采煤塌陷区搬迁村庄耕作半径变化特征及其影响研究

陈景平，胡振琪,2※，袁冬竹，赵会顺



采煤塌陷区搬迁村庄耕作半径变化特征及其影响研究

陈景平1，胡振琪1,2※，袁冬竹1，赵会顺1

（1. 中国矿业大学（北京）土地复垦与生态重建研究所，北京 100083；2. 中国矿业大学环境与测绘工程学院，徐州 221116）

淮南市是典型的高潜水位煤粮复合城市，采煤沉陷在全国具有典型性。该文以淮南市采煤塌陷区为研究对象，基于“均等”法计算2010—2015年采煤塌陷区村庄搬迁前后的空间耕作半径，并利用耕作半径地形修正系数及垦殖指数对空间耕作半径进行地形地貌和农用地布局的定量修正，得到实际耕作半径，分析塌陷区村庄搬迁后实际耕作半径的变化特征，并基于实际耕作半径计算结果，结合实地问卷调查情况从耕作便利度、农业劳动力等方面探讨耕作半径变化对农业生产的影响。结果表明：采煤塌陷区村庄搬迁后实际耕作半径扩大了1～20倍，最大增加量达22 540.45 m，最小为914.05 m；通过实际耕作距离与时间的换算，得知搬迁前农民步行出行耕作只需花费9～24 min，而搬迁后则需20～296min，路途消耗时间大幅度增加，为减少出行耕作路途消耗时间，农民需更新交通工具或放弃回家午休以减少往返次数，这直接降低了农民出行耕作的便利程度，可能削弱农民从事农业生产活动的积极性；通过实地问卷调查，得知搬迁后农业人口逐渐减少，且耕作半径增加越大的村庄，其放弃从事农业生产的人数越多，农业劳动力逐渐向非农产业和城镇转移，造成农田荒芜，不利于农业的可持续发展。

复垦；农业；搬迁；采煤塌陷区；村庄搬迁；耕作半径；地形起伏度

0 引 言

在2005年中国科协召开的青年科学家论坛第99次会议中，胡振琪等[1-2]首先提出了“矿—粮复合生产区”的概念，认为矿粮复合生产区是指既属于粮食生产区，又是矿产资源生产区的区域，其中高潜水位煤粮复合区煤炭开采对农业生产的影响已成为了社会关注的重点[3]。淮南市是典型的高潜水位煤粮复合城市，煤炭资源的开采会引起地表塌陷积水，从而造成大面积耕地损毁及房屋斑裂、倾斜、倒塌，严重威胁当地群众生命财产安全，只有及时实施村庄搬迁，才能确保煤矿正常生产。然而随着塌陷区村庄的搬迁，耕作半径势必增加，从而增加农民耕作出行的时间和体力消耗，农业耕作效率降低，给区域农业生产造成不利影响。

耕作半径指从农村居民点到相应农耕作区的空间距离，从时间角度上耕作半径也指农民从农村居民点处通过步行或乘坐农用运输工具到耕作区所消耗的时间[4]，直接反映了农村土地利用的人-地关系。国外针对耕作半径的研究较少，但关于农村居民点与周边要素的距离研究较多，主要包括农村周边的森林、栖息地及农田的保护距离研究[5-7]；农村居民点与邻近道路的关系研究[8]；以及距离农村居民点的远近对土地利用方式和景观格局的影响研究[9-12]。国内在耕作半径相关方面的研究主要集中在以下3个方面：1）耕作半径的影响因素研究。胡纹等[4,13-14]认为耕作半径受地形地貌、农业生产技术与装备、劳动力因素、出行方式及农用地布局等多种因素的影响。2）耕作半径的计算及基于耕作半径的农村居民点布局优化研究，目前耕作半径的计算方法主要有“均等法”、“耕聚比法”、“构建模型法”、“距离分析法”和“时间控制法”。角媛梅等[15-17]采用“均等”法分别计算哀牢山区哈尼聚落、重庆白林村聚集区及黄土丘陵乡村聚落的耕作半径，根据耕作半径的计算结果确定农村居民点聚集区的规模[15-16]，根据耕作半径的变化分析乡村聚落空间演变特征[17]；乔伟峰等[18]基于“均等”法和“耕聚比”法计算安徽省埇桥区耕作半径，基于耕作半径计算耕作压力系数，进一步提出农村居民点布局的整治策略；胡兴定等[19]采用缓冲区分析方法对比分析了采矿前后的耕作半径变化特征，基于最佳耕作半径预测出采矿复垦区农村居民点回迁安置规模；杨庆华等[20-21]推导出100 hm²耕地所在耕作区域总面积的圆周模型计算公式，从而计算耕作半径，基于合理耕作半径对农村居民点布局进行优化；陶冶等[22-23]利用GIS网络分析工具及欧式距离分析工具分别计算出耕作路径距离和耕作直线距离，通过两者的转换系数计算研究区的适宜耕作半径，从而提出农村居民点迁并策略；张慧等[24]采用GIS点距离分析方法确定管理区内的散居与聚居居民点之间的距离，并利用频数分布直方图及概率密度曲线的均值确定管理区的适宜耕作半径；赵凯等[13,25]采用时间控制法计算耕作半径，以实地调研的方法获取农民出行耕作的方式，用农民耕作出行的时间乘以出行的速度得到耕作半径。3）耕作半径的空间分布特征研究。赵元等[26-27]分别定量分析了广东省阳山县和山西省吉县的农村居民点耕作距离的分布格局和分异特征。

目前耕作半径的研究分析主要应用于山地丘陵地区农村居民点布局的优化，而对高潜水位采煤塌陷区搬迁村庄耕作半径变化对区域农业生产的影响研究较少，且目前耕作半径多从空间角度（距离）进行分析，耕作半径的计算较少考虑到地形地貌、农业用地布局等对空间距离的定量修正。本文以淮南市采煤塌陷区为研究对象，探讨煤炭开采导致塌陷区村庄搬迁后实际耕作半径的变化特征及其对农业生产所造成的影响，并提出相应的对策与建议。

1 研究区概况

淮南市位于116°21′21″～117°11′59″E，32°32′45″～33°0′24″N，处于安徽省中部偏北、淮河中游地段。淮南市辖5区1县，包括凤台县、潘集区、田家庵区、谢家集区、大通区、八公山区，全市总面积2 596.4 km2。淮南市气候条件优越，光照充足、降水量适中，适宜于稻、麦、油、豆等多种粮食作物和经济作物种植。市境内以淮河为界形成2种不同的地貌特征，淮河以南为丘陵，淮河以北为地势平坦的淮北平原。淮南矿区是全国14个国家大型煤炭基地和6个煤电基地之一，煤炭资源好储量大。淮南矿区煤炭开采造成了地面塌陷并形成大面积积水区，破坏地表原有利用形态，损坏基础设施，大量村庄因受采煤塌陷影响而需进行搬迁。根据《安徽省淮南市采煤塌陷区村庄搬迁规划》统计[28]，2010—2015年涉及搬迁村庄共173个，搬迁人口数共131 783人，37 639户。按照搬迁用地标准，共建设18个中心搬迁安置区，其中潘谢区8个，分别为瓦谢新村、芦集南村、刘龙新村、刘龙新村东南选址、潘北新村、夹沟新镇、芦集大桥安置点、贺疃南安置点；谢家集区1个，为陶圩新村；凤台县6个，分别为凤凰湖新村、顾桥首采安置点、东朱新村、罗杨新村二期、关店新村、钱庙新村；毛集试验区3个，分别为夏集镇朱岗村、王相村搬迁新村、河西新村，2010—2015年采煤塌陷区村庄搬迁示意图如图1所示。

图1 淮南市2010—2015年采煤塌陷区村庄搬迁示意图

2 数据与研究方法

2.1 数据来源

收集了由淮南矿业（集团）有限公司提供的《安徽省淮南市采煤塌陷区村庄搬迁规划》[28]及采煤塌陷区村庄搬迁示意图（CAD图件），以获取淮南市2010—2015年间塌陷区村庄搬迁安置数据。利用监督分类方法及ENVI软件对2010年LANDSAT 5（分辨率30 m）和2015年LANDSAT 8（分辨率30 m）多光谱遥感影像进行土地利用分类，土地利用类型主要包括耕地、建设用地、水域、林地和其他用地。采用GDEM DEM数字高程模型（30 m分辨率），经镶嵌裁剪等处理得到淮南市数字高程数据。利用问卷调查的方式获取塌陷区村庄搬迁后农民从事农业生产的情况。

2.2 研究方法

2.2.1 塌陷区村庄搬迁前后空间耕作半径的计算

在受农业生产水平和耕作条件的影响限制下，农民所耕作的耕地面积或影响范围是有限的。理论上，在特定区域内，以农村居民点为中心，以一定半径创建缓冲区，当缓冲区面积与区域内耕地面积相等时，生成该农村居民点缓冲区的半径即为农村居民点的耕作半径[15]（称为“均等”法）。根据此方法，本文应用GIS缓冲区分析方法，分别以塌陷区搬迁村庄、搬迁村庄新址为中心，以100 m为步长（将缓冲区半径依次增加100 m），并以搬迁村庄权属范围对缓冲区进行修正，统计各缓冲区范围面积及范围内耕地面积，逐步计算得到塌陷区村庄搬迁前后的空间耕作半径，如表1所示。在此计算的空间耕作半径并不是实际距离，两者存在偏差，空间耕作半径仅反映农村居民点到耕作区的空间距离，为减小空间距离与实际距离之间的偏差，则需要对空间耕作半径进行修正，本文主要联合耕作半径地形修正系数和垦殖指数来对空间耕作半径进行定量修正。

2.2.2 耕作半径地形修正系数计算

1）地形起伏度的提取

将某一确定面积转为栅格数据，栅格中最大高程与最小高程的差值即为地形起伏度，主要反映地面起伏状况。本文地形起伏度的提取利用GIS的邻域分析法进行，选取矩形作为分析窗口，窗口大小为⨯像元（=2, 3, 4, …, 10, 20, 30）。计算过程：首先利用GIS邻域分析工具对栅格DEM进行矩形邻域窗口分析，统计出DEM´窗口内像元的最大值max、最小值min，并分别记为专题层max和专题层min，再利用栅格计算工具计算出该 2个专题层max与min的差值，生成新的专题层即为地形起伏度专题层，该专题层属性表中值的大小即表示各窗口对应的地形起伏度，利用属性表统计功能得出各窗口的平均地形起伏度。

表1 塌陷区村庄搬迁前后的空间耕作半径

2）最佳统计单元的确定

确定最佳统计单元即得出一确定面积，不仅能反映地貌的完整性而且具有一定范围内较强的代表性，是地形起伏度研究的关键[29]。根据前人研究可知地形起伏度随网格面积的变化曲线呈逻辑斯蒂克曲线[29-31]，曲线上存在1个由陡变缓的点，且该点是唯一的，而该点所对应的窗口值也即为地形起伏度最佳统计单元的大小。通过人工目视的方法确定该点具有较大的主观性，统计学上均值变点分析法是处理非线性数据的一种数理统计方法，在对恰有1个变点的检验中这种方法最为有效，计算结果也具有较高的准确性，已被多次用于计算提取地形起伏度中的最佳统计单元[29]。分析步骤如下：

①根据式（1）计算每个分析窗口内单位面积上的地形起伏大小序列。

T=t/p(=2,3,4,…,9) （1）

式中T为分析窗口下的单位地形起伏度；t为分析窗口下的平均起伏度；p为分析窗口下的网格单元面积；为网格单元的大小。

根据式（1）～式（4），计算得出与S的值，为直观展现与S差值的变化，利用Excel绘制其变化曲线，如图2所示，可以看出，在第3个点处，与S差值最大，该点即为拟合曲线上由陡变缓的点，进而得出基于30 m´30 m GDEM DEM数据提取淮南市地形起伏度的最佳统计单元为4´4网格大小（120 m×120 m）。

注：S为总的离差平方和；Si为2段样本的离差平方和之差。

3）地形位置参数和耕作半径地形修正系数

基于以上确定的最佳统计单元，计算地形位置参数，研究区地形位置参数TPIim和耕作半径地形修正系数K的计算公式如下[19]：

TPIim=hhim（5）

式中代表地形起伏度的最佳统计单元大小，TPIim代表在邻域的范围之内，数据DEM中像元（即网格）的地形位置参数，反映像元处的地形与周边地形起伏关系，m；h代表DEM中像元的高程值，m；im代表DEM中像元在邻域范围内高程值的平均值，m。由式（5）可知，当TPIim>0时，该点在邻域范围内为高点，即地形凸起；当TPIim<0时，该点在邻域范围内为低点，即地形凹陷；当TPIim=0时，该点地形在领域范围内与周边地形无明显起伏差异。

受地形影响，GIS中反映的耕作半径只为空间距离，与实际距离存在偏差，因此在分析耕作半径时，需考虑地形的修正，有研究通过引用地形位置参数的计算方法确定耕作半径修正系数值[19]，通过式（6）计算耕作半径地形修正系数。

式中K代表邻域范围内耕作半径地形修正系数值；C代表像元的大小，m；代表研究区域内的总像元数。

根据以上地形起伏度与最佳统计单元的计算结果得知，反映淮南市地形起伏度的最佳统计单元为120 m´120 m，则耕作半径地形修正系数K中的邻域值即为120 m，根据式（5）和式（6）计算得出淮南市耕作半径地形修正系数为120=1.052。

2.2.3 耕作半径的农业用地布局修正系数计算

在不同的耕作区域内，由于现有耕地会被不同类型的非耕地用地分隔和分割，加上地形差异的影响导致耕作区域的面积被扩大，进而不同程度地拉大有效耕作半径。因此，在计算耕作半径时，有研究采用垦殖指数对农用地实际有效耕地的通达产生的误差进行修正[21]。垦殖指数（）是研究区范围内耕地占总土地面积的比值，也即代表有效耕地的比率，越小，代表有效耕地面积越少，耕作半径的折减程度越高。

2.2.4 塌陷区村庄搬迁前后实际耕作半径的计算

利用耕作半径地形修正系数和农业用地布局修正系数对缓冲区分析计算得到的空间耕作半径进行定量修正，实际耕作半径（平均耕作距离，R）计算公式为

式中R为空间耕作半径，m。根据各种交通出行方式的速度，将R换算成时间半径（R），估算农民出行耕作时不同出行方式所花费的时间，min。

式中为速度，m/min。

3 结果与分析

3.1 塌陷区村庄搬迁后实际耕作半径的变化特征

垦殖指数计算结果如表1所示，2015年搬迁村庄所在权属土地的垦殖指数相比2010年基本呈现减小的趋势，主要由于淮南市属于高潜水位地区，随着煤炭资源的开采，地面发生塌陷并形成零星的积水区，造成耕地的破碎，有效耕地的比率降低。因各权属区域受采煤沉陷影响程度不同，所以垦殖指数的变化大小也不尽相同。例如搬迁至顾桥首采区安置点的村庄，其垦殖指数在2010—2015年间变化最大，表明该权属土地受煤炭开采影响较为严重，耕地破碎度加剧，垦殖指数较大幅度减小，对应耕作半径的折减程度也相对较大。

根据式（7）分别计算得到采煤塌陷区村庄搬迁前与搬迁后的实际耕作半径，并计算其增量，结果如表2所示。由表可知，塌陷区村庄搬迁后实际耕作半径均明显大于搬迁前耕作半径。从增加量来看，搬迁至凤凰湖新村的村庄，其耕作半径增加最大，为22 540.45 m，相比搬迁前约扩大了20倍，其次是搬迁至刘龙新村东南、顾桥首采区安置点、陶圩新村、夏集镇朱岗村与王相村搬迁新村、瓦谢新村、芦集南村、河西新村、夹沟新镇、钱庙新村、潘北新村、芦集大桥安置点、关店新村、东朱新村与罗杨新村二期、贺疃南安置点、刘龙新村的村庄，耕作半径扩大了1～15倍，最小增加914.05 m。可以看出，在煤炭开采驱动下塌陷区村庄被迫搬迁，搬迁后农民出行耕作距离呈几倍甚至几十倍的增加，给农民从事农业生产带来极大的不便。

表2 塌陷区村庄搬迁前后实际耕作半径的变化

3.2 耕作半径变化对农业生产的影响分析

淮南市塌陷区村庄搬迁的规模较大，人口较多，搬迁后耕作半径明显扩大，对农民继续开展农业生产活动造成不利影响。为了解村庄搬迁后农民从事农业生产的情况，采用问卷调查和实地走访的方式获取相关信息：根据实际耕作半径的增量排序（见表2），2018年11月分别前往耕作半径增加最大的凤凰湖新村与刘龙新村东南、增加较大的河西新村与夹沟新镇、增加最小的贺疃南安置点与刘龙新村进行实地调研。每个新址发放50份问卷调查，共收回300份，调查内容包括耕作便利度方面的变化、农业劳动力的变化、当地政府对搬迁村民采取的社会保障工作情况等。最后基于实际耕作半径的计算结果，并结合实地问卷调查情况，从耕作便利度、农业劳动力等方面分析耕作半径变化对农业生产的影响。

3.2.1 耕作便利度的影响

研究表明，农民到田间的步行速度为80 m/min，自行车中速为300 m/min，摩托车平均速度为600 m/min，农用运输车平均车速为800 m/min[4,25]，根据不同交通工具的速度，根据式（8）将实际耕作半径换算成时间半径，估算农民出行耕作时不同出行方式所花费的时间，计算结果见表3。

表3 村庄搬迁后出行耕作花费时间的变化

由表3可知：1）搬迁前：农民步行出行耕作花费时间在9～24 min之内，除搬迁至贺疃南安置点和顾桥首采区安置点的村庄，其余村庄在搬迁前耕作出行花费时间均在20 min之内（步行），如果农民出行耕作使用自行车、摩托车或农用运输车等交通工具时，则耕作出行花费时间将更少，均在6 min之内可从居住地到达耕作区。2）搬迁后：农民步行出行耕作花费时间在20～296 min之内。根据相关研究，农民耕作出行花费的时间上限一般为30～40 min[25]，即农民花费不大于40 min的时间出行耕作是可以接受的。因此，如果选择步行出行耕作，则只有搬迁至贺疃南安置点、刘龙新村的村民可以接受搬迁后耕作出行的距离；如果耕作出行选择骑自行车，则只有搬迁至贺疃南安置点、芦集大桥安置点、刘龙新村、潘北新村、夹沟新镇、东朱新村、罗杨新村二期、关店新村、钱庙新村、河西新村这些新址的农民可接受路途消耗的时间；若搬迁后农民家中配置有摩托车或农用运输车等交通工具，则均可接受耕作出行花费的时间。由此可以看出，村庄搬迁后农民下地耕作的路途消耗时间大幅度增加，传统步行方式已不再适合，路途消耗时间太多不利于农田的精耕细作和田间管理。为了缩短从居住地到农耕作业区所消耗的时间，农民需要改进出行的交通工具，利用自行车、摩托车、农用运输车等代替步行。通过现场调研得知，交通工具的更新也使得农民出行耕作的往返费用增加；另一方面为了减少路途时间，农民会选择在农田劳作一整天，中午吃饭休息不再选择回家，而是在田地间就地解决，以此减少往返的次数。由此看出耕作半径的增加直接降低了农民耕作的便利度，可能削弱了农民从事农业生产活动的积极性。

3.2.2 农业劳动力的影响

采用实地问卷调查的方式获取采煤塌陷区村庄搬迁后农业劳动力的变化情况，就问卷调查数量统计搬迁后放弃从事农业生产的人数，结果如表4所示。

表4 塌陷区村庄搬迁后放弃农业生产的人数

据调查，搬迁前村民的主要生活来源是种地，而搬迁后，农业劳动力发生了较大的转变，农业人口逐渐减少，非农业人口逐渐增加，并且搬迁后耕作半径增加越大的村庄，其放弃农业生产、从事非农产业的人数越多。其中搬迁至凤凰湖新村和刘龙新村东南的村庄，其放弃农业生产的人数约占调查人数的80%；搬迁至河西新村和夹沟新镇的村庄，其放弃农业生产的人数约占调查人数的59%；搬迁至贺疃南安置点和刘龙新村的村庄，其放弃农业生产的人数约占调查人数的33%。总体来看，村庄搬迁后放弃从事农业生产的人数就约占总调查人数的57%，大部分村民已经选择放弃农田劳作，从事其他产业。

从现场对村民的访问了解到很多以前从事农业劳动生产的中老年农民放弃了农业劳动，主要原因是搬迁后耕作半径大幅度增加，导致出行耕作不便从而放弃农业劳动，造成农业劳动力有所减少。煤炭开采导致耕地数量减少，很多农民无地可耕，同时村庄搬迁后邻近城镇，很多农民选择外出打工或从事其他产业，因此不少劳动力被释放出来，逐渐向非农产业和城镇转移。农村劳动力的减少和转移造成了农田荒芜的景象，农民继续从事农业生产的积极性不断削弱，不利于农业技术的创新、推广和使用，影响农业生产的可持续发展。

目前，淮南市利用煤炭企业支付的补偿资金，结合当地村镇发展规划，采取合村并点的方式对采煤塌陷区内的村庄进行统一规划，集中搬迁，统筹推进新矿城、新矿区、新农村建设。新农村的建设改变了乡村容貌，转变了农民生产生活方式，也在一定程度上实现集约节约用地。但是，搬迁后也存在着一系列社会问题和生活隐患，由于塌陷区村庄搬迁后农民远离旧址，耕作半径增加，从而产生因耕作不便而引起的一系列问题。据现场农民反映，搬迁后相关政府和企业并未从农业生产方面为村民提供完善的有关保障，例如未提供出行耕作交通补贴、农业生产补助，也未给农民配置专门的往返公交车和机械生产工具，田间道路的修建也并不完善。因此，为尽量降低搬迁村民农业生产的开支，减少耕作半径增加对农业生产造成的不利影响，当地政府及相关部门应结合实际情况采取相应的解决对策。

1）实施有效合理的矿区村庄搬迁工作

淮南市采煤塌陷区村庄的搬迁工作耗时长，牵涉广，难度大，搬迁工作能否顺利进行直接影响搬迁村民未来的生产生活水平。从淮南市搬迁村庄的选址来看搬迁新址远离农民耕作区，耕作半径大幅度的增加导致农民耕作便利度大大降低，如果社会保障措施不完善，容易引起农民的不满，进而严重影响社会稳定和农业发展。因此，在制定村庄搬迁规划时，应预先根据煤炭赋存情况、采煤塌陷范围及塌陷程度等情况明确各村庄所属耕作区内耕地的受损状况，若耕地受损较轻，可在不压覆可采煤炭资源的要求下，在村民耕地附近合理规划建设新村址，控制耕作半径的增加量达到最小，以便于农民出行耕作，农业可持续生产；若耕地受损严重，不再适合继续耕种，可按城乡一体化的发展理念及建设资源节约型与环境友好型“两型”城市的要求，将采煤塌陷区村庄搬迁工作与新型城镇化推进工作相结合，促进城乡统筹协调发展。针对不同地区、不同社会经济状况的村庄，相关部门应充分考虑农民搬迁的意愿和建议，组织相关部门对区域耕作半径等农业生产情况进行调研，并对村庄搬迁的经济及技术可行性进行分析和论证，保证村庄搬迁选址合理，基础设施建设完善，公共服务到位，整体搬迁方案可行。

2）加大扶持力度，促进农业增收

政策因素对压煤村庄农户从事农业生产有着很强的指导和鼓励作用，政府应加大财政支农的力度，出台一系列支农惠农政策。例如发挥政府在农业科技投入方面的主导作用，提高农业研发投入占农业增加值的比重，提高农业机械化水平，提高农业生产效率；为继续从事农业生产的农民建立农业生产技术指导机构，鼓励和引导农民开展农业规模化生产，并提高种粮农民的补贴水平，例如补贴农业生产资料和交通运输费用；为失地农民设立就业培训机构，解决剩余劳动力的再就业问题；基于土地适宜性评价分析进行农业产业结构的调整和优化，使农业经济效益得以提高，农民收入增加，同时完善搬迁农民基本生活保障工作以吸引更多人从事农业生产。

3）加强规模化经营，加快机械化生产

城乡一体化的实施在促进经济发展的同时也导致越来越多的农村劳动力放弃农业生产并逐渐向非农产业和城镇转移，造成土地荒芜。为此，应使承包土地流转给种粮大户或农业企业等，实行土地规模化经营，消除田埂，使“小块变大块”，增加种植面积。另一方面，规模经营使耕地集中连片，为大型机械作业提供了基础条件，同时利用土地复垦技术修复采煤沉陷损毁的田间道路，平坦宽阔的田间道路是顺利耕作的基础保障，不仅减少农民路途消耗时间，而且也方便农业机械设备进出田地。在农业现代机械化生产的方式下，土地产出率、资源配置效率以及农民从事农业生产的积极性都能得以提高。农业机械化可以推动现代化农业的发展，政府应通过经济手段对农业机械化进行支持引导，例如在农民购置大型农业机械装备时，政府对此应提出相关优惠政策，可以实施经济补贴、低利息或购机贷款担保等。此外政府应出资培训农民农业机械生产技术，提高农业机械经营者的技术水平，从而进一步提高农业生产和经营水平。

4 结 论

1）基于30 m分辨率的 GDEM DEM数据，运用均值变点分析法确定了计算淮南市地形起伏度值的最佳统计网格单元，即120 m´120 m。基于该最佳统计单元，计算淮南市地形位置参数，用该参数计算出耕作半径地形修正系数为1.052。

2）利用垦殖指数对空间耕作半径进行农业用地布局修正。因受采煤沉陷影响，耕地景观破碎度增加，有效耕地比率降低，使2015年搬迁村庄所在权属土地的垦殖指数相比2010年减小。

3）塌陷区村庄搬迁后实际耕作半径扩大了1～20倍，其中搬迁至凤凰湖新村的村庄其耕作半径增加最大，增加了22 540.45 m，搬迁至刘龙新村的村庄其耕作半径增加最小，增加了914.05 m。

4）采煤塌陷区村庄搬迁后耕作半径显著增加，对农业生产造成不利影响：塌陷区村庄搬迁前农民步行出行耕作只需花费9～24 min，而搬迁后则需20～296 min，农民下地耕作的路途消耗时间大幅度增加。为了减少路途消耗时间，农民需要改进出行的交通工具或放弃回家午休以减少往返次数，这直接降低了耕作的便利度，可能削弱农民从事农业生产活动的积极性。农业劳动力也逐渐向非农产业和城镇转移，使田地荒芜，不利于农业可持续发展。

5）针对采煤塌陷区村庄搬迁耕作半径变化带来的负面影响提出相应的对策与建议：综合考虑采煤塌陷情况、农民搬迁意愿、耕作半径等因素选择合理的搬迁新址，设计具体可行的整体搬迁方案，实施有效合理的矿区村庄搬迁工作；从政策上加大支农力度，出台具体的扶持政策，吸引更多人从事农业生产；加强农田规模化经营，加快农业机械化生产，提高农业生产水平。

本文在耕作半径计算过程中，综合考虑了地形地貌及农用地布局对其空间距离的定量修正，基于实际耕作半径的变化特征探讨了其对农业生产的影响，为矿区后续压煤村庄搬迁新址规划提供参考。但本研究仍存在不足：影响矿区农业生产的因素众多，本文仅从耕作半径变化这一角度探讨了其对塌陷区农业生产的影响，未能兼顾新形势下土地流转、农户兼业化、农业经营方式变更等影响因素。因此，加强对矿区农业生产影响因素的综合全面分析，是今后有待进一步完善和探讨的方向。

[1] 胡振琪，李晶，赵艳玲. 矿产与粮食复合主产区环境质量和粮食安全的问题､成因与对策[J]. 科技导报，2006，24(3)：21－24. Hu Zhenqi, Li Jing, Zhao Yanling. Problems, reasons and countermeasures for environmental quality and food safety in the overlapped areas of crop and mineral production[J]. Science & Technology Review, 2006, 24(3): 21－24. (in Chinese with English abstract)

[2] 胡振琪，骆永明. 关于重视矿-粮复合区环境质量与粮食安全问题的建议[J]. 科技导报，2006，24(3)：93－94. Hu Zhenqi, Luo Yongming. Suggestions on environmental quality and food safety in overlapped areas of crop and mineral production[J]. Science & Technology Review, 2006, 24(3): 93－94. (in Chinese with English abstract)

[3] Hu Zhenqi, Yang Guanghua, Xiao Wu, et al. Farmland damage and its impact on the overlapped areas of crop land and coal resources in the eastern plains of China[J]. Resources, Conservation and Recycling, 2014, 86: 1–8.

[4] 胡纹，何虹熳. 山地环境下耕作半径优化农村居民点布局的实证研究[J]. 西部人居环境学刊，2014，29(2)：106－111. Hu Wen, He Hongman. An empirical study on optimization of rural residential layout by applying farming radius in mountain environment[J]. Journal of Human Settlements in West China, 2014, 29(2): 106－111. (in Chinese with English abstract)

[5] Hörnsten L, Fredman P. On the distance to recreational forests in Sweden[J]. Landscape and Urban Planning, 2000, 51(1): 1－10.

[6] Matsuura T, Yokohari M, Azuma A. Identification of potential habitats of gray-faced buzzard in Yatsu landscapes by using digital elevation model and digitized vegetation data[J]. Landscape and Urban Planning, 2005, 70(3/4): 231－243.

[7] Lemessa D, Hylander K, Hambäck P. Composition of crops and land-use types in relation to crop raiding pattern at different distances from forests[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2013, 167: 71－78.

[8] Petit C, Aubry C, Rémy-Hall E. Agriculture and proximity to roads: How should farmers and retailers adapt? Examples from the Ile-de-France region[J]. Land Use Policy, 2011, 28(4): 867－876.

[9] Bakker M M, van Doorn A M. Farmer-specific relationships between land use change and landscape factors: Introducing agents in empirical land use modelling[J]. Land Use Policy, 2009, 26(3): 809－817.

[10] Chisholm Michael. Rural Settlement and Land Use[M]. London: Hutchinson University Library, 1962.

[11] De Lisle Garis D. Effects of distance internal to the farm: A challenging subject for North American geographers[J]. The Professional Geographer, 2010, 30(3): 278－288.

[12] Stock C, Bishop I D, Green R. Exploring landscape changes using an envisioning system in rural community workshops[J]. Landscape and Urban Planning, 2007, 79(3/4): 229－239.

[13] 赵恺，惠振江. 陕北黄土丘陵沟壑区农村适宜耕作半径研究[J]. 山西建筑，2008，34(8)：14－16. Zhao Kai, Hui Zhenjiang. Research of rural suitable farming radius in north Shanxi yellow soil inter-vale area[J]. Shanxi Architecture, 2008, 34(8): 14－16. (in Chinese with English abstract)

[14] 唐丽静，王冬艳，王霖琳.基于耕作半径合理布局居民点研究：以山东省沂源县城乡建设用地增减挂钩项目区为例[J]. 中国人口·资源与环境，2014，24(6)：59－64. Tang Lijing, Wang Dongyan, Wang Linlin. Rational distribution of rural settlements based on farming radius: A case study in rural-urban construction land in Yiyuan County, Shandong Province[J]. China Population, Resources and Environment, 2014, 24(6): 59－64. (in Chinese with English abstract)

[15] 角媛梅，胡文英，速少华，等. 哀牢山区哈尼聚落空间格局与耕作半径研究[J]. 资源科学，2006，30(3)：66－72. Jiao Yuanmei, Hu Wenying, Su Shaohua, et al. Spatial pattern and farming radius of Hani’s settlements in Ailao mountain using GIS[J]. Resources Science, 2006, 30(3): 66－72. (in Chinese with English abstract)

[16] 叶琴丽，王成，蒋福霞，等. 基于耕作半径的丘陵区纯农型农户集聚规模研究: 以重庆市沙坪坝区白林村为例[J]. 西南大学学报：自然科学版，2013，35(11)：133－140. Ye Qinli, Wang Cheng, Jiang Fuxia, et al. A farming radius-based research of clustering scale of pure agricultural rural households in Hilly areas[J]. Southwest University: Natural Science Edition, 2013, 35(11): 133－140. (in Chinese with English abstract)

[17] 李骞国，石培基，刘春芳，等. 黄土丘陵区乡村聚落时空演变特征及格局优化：以七里河区为例[J]. 经济地理，2015，35(1)：126－133. Li Qianguo, Shi Peiji, Liu Chunfang, et al. Spatial-temporal evolution characteristic and pattern optimization of rural settlement in the Loess Hilly region-take Qilihe district for example[J]. Economic Geography, 2015, 35(1): 126－133. (in Chinese with English abstract)

[18] 乔伟峰，吴江国，张小林，等. 基于耕作半径分析的县域农村居民点空间布局优化：以安徽省埇桥区为例[J]. 长江流域资源与环境，2013，22(12)：1557－1563. Qiao Weifeng, Wu Jiangguo, Zhang Xiaolin, et al. Optimization of spatial distribution of rural settlements at county scale based on analysis of farming radius: A case study of Yongqiao district in Anhui Province[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2013, 22(12): 1557－1563. (in Chinese with English abstract)

[19] 胡兴定，白中科. 基于耕作半径的采矿复垦区农村居民点安置规模预测[J]. 农业工程学报，2016，32(3)：259－266. Hu Xingding, Bai Zhongke. Prediction for relocation scale of rural settlements based on farming radius in reclamation area of open-pit coal mine[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(3): 259－266. (in Chinese with English abstract)

[20] 杨庆华，杨世先，马文彬，等. 山地农业区耕地资源空间分布状况：以云南省玉溪市为例[J]. 山地学报，2005，23(6)：6749－6755. Yang Qinghua, Yang Shixian, Ma Wenbin, et al. Space distributing and using of cultivated land in a mountains area[J]. Journal of Mountain Science, 2005, 23(6): 6749－6755. (in Chinese with English abstract)

[21] 何虹熳. 耕作半径优化农村居民点布局的实证研究[D]. 重庆：重庆大学，2014. He Hongman. An Empirical Study on How Farming Radius could Optimize Rural Residential Layout[D]. Chongqing: Chongqing University, 2014. (in Chinese with English abstract)

[22] 陶冶，葛幼松，尹凌. 基于GIS的农村居民点撤并可行性研究[J]. 河南科学，2006，25(5)：771－775. Tao Ye, Ge Yousong, Yin Ling. The practicability study of amalgamation of villages based on GIS analysis[J]. Henan Science, 2006, 25(5): 771－775. (in Chinese with English abstract)

[23] 李学东，杨玥，杨波，等. 基于耕作半径分析的山区农村居民点布局优化[J]. 农业工程学报，2018，34(12)：267－273. Li Xuedong, Yang Yue, Yang Bo, et al. Layout optimization of rural settlements in mountainous areas based on farming radius analysis [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(12): 267－273. (in Chinese with English abstract)

[24] 张慧，隋虹均，苏航，等. 黑龙江垦区农村居民点与田块间适宜耕作半径及影响因素[J]. 农业工程学报，2018，34(11)：217－224. Zhang Hui, Sui Hongjun, Su Hang, et al. Suitable farming radius and its influencing factors in rural residential areas in Heilongjiang Province[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(11): 217－224. (in Chinese with English abstract)

[25] 曾琦，杨耀淇. 压煤村庄搬迁对农业生产的影响: 以兖州市为例[J]. 中国人口·资源与环境，2017，27(2)：102－108. Zeng Qi, Yang Yaoqi. Influence of coal mining village migration on agricultural production[J]. China population, Resources and Environment, 2017, 27(2): 102－108. (in Chinese with English abstract)

[26] 赵元，胡月明，张新长，等. 农村居民点耕作距离空间分布特征估测分析[J]. 地理科学，2016，36(5)：760－765. Zhao Yuan, Hu Yueming, Zhang Xinchang, et al. Spatial pattern of farming distance in rural area using ESDA[J]. Scientia Geographica Sinica, 2016, 36(5): 760－765. (in Chinese with English abstract)

[27] 邓毅，薛龙义. 吕梁山区农村居民点耕作距离空间分布特征研究: 以吉县车城乡为例[J]. 农业科学研究，2017，38(1)：34－38. Deng Yi, Xue Longyi. An analysis of the spatial distribution of farming distance in mountain area: A case study of Checheng Town in Jixian County[J]. Journal of Agricultural Sciences, 2017, 38(1): 34－38. (in Chinese with English abstract)

[28] 安徽省淮南市采煤塌陷区村庄搬迁规划[R]. 淮南：淮南市人民政府，2010.

[29] 陈学兄，常庆瑞，郭碧云，等. 基于SRTM DEM数据的中国地形起伏度分析研究[J]. 应用基础与工程科学学报，2013，21(4)：670－678. Chen Xuexiong, Chang Qingrui, Guo Biyun, et al. Analytical study of the relief amplitude in China based on SRTM DEM data[J]. Journal of Basic Science and Engineering, 2013, 21(4): 670－678. (in Chinese with English abstract)

[30] 张伟，李爱农. 基于DEM的中国地形起伏度适宜计算尺度研究[J]. 地理与地理信息科学，2012，28(4)：8－12. Zhang Wei, Li Ainong. Study on the optimal scale for calculating the relief amplitude in China based on DEM[J]. Geography and Geo-Information Science, 2012, 28(4): 8－12. (in Chinese with English abstract)

[31] Liu W, Sun H. Determination of complexity factor and its relationship with accuracy of representation for DEM terrain[J]. Geo-Spatial Information Science, 2010, 13(4): 249－256.

Change of farming radius of relocated villages and its influence in coal mining subsidence areas

Chen Jingping1, Hu Zhenqi1,2※, Yuan Dongzhu1, Zhao Huishun1

(1.100083,; 2.221116)

Huainan City is a typical city of the overlapped area of crop and coal production, and coal mining subsidence is typical in the country, this paper took the mining subsidence area of Huainan City as the research object, and discussed the change characteristics of the actual farming radius after village relocation in the subsidence area and its impact on agricultural production. It mainly studied the changes in the agricultural production convenience, the mode of labor and the enthusiasm of production activities caused by the change of farming radius, and the adverse effects brought by it. Firstly, based on regular “Equal” method, we calculated the spatial farm radius before and after the village relocation in the subsidence area from 2010 to 2015, which represented only the spatial distance and needs to be corrected. And then based on the DEM data of Huainan City, the relief amplitude of the study area was analyzed and the best statistical unit for calculating the relief amplitude value of Huainan City was determined, and the topographic correction coefficient of the farming radius of Huainan City was calculated based on the unit. According to the cultivated land area in the land ownership area, the regional reclamation index was calculated. Then, the topographic landform and agricultural land layout of the spatial farming radius was quantitatively corrected by using the topographic correction coefficient of the farming radius and reclamation index to obtain the actual farming radius, and the change characteristics of the actual farming radius after village relocation in subsided areas were analyzed. Finally, based on the calculation results of actual farming radius, combined with the field questionnaire survey, the impact of farming radius on agricultural production was analyzed from the aspects of farming convenience and agricultural labor, and corresponding countermeasures and suggestions were put forward. The results showed that: 1) the best statistical unit for extracting relief amplitude in Huainan City based on 30 m by 30 m GDEM DEM data was 120 m by 120 m, and the topographic correction coefficient of the farm radius of rural settlements was 1.052 based on the unit. 2) Due to the impact of coal mining, the ground collapsed, forming sporadic water accumulation areas, increasing the fragmentation of cultivated land and reducing the effective cultivated land ratio, therefore, the reclamation index of the land in which the village was relocated in 2015 was decreased compared to 2010. 3) Through the mathematical model of farming radius, the actual farming radius before and after the village relocation in the coal mining subsidence area was calculated, compared with the farming radius before relocation, the actual farming radius after the village relocation of the coal mining subsidence area had expanded by 1~20 times. Among the villages, those moved to Phoenix lake new village had the highest increase in the farming radius, increasing by 22 540.45 m. The villages relocated to Liulongxin village had the smallest increase in the farming radius, increasing by 914.05 m. 4) By converting actual farming distance into time, we compared the time before and after relocation for farming. Before relocation, it only took 9-24 minutes on foot for farming. However, after relocation it was 20-296 minutes, indicating that the time spent on the road has increased dramatically. In order to reduce the time spent on road, farmers have to update their transportation or reduce the number of round trips, which would directly lower the convenience of farmers farming and may weaken the enthusiasm of farmers in agricultural production activities. Through questionnaire survey, we found that the agricultural population had decreased after the relocation, and increasing farming radius led to more farmers give up agricultural production. The agricultural labor force gradually shifted to non-agricultural industries and towns, causing the farmland to be barren, which is not conducive to the sustainable development of agriculture. 5) In order to reduce the adverse impact of increased farming radius on agricultural production, the local government and relevant departments should take corresponding measures: implementing effective and reasonable relocation of mining villages; increasing agricultural support; strengthening agricultural scale operation and accelerating agricultural mechanization production.

reclamation; agriculture; relocation; coal mining subsidence area;farming radius; relief amplitude

2018-10-26

2019-03-10

国土资源部公益性行业科研专项（200911015-03）； 中国矿业大学(北京) “越崎杰出学者”奖励计划资助项目

陈景平，主要研究方向为土地复垦与生态重建。 Email：409416265@qq.com

胡振琪，教授，博士生导师，主要研究方向为土地复垦与生态重建。Email：huzq1963@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.08.034

F311

A

1002-6819(2019)-08-0287-10

陈景平，胡振琪，袁冬竹，赵会顺. 采煤塌陷区搬迁村庄耕作半径变化特征及其影响研究[J]. 农业工程学报，2019，35(8)：287－295. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.08.034 http://www.tcsae.org

Chen Jingping, Hu Zhenqi, Yuan Dongzhu, Zhao Huishun. Change of farming radius of relocated villages and its influence in coal mining subsidence areas[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(8): 287－295. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.08.034 http://www.tcsae.org