摘""" 要：為探究非農(nóng)化耕地的時空演變特征與估計(jì)耕地非農(nóng)化對糧食生產(chǎn)的影響，以湖北省為研究區(qū)域，采用1980—2020年縣級耕地利用柵格數(shù)據(jù)，對湖北省耕地非農(nóng)化時空演變特征進(jìn)行系統(tǒng)性研究，并建立固定效應(yīng)模型探究耕地非農(nóng)化對糧食生產(chǎn)的影響。結(jié)果表明：隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化加速推進(jìn)，城鄉(xiāng)基本建設(shè)用地不斷擴(kuò)大，耕地非農(nóng)化導(dǎo)致湖北省耕地面積下降。1980—2020年，耕地面積由72 103.42 km2減少至66 984.31 km2，年平均減少127.98 km2;1980—2020年，湖北省耕地非農(nóng)化面積在4個時期內(nèi)呈波動增長趨勢，耕地非農(nóng)化等級高值區(qū)域主要集中在平原地區(qū)，而低值區(qū)集中在以山地為主的西南和東南地區(qū);湖北省耕地非農(nóng)化空間分布具有非均衡性，并呈向西北方向偏移的趨勢，重心遷移的距離先增加后減小;耕地非農(nóng)化呈現(xiàn)出空間正相關(guān)性，空間集聚程度總體呈現(xiàn)集聚性逐漸減弱趨勢;耕地非農(nóng)化對糧食生產(chǎn)產(chǎn)生顯著的負(fù)向影響?；谏鲜鼋Y(jié)論，本文提出因地制宜治理耕地非農(nóng)化行為、建設(shè)集約型城市、控制城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張規(guī)模、強(qiáng)化耕地用途管制、加強(qiáng)耕地資源保護(hù)等建議。

關(guān)鍵詞：耕地非農(nóng)化;時空演變特征;糧食生產(chǎn);固定效應(yīng)模型

中圖分類號：F326.11;F323.21""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A"""""""" DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2024.08.011

Spatio-temporal Evolution of Cultivated Land De-Agriculturalisation and Its Impact on Food Production：Taking Hubei Province in the Jianghan Plain as an Example

LIU Jing， YAO Zhi， LIU Jian

（College of Economics and Management， Changjiang University， Jingzhou， HuBei 434023，China）

Abstract： To investigate the spatial and temporal evolution of the characteristics of non-farmed cropland and to estimate the impact of cropland de-farming on grain production， taking Hubei Province as the study area， this study adopted county-level cropland utilisation raster data from 1980 to 2020 to systematically investigate the spatial and temporal evolution characteristics of cropland de-agriculturalisation in Hubei Province， and established a fixed-effects model to explore the impact of cropland de-agriculturalisation on grain production. The results showed that with the acceleration of urbanisation and industrialisation， urban and rural basic construction land had been expanding， and the non-agriculturalisation of arable land had led to a declining trend in the arable land area of Hubei Province.From 1980 to 2020， the area of arable land decreased from 72 103.42 km2 to 66 984.31 km2， with an average annual decrease of 127.98 km2. The area of arable non-farming land in Hubei Province showed a fluctuating growth trend over the four periods， with the areas of high value of arable non-farming grades mainly concentrated in the plains， while the areas of low value were concentrated in the south-western and southeastern regions， which were dominated by mountainous areas.The spatial distribution of non-agriculturalisation of arable land in Hubei Province was non-equilibrium showing a continuous trend of shifting to the northwest， and the distance of the centre of gravity migration increased first and then decreased.The non-farming of arable land showed a positive spatial correlation， and the degree of spatial agglomeration generally showed a trend of gradually decreasing agglomeration.Cultivated land de-agrarianisation negatively affected food production. Based on the above conclusions， this paper put forward some suggestions， such as controlling the non-agricultural behavior of cultivated land according to local conditions， building intensive cities， controlling the expansion scale of urban construction land， strengthening the control of cultivated land use and strengthening the protection.

Key words： arable land de-farming; spatial distribution; food production;" fixed effects

收稿日期： 2024-06-12

基金項(xiàng)目：湖北省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃資助項(xiàng)目（Q20221316）;2022 年湖北省教育廳哲學(xué)社會科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（22D036）

作者簡介：劉靜（1999—），女，山東菏澤人，在讀碩士生，主要從事農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)理論與政策研究。

通訊作者簡介：姚志（1991—），男，湖北恩施人，副教授，博士，主要從事土地制度與糧食安全相關(guān)研究。

天津農(nóng)業(yè)科學(xué)" Tianjin Agricultural Sciences

2024，30（8）：75-85

民以食為天，糧食是人類生存的基礎(chǔ)。保障糧食穩(wěn)定供給直接關(guān)系國家安全、社會穩(wěn)定、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大戰(zhàn)略問題。在過去幾十年經(jīng)濟(jì)高速增長、城市快速擴(kuò)張的發(fā)展導(dǎo)向下，非農(nóng)建設(shè)用地需求不斷擴(kuò)張，優(yōu)質(zhì)耕地被占用，導(dǎo)致耕地非農(nóng)化問題日益凸顯。2017—2023年，中國人均耕地面積從9.73×10-4 km2下降至9.07×10-4 km2，不足世界平均水平的40%。這不僅威脅到國家的糧食安全，也制約了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

有關(guān)耕地非農(nóng)化的研究主要聚焦于耕地非農(nóng)化的現(xiàn)狀、驅(qū)動因素、政策措施3個方面。在耕地非農(nóng)化現(xiàn)狀方面，Hamid 等[2]和Akomolafe等[3]研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)變?yōu)榉寝r(nóng)業(yè)用地是影響社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素;除此之外，美國、加拿大、越南、馬來西亞等國家同樣存在著大面積農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)為非農(nóng)業(yè)用地的現(xiàn)象[4-5]。部分學(xué)者對我國福建[6]、廣西[7]、安徽[8]、黑龍江[9]耕地非農(nóng)化現(xiàn)狀進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，耕地被占用的數(shù)量持續(xù)增長，尤其是耕地資源豐富的地區(qū)耕地非農(nóng)化現(xiàn)象嚴(yán)重，并呈現(xiàn)出持續(xù)擴(kuò)大的態(tài)勢。在驅(qū)動因素方面，相關(guān)研究者對于驅(qū)動因素的認(rèn)知存在差異，其中大多數(shù)認(rèn)為經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化、工業(yè)化、農(nóng)業(yè)發(fā)展水平、人口增長、收入差距是主要原因。苑韶峰等[10]指出，人口數(shù)量對耕地非農(nóng)化的影響呈現(xiàn)正效應(yīng);王全喜等[11]研究表明，耕地非農(nóng)化受社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源配置等多重因素影響。在耕地非農(nóng)化政策措施方面，諸培新等[12]研究表明，耕地保護(hù)政策和相關(guān)政策的失誤會導(dǎo)致耕地盈利能力及非農(nóng)化開發(fā)成本下降等問題。優(yōu)化體制機(jī)制可以減輕耕地非農(nóng)化問題[13]。

有關(guān)耕地非農(nóng)化對糧食生產(chǎn)影響的研究具有一致的結(jié)論：耕地非農(nóng)化威脅到了國家糧食安全。耕地?cái)?shù)量過度減少對糧食安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，農(nóng)作物質(zhì)量、數(shù)量也會隨之下降，糧食種植戶的數(shù)量也大量減少[14-15]。閆梅等[16]指出，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張會導(dǎo)致耕地?cái)?shù)量減少，特別是優(yōu)質(zhì)耕地流失將會對糧食產(chǎn)量產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。一些學(xué)者借助回歸分析法、中介效應(yīng)模型等探討了耕地資源的變化對糧食生產(chǎn)的影響[17]。結(jié)果表明，糧食產(chǎn)量與耕地面積的變化有著密切的聯(lián)系，同時氣候、土壤質(zhì)量、溫度對糧食產(chǎn)量也會造成一定的影響。

總之，耕地資源與糧食產(chǎn)量關(guān)系的研究主要集中在耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量、利用方式方面。有關(guān)江漢平原農(nóng)業(yè)大省耕地非農(nóng)化空間分布及其對糧食產(chǎn)量影響的研究還相對較少。湖北省地處江漢平原的核心區(qū)域，正處于農(nóng)業(yè)大省向農(nóng)業(yè)強(qiáng)省轉(zhuǎn)型中，因此本文以湖北省作為研究對象。此外，本文借助GIS軟件對耕地非農(nóng)化時空演變進(jìn)行系統(tǒng)研究，并通過建立固定效應(yīng)模型探究江漢平原耕地非農(nóng)化對糧食生產(chǎn)的影響，以期為湖北省推進(jìn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展與實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)大省向農(nóng)業(yè)強(qiáng)省轉(zhuǎn)型提供決策參考。

1 研究區(qū)概況

湖北省位于中國中南地區(qū)，總面積 185 900 km2，占全國總面積的 1.94%。湖北省地形復(fù)雜多樣，主要由山地、丘陵、崗地和平原組成，丘陵和崗地主要分布在山地周圍，中南部為江漢平原。其中，山地、丘陵和崗地約占全省面積的80%，耕地資源相對匱乏。湖北省作為農(nóng)業(yè)大省，在推進(jìn)農(nóng)業(yè)強(qiáng)省建設(shè)過程中，面臨著耕地非農(nóng)化所帶來的巨大挑戰(zhàn)。為了更好地探究耕地非農(nóng)化對糧食生產(chǎn)影響的區(qū)域異質(zhì)性，本文將湖北省劃分為東部（藍(lán)色）、中部（紅色）和西部地區(qū)（黃色），見圖1。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文所采用的數(shù)據(jù)為1980年、1990年、2000年、2010年、2020年縣級土地利用柵格數(shù)據(jù)以及2000年、2010年、2020年湖北省各市、州相關(guān)數(shù)據(jù)。其中，參考盧新海等[18]研究，本文相關(guān)土地利用數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心[19]，湖北省行政區(qū)劃來源于國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫[20]，其余所有數(shù)據(jù)均來源于湖北省統(tǒng)計(jì)局[21-22]。根據(jù)研究需要，結(jié)合中科院土地利用類型，本文將湖北省土地利用類型分為6類：耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用土地，其中耕地?cái)?shù)據(jù)庫由編號11、12的水田和旱地構(gòu)成。根據(jù)研究現(xiàn)狀和吳海中等[23]研究，本文認(rèn)為土地利用類型由耕地轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌寝r(nóng)用地，即可視為耕地非農(nóng)化現(xiàn)象。

2.2 變量選取

2.2.1 被解釋變量 糧食產(chǎn)量可以反映糧食的生產(chǎn)能力，“口糧絕對安全”是我國糧食生產(chǎn)的基本方針，糧食生產(chǎn)是一個國家經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的物質(zhì)前提，是國家社會穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)獨(dú)立的根本保障。水稻、玉米、小麥三大主糧的充足供應(yīng)對保障我國糧食安全至關(guān)重要。因此，本文將三大主糧的平均糧食產(chǎn)量作為因變量，將糧食綜合生產(chǎn)能力（用人均糧食占有量衡量）作為穩(wěn)健性檢驗(yàn)的替換因變量。

2.2.2 核心解釋變量 耕地非農(nóng)化是指耕地被用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以外的其他生產(chǎn)經(jīng)營活動，在很大程度上反映了一定時期土地結(jié)構(gòu)的變化。因此，本文選擇耕地非農(nóng)化面積作為核心解釋變量，通過ArcGis10.8計(jì)算柵格數(shù)據(jù)，得出各個時期耕地非農(nóng)化面積。

2.2.3 控制變量 除了耕地非農(nóng)化會影響糧食生產(chǎn)之外，影響糧食產(chǎn)量的因素還有很多。因此，依據(jù)縣級、地級市數(shù)據(jù)的可得性，本文選取的控制變量有農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)收入、農(nóng)村教育水平、農(nóng)村人均住房面積、農(nóng)村居民恩格爾系數(shù)、村莊整治行政村占比、農(nóng)村貧困發(fā)生率、農(nóng)村勞動生產(chǎn)率、人均農(nóng)業(yè)機(jī)械總動力、農(nóng)藥化肥施用量。

2.3 研究方法

2.3.1 重心模型 重心的物理學(xué)概念是指物體各個部分受到重力的作用點(diǎn)，是指在某一時間區(qū)域的某種要素在空間平面上力矩達(dá)到平衡的點(diǎn)。重心分析旨在了解區(qū)域內(nèi)各發(fā)展要素在空間上的均衡點(diǎn)，這種發(fā)展要素可以是經(jīng)濟(jì)總量重心、土地利用類型重心、生態(tài)環(huán)境重心等多方面[8]?？臻g上，重心模型反映區(qū)域發(fā)展指標(biāo)與重心分析的契合程度，便于分析研究區(qū)域要素在空間上的流動性與聚集性。時間上，重心動態(tài)變化表示區(qū)域要素分布的對比和轉(zhuǎn)移，有助于深化研究區(qū)域的發(fā)展歷程、狀態(tài)和趨勢。本研究采用重心模型分析研究區(qū)耕地非農(nóng)化區(qū)域空間分布特征。重心模型將研究區(qū)劃分為n個評價單元，將中心坐標(biāo)值與每個評價單元的耕地非農(nóng)化面積相乘，再將得出的數(shù)值除以耕地非農(nóng)化面積[24]。計(jì)算公式如下：

Xt=（1）

Yt=（2）

式中，Xt，Yt代表t時點(diǎn)的重心坐標(biāo);（Xi，Yi）是第i 個評價單元的幾何中心;Ai是在某個時點(diǎn)，評價單元的耕地非農(nóng)化面積。

重心轉(zhuǎn)移距離（D）是不同時點(diǎn)耕地非農(nóng)化的重心遷移距離，計(jì)算公式如下：

D=（3）

式中，D為耕地非農(nóng)化重心從t到t+a時間段的遷移距離;（Xt+a，Xt+a）表示t+a時段的重心坐標(biāo)。

2.3.2 空間自相關(guān)分析 空間自相關(guān)分析是研究鄰近位置屬性相關(guān)性的空間統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，用來表明具有空間單元和屬性的要素與其周圍要素是否存在空間關(guān)聯(lián)?？臻g自相關(guān)分為全局自相關(guān)和局部自相關(guān)。全局自相關(guān)主要用于分析給定區(qū)域內(nèi)不同空間之間的相關(guān)性，并研究每個空間之間是否存在顯著的空間分布模式。局部空間自相關(guān)主要用來研究以每個空間區(qū)域?yàn)橹行牡囊恍∑瑓^(qū)域的聚集或離散情況[25]。本文采用全局自相關(guān)（Global Moran’s I）探討1980—2020年湖北省各區(qū)縣耕地非農(nóng)化的空間特征，計(jì)算公式如下：

IG= （4）

式中，空間單元的全部數(shù)量為n;不同單元代號用i和j表示;x和分別為空間單元的屬性值以及觀測對象的平均屬性值;Wij指的是空間權(quán)重矩陣;IG數(shù)值范圍為[-1，1]。若IG 大于0，說明觀測對象存在空間正相關(guān)，具有空間集聚性;若IG小于0，說明觀測對象存在空間負(fù)相關(guān)，具有空間離散性;若IG等于0，說明觀測對象沒有相關(guān)性。

每個評價單元的空間自相關(guān)差異不能通過全局空間自相關(guān)方法呈現(xiàn)，因此，本文通過局部自相關(guān)來分析湖北省耕地非農(nóng)化的空間集聚情況。局部自相關(guān)公式如下：

IL=（5）

式中，IL代表莫蘭指數(shù);x和分別為空間單元的屬性值以及觀測對象的平均屬性值;不同單元代號用i和j表示。依據(jù)局部空間自相關(guān)原理，局部空間自相關(guān)分析結(jié)果可分為：高—高、低—低、高—低、低—高、不顯著?！案摺摺本垲惐硎靖胤寝r(nóng)化面積較大的地區(qū)，其鄰近地區(qū)的耕地非農(nóng)化面積也較大;“低—低”聚類表示一個地區(qū)的耕地非農(nóng)化面積小，其鄰近地區(qū)的耕地非農(nóng)化面積也小;而“高—低”聚類表示一個地區(qū)的耕地非農(nóng)化面積大，其鄰近地區(qū)的耕地非農(nóng)化面積小;“低—高”聚類表示耕地非農(nóng)化面積較小的地區(qū)，其鄰近地區(qū)的耕地非農(nóng)化面積較大;如果耕地非農(nóng)化沒有空間聚類，則用不顯著表示。

2.3.3 固定效應(yīng)模型 固定效應(yīng)模型是一種常見的面板數(shù)據(jù)分析方法，分為個體固定效應(yīng)模型、時間固定效應(yīng)模型、個體—時間雙固定效應(yīng)模型3類[26]。固定效應(yīng)模型能夠在控制固定效應(yīng)的同時，考慮每個時間點(diǎn)與個體之間的交互作用[27]。根據(jù)Hausman檢驗(yàn)結(jié)果，考慮到個體效應(yīng)和時間效應(yīng)，本文選擇雙向固定效應(yīng)模型。該模型中，存在個體固定效應(yīng)和時間固定效應(yīng)，因二者都是定值，所以不隨個體或時間改變。

Yit=β0+β1Xit+β2Controlit+year+pro+εit（6）

式中，i表示地區(qū);t表示時間;Yit表示第i個地區(qū)第t年的糧食產(chǎn)量;Xit表示第i地區(qū)第t年的耕地非農(nóng)化面積;Controlit代表一系列的控制變量：農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)收入、農(nóng)村教育水平、農(nóng)村人均住房面積、農(nóng)村居民恩格爾系數(shù)、村莊整治行政村占比、農(nóng)村貧困發(fā)生率、農(nóng)村勞動生產(chǎn)率、人均農(nóng)業(yè)機(jī)械總動力、農(nóng)藥化肥施用量;εit表示誤差項(xiàng)。

3 結(jié)果與分析

3.1 耕地面積的時空演變特征

為明晰湖北省耕地面積的時空分布特征，本文通過 ArcGis10.8軟件計(jì)算柵格數(shù)據(jù)，畫出了1980—2020年湖北省耕地面積變化趨勢圖（圖2）。從時間角度看，湖北省耕地面積呈波動下降趨勢，耕地面積由72 103.42 km2（1980年）減少至66 984.31 km2（2020年），耕地總面積減少約5 119.11 km2。其中，2010—2020年耕地面積增加了219.17 km2。原因可能是2010—2020年湖北省致力于推動城市和產(chǎn)業(yè)集中發(fā)展，以高水平保護(hù)筑牢耕地安全底線，并推動流失耕地的恢復(fù)和修復(fù)，在一定程度上增加了耕地面積[28]。從空間角度看，湖北省耕地主要以水田、旱地為主（圖3），并且耕地空間分布極不平衡，耕地豐富區(qū)主要集中在湖北省中南部地區(qū)。旱地在湖北省耕地總面積中占比相對較少且分布不均勻，主要分布在北部的襄陽市和中部的荊門市。水田占比較大，主要分布在湖北省中南部以及旱地集中區(qū)周圍。這主要與湖北省地形分布有關(guān)。

3.2 耕地非農(nóng)化面積的時空演變特征

為研究不同時期湖北省耕地向其他土地類型轉(zhuǎn)換的情況，本文分別計(jì)算1980年、1990年、2000年、2010年、2020年土地利用數(shù)據(jù)，并提取前后兩期變化地區(qū)的面積，得出不同類型耕地非農(nóng)化的面積和比例。

3.2.1 從時間角度分析耕地非農(nóng)化的演變特征 從時間角度來看，由表1可知，湖北省耕地非農(nóng)化呈波動上升趨勢，1980—2010年主要以耕地轉(zhuǎn)化為水域和建設(shè)用地為主，2010—2020年主要以耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值睾徒ㄔO(shè)用地為主。其中，1980—1990年耕地轉(zhuǎn)為水域的面積為1 527.89 km2，占比高達(dá)81.92%。原因可能是湖北省魚蝦等水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)繁盛，部分耕地被用于挖湖造景和挖塘養(yǎng)魚。耕地轉(zhuǎn)建設(shè)用地的面積呈波動上升趨勢，2010—2020年耕地轉(zhuǎn)建設(shè)用地面積達(dá)到1 781.13 km2，占比從15.67%躍升至39.63%。這表明隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各類建設(shè)占用了大量城鎮(zhèn)周邊的耕地。耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值氐拿娣e大幅度上升，占比從1.28%（1980—1990年）增至40.14%（2010—2020年）。此外，耕地轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸氐拿娣e及占比均呈上升趨勢。主要原因是國家在這一時期出臺了一系列退耕還林政策，使部分被占用的耕地轉(zhuǎn)為了林地和草地。

3.2.2 從空間角度分析耕地非農(nóng)化的演變特征 從空間角度來看，為進(jìn)一步分析湖北省不同時期耕地非農(nóng)化的空間演變特征，通過自然斷點(diǎn)法[29]，將湖北省所有區(qū)縣耕地非農(nóng)化劃分成5個等級，得到空間分級圖（圖4）。由圖4可知，湖北省各時期耕地非農(nóng)化等級空間分布特征明顯，每個時期各區(qū)縣等級分布特征具有一定的差異，1980—2020年湖北省各區(qū)縣均發(fā)生了耕地非農(nóng)化現(xiàn)象。1980—1990年，湖北省耕地非農(nóng)化4、5級區(qū)域主要分布在9個區(qū)縣，分別為洪湖市、荊州市、仙桃市、漢川市等周圍地區(qū)。1990—2000年湖北省耕地非農(nóng)化程度相比1980—1990年有所下降，耕地非農(nóng)化3、4、5級區(qū)域的分布數(shù)量均有所減少，耕地非農(nóng)化2級區(qū)域的分布數(shù)量明顯增加，約占全省區(qū)縣數(shù)量的50%。2000—2010年湖北省耕地非農(nóng)化程度大幅提升，其中3、4級區(qū)域的分布數(shù)量明顯增加，部分耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地。2010—2020年，湖北省耕地非農(nóng)化程度持續(xù)上升，耕地非農(nóng)化等級在3、4、5級區(qū)域的分布數(shù)量約占全省區(qū)縣的80%。2010—2020年耕地非農(nóng)化類型主要以耕地轉(zhuǎn)為林地和建設(shè)用地為主，耕地非農(nóng)化程度加深主要與經(jīng)濟(jì)發(fā)展及城鎮(zhèn)化加速推進(jìn)有關(guān)。

3.3 耕地非農(nóng)化重心的時空演變特征

為研究湖北省耕地非農(nóng)化的重心分布、遷移方向變化趨勢，利用重心模型計(jì)算出各時期耕地非農(nóng)化重心、遷移距離和遷移方向（表2），并用ArcGis繪制出湖北省各時期的耕地非農(nóng)化重心遷移路徑圖（圖5）。

由表2可知，湖北省耕地非農(nóng)化的重心遷移距離從25.35 km延長至33.86 km，隨后縮短至4.53 km，耕地非農(nóng)化總體遷移變化不大。2000—2010年湖北省耕地非農(nóng)化空間不均衡性加強(qiáng);2010—2020年湖北省耕地非農(nóng)化空間不均衡性減弱，耕地非農(nóng)化空間格局趨于穩(wěn)定。由圖5可知，耕地非農(nóng)化的重心遷移分為3個階段：與1980—1990年相比，1990—2000年重心位置由京山市向西北方向遷移至鐘祥市東南部。與1990—2000年相比，2000—2010年重心位置由鐘祥市東南部繼續(xù)向西北方向遷移至鐘祥市西南部。2010—2020年重心位置遷移至鐘祥市西南部區(qū)域。從重心分布的角度來看，湖北省耕地非農(nóng)化的重心與幾何重心相同。這表明其耕地非農(nóng)化的重心主要圍繞中心地區(qū)進(jìn)行空間變化。

1980—2020年，湖北省耕地非農(nóng)化重心由京山市遷移至鐘祥市，遷移距離為63.74 km，但遷移重心始終在荊門市。原因主要是荊門市城鎮(zhèn)化推進(jìn)速度較快，部分耕地被占用。

3.4 耕地非農(nóng)化的空間自相關(guān)分析

為明確湖北省各區(qū)縣耕地非農(nóng)化的空間關(guān)系，基于1980—2020年湖北省耕地非農(nóng)化面積，計(jì)算出不同時期的全局莫蘭指數(shù)，通過繪制LISE聚集圖（圖6）明晰局部空間的聚集特征。由圖6可知，4個時期的全局莫蘭指數(shù)分別為0.398 7、0.327 2、0.297 9、0.150 4，全局莫蘭指數(shù)均為正值。這表明1980—2020年湖北省耕地非農(nóng)化現(xiàn)象存在空間正相關(guān)關(guān)系。4個不同時期的全局莫蘭指數(shù)數(shù)值越來越小，呈下降趨勢。這表明湖北省耕地非農(nóng)化空間集聚程度越來越弱。原因主要是湖北省耕地資源較為分散，由此造成耕地非農(nóng)化也較為分散，集聚效應(yīng)不顯著。

由全局自相關(guān)分析可知，湖北省耕地非農(nóng)化空間集聚程度越來越弱，并且呈減弱趨勢。為了彌補(bǔ)全局空間自相關(guān)的不足，需要通過局部自相關(guān)進(jìn)一步分析湖北省耕地非農(nóng)化空間集聚情況。根據(jù)表3、圖6可知，除了耕地非農(nóng)化不明顯的區(qū)域外，耕地非農(nóng)化的顯著區(qū)域主要包括“高—高”聚類、“高—低”聚類、“低—高”聚類和“低—低”聚類四類。

第一，1980—1990年，湖北省共存在7個“高—高”聚類區(qū)域，并且7個區(qū)域集中連片，主要分布在荊州市、咸寧市等地區(qū)。主要原因是荊州市、咸寧市、洪湖市等地區(qū)地處江漢平原，耕地資源較為豐富，近年來魚蝦水產(chǎn)養(yǎng)殖及加工業(yè)發(fā)展迅速，耕地非農(nóng)化現(xiàn)象集聚特征顯著。1990年以后，“高—高”聚類數(shù)量明顯減少。2000—2010年，“高—高”聚類區(qū)域數(shù)量減少至4個，分布區(qū)域?yàn)楹楹小⑾商沂?、天門市、荊州監(jiān)利市。2010—2020年，“高—高”聚類區(qū)域數(shù)量僅剩1個，分布在棗陽市。湖北省“高—高”聚類區(qū)域數(shù)量逐漸減少的原因可能是湖北省耕地大面積轉(zhuǎn)為林地，相鄰區(qū)縣耕地非農(nóng)化面積差異縮小 。

第二，1980—1990年，“低—低”聚類區(qū)域相對分散，大多位于湖北省西部地區(qū)，個別“低—低”聚類區(qū)域分布在東部地區(qū)。1990—2000年，同上一時期相比，“低—低”聚類分布區(qū)域向北遷移至湖北西北部地區(qū)，分布較為零散，分布區(qū)域?yàn)橄尻柺?、十堰市等地區(qū)。2000—2010年，“低—低”聚類區(qū)域有所增加，分布在宜昌市長陽土家族自治縣、當(dāng)陽市、宜都市等地區(qū)，部分“低—低”聚類區(qū)域分布在黃岡市浠水縣等地區(qū)。2010—2020年，“低—低”聚類區(qū)域數(shù)量繼續(xù)增加，主要分布在武漢市部分地區(qū)、鄂州市、宜昌市點(diǎn)軍區(qū)等。從整體來看，“低—低”聚類區(qū)域呈現(xiàn)出增長趨勢。主要原因是近年來國家和湖北省出臺了一系列保護(hù)耕地的措施，在一定程度上控制了耕地非農(nóng)化的惡化趨勢?！暗汀汀本垲悈^(qū)域的變化原因與湖北省區(qū)域間經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)擴(kuò)張速度有關(guān)，早期湖北省西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)擴(kuò)張速度相比于武漢市差距較大，耕地用作城市建設(shè)用地等非農(nóng)化用途較少;隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，西部城市耕地用作城市建設(shè)用地等非農(nóng)化增多，而武漢市和宜昌市城市建發(fā)展已相對成熟，所以耕地非農(nóng)化“低—低”聚類區(qū)域有向經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市聚攏的趨勢。

第三，“高—低”聚類區(qū)和“高—低”聚類區(qū)域主要分布在“低—低”聚類和“高—高”聚類區(qū)域周圍，主要包括陽新縣、當(dāng)陽市，并隨“低—低”聚類區(qū)和“高—高”聚類區(qū)域的變化而變化。

4 耕地非農(nóng)化對糧食生產(chǎn)的影響

4.1 基準(zhǔn)回歸分析

為進(jìn)一步探究耕地非農(nóng)化對糧食生產(chǎn)的影響，本文收集了2000年、2010年、2020年地級市統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，采用雙向固定效應(yīng)模型進(jìn)行估計(jì)。表4為耕地非農(nóng)化對糧食產(chǎn)量影響的估計(jì)結(jié)果。模型1為耕地非農(nóng)化對糧食產(chǎn)量的回歸結(jié)果， 耕地非農(nóng)化對糧食產(chǎn)量的影響系數(shù)為-0.126 5， 耕地非農(nóng)化對糧食產(chǎn)量影響顯著（Plt;0.05）。模型2增加全部控制變量后，耕地非農(nóng)化對糧食產(chǎn)量的影響系數(shù)為-0.206 8，耕地非農(nóng)化對糧食產(chǎn)量影響極顯著（Plt;0.01）。這進(jìn)一步說明耕地非農(nóng)化面積對糧食產(chǎn)量產(chǎn)生顯著的負(fù)向影響。

從控制變量角度來看，農(nóng)村居民人均住房面積對糧食生產(chǎn)具有負(fù)向影響。原因可能是住房面積增加導(dǎo)致耕地面積和糧食播種面積減少。開展村莊整治的行政村占比與糧食生產(chǎn)具有顯著的正向影響。通過開展村莊整治，合理配置村莊和城市布局、生態(tài)環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)等資源，農(nóng)村居民物質(zhì)生活水平和精神文明水平不斷提高，從而提高了農(nóng)民生產(chǎn)的積極性，促進(jìn)了糧食增產(chǎn)。農(nóng)村貧困發(fā)生率與糧食產(chǎn)量成正比，農(nóng)村貧困發(fā)生率越高的地區(qū)，糧食產(chǎn)量可能越高。原因可能是50歲以下勞動力進(jìn)城就業(yè)，農(nóng)村人口的大量流失導(dǎo)致農(nóng)村地區(qū)嚴(yán)重老齡化，農(nóng)村貧困發(fā)生率高。但隨著農(nóng)村現(xiàn)代化的發(fā)展和社會化服務(wù)的提升，促進(jìn)了耕地集中經(jīng)營，進(jìn)而增加了糧食產(chǎn)量。農(nóng)村居民恩格爾系數(shù)越低，表明農(nóng)村富裕程度越高，農(nóng)村居民恩格爾系數(shù)與糧食產(chǎn)量成負(fù)比值關(guān)系。原因可能是農(nóng)村居民生活富裕程度越高的地方，工業(yè)或第三產(chǎn)業(yè)越發(fā)達(dá)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)更新越快，糧食產(chǎn)量越高。農(nóng)村義務(wù)教育教師學(xué)歷和農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率對糧食產(chǎn)量均具有顯著的正向影響。

4.2 穩(wěn)健性檢驗(yàn)

為了進(jìn)一步驗(yàn)證模型估計(jì)結(jié)果的穩(wěn)健性，避免不同指標(biāo)測量方法對回歸結(jié)果產(chǎn)生的影響，本文采取替換解釋變量和替換被解釋變量進(jìn)行穩(wěn)健性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見表5。

4.2.1 替換被解釋變量 模型1將被解釋變量中的糧食產(chǎn)量替換為糧食單產(chǎn)，結(jié)果依舊顯著。這表明耕地非農(nóng)化阻礙了糧食單產(chǎn)的提增。模型2將被解釋變量糧食產(chǎn)量替換為糧食人均占有量，耕地非農(nóng)化對糧食人均占量影響極顯著（Plt;0.01）。驗(yàn)證了回歸結(jié)果的穩(wěn)健性。

4.2.2 替換解釋變量 模型3用耕地面積替換耕地非農(nóng)化面積，耕地面積的系數(shù)符號與耕地非農(nóng)化面積系數(shù)的符號相反，因?yàn)楦孛娣e和耕地非農(nóng)化是2個相反的變量，耕地非農(nóng)化面積的增加會導(dǎo)致耕地面積減少;耕地非農(nóng)化面積的增加會減少糧食產(chǎn)量，耕地面積的增加會提高糧食產(chǎn)量，同樣也驗(yàn)證了前文回歸結(jié)果的穩(wěn)健性。

4.3 異質(zhì)性檢驗(yàn)

為了探究耕地非農(nóng)化對糧食產(chǎn)量是否存在地區(qū)異質(zhì)性，本文將湖北省全部市、州劃分為東部、中部、西部三個地區(qū)，結(jié)果見表6。在模型1中，東部地區(qū)耕地非農(nóng)化對糧食產(chǎn)量的影響顯著（Plt;0.05）。原因可能是湖北省東部地區(qū)城市化、工業(yè)化加速推進(jìn)，大量耕地面積被擠占，從而對糧食生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。在模型2、3中，中部地區(qū)耕地非農(nóng)化對糧食產(chǎn)量的影響系數(shù)為負(fù)，西部為正，估計(jì)結(jié)果均不顯著。這表明中部和西部地區(qū)耕地非農(nóng)化對糧食產(chǎn)量的影響還尚未凸顯。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

本文以湖北省1980年、1990年、2000年、2010年、2020年縣級土地利用數(shù)據(jù)，運(yùn)用空間分析方法引入重心模型以及空間自相關(guān)分析方法，描述了湖北省耕地非農(nóng)化的空間演變特征。以湖北省地級市統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立固定效應(yīng)模型，分析湖北省耕地非農(nóng)化對糧食生產(chǎn)的影響，得出以下結(jié)論：

（1）湖北省耕地面積呈下降趨勢，并且耕地非農(nóng)化發(fā)展不均衡，耕地非農(nóng)化面積在4個時期內(nèi)呈波動增長趨勢。1980—2020年，耕地面積由72 103.42 km2減少至66 984.31 km2，年平均減少127.98 km2。耕地非農(nóng)化等級高值區(qū)主要集中在江漢平原地區(qū)，耕地非農(nóng)化等級低值區(qū)在以山地為主的西南和東南地區(qū)。

（2）1980—1990年，湖北省耕地非農(nóng)化空間分布具有非均衡性，并且呈現(xiàn)出持續(xù)向西北方向偏移的趨勢，重心遷移距離先增加后減小。在空間分布式上，耕地非農(nóng)化呈現(xiàn)出空間正相關(guān)性，空間集聚程度總體呈逐漸減弱趨勢。40年間，湖北省耕地非農(nóng)化主要有“高—高”聚類、“高—低”聚類、“低—低”聚類，其中“高—高”聚類主要集中在江漢平原地區(qū)，“低—低”聚類主要集中在湖北省西部地區(qū)，并且聚類范圍逐漸減小，“高—低”聚類范圍逐漸擴(kuò)大，主要集中在東部以及西南地區(qū)。

（3）湖北省耕地非農(nóng)化對糧食產(chǎn)量具有顯著的負(fù)向影響。根據(jù)固定效應(yīng)模型結(jié)果分析，加入控制變量后，耕地非農(nóng)化對糧食產(chǎn)量的影響系數(shù)為-0.206 8，并且耕地非農(nóng)化對糧食產(chǎn)量影響極顯著（Plt;0.01）。這表明耕地非農(nóng)化會導(dǎo)致糧食產(chǎn)量減少。

5.2 建議

（1）因地制宜治理耕地非農(nóng)化行為，全面遏制耕地非糧化現(xiàn)象。一是可以依托高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目，合理規(guī)劃農(nóng)田區(qū)域，以補(bǔ)充耕地、互換地塊等方式，強(qiáng)化治理已經(jīng)非農(nóng)化的土地，推進(jìn)集中連片的現(xiàn)代化農(nóng)田建設(shè)[30]。二是因地制宜探索建立各地非農(nóng)化行為發(fā)生的預(yù)警機(jī)制與懲罰制度。依托數(shù)字化技術(shù)，建立農(nóng)民參與農(nóng)田非農(nóng)化的數(shù)字化監(jiān)管制度，實(shí)現(xiàn)農(nóng)民主體第一時間舉報(bào)、制止村莊耕地非農(nóng)化行為機(jī)制。給予農(nóng)民獎勵的同時，嚴(yán)格對耕地非農(nóng)化個體進(jìn)行懲罰。

（2）建設(shè)集約型城市，控制城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張規(guī)模。一是利用中東部城市圈的輻射帶動能力，建設(shè)集約型城市，嚴(yán)格控制城市用地?cái)U(kuò)張規(guī)模，減少耕地浪費(fèi)。二是嚴(yán)防違法占用優(yōu)質(zhì)耕地，尤其要防止城市周邊以及交通沿線周圍地區(qū)等優(yōu)質(zhì)耕地被非法占用。

（3）強(qiáng)化耕地用途管制，加強(qiáng)耕地資源保護(hù)。一是嚴(yán)格執(zhí)行耕地占補(bǔ)平衡制度，確保補(bǔ)充耕地?cái)?shù)量不變、質(zhì)量不減[31]。二是強(qiáng)化耕地用途管制，對耕地實(shí)行嚴(yán)格的保護(hù)制度和用途管制措施，嚴(yán)格控制耕地轉(zhuǎn)為林地、建設(shè)用地等其他類型農(nóng)用地。三是規(guī)范高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田與永久基本農(nóng)田上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動，禁止占用永久基本農(nóng)田建私房、非法取土等行為，加強(qiáng)耕地資源保護(hù)，確保我國糧食安全。

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