余慧敏，楊小平，郭 熙※

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)鄱陽湖流域農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗室/國土資源與環(huán)境學(xué)院，南昌 330045;2.江西省土地開發(fā)整理中心，南昌 330025)

0 引言

耕地是我國寶貴的自然資源，是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，關(guān)系著人民生計的大事。耕地質(zhì)量對我國糧食安全與生態(tài)文明戰(zhàn)略具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。隨著我國城鎮(zhèn)化步伐的加快，耕地后備資源不斷減少，人地矛盾愈演愈烈[2]，加之人類不合理的耕地利用方式，耕地質(zhì)量日趨下降，耕地供需平衡壓力日益加大。耕地質(zhì)量不僅受到土壤自身養(yǎng)分含量及其組合關(guān)系的影響，還受到耕地空間分布的均勻程度與復(fù)雜性的影響。面對當(dāng)前我國新常態(tài)的發(fā)展背景，為進(jìn)一步加強(qiáng)耕地保護(hù)工作，有必要研究新增耕地質(zhì)量的空間特征，了解不同自然條件以及不同人類活動干預(yù)程度下的新增耕地質(zhì)量空間分布規(guī)律，從而為耕地質(zhì)量保護(hù)與提升提供更強(qiáng)更全面的依據(jù)。

目前，國內(nèi)有關(guān)耕地質(zhì)量的研究已有很多，研究內(nèi)容主要涉及到耕地質(zhì)量評價[3-7]、耕地質(zhì)量影響因素研究[8-11]以及耕地質(zhì)量監(jiān)測[12-15]，有關(guān)耕地質(zhì)量空間特征[16-20]的研究較少，而有關(guān)新增耕地質(zhì)量空間特征的研究鮮有涉及。開展新增耕地質(zhì)量空間特征的研究對于落實(shí)耕地占補(bǔ)平衡制度、實(shí)現(xiàn)耕地數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體的保護(hù)具有重要作用。

文章利用已有的宜春市耕地質(zhì)量等別成果，對2014年新增耕地質(zhì)量成果進(jìn)行分析，對2014年新增耕地3個質(zhì)量等指數(shù)的Moran′s I值、耕地質(zhì)量等別景觀格局指數(shù)進(jìn)行計算，計算2013年與2014年新增耕地質(zhì)量的質(zhì)心，據(jù)此進(jìn)行宜春市新增耕地質(zhì)量空間特征研究。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域概況

宜春市位于贛西北部，地域總面積1.868 042萬km2。管轄袁州1個市轄區(qū)、樟樹、豐城、高安3個縣級市和靖安、上高、宜豐、奉新、銅鼓、萬載6個縣。該區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降水量充沛，四季較分明。境域地處贛西北山區(qū)向贛撫平原過渡地帶，地勢由西北向東南傾斜，地形復(fù)雜多樣，山地、丘陵和平原均有分布； 境內(nèi)水資源豐富，地表河流主要為贛江、贛江支流與修水支流[21]，是我國典型的南方丘陵地貌。宜春市2015年GDP達(dá)到1 621.02億元，年末常住人口為551.20萬人，其城鎮(zhèn)化率為44.82%，全年城鎮(zhèn)居民人均可支配收入為2.538 1萬元，農(nóng)村居民人均可支配收入為1.162 1萬元[22]。

1.2 研究方法

1.2.1 新增耕地質(zhì)量評價方法

按照《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》(GB/T28407-2012)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和文件，依據(jù)科學(xué)性、穩(wěn)定性、依法依規(guī)、定性分析與定量評價相結(jié)合的原則，以新增耕地地塊為評價單元，采用“因素法”、“外業(yè)補(bǔ)充調(diào)查”與土壤檢測確定評價參數(shù)，計算項目區(qū)新增耕地圖斑耕地質(zhì)量各個指數(shù)，開展宜春市新增耕地質(zhì)量等別評定工作。

1.2.2 新增耕地質(zhì)量空間特征研究

1.2.2.1 新增耕地質(zhì)量Moran′s I值分析

地理學(xué)第一定律表明，事物在空間相互作用下，彼此之間都具有一定的相關(guān)性[23]。因此可以說，空間相關(guān)性是地理數(shù)據(jù)所具有的一種基本屬性。該文采用Moran′s I統(tǒng)計量，可以用于分析宜春市新增耕地質(zhì)量空間分布的自相關(guān)性。Moran′s I的值介于-1與1之間，I>0表示空間正相關(guān)，研究對象呈空間聚集分布； I<0表示空間負(fù)相關(guān)，研究對象呈空間離散分布； I=0則表示研究對象隨機(jī)分布[24]。其正值越大，表明空間自相關(guān)性越大； 其負(fù)值越小，表明空間差異性越大。計算公式如下：

全局Moran′s I指數(shù)：

(1)

局部Moran′s I指數(shù)：

(2)

1.2.2.2 新增耕地質(zhì)量景觀格局指數(shù)分析

景觀格局一般指的是景觀的空間結(jié)構(gòu)特征。景觀格局指數(shù)是景觀格局信息的高度濃縮，它定量化地反映了景觀的組成結(jié)構(gòu)及空間配置等方面的特征[25]。耕地質(zhì)量空間格局及其變化是由于多種自然因素與人類行為因素在不同尺度上綜合作用產(chǎn)生的。通過對多種景觀指數(shù)的計算、分析其結(jié)果，可以了解宜春市新增耕地的景觀質(zhì)量及其結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步探討人類合理的耕地利用機(jī)制與保護(hù)政策。

(1)破碎度指數(shù)分析。破碎度反映的是景觀被割裂的破碎程度，能表征景觀空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，揭示人類對景觀的干擾程度。分析景觀破碎度將幫助人們了解耕地的地力、質(zhì)量變化狀態(tài)。計算公式如下：

(3)

式(3)中，Ci為第i項耕地質(zhì)量等別耕地的破碎度指數(shù)；Ni為第i項耕地質(zhì)量等別圖斑的個數(shù)；Ai為第i項耕地質(zhì)量等別的圖斑地類總面積(ha)。

(2)多樣性指數(shù)分析。多樣性指數(shù)是指各種類型的景觀在空間結(jié)構(gòu)、功能機(jī)制和時間動態(tài)方面的多樣化與變異性。對多樣性指數(shù)的分析，可以掌握目標(biāo)區(qū)域內(nèi)耕地質(zhì)量等別的齊全度和耕地資源多樣化的情況，以及該區(qū)域內(nèi)耕地質(zhì)量的總體穩(wěn)定性狀態(tài)。計算公式如下：

(4)

式(4)中，Hi代表第i個地區(qū)耕地質(zhì)量的多樣性指數(shù)；n為耕地質(zhì)量等別的總數(shù)目；Pij為第i個地區(qū)第j項耕地質(zhì)量等別面積占全部耕地質(zhì)量等別總面積的比例。

(3)優(yōu)勢度指數(shù)分析。優(yōu)勢度指數(shù)是用來測度耕地質(zhì)量等別中一個或多個等別支配所有耕地質(zhì)量的程度，其數(shù)值越大，表明區(qū)域內(nèi)耕地質(zhì)量等別的數(shù)量和面積比差異越大，占主導(dǎo)地位的耕地等別越明顯。計算公式為：

(5)

Hmax=lnm

(6)

式(5)中，Di為第i個區(qū)域耕地質(zhì)量的優(yōu)勢度指數(shù)；Pij為第i個區(qū)域第j項耕地質(zhì)量等別面積占全部耕地質(zhì)量等別面積之和的比例；m為給定區(qū)域的耕地質(zhì)量等別的總個數(shù)。

(4)均勻度指數(shù)分析。均勻度能夠反映各項等別的耕地在面積上分布的不均勻程度，其計算公式如下：

E=(H/Hmax)×100%

(7)

1.2.2.3 新增耕地質(zhì)量質(zhì)心分析

在地區(qū)發(fā)展過程中，重心模型作為重要的分析工具，常被用于研究要素的空間變動[26]。地區(qū)內(nèi)各要素重心位置變化的過程，可以表征地區(qū)發(fā)展中各要素的空間集聚格局及其位移規(guī)律。計算公式如下：

(8)

(9)

式(8)、(9)中，Tij(i=1， 2， 3，…，n)表示第i評價單元第j年某要素的總量。Pi(xi，yi)為該評價單元的地理中心坐標(biāo)，Pj(xj，yj)為該要素第j年的重心坐標(biāo)。

設(shè)第k、k+m年全國要素重心坐標(biāo)分別為Pk(Xk，Yk)、Pk+m(Xk+m，Yk+m)，那么，重心Pk向Pk+m移動方向模型為：

θm=arctan[(Yk+m-Yk)/(Xk+m-Xk)]

(10)

重心移動距離模型：

(11)

表1 2014年宜春市新增耕地質(zhì)量等別面積匯總

1.3 數(shù)據(jù)來源

該文數(shù)據(jù)資料來源于2013年、2014年宜春市各縣(市、區(qū))耕地質(zhì)量等別年度更新數(shù)據(jù)包，分別提取2013年、2014年宜春市各縣(市、區(qū))新增耕地圖斑作為研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。該文所說的耕地質(zhì)量等別特指國家利用等。

2 結(jié)果分析

2.1 宜春市新增耕地質(zhì)量分析

2014年宜春市新增耕地總面積1 303.36hm2，新增耕地694個圖斑。其中新增水田圖斑138個，面積200.72hm2； 新增旱地圖斑556個，面積1 102.64hm2。

2.1.1 2014年新增耕地質(zhì)量等別面積分布

2014年宜春市新增耕地質(zhì)量等別共分為10個等別，最高等別4等，面積1.68hm2，占全市新增耕地比例最少，僅為0.13%； 最低等別13等，面積52.99hm2，占全市新增耕地比例4.07%； 新增耕地面積最多為11等地，面積272.45hm2，占全市新增耕地面積的20.90%。新增平均等別為9.64等。各等別面積統(tǒng)計見表1。

按照耕地質(zhì)量狀況“優(yōu)高中低”等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，國家利用等別1～4等為優(yōu)等地、5～8等為高等地、9～12等為中等地、13～15等為低等地。新增耕地面積最多的是中等地，為894.14hm2，占總新增耕地面積的68.60%； 高等地面積次之，為354.55hm2，占27.20%的比例； 低等地面積52.99hm2，所占比例為4.07%； 優(yōu)等地面積最少，為1.68hm2，所占比例僅為0.13%。表明2014年宜春市新增耕地利用水平以中等地居多，耕地質(zhì)量總體水平不高。

2.1.2 2014年耕地質(zhì)量等別地區(qū)分布情況

2014年宜春市新增耕地面積1 303.37hm2，除銅鼓縣無新增耕地外，其余各縣(市、區(qū))均有新增耕地。從各縣(市、區(qū))來看，新增耕地最高等別4等僅分布在袁州區(qū)，面積1.68hm2； 最低等別13等僅分布在高安市，面積為52.99hm2； 高安市新增耕地面積最大，為245.14hm2。

2014年宜春市變化耕地質(zhì)量等別面積各縣統(tǒng)計見表2。

表2 2014年宜春市新增耕地質(zhì)量等別各縣(市、區(qū))面積 hm2

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，宜春市2014年新增耕地大都產(chǎn)生于土地整治項目的實(shí)施，主要是土地開發(fā)項目，新增的地塊大都分布在遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)周邊，區(qū)位條件差，地塊之間比較分散，加之新開發(fā)的土地土壤有機(jī)質(zhì)含量不高、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件較差，在多種因素的綜合作用下導(dǎo)致了新增耕地的耕地質(zhì)量較差，等別較低。

2.2 新增耕地質(zhì)量等別空間特征研究

2.2.1 新增耕地質(zhì)量等別Moran′s I值分析

從2014年宜春市各縣(市、區(qū))耕地質(zhì)量等別年度更新數(shù)據(jù)包中提取出該市新增耕地圖斑，用Arcgis進(jìn)行相關(guān)處理操作后，得出3個等指數(shù)指標(biāo)下的Moran′s I值，結(jié)果見表3。

表3 2014年宜春市新增耕地質(zhì)量等指數(shù)Moran′s I值

表4 2014年宜春市新增耕地破碎度指數(shù)各等別

由上述結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，3個等指數(shù)對應(yīng)的Moran′s I 值均大于0，說明2014年宜春市新增耕地質(zhì)量在自然、利用、經(jīng)濟(jì)3個層面的空間正相關(guān)性均比較強(qiáng)。對3個值大小具體分析，國家利用等指數(shù)Moran′s I值>國家經(jīng)濟(jì)等指數(shù)Moran′s I值>國家自然等指數(shù)Moran′s I值，這表明2014年宜春市新增耕地利用質(zhì)量在空間分布上的自相關(guān)性最強(qiáng)，其空間格局相對聚集； 耕地經(jīng)濟(jì)質(zhì)量的空間自相關(guān)性稍稍弱于利用質(zhì)量； 而耕地自然質(zhì)量空間自相關(guān)性最弱，其空間格局相對分散。據(jù)此分析得出， 2014年宜春市地域范圍內(nèi)新增耕地的利用水平差異性較小，管理經(jīng)營狀況的差異性也不大，而新增耕地的自然屬性在空間分布上差異較大，資源本底狀況不均一。

通過對不同耕地質(zhì)量等指數(shù)Moran′s I值的求取，可以比較清晰地揭示宜春市新增耕地的自然質(zhì)量條件、為人類利用的水平以及人類對其的經(jīng)營狀況等在空間分布上的差異特征。結(jié)合各地區(qū)的實(shí)際情況，采取不同措施，以期達(dá)到自然、利用、經(jīng)濟(jì)3個層面耕地質(zhì)量的相互協(xié)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)耕地質(zhì)量最大化。在綜合考慮耕地的質(zhì)量與空間分布兩個因素下，指導(dǎo)耕地資源的分區(qū)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對耕地質(zhì)量的差異化保護(hù)與管理[8]。

2.2.2 新增耕地質(zhì)量等別景觀格局指數(shù)分析

(1)破碎度指數(shù)分析。利用2014年宜春市新增耕地圖斑屬性表，進(jìn)行破碎度指數(shù)計算，得出新增耕地質(zhì)量各等別下的景觀破碎度。統(tǒng)計結(jié)果見表4。

對比上述表格中的統(tǒng)計數(shù)字，可以發(fā)現(xiàn)： 2014年宜春市耕地質(zhì)量較高的新增耕地破碎度普遍較高，耕地質(zhì)量較差的新增耕地破碎度反而較低。破碎化是由于人類的行為結(jié)果產(chǎn)生的。宜春市新增的優(yōu)高等別耕地面積較小，破碎度較高，說明優(yōu)質(zhì)的耕地后備資源較少，大部分是零散分布。而新增的中、低等質(zhì)量的耕地破碎度相對較低，主要是開發(fā)的耕地后備資源是一些低效殘次林，因此田塊比較集中，破碎度較低。

(2)多樣性指數(shù)分析。利用2014年新增耕地圖斑屬性表，進(jìn)行多樣性指數(shù)計算，得出宜春市各縣(市、區(qū))及宜春市的新增耕地質(zhì)量等別多樣性指數(shù)，最后結(jié)果取兩位小數(shù)。為便于對比分析，用相同的方法計算出2014年減少耕地的多樣性指數(shù)，相關(guān)結(jié)果見表5。

對結(jié)果進(jìn)行比較分析，可以看出： 2014宜春市各縣(市、區(qū))的新增耕地質(zhì)量多樣性指數(shù)值都比較大，說明2014年宜春市范圍內(nèi)新增耕地質(zhì)量等別類型多，耕地質(zhì)量參差不齊，高等地、中等地、低等地均有分布。未來對耕地資源的保護(hù)，應(yīng)采取人工培肥、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、加強(qiáng)管護(hù)等措施以期提高耕地質(zhì)量，增加高等地甚至優(yōu)等地的數(shù)量。

我們恰恰就是想通過這些攝影藝術(shù)作品的多元性和相通性，展現(xiàn)出不同國家、地區(qū)、文化和民族的攝影發(fā)展趨勢，從而充分體現(xiàn)出多元與融合的攝影理念，以此增進(jìn)國際間的了解，加強(qiáng)中國與其他國家、地區(qū)的對話與合作，用發(fā)展的眼光探討人類對當(dāng)下與未來的展望。

(3)優(yōu)勢度指數(shù)分析。在上一步多樣性求算的基礎(chǔ)上，分別計算出宜春市以及各縣(市、區(qū))的最大多樣性指數(shù)，得出2014年宜春市各地區(qū)新增耕地質(zhì)量優(yōu)勢度指數(shù)，最后結(jié)果取兩位小數(shù)，統(tǒng)計結(jié)果見表6。

上述統(tǒng)計結(jié)果表明， 2014年宜春市各縣(市、區(qū))新增耕地質(zhì)量優(yōu)勢度指數(shù)均比較小，說明各地區(qū)下的新增耕地的數(shù)量面積比差異不大，該地區(qū)范圍內(nèi)的新增耕地資源是由多種類型的質(zhì)量等別構(gòu)成，印證了耕地質(zhì)量等別的豐富多樣性。

(4)均勻度指數(shù)分析。在優(yōu)勢度指數(shù)計算的基礎(chǔ)上，計算得出2014年宜春市新增耕地質(zhì)量均勻度指數(shù)，最后結(jié)果取兩位小數(shù)。相關(guān)結(jié)果見表7。

表5 2014年宜春市新增耕地質(zhì)量多樣性指數(shù)

表6 2014年年宜春市新增耕地質(zhì)量優(yōu)勢度

表7 2014年宜春市新增耕地質(zhì)量均勻度指數(shù)

圖1 2013—2014年宜春市新增耕地質(zhì)量質(zhì)心變化

表8 2013—2014年宜春市新增耕地質(zhì)量質(zhì)心位置 m

對結(jié)果進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)， 2014年宜春市各地區(qū)新增耕地均勻度指數(shù)均相差不大，說明各地區(qū)內(nèi)新增耕地質(zhì)量等別均比較均衡，各等別類型的耕地均有增加。

2.2.3 新增耕地質(zhì)量質(zhì)心分析

從2013年和2014年宜春市各縣市區(qū)耕地質(zhì)量等別年度更新數(shù)據(jù)包中分別提取出該市2013年與2014年新增耕地圖斑，利用Arcgis進(jìn)行計算可以生成宜春市2013年、2014年新增耕地質(zhì)量質(zhì)心，質(zhì)心變化圖如圖1。

根據(jù)上述結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)， 2013—2014年，宜春市新增耕地質(zhì)量質(zhì)心向西移動了1.433 995萬m、向南移動了8 081.91m，表明宜春市新增耕地質(zhì)量的格局整體上是向西南方向變化的。

新增耕地質(zhì)量質(zhì)心的變化，能表明地區(qū)政府對耕地開發(fā)、利用的重視程度，質(zhì)心變化方向說明宜春市耕地開發(fā)格局是由奉新、高安向袁州區(qū)方向移動，同時反映宜春市建設(shè)用地由“豐樟高”區(qū)域慢慢向袁州區(qū)中心城區(qū)方向移動。地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的變化會導(dǎo)致人們對耕地的利用方式、投入產(chǎn)出水平以及管理狀況發(fā)生變化，最終引起耕地質(zhì)量的變化。耕地質(zhì)量變化的空間格局與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平在一定程度上是相互耦合的[27]。因而也可以說，宜春市耕地質(zhì)量質(zhì)心在某種程度上代表著社會經(jīng)濟(jì)的重心，質(zhì)心的移動軌跡表征了宜春市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展變化的方向。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

(1)Moran′s I值的計算結(jié)果反映出宜春市2014年新增耕地利用質(zhì)量在空間分布上的空間自相關(guān)性最強(qiáng)，耕地經(jīng)濟(jì)質(zhì)量的空間自相關(guān)性稍稍弱于利用質(zhì)量，而耕地自然質(zhì)量空間自相關(guān)性最弱。

(2)景觀破碎度指數(shù)的計算結(jié)果表明， 2014年宜春市優(yōu)、高等別的新增耕地破碎度大于中、低等別的新增耕地； 景觀多樣性指數(shù)計算結(jié)果表明， 2014年宜春市新增耕地質(zhì)量多樣性指數(shù)比較大，說明新增耕地質(zhì)量等別類型多、耕地質(zhì)量差異大； 優(yōu)勢度指數(shù)計算結(jié)果表明2014年宜春市新增耕地質(zhì)量等別優(yōu)勢度指數(shù)比較小，與多樣性指數(shù)結(jié)果相呼應(yīng)； 均勻度指數(shù)的計算結(jié)果表明， 2014年宜春市新增耕地質(zhì)量等別均勻度指數(shù)相差不大，說明耕地質(zhì)量等別變化比較均勻。

(3)對質(zhì)心的分析，表明2013—2014年間宜春市新增耕地質(zhì)量的格局整體上是向西南方向變化的，說明耕地的開發(fā)格局向著西南移動，同時反映宜春市建設(shè)用地由“豐樟高”區(qū)域慢慢向袁州區(qū)中心城區(qū)方向移動。

3.2 討論

政府應(yīng)落實(shí)最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度，嚴(yán)格執(zhí)行耕地占補(bǔ)平衡制度，加強(qiáng)對耕地質(zhì)量的監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)占優(yōu)補(bǔ)優(yōu)、占水田補(bǔ)水田。在宜農(nóng)耕地后備資源缺乏地區(qū)，通過土地整理等的相關(guān)手段提升耕地質(zhì)量、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境與條件，適量增加優(yōu)質(zhì)耕地面積，提高中低產(chǎn)田的單產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)耕地質(zhì)量、數(shù)量與生態(tài)的三位一體保護(hù)[3]。