江地帶、黃州城區(qū)和各縣城及附近地區(qū)，耕地主要向建設(shè)用地轉(zhuǎn)化。

4.4 黃岡市耕地非農(nóng)化驅(qū)動(dòng)因素分析

4.4.1 自然驅(qū)動(dòng)因素 土地的自然特性和環(huán)境條件決定了其適宜的利用方式，利用方式恰當(dāng)與否影響著土地利用的可持續(xù)性。黃岡市地勢東北高西南低，東北部為西北—東南走向的大別山脈，中部為海拔在300 m以下的丘陵區(qū)?？傮w而言，崗地占10.34%，丘陵占43.31%，山地占34.25%（圖4）。黃岡市位于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，熱量充足，降水量豐沛，有利于作物生長，但也常有洪澇、高溫干旱等災(zāi)害發(fā)生。

黃岡市所在的大別山區(qū)是對國家生態(tài)安全具有重要作用的50個(gè)重要生態(tài)服務(wù)功能區(qū)域之一，是中原地區(qū)、長三角和長江經(jīng)濟(jì)帶的重要生態(tài)屏障，被列為中國35個(gè)生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)域之一，也是中國亞熱帶和暖溫帶、常綠闊葉林和落葉闊葉林的分界線以及南北水系的分水嶺，是中國生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)和氣候變化敏感區(qū)，在我國的生態(tài)功能區(qū)劃中具有重要的地位。

根據(jù)黃岡市的DEM計(jì)算出的黃岡市坡度分級(jí)圖如圖5所示。坡度小于6°的平地、坡度在6°～25°之間的緩坡地，坡度大于25°的陡坡地分別占黃岡市國土面積的58%、38%和4%?？紤]到生態(tài)安全的需要，其境內(nèi)已經(jīng)開墾出的25°以上的坡耕地以及處于生態(tài)脆弱區(qū)的耕地，正在陸續(xù)按國家政策規(guī)定有計(jì)劃地進(jìn)行生態(tài)退耕還林，在1990-2010年間共有2 017.23 km2耕地轉(zhuǎn)換成林地。

黃岡市土質(zhì)松散，風(fēng)化嚴(yán)重，加上暴雨集中，土地利用率較高，坡耕地較多，水土流失比較嚴(yán)重。不合理的耕作制度和粗放的耕作方式，土地投入較低，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重用輕養(yǎng)和城鎮(zhèn)三廢的污染，導(dǎo)致部分地區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化，耕地生產(chǎn)力降低，耕地資源質(zhì)量下降，只能朝園地發(fā)展。在1990-2010年間共有1 918.23 km2耕地轉(zhuǎn)換成園地。

4.4.2 人為驅(qū)動(dòng)因素

1）社會(huì)驅(qū)動(dòng)因素。人口數(shù)量和人口密度的變化是土地利用與土地覆蓋變化的最具活力的驅(qū)動(dòng)力之一。一方面，人口的增加需要更多的耕地種植糧食來滿足人們生存的需要；另一方面，人口的增加以及隨之而來的城市化的發(fā)展導(dǎo)致建設(shè)用地規(guī)模不斷增大，建設(shè)用地大量占用耕地，造成耕地大面積減少。1990年黃岡市總?cè)丝跒?22.74萬，人口密度為414人/km2，到2010年總?cè)丝谠黾拥?42.41萬，凈增19.67萬人，人口密度增加到426人/km2，凈增12人/km2。1990-2010年間共有526.85 km2耕地轉(zhuǎn)換成城市用地及居民點(diǎn)。

2）經(jīng)濟(jì)發(fā)展驅(qū)動(dòng)因素。經(jīng)濟(jì)發(fā)展是土地利用及其結(jié)構(gòu)演變的最核心動(dòng)力，一方面第二、三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展增加了用地需求，導(dǎo)致大量耕地被占用；另一方面農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和市場導(dǎo)向下的農(nóng)業(yè)資源的配置也會(huì)造成耕地大量減少。1990年黃岡市國內(nèi)生產(chǎn)總值為60.73億元，第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重為57.7∶21.1∶21.2；到2010年黃岡市國內(nèi)生產(chǎn)總值達(dá)到862.30億元，第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重為28.6∶38.1∶33.3，很明顯在1990-2010年間，黃岡市第二、第三產(chǎn)業(yè)占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重大幅上升，隨之而來的是用地的增長，并導(dǎo)致耕地被大量占用。

盡管我國正在實(shí)施耕地占補(bǔ)平衡和增減掛鉤制度，但是在具體的操作中不利于耕地保護(hù)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。如占用質(zhì)量優(yōu)良的耕地，卻以質(zhì)量較次的耕地來補(bǔ)充，造成了優(yōu)質(zhì)耕地的隱形流失，嚴(yán)重影響到耕地的質(zhì)量。另外，隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，耕地進(jìn)一步向其他土地利用類型轉(zhuǎn)化，如在1990-2010年間共有1 918.23 km2耕地轉(zhuǎn)換成園地。

3）政策驅(qū)動(dòng)因素。國家和地方政府的政策對土地利用方式及其變化起著重要的規(guī)范和引導(dǎo)作用。正確的政策可以引導(dǎo)土地可持續(xù)利用，而錯(cuò)誤的政策追求短期的經(jīng)濟(jì)利益，導(dǎo)致土地利用方式不合理。黃岡市地處武漢城市圈8+1城市體系中，積極參與武漢都市圈的構(gòu)造，加強(qiáng)與武漢及周邊城市的聯(lián)系與協(xié)作，共同打造武漢都市區(qū)的“東部城市連綿帶”這一定位，極大地促進(jìn)了耕地向園地、其他農(nóng)用地、居民點(diǎn)及工礦用地和交通用地等土地利用類型轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致耕地總量減少，城市用地增加。如何在城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與耕地利用保護(hù)方面協(xié)調(diào)一致，是一個(gè)值得深入探討的課題。

5 小結(jié)

本研究基于1990-2010年間黃岡市TM遙感圖像數(shù)據(jù)， 利用ENVI進(jìn)行處理得到結(jié)果，然后通過處理的結(jié)果來分析黃岡市耕地資源的非農(nóng)化時(shí)空變化特點(diǎn)。結(jié)果表明，在1990-2010年間，黃岡市耕地面積占其國土面積的比重下降了21.8%，耕地面積由6 299.35 km2減少到2 480.55 km2。耕地向各種類型均有不同程度的轉(zhuǎn)化，其中主要向林地、建設(shè)用地和園地轉(zhuǎn)變。在不同的區(qū)域，耕地轉(zhuǎn)化的方向也不同：在黃岡市東北部的大別山區(qū)，耕地主要向林地轉(zhuǎn)化；在大別山南麓、黃岡市西北部丘陵地帶，耕地主要向園地轉(zhuǎn)化；在沿江地帶、黃州城區(qū)和各縣城及附近地區(qū)，耕地主要向建設(shè)用地轉(zhuǎn)化。黃岡市耕地非農(nóng)化的驅(qū)動(dòng)因素主要包括自然因素、社會(huì)因素、經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素和政策因素。下面對未來黃岡市耕地合理利用和有效保護(hù)提出以下建議：

1）適應(yīng)新形勢發(fā)展，創(chuàng)新耕地保護(hù)理念，強(qiáng)化耕地保護(hù)意識(shí)。合理規(guī)劃后備耕地資源，改造低山丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)用地，長期堅(jiān)持退耕還林政策，對于不適宜耕種的土地如坡度25°以上的農(nóng)田或土壤嚴(yán)重退化的貧瘠耕地，實(shí)行退耕還草還林，以保持水土，保證耕地質(zhì)量。

2）耕地面積變化與地區(qū)總?cè)丝谟忻黠@正相關(guān)關(guān)系，只有繼續(xù)堅(jiān)持計(jì)劃生育這一基本國策，才能更好地促進(jìn)保護(hù)耕地、調(diào)控耕地非農(nóng)化速度的政策落實(shí)。土地資源承載力是有限的，而人口的增長不但影響到各類土地利用類型數(shù)量和結(jié)構(gòu)上的改變，還影響到土地環(huán)境質(zhì)量?？刂迫丝谠鲩L有助于緩解日益嚴(yán)峻的耕地與建設(shè)用地間的矛盾。

3）耕地非農(nóng)化已經(jīng)成為工業(yè)化、城市化進(jìn)程中的一個(gè)普遍現(xiàn)象，建設(shè)用地占用或耕地非農(nóng)化成為黃岡市耕地資源減少的一個(gè)重要原因。著力加強(qiáng)地方政府對耕地非農(nóng)化的監(jiān)管勢在必行，黃岡市政府應(yīng)該從大局出發(fā)，考慮長遠(yuǎn)利益，充分認(rèn)識(shí)耕地保護(hù)的緊迫性、重要性，改變土地財(cái)政的觀念。嚴(yán)格控制城市建設(shè)用地規(guī)模，提高城市建設(shè)用地的集約化率。合理開發(fā)利用荒地和廢棄的老建設(shè)用地，合理規(guī)劃布局和優(yōu)化配置城鎮(zhèn)建設(shè)及居民點(diǎn)用地，減少土地資源特別是耕地資源的浪費(fèi)。

4）農(nóng)村居民人均純收入與耕地非農(nóng)化存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此，必須提高農(nóng)民在耕地非農(nóng)化過程中的利益分配，加強(qiáng)對農(nóng)民的利益保護(hù)，提高農(nóng)民收入水平。完善耕地占用經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償制度和耕地種植補(bǔ)貼制度，激發(fā)農(nóng)民種地的積極性，有效抑制耕地非農(nóng)化，落實(shí)耕地保護(hù)政策。

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