贵州山地小城镇耕地保护分区方法与实证①——以肇兴镇为例

王诗文 杨 柳

（贵州大学公共管理学院 贵州贵阳550025）

耕地是人类赖以生存的物质基础，耕地的高效合理利用对我国农业发展具有重大意义，也是确保我国粮食安全和社会稳定的关键，因此，耕地一直是国内学者研究的热点。分析国内相关研究发现，对耕地保护的研究主要集中在耕地占补平衡、耕地保护机制、生态保护视角、耕地质量评价、耕地保护补偿机制、耕地保护分区等方面［1-6］，大多以定性分析为主，如耕地保护对策、机制、政策等方面，定量分析主要体现在耕地质量评价方面，采用空间自相关分析法［7-9］、多因素加权求和法［10］、GIS 空间模型［11］等方法进行分析。整体来看，目前研究者大多从耕地质量矢量化分析划定耕地保护区，但仅从耕地数量和质量来划定耕地保护区易出现保护区无人耕作情况。因此，耕地保护需综合考虑耕地对耕作服务的需求和农户提供耕作服务的意愿。贵州作为全国唯一没有平原支撑的省份，地域条件使得耕地空间分布差异较大。本文从对耕作服务的需求和农业生产力供给出发，基于微观角度选取贵州山地小城镇的代表——肇兴镇作为研究对象，构建耕地空间可达性模型，科学测度耕地可达性指标值，为耕地保护分区研究提供参考，使耕地保护区的划定更具实用性和指导性。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

肇兴镇位于贵州省黎平县南部，以山地丘陵为主，地势东高西低，平均海拔760 m。全镇国土面积133 km2，现辖15 个行政村，52 个自然寨，总人口23 709 人，农业劳动人口12 008 人。全镇耕地总面积为16.77 km²，占全镇国土面积12.4%。其中，旱地面积为2.1 km²，水田面积为14.67 km²，以梯田为主，梯田面积为13.38 km²。肇兴镇耕地多分布在山坡和山谷，以小规模坡耕地为主，集中连片的坝子田只分布在皮林村。

1.2 数据来源及处理

研究采用的空间矢量数据来自肇兴镇最新土地利用数据库，社会经济数据来源于实地调研。运用GIS软件，提取耕地和自然寨斑块，实现面转点，在属性表里添加需要的试验数据，地理配准将肇兴镇交通图矢量化。创建个人地理数据库，进行网络分析，运用PYTHON 语言实现空间可达性度量模型，与GIS相结合，测算肇兴镇的耕地空间可达性值。

1.3 研究方法

空间可达性测度模型主要分3 种，累加机会模型，潜能模型和两步移动搜索模型。国外学者Dai［12-13］引入高斯函数改进了两步移动搜索法，对绿地和就业的空间可达性进行实证研究，证明该方法不仅考虑了地理衰减规律，也充分考虑了需求方和供给方空间相互作用的关系。为此，本文采用高斯两步移动搜索法构建耕地空间可达性模型。由于耕地生产依赖于农户资金物质投入，而农户为耕地提供耕作服务，因此，本研究以耕地作为需求方，自然寨作为供给方，探讨耕地获取耕作服务的空间可达性，为科学划定耕地保护区提供依据。高斯两步移动搜索法测算耕地空间可达性值，过程可分两步，公式如下。

第一步计算供给方的供需比：

式中，Sj表示耕地供给方点j的总供给，用从事农业生产的人口表示。dkj是耕地需求方点k和供给方点j之间的距离，Pk表示搜索区内耕地面积（dkj≤d0），d0是阈值（搜索半径），G（dkj，d0）表示高斯函数，其计算公式如下：

第二步计算需求方的耕地空间可达性：

式中，Rl表示需求方点i的空间范围内（dil≤d0） 供 给方 点l的 供需 比，dil表 示需 求 方点i到就业供给方点l的空间距离。

2 结果与分析

2.1 搜索半径（d0）的确定

d0值的确定是高斯函数建立的关键，也是耕地空间可达性值测度的关键。传统两步移动搜索法一般用欧式距离来确定d0的值，考虑到山地地形条件复杂，为使测算结果更精准，本研究以路网距离代替欧式距离。根据实际调研结果，肇兴镇居民耕作出行以步行为主、车行为辅，为此耕地搜索半径以路网时间＋步行时间作为总时间，取平均值作为d0的值。基于GIS，将肇兴镇路网数据矢量化，根据调研结果，村道20 km/h，县道40 km/h，省道60 km/h给路网等级赋值，用OD 成本矩阵计算出路网时间。部分步行的耕作点用近邻分析计算出步行距离，一般来说，人的步行速度为5 km/h，步行距离除以步行速度得出步行时间［14］。最后确定d0值为35 min，将d0值带入耕地可达性公式中，就可测度出肇兴镇实际耕地可达性指数。

2.2 耕地空间可达性的耕地保护分区

本文以肇兴镇52 个自然寨作为耕作供给方，2 844 块耕地斑块作为耕作需求方。自然寨供给能力用从事农业生产的人口表示，耕地需求规模用面积表示，将数据带入耕地空间可达性模型中，计算出块耕地可达性值。科学划定耕地保护区。基于自然间断点分级法将耕地空间可达性值分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个等级，其中，Ⅰ级耕地表示耕地空间可达性值最高，Ⅱ级次之，Ⅲ级最差。耕地空间可达性值高意味耕地获取耕作服务的机会大，相反，耕地空间可达性值低意味耕地获取耕作服务的机会小。基于此，将Ⅰ级划分为重点保护区，Ⅱ级划分为积极保护区，Ⅲ级划分为一般保护区（图1，表1）。

由表1、图1 可知，基于耕地空间可达性值的耕地保护分区中，Ⅰ级耕地作为重点保护区，面积仅有1.96 km2，占全镇耕地总面积12%，占比最小；Ⅱ级耕地作为积极保护区，面积为4.23 km2，占全镇耕地总面积25%；Ⅲ级耕地作为一般保护区，耕地面积为10.49 km2，占了全镇耕地总面积63%，占比最大。由此可见，全镇耕地空间可达性普遍较低，耕地获取耕作服务机会少，耕地保护任务严峻。从空间分布上看，Ⅰ级耕地空间分布仅在皮林村、肇兴村和纪堂村，其中皮林村占比最大；Ⅱ级耕地空间分布较广；Ⅲ级耕地空间分布最广，全镇均有分布。整体来看，Ⅰ级耕地周边大多有Ⅱ级耕地围绕，耕地规模和耕作出行距离对耕地空间可达性影响较大，而山地地形导致耕地面积小、空间分布零散，导致Ⅲ级耕地广泛分布。

表1 肇兴镇耕地空间可达性分级表

图1 耕地空间可达性耕地保护区分区图

2.3 考虑坡度因素的耕地保护分区

肇兴镇地形以山地丘陵为主，地形起伏大，坡耕地为主，空间分布零散。坡度对山区类型耕地的影响主要表现为加剧水土流失，破坏生态环境、耕地肥力下降。坡度越大，土壤侵蚀作用越强，水土流失越严重。为此，坡度对山区耕地保护分区的划定结果影响较大。若耕地空间可达性高，但坡度大需要结合耕地类型划定保护区。梯田是治理坡耕地水土流失的有效措施，肇兴镇梯田面积为13.38 km2，占水田面积的91%，剩下9%水田的坡度≤2°。因此，旱地耕地保护区划定需考虑坡度因素。根据农村土地调查结果将旱地坡度划分为5个级别，≤2°为1级，2°～6°为2级，6°～15°为3 级，15°～25°为4 级，＞25°为5 级。旱地坡度超过3 级划分为限制利用区，不适宜农业生产。旱地坡度为1～3 级，根据耕地空间可达性值等级又分为一般保护区和积极保护区（表2）。

表2 肇兴镇旱地保护区分布表

基于耕地空间可达性基础，结合坡度因素，将全镇耕地划分为4个类型，限制利用区、一般保护区、积极保护区、重点保护区（图2、表3）。其中，限制利用区耕地面积为1.11 km2，占比最小；一般保护区耕地面积为9.65 km2，占比最大；积极保护区耕地面积为4.05 km2，占比24%；重点保护区耕地面积为1.96 km2，占比12%。在空间分布上，一般保护区、积极保护区、重点保护区空间分布基本与图1相似，退耕还林区主要分布在肇兴镇的东北部。总之，基于耕地空间可达性和引入坡度因素的耕地保护区划定结果更符合研究区的实际情况，研究结果具有科学指导性，为全镇实施耕地保护和管理提供了科学依据。

图2 加入坡度因素的耕地空间可达性耕地保护区分区图

表3 肇兴镇耕地保护区分布表

3 结论与对策

综合考虑耕地自身的耕作需求和劳动力耕作的意愿，采用改进了的高斯两步移动搜索法，从耕作供给方和需求方的角度构建耕地空间可达性测度模型。结果发现，肇兴镇耕地空间可达性值普遍偏低，耕地可获取耕作服务机会少，耕地保护任务严峻。采用自然间断点分级法对耕地分为3个等级，依据耕地等级将全镇耕地划分为一般保护区、积极保护区和重点保护区。由于研究区以坡耕地为主，结合坡度因素，对旱地耕地保护区进行划分，将全镇耕地划分为限制利用区、一般保护区、积极保护区和重点保护区4个类型。整体来看，本研究结果更符合实际情况，更具科学指导性。重点保护区的耕地规模大，位于自然寨附近，农户耕作出行便利，耕地空间可达性指数高，耕作服务机会大，空间区位优势明显。

因此，政府应出台相关行政、法律等手段加大保护力度，避免耕地被占用和破坏。积极保护区耕地多围绕在重点保护区耕地周围，享受耕作服务的机会小于重点保护区耕地，但可通过加强机耕道建设，提高农户对其保护和管理的意愿；一般保护区的耕地远离自然寨，农户耕作出行不便利，导致耕作得到耕作服务的机会小，须加大农业基础设施建设力度，结合自身区位优势发展山地高效农业，提高耕地经济收益，提高农户的耕作意愿，避免出现撂荒现象；限制利用区的耕地不适宜发展农业，政府加大对其退耕还林的引导，避免生态环境遭到破坏。