东北商品粮基地县耕地时空变化及影响因素分析——以辽源市东辽县为例

刘 静，宁传奇，徐春涛，张 静，张 羽，姜锡东

(1.东北师范大学地理科学学院，吉林 长春 130024；2.吉林省自然资源调查规划中心有限公司，吉林 长春 130061；3.吉林省国土资源调查规划研究院，吉林 长春 130061；4.吉林省征地事务中心，吉林 长春 130061；5.东北师范大学自然博物馆，吉林 长春 130117；6.东北师范大学土地资源管理研究所，吉林 长春，130024)

东北地区是我国重要的商品粮生产基地，随着社会经济发展，我国的粮食需求不断增加，粮食安全问题也随之出现，因此研究粮食生产基地变化特征对于保障全国粮食安全具有重要意义.东北粮食种植地区主要分布在三大平原：三江平原、松嫩平原、辽河平原.黑龙江省是我国北方水资源最丰富的省份，三江平原地区以种植水稻为主，其西南部的松嫩平原则以种植玉米居多；北部的佳木斯、黑河等地是我国大豆的主要生产基地[1].在吉林省图们江、鸭绿江沿岸的四平、长春地区以种植水稻为主，西部处于松辽平原的四平、公主岭、扶余等地区则是我国三大玉米带的种植地.辽宁省虽不及黑、吉两地农业种植广泛，但其沿海平原、辽河平原等地也是我国主要的水稻生产基地[2-3].东北地区虽幅员辽阔、沃野千里，但在目前快速城镇化发展的背景下，大量耕地资源被城市建设用地扩张侵占，部分商品粮生产基地县的产能受损，因此对于这类商品粮基地县，尤其是东北地区的商品粮基地县开展耕地资源的变化监测研究，并解析其背后的变化原因是十分必要的.

辽源市东辽县是吉林省中部地区一个典型的商品粮基地县，本文以东辽县为例，开展了耕地变化及其影响因素研究.采用Arcgis空间分析方法统计出2009—2016年东辽县耕地数量变化与耕地转入来源与转出去向变化情况，而后运用统计数据绘制伯尔兹曼函数拟合曲线图，分析耕地转入、转出与坡度、河流、道路及居民点要素的关系，最终得出结论.本文结论对于东辽县国土部门进行有针对性的耕地保护、落实国家土地整治政策、协调城镇建设与耕地资源保护的关系具有重要意义.

1 研究区与研究方法

1.1 研究区概况

东辽县位于吉林省中南部，东辽河发源于境内，因河而得名，素有“五山一水四分田”之地理特征.地理位置为东经124°52′35.9″～125°30′33.6″、北纬42°56′50.3″～42°51′07.3″之间.东西宽61.4 km，南北长68.2 km.东和南与东丰县接壤，西和西南与辽宁省西丰县毗邻，北邻伊通县，隔二龙湖与梨树县相望.幅员2 184.39 km2，占辽源市总面积的43%.县域中部镂空，将辽源市区包裹其中.全县辖9个镇(白泉镇、渭津镇、安石镇、辽河源镇、泉太镇、建安镇、安恕镇、平岗镇、云顶镇)，4个乡(凌云乡、甲山乡、足民乡、金洲乡)，234个行政村[4].研究区位置示意图见图1.

图1 东辽置示意图县位

东辽县属于半湿润中温带大陆性气候，一年四季分明.全县年日照时数为2 504.2 h，年日照率为57%，全县年平均温度5.2℃，年降水量为658 mm，夏季雨热同季，光热水条件好，有利于农作物生长.县内盛产玉米、水稻、大豆、高粱，是国家商品粮基地.境内森林资源和动物资源丰富，东辽特产鹿茸、柞蚕闻名全国；池塘水库星罗棋布，养鱼等水产业长足发展.东辽县具有山区与平原的综合优势，蕴藏着煤炭、石灰石、大理石、沸石、瓷土、红土、白马牙石、黄金、矿泉水等多种物产资源，是自然资源宝地.

东辽县凭借优越的自然条件，近几年一、二、三产业迅速发展，并于2018年10月被确定为“2018年全国农村一二三产业融合发展先导区”.到2017年底，东辽县农业总产值突破60亿元，工业实现总产值310亿元，增加值88.6亿元；在工农业发展的同时也加快了农村金融体制改革，启动了农村金融综合服务体系建设，金融机构贷款余额突破120亿元，第三产业增加值43亿元，增长8.5%[5-6].

1.2 数据来源

本文采用的数据包括东辽县社会经济发展数据和东辽县耕地变化监测数据.其中东辽县社会经济发展数据来源于辽源市统计年鉴、东辽县统计公报；东辽县耕地变化监测数据中耕地坡度数据来源于东辽县坡度图；2009年与2016年耕地、河流、居民点及道路数量、分布数据来源于东辽县2009年、2016年土地利用现状数据库.

1.3 研究方法

本文采用的主要研究方法有GIS空间分析法和空间函数拟合分析法.GIS空间分析法是利用Arcgis软件空间叠加分析中的相交和擦除，对2009年和2016年土地利用现状数据库中的转入、转出耕地图斑进行提取，为后文分析耕地转入、转出变化情况提供基础数据[7].

在对土地利用现状数据库提取的耕地数量数据进行分析后，利用Origin绘制伯尔兹曼函数拟合曲线图，分别分析耕地距河流、道路、村庄、城镇等要素的远近与耕地转入、转出的关系，并解析造成此影响的原因.

2 结果与分析

2.1 东辽县耕地转入与转出变化情况

本文利用Arcgis软件，分别提取东辽县2009年、2016年的耕地图斑，通过叠加分析中的擦除和相交，统计出2009—2016年东辽县耕地变化情况，包括3类：转入耕地、转出耕地、未变化耕地.东辽县2009—2016年耕地空间变化情况见图2.转入耕地面积较小，主要分布在平岗镇；而耕地转出面积较大，转出耕地分布较分散，全县各镇都有面积不等的耕地转成其他地类.

图2 2009—2016东辽县转入转出耕地分布

耕地转入与转出的详细情况见表1、表2，2009—2016年转入及转出耕地的来源与去向分布比例见图3、图4.

2009—2016年间，东辽县新增耕地总面积为49.12 hm2，来源有三类：草地45.12 hm2，采矿用地2.81 hm2，裸地1.19 hm2.

2009—2016年间，东辽县减少耕地总面积为405.82 hm2，由于城镇村发展，耕地转出去向多为建设用地，其中：农村宅基地101.47 hm2，风景名胜及特殊用地0.34 hm2，公路用地99.46 hm2，城镇内部建设用地12.79 hm2，裸土地0.16 hm2，内陆滩涂2.85 hm2，农村道路1.00 hm2，设施农用地39.41 hm2，水工建筑用地5.36 hm2，水库水面40.46 hm2，铁路用地102.52 hm2.

表1 2009—2016转入耕地面积

表2 2009—201转出耕地面积

图3 2009—2016年转入耕地来源占比

2.2 耕地转入与转出影响因素分析

为明确东辽县土地利用时空变化影响因素及其影响程度，采取Arcgis空间分析与Origin绘制的伯尔兹曼函数拟合曲线图相结合，选取可能对耕地利用变化产生影响的要素：地形(坡度)要素、河流要素、公路铁路、农村居民点，分别对每个要素的变化图斑进行缓冲区分析，统计出每个缓冲带耕地转入、转出的面积，最后通过拟合分析得出要素在多大范围内对耕地利用产生影响.

2.2.1 耕地转入原因分析

通过分析耕地转入图斑的空间位置发现，转入图斑都集中在平岗镇；同时对河流、公路铁路、建制镇及村庄进行缓冲区分析后与转入耕地进行叠加，发现转入耕地与其距河流、公路铁路、建制镇、村庄的距离相关性不大，因此对于新增耕地原因，本文只进行地形及区位分析.

(1) 地形原因分析.地形要素以耕地坡度的形式表示，分为5个级别：≤2°，2°～6°，6°～15°，15°～25°，>25°.每个级别所包含的转入耕地面积如图5所示.当耕地坡度为3级(6°～15°)时，转入耕地面积最高，为323 818.3 m2，占总新增耕地的65.9%；其次，耕地坡度为2级(2°～6°)时，转入耕地面积为114 896.0 m2，占总新增耕地的23.4%.其余3个级别耕地转入占比较小：坡度≤2°时占4.4%，坡度在15°～25°占6.3%；坡度>25°时转入耕地面积为0，因为地形坡度>25°的坡地，不利于玉米、水稻等农作物的生长，产量低，故农民多选择在平地或梯田开垦种植.

(2) 区位原因分析.由转入耕地区位示意图(见图6)可见，转入耕地都集中在平岗镇.平岗镇为东辽县的主要采矿区，地下含有丰富的矿产资源，但经过长时间的开采和利用，废弃的采矿区和荒草地逐渐增加，根据国家土地整治政策，逐渐开垦为耕地.

图5 每个坡度级别转入耕地面积

2.2.2 耕地转出因素及空间拟合分析

(1) 地形原因分析.转出耕地面积如图7所示.根据前文的分析，耕地转出去向多为建设用地，坡度较大则不利于城镇建设.坡度为2°～6°的耕地，坡度较小，且为东辽县土地的主体坡度，转出面积最大，为2 512 954.2 m2，占总转出耕地的48.2%；耕地坡度≤2°时，可视为平地，转出面积为1 686 618.0 m2，占总转出耕地的32.4%；当耕地坡度为6°～15°时，转出面积为966 123.7 m2，占总转出耕地的18.5%；坡度>15°时，属丘陵地区，转出耕地不足1%.

(2) 河流要素空间拟合分析.利用Arcgis空间分析功能，对2009—2016年间河流变化图斑进行缓冲区分析，经多次尝试，确定缓冲范围为5 000 m，每500 m设立一个缓冲带，与转出耕地图斑进行叠加，统计出每条缓冲带包含的耕地面积，然后利用Origin绘图软件，绘制出转出耕地面积与距河流距离的拟合曲线，结果见图8.在距河流1 000 m以内时，转出耕地面积随距离的增加而减少，且占全部转出耕地的32.6%；距河流1 000 m以上时，无明显规律，可以考虑转出耕地与其无关.因此转出耕地面积在距河流1 000 m以内有相关性.

图7 每个坡度级别转出耕地面积

(3) 公路铁路要素空间拟合分析.同河流要素的绘制方法一样，对2009—2016年间公路铁路变化图斑进行缓冲区分析，确定的缓冲范围为2 500 m，每250 m设立一个缓冲带，利用Origin绘图软件，绘制出转出耕地面积与距公路铁路距离的拟合曲线，结果见图9.在距公路铁路要素1 000 m以内时，转出耕地面积随距离的增加而减少，占全部转出耕地的32.0%；距公路铁路1 000 m以上时，无明显规律，可以认为转出耕地与其无关.因此转出耕地面积在距公路铁路1 000 m以内有相关性.

(4) 村庄要素空间拟合分析.根据前文的分析可知，城镇与村庄内部建设用地是耕地转出的主要去向，因此研究村庄与建制镇对耕地转出的影响有重要意义.对2009—2016年间村庄与建制镇变化图斑进行缓冲区分析，确定的缓冲范围为1 000 m，每100 m设立一个缓冲带，利用Origin绘图软件，绘制出转出耕地面积与距建制镇距离的拟合曲线，结果见图10.在距农村居民点300 m以内时，转出耕地面积呈上升趋势，在距村庄300 m时，达到最大值，占全部转出耕地的56.5%；在300 ～1 000 m范围内，转出耕地随距村庄的距离增加而减少，占全部转出耕地的29.1%；1 000 m以上时，耕地转出面积较小，占全部转出耕地的14.4%，与距村庄的距离相关性较小.因此转出耕地面积随距居民点距离的增加而减少，300 m时为最大，300 m以内由于农村宅基地周围常有自家堆放的柴草及牲畜的临时圈养圏，占去了一定面积的可耕种土地.

图9 转出耕地与距公路铁路距离拟合曲线

3 结论

(1) 东辽县2009—2016年耕地时空变化特征.根据本文的统计结果，东辽县2009—2016年度耕地转入来源均为未利用地，其中：其他草地为93%、采矿用地为5%、裸土地为2%.耕地转出去向较多样，主要为建设用地，占比为76.18%，其他农用地占比19.93%，还有少量转为未利用地，占比0.74%.根据统计结果来看，转入耕地来源大多为便于开垦的平整草地或撂荒的土地，转入耕地为分散布局，未见大片开垦地，大多为农民自发扩垦的耕地，表明了农民对耕地的需求.

公路铁路建设占转出耕地去向的一半，其余转出耕地均为乡镇内部建设需求用地，直接反映了我国建设用地需求不断增加的情况，城市的扩张侵占了大量农用土地资源.

(2) 东辽县耕地数量变化原因.转入耕地大部分存在于平岗镇，区位原因较强，多为平岗煤矿废弃后进行土地复垦工作增加的土地.坡度在6°～15°之间转入的耕地最多，占全部转入耕地的65.9%.

坡度为2°～6°的耕地转出面积最大，占全部转出耕地的48.2%，转出去向多为建设用地，坡度较大则不利于城镇建设.1 000 m范围内，距河流和公路铁路距离与耕地转出面积密切相关，随距离的增加相关性逐渐减小.转出耕地在距离河流较近处数量较多，主要原因是受季节性河流与东辽河整治的影响，导致耕地减少.转出耕地面积与距村庄距离关系紧密，1 000 m范围内转出耕地随距村庄距离的增加而减小，300 m时转出耕地面积达到峰值，占全部转出耕地的56.5%，城镇建设的扩张占用了大量耕地资源.

4 土地利用政策建议

4.2.1 做好土地整治工作，提升采矿区土地质量

东辽县应对采矿废弃区域进行土地整治，提高土壤质量，增加土壤肥力，改善作物生长环境，利用荒废土地补充耕地资源.自第十届全国人大第四次会议提出“18亿亩耕地是不可逾越的一道红线”，以及“十二五”规划强调的高标准进行基本农田项目建设开始，我国耕地数量的严控、质量的提高就成为农村土地工作的重中之重[8].

4.2.2 对失地农民进行合理的补偿与安置

东辽县国土部门在落实国家土地整治及发展政策的同时，也要保障农民的基本生活.失去土地的农民在农村失去生活来源，而一次性的货币补偿并不能保障农民长期的生活，因此地方政府应根据当地生产生活特点，对失地农民进行安置，如开发城乡企业建设，或鼓励大型农场、合作社雇佣农民进行农业种植工作，使其具有长期的生活来源与保障[9].

4.2.3 处理好城镇规划建设与土地资源保护的关系

东辽县在发展城镇建设的同时，要秉着“基本农田绝不能动”的底线，保证高质量农田的安全，保障国家粮食安全.要与其他部门协调配合，保护东辽县丰富的矿产资源和其母亲河东辽河，做到土地资源与其他自然资源相辅相成，合作共赢[10].在城镇发展中，要科学合理地进行城镇规划，要与当地资源承受能力进行匹配；一、二、三产业要协调发展、相互推动，有必要时要进行合理的产业结构调整，避免城镇超负荷发展，做到自然资源保护与城镇发展建设并行.