基于脱钩模型的湖北省乡村人—耕—居变化关联模式分析

陈翠芳,孔雪松,朱思阳,陈晓丽

(1.湖北省国土资源研究院,湖北 武汉 430071;2.武汉大学资源与环境科学学院,湖北 武汉 430079)

0 引言

乡村地域系统是由农民、农业和农村相互作用形成的具有一定结构、功能与区际联系的社会经济复合体[1]。农民、农业和农村问题是关系国计民生的根本性问题，随着中国社会经济的发展和城镇化的快速推进，乡村地域系统在人地关系和地域功能上发生了深刻变化，传统以农民为主体、农业为根本的乡村正在向农民兼业化和农业多元化转变[2，3]，而这种转变多表现在乡村人口与土地的变化方面，即乡村人口城镇化与乡村土地非粮化或非农化。乡村人地关系的快速变化导致乡村人口活力衰退、耕地撂荒和聚落空心化等问题，严重影响乡村可持续发展[4，5]。新时期乡村振兴国家战略的实施为解决乡村社会经济发展问题提供了契机，促进农民、农业和农村的协调发展是实现乡村振兴的根本目标。

人地关系是地理学研究的核心，广义的乡村人地关系包含人文系统与自然环境系统以及两者之间的交互作用关系，难以全面评价和量化[6，7]；狭义的乡村人地关系特指农民、农业和农村的要素联动与交互影响，具体可通过乡村人口(农民)、耕地(农业)和居民点(农村)的变化关系进行综合测度。其中，人口是乡村发展的最基本要素，人口流失与老龄化是乡村衰退最本质的特征，进而导致耕地和居民点粗放利用[8]。学者们围绕乡村人口与耕地及居民点的耦合协调发展关系开展了大量实证研究[9-11]，如邹秀清等[12]运用超效率模型和门槛模型测度了江西省农业人口转移对耕地利用效率的影响；刘继来等[13]基于弹性系数模型分析了2007-2015年中国农村人口与居民点的时序变化特征，并识别其空间分异规律和耦合关系类型。不同尺度乡村人地关系的变化特征与时空规律同时引起学者对乡村转型发展的关注，围绕乡村人口、土地和产业转型发展及相互作用关系的研究逐渐增多[14-16]，这些研究为乡村区域转型发展明确了方向。然而，现有研究多聚焦于乡村人口与耕地或乡村人口与农村居民点的两两耦合关系识别，缺少对于分别表征农民、农业和农村发展动态的乡村人口、耕地和居民点三者的联动分析，更缺少在此基础上的乡村人口、耕地和居民点(人—耕—居)发展组合类型识别，一定程度上影响了中/宏观尺度村镇体系的合理规划和微观尺度乡村重构方向。

湖北省是中国的传统农业大省，农业人口众多，省域内城乡发展不平衡和农业生产条件的差异带来乡村发展的地域分异，乡村人地关系正处于快速城镇化推动下的转型期，科学识别乡村人—耕—居演化的时空关系是实施差异化乡村振兴战略的基础。基于此背景，本文综合运用热点分析和脱钩模型，深入探讨2009-2017年湖北省县域乡村人—耕—居动态演化特征和时空关联模式，揭示县域单元乡村人—耕—居发展的内在关系与规律，为中国中部地区乡村振兴和可持续发展提供决策思考。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

本研究数据包括：1)土地利用数据，来源于2009-2017年湖北省土地利用变更调查数据库(1∶10 000比例尺)，根据全国第二次土地调查的用地分类体系提取各县域单元耕地和农村居民点用地数据；2)人口数据，来源于湖北省第六次人口普查数据、2010-2018年《湖北统计年鉴》以及湖北省各市(州)统计年鉴，其中乡村人口指乡村常住人口，即经常在乡村或在乡村居住6个月以上且经济和生活与本户连成一体的人口，包括常住农村的外出民工、工厂临时工、户口在农村的外出学生，但不包括户口在农村的国家职工。湖北省共有103个县域单元，剔除12个完全城镇化(不含乡村人口)的主城区后，以91个县域单元为评价对象，基于ArcGIS 10.2进行数据处理和可视化分析。

1.2 研究方法

(1)局域Getis-OrdGi*指数。乡村人—耕—居变化是一个典型地理事件，而地理事件的发生在空间上既存在依赖性，又存在空间随机性，表现出一定的空间集聚或离散特征[17]。局域Getis-OrdGi*指数是一种基于距离权矩阵的局部空间自相关指标，通过高值或低值要素在空间上发生聚类的位置，识别具有统计显著性的地理事件发生的热点和冷点区域[18]，可用于分析某种地理事件的空间聚类特征。本文用该指数分析人—耕—居变化在湖北省县域单元的局部空间相关性，根据P值和Z得分确定90%、95%和99%置信区间的冷热点区域[19]。公式如下：

(1)

(2)

(2)Tapio脱钩模型。脱钩(decoupling)与耦合(coupling)均为物理学概念，经演绎发展形成相应测度模型，可用于定量识别两个或多个地理要素之间的内在关系[20，21]。与一般耦合度模型基于特定时点的状态耦合测度不同，Tapio脱钩模型是基于特定时段通过评价要素变化率的比值进行衡量，计算灵活且准确，能够更好地把握关联地理要素之间发展的阶段性趋势和特征。乡村人口是需求主体，连接着以耕地为主的农业生产空间和以居民点为主的农村生活空间，比较分析人口与耕地及人口与居民点的耦合变化，体现了以人为本的乡村振兴战略，有助于从供需平衡角度深入理解乡村人地关系。因此，本文引入Tapio 脱钩模型测算乡村人口与耕地、居民点的脱钩关系，公式如下：

(3)

式中：DE为乡村人口与耕地(或农村居民点)变化的脱钩弹性系数；CL、CP分别表示耕地(或农村居民点)面积变化率和乡村人口变化率；Lt、Lo分别表示观测末期和初期耕地(或农村居民点)面积；Pt、Po分别表示观测末期和初期乡村人口。

在参考文献[22，23]的基础上，根据CL、CP和DE的值域范围将人地变化脱钩类型划分为6种(图1)：相对脱钩(T1：人地同向增长，且人口增长速率更高)、扩张复钩(T2：人地同向增长，且土地增长速率更高)、强复钩(T3：人减地增)、衰退复钩(T4：人地同向减少，且人口减少速率更快)、衰退脱钩(T5：人地同向减少，且土地减少速率更快)和绝对脱钩(T6：人增地减)。在识别人口与耕地、居民点脱钩类型的基础上，将两者脱钩类型相组合，进一步识别乡村人—耕—居时空变化的关联模式。

图1 人地变化脱钩类型Fig.1 Decoupling types of human-land changes

2 结果分析

2.1 湖北省乡村人—耕—居时空变化特征

湖北省作为中部粮仓，其耕地数量和质量对保障区域乃至国家粮食安全具有重要意义。2009-2017年湖北省(剔除完全城镇化县域单元)乡村人口、耕地与居民点面积变化如图2所示，整体呈现出“两减一增”特征，即乡村人口和耕地面积(由531.89万 hm2减至523.35万 hm2)因城镇化推进持续减少，而农村居民点面积持续增加(共增加了2.23万 hm2)。由于农村存在大量的外出务工人口，宅基地长期处于闲置或低效利用状态，农村居民点粗放利用特征凸显，同时耕地保护形势严峻，乡村人地关系处于不协调发展状态。

图2 2009-2017年湖北省乡村人—耕—居变化Fig.2 Changes of rural population,cultivated land and rural settlements in Hubei Province during 2009-2017

由湖北省乡村人—耕—居变化的冷热点区域(图3，彩图见封3)可知，多数县域乡村人—耕—居变化未呈现典型的高低值集聚特征，局部有明显的空间集聚效应。就乡村人口变化而言，热点区主要位于武汉市周边城镇化率和社会经济发展水平较高区域，此区域乡村人口不减反增，这是城镇化中后期容易出现的逆城镇化现象，即大城市附近的乡村因区位优势产生经济溢出效应而得到较好发展，出现一定的乡村人口回流；冷点区位于黄石市和荆门市，两市处于快速城镇化发展期，乡村人口流失最明显。与乡村人口变化热点区相对应，耕地变化冷点区主要位于武汉市及其周边区域，该区域也是湖北省城镇用地扩张最快的区域，城镇用地扩张与耕地保护矛盾突出；此外，十堰市也是耕地减少较为集中的区域，同时是鄂西北生态环境敏感区，面临着保障生态安全与粮食安全的双重压力。值得注意的是，咸宁市的崇阳市和赤壁市均出现一定程度的耕地增加，为耕地变化的热点区，说明该区域耕地保护成效明显。农村居民点变化的热点区主要位于宜昌市和荆州市，该区域农村居民点面积增加明显且形成一定的空间集聚；未发现明显的农村居民点变化冷点区，这与县域单元农村居民点整体扩张、个别减少的变化特征相符。

图3 湖北省乡村人—耕—居变化热点和冷点空间分布Fig.3 Distribution of cold and hot spots of changes of rural population,cultivated land and rural settlements in Hubei Province

2.2 湖北省县域乡村人—居及人—耕变化脱钩状态

根据脱钩模型分别测算湖北省县域乡村人—居及人—耕的脱钩弹性系数，进而划分脱钩类型(表1、图4)。乡村人—居变化脱钩有相对脱钩(T1)、扩张复钩(T2)、强复钩(T3)和衰退复钩(T4)4种类型(图4a)，以T3为主，湖北省共有74个县域单元属于该类型，其典型特征是农村居民点面积随乡村人口的减少而增加，极不利于乡村土地集约化利用，2017年T3类型耕地面积占比、居民点面积占比和人口占比分别高达79.90%、79.31%和81.45%。T4、T2、T1类型对应的县域单元数量分别为12、4和1，这3种类型均为人—居同向发展型。T1和T2两种情景代表乡村人—居发展处于增长活跃期，在快速城镇化过程中并不多见，主要位于武汉市和宜昌市猇亭区。武汉市是湖北省社会经济中心，吸引着省内乡村人口、土地和资本要素集聚，促进了乡村土地增值和产业发展，形成大城市市郊的新型农村社区。T4表示乡村人口和居民点面积同向减少，且同期乡村人口减少速率更快，故而导致人口占比明显低于居民点面积占比，是乡村发展中的一种典型现象，即随着乡村人口城镇化，居民点逐渐闲置废弃，政府通过农村居民点整治促进村庄用地集约化利用；T4类型在黄石、荆州、襄阳和十堰等地均有分布，这些区域城乡社会经济发展水平整体较高，在城乡建设用地增减挂钩等政策的促进下，地方政府推动农村居民点整治的能力和意愿较高。

表1 湖北省不同类型人—居和人—耕变化脱钩特征Table 1 Characteristics of different decoupling types between rural population and rural settlements and between rural population and cultivated land in Hubei Province

图4 湖北省乡村人—居、人—耕变化脱钩类型分布Fig.4 Distribution of decoupling types between rural population and rural settlements and between rural population and cultivated land in Hubei Province

湖北省县域乡村人—耕变化脱钩类型包括强复钩(T3)、衰退复钩(T4)、衰退脱钩(T5)和绝对脱钩(T6)4类(图4b)，以T4(乡村人口减少快于耕地面积减少)为主，这是乡村发展中的普遍现象，2017年共有63个县域单元属于该类型，耕地、居民点和人口占比均在80%左右。城镇化首先表现为人的城镇化，而后是土地城镇化，并反馈到城镇扩张对耕地占用以及耕地撂荒等过程。T3、T5和T6类型的县域单元数量分别为15、8和5。T3表现为地增人减，意味着耕地流转后的规模化经营，该类型在宜昌市与咸宁市较为集中；T6表现为地减人增，分布在武汉市所辖县域单元，与武汉市对周边乡村人口的强大吸引力和城镇快速扩张占用大量耕地直接相关；T5表现为耕地面积减少快于乡村人口减少，该类型主要分布在武汉市、鄂州市、襄阳市的主城区附近，缘于主城区快速增长的城镇用地需求。

对比乡村人—居及人—耕变化脱钩类型可以发现(图5)，前者偏向于T1-T4，后者偏向于T3-T6，并分别以T3和T4为主，说明乡村发展在面临人口减少的同时，农村居民点和耕地呈现增减不一的发展趋势，农村居民点增加和耕地减少仍是当前乡村发展最主要的特征，而其他类型分布则因区位条件和城乡关系不同而呈现出一定的差异性。

图5 湖北省县域单元乡村人—居及人—耕变化脱钩散点图Fig.5 Scatter diagram of decoupling between rural population and rural settlements and between rural population and cultivated land at county level in Hubei Province

2.3 湖北省县域乡村人—耕—居时空关联模式

为进一步对比分析乡村人—耕及人—居变化脱钩在地域上的内在关联，本文对其进行关联组合，形成7种组合类型(图6、表2)。由于T3和T4分别是人—居和人—耕变化脱钩的主要类型，两者的组合自然成为关联组合中最主要的类型，该类型共有52个县域单元，表现为“人减居增耕减”，这一现象与中国城乡二元制度及土地制度直接相关。一方面，城乡二元制度使得部分乡村非农人口尚未真正实现从乡村到城市的转变，他们对于自身立足城市发展的稳定性和社会保障覆盖的公平性有潜在的担忧，乡村始终是其真正的港湾，在社会经济条件改善的情况下会偏向于改建或扩建农村宅基地；另一方面，农村宅基地作为集体土地，不能直接交易，使得大量农转非人口无法通过市场交易实现资产增值和宅基地流转，宅基地闲置成为其可能的选择，导致乡村人口减少而农村居民点面积不断增加；耕地减少则主要归因于城镇用地扩张占用及市场化带来的农业结构调整。人—居T3与人—耕T5组合类型(7个县域)与上述类型类似，不同的是该类型中耕地流失速度快于人口减少速度，以城市周边乡村为主。

图6 湖北省乡村人—耕—居变化脱钩组合类型分布Fig.6 Combination decoupling types of rural population,cultivated land and rural settlements in Hubei Province

表2 湖北省乡村人—耕—居变化脱钩组合类型特征与优化路径Table 2 Optimization paths and characteristics of combination decoupling types of rural population,cultivated land and rural settlements in Hubei Province

其次为人—居T3与人—耕T3组合型，耕地和居民点面积均随人口减少而增加。该类型共有15个县域单元，主要分布在宜昌市、咸宁市、黄石市和荆门市等地，这些区域在城镇化过程中能够对耕地进行有效保护，在很大程度上归功于近些年土地整治项目的大力实施，如鄂东南和鄂西北的低丘岗地改造项目，确保了耕地占补平衡。另一个主要类型为人—居T4与人—耕T4组合，共有11个县域单元，意味着乡村人—耕—居处于一种同向减少的活力衰退期，应着力从农业结构升级和耕地规模化生产方面改善乡村人地关系；人—居T4与人—耕T5(1个县域)组合型与上一类型相似，但耕地减少的速度更快，耕地保护形势更严峻。人—居T1与人—耕T6(1个县域)和人—居T2与人—耕T6(4个县域)两个组合类型值得关注，其主要位于武汉市，区域乡村因人口增加表现出一定的活力，但耕地流失明显。理论上“人减居减耕增”或“人增居减耕增”是较为理想的类型，但湖北省县域并未出现这两种组合类型，一定程度上说明当前乡村人地关系处于快速城镇化发展中的不协调期，亟须以乡村振兴为契机理顺城乡发展关系，优化乡村人地可持续发展路径。

3 结论与讨论

乡村人口、耕地和居民点变化体现了农民、农业和农村发展动向和内在关系。本文综合运用热点分析和脱钩模型，定量识别2009-2017年湖北省县域单元乡村人—耕—居变化特征和时空关联模式，探讨不同区域脱钩模式的形成机理，可为省级尺度制定差异化乡村振兴战略提供决策依据。主要研究结论如下：1)湖北省乡村整体呈现出人口与耕地流失并存特征，在乡村活力衰退的同时，农村居民点面积呈现普遍性增长。尽管湖北省大多县域乡村人—耕—居变化并未呈现典型的高低值集聚特征，但武汉市乡村人口变化的热点区与耕地变化的冷点区一致性较高，表明大城市周边乡村活力较好，但耕地保护压力较大。2)湖北省乡村人口与居民点变化以强复钩为主，导致人均农村居民点面积不断增长，而居民点实际利用效率则因人口空心化而不断降低；乡村人口与耕地变化以衰退复钩为主，城镇发展与耕地保护的矛盾依然突出。3)湖北省县域乡村人—耕—居变化共有7种时空关联模式，人—居强复钩与人—耕衰退复钩的组合类型覆盖面最广，也是乡村人—耕—居发展中最容易出现的现象，说明乡村发展多处于快速城镇化的自然衰退期；同时，以土地整治为抓手的耕地保护举措在部分县域成效明显，表明其乡村人地关系已出现一些积极的转变。但需认识到，以人口减少为主的乡村活力衰退是快速城镇化发展中的必然，乡村振兴背景下需把握两点：一是引导与控制大多数乡村人口流失的速度和强度，避免短时间内大量乡村的快速衰退；二是规划与打造少数样板美丽乡村，形成以点带面的乡村发展联动效应。

城乡关系不是简单的生产要素转换关系，中国城镇化已进入快速发展的转型期，随着乡村振兴的深入推进，以人口为核心的要素流动会出现新的变化，进而带来乡村人—耕—居变化的新关系，对这种关系的深入理解是实现不同类型乡村振兴的基础。本文提出的乡村人—耕—居变化脱钩组合类型，一定程度上可以更直观地量化表征三者的增减关系，更好地呈现乡村人—耕—居发展的动态和潜在问题，为乡村人地关系优化明确了方向。然而，乡村人地关系具有复杂性和阶段性特征，微观尺度的农户行为和宏观尺度的政策导向对于乡村发展的影响机制需进一步探讨，更长周期的持续分析将是未来研究的方向。