阆中市撂荒耕地的空间格局分异特征探析
2022-04-13樊英豪陈治至
唐 瑞，罗 培，樊英豪，陈治至
（西华师范大学地理科学学院，四川南充 637009）
撂荒地是指受自然地理因素和社会经济因素综合影响下不再继续耕种，任其荒芜的耕地。我国人口基数大，随着“三孩”政策的开放，在未来一段时间里人口数量会持续增加，对粮食安全的压力有所增大[1]。为了保障粮食安全，党中央、国务院高度重视耕地资源保护，在2017 年印发的《全国国土规划纲要（2016—2030）》指出，2020 年和2030 年耕地保有量分别是18.65 亿亩（1 亩=667 m2）和18.25 亿亩的目标，坚决严守18 亿亩耕地保护红线[2]。通过对比第二次、第三次全国国土调查前后发现，一边是耕地保护红线的坚守，一边是耕地撂荒现象的越发明显。近年来，对撂荒地的研究方兴未艾，主要成果集中在以下几个方面：就分布空间而言，我国耕地撂荒主要发生在西南地区，其中山地、丘陵地区分布较为广泛[3-7]；就分布时间特征而言，1992—2017 年撂荒地数量增长最快[8]；撂荒地的形成原因方面，专家们普遍认为城镇化、劳动力迁移、种植成本等是主要因素[9-12]；就撂荒地的影响而言，李雨凌等[13]、徐倩等[14]、肖国峰等[15]、文星跃等[16]、邓利梅等[17]、张春来等[18]认为撂荒地的空间分布和数量变化会对粮食安全、生态环境、土壤生物多样性等产生一定的影响。目前，对于四川省撂荒耕地的空间格局分异研究，特别是影响耕地撂荒的自然地理因素等的研究成果较少。
四川省阆中市是川东北地区典型低山、丘陵地貌区，撂荒地的研究具有一定的代表性。为给切实保障粮食安全等提供科学依据，本文以阆中市近十年来撂荒耕地为研究对象，主要从土地利用类型的变化趋势、撂荒地变化情况、地貌分区差异、坡度分异、耕地撂荒的转移方向等方面，分析撂荒地的空间格局分异特征[19]。
1 数据来源与研究方法
1.1 研究区概况
阆中市位于四川省东北部，嘉陵江中游，东靠南充仪陇、巴中恩阳，西邻广元剑阁毗邻，北接广元苍溪，南连南充南部，范围为东经105°41′～106°24′，北纬31°22′～31°51′，面积1 878 km2。构造上，阆中市西北方为龙门山皱褶带，北部为米仓山台穹带，东北与大巴山皱褶带相接；地势上，东北、西北高南部低，地形以低山、丘陵地貌为主，分为东北、西北部低山区和中南部丘陵区两大地貌类型区，海拔328～888.8 m，相对高差为560 m（见图1）；气候上，属典型亚热带季风湿润气候区，四季分明，降水丰富；境内土壤分布有紫色土、潮土、水稻土、黄壤四大类，土壤质地以壤土为主。近十年来，阆中市社会经济发展迅速，城市化进程加快，2019 年总人口达到831 643 人，其中城市人口292 401 人，农村人口539 242人，人口密度达443.5人·km-2。2019年统计数据表明，阆中市有农用地155 563.26 hm2，建设用地16 438.37 hm2，未利用地4 074.89 hm2。
图1 阆中市地理位置及地势示意图
1.2 数据来源
研究区数据主要来源于阆中市自然资源和规划局2009年全国第二次土地利用调查数据库、2019年第三次全国国土调查数据库、地形图、遥感影像图等，统计数据来自于《南充市统计年鉴》《阆中市统计年鉴》。按照《土地利用现状分类标准》（GB/T21010-2007），通过ArcGIS 软件将土地利用类型分为耕地、种植园用地、林地、其他农用地、未利用地、建设用地7类土地利用类型。将2009年和2019年土地利用图层叠加，把耕地种植属性转为未耕种的部分及耕地类型被调查为草地、林地部分视为撂荒地。研究区数字高程模型（DEM）来源于ASF Date Search，分辨率为12.5 m，研究区的高程和坡度利用ArcGIS10.2 软件计算得来。
1.3 研究方法
1.3.1 GIS空间分析法
本文利用ArcGIS10.2 软件，以阆中市2009 年二调数据库及2019 年三调数据为基础，综合运用ArcGIS中的空间查询与量算、缓冲区分析、叠加分析、路径分析、空间插值、统计分类分析等方法，基于提取的研究数据，将不同的空间要素进行缓冲和叠加分析，得出不同的撂荒地空间分布特征。
1.3.2 单一土地利用类型动态分析
单一土地利用动态分析是描述在某一间隔时期内对研究区域不同土地利用类型数量变化速度和幅度特征[20]。其数学表达式如下：
式（1）中，K为单一土地利用动态度，Ub表示研究某土地类型末期的面积，Ua表示研究某土地类型初期的面积，T表示研究的间隔时间段。当K为正数时，表示该地类面积呈递增趋势；当K为负数时，表示该地类面积呈递减趋势。
1.3.3 撂荒率
研究单元的撂荒率是研究单元内的撂荒地面积与对应研究单元内的总耕地面积之比。该参数可用来分析2009—2019年耕地撂荒数量上的总体变化，也可对不同地貌区耕地撂荒情况进行比较分析。
1.3.4 土地利用转移矩阵
土地利用转移矩阵是马尔科夫模型在土地利用变化方面的应用，来源于系统分析中对系统状态与状态转移的定量描述，可以反映研究期间土地利用变化特征和转移方向的情况，结合ArcGIS 的数据叠加分析功能和Excel 的数据分析功能，可得到土地利用类型的动态变化特征。转移矩阵的公式为：
式（2）中，n为土地利用类型数量；Sij为研究时期内土地转移类型i转换为土地转移类型j的百分比。
2 结果与分析
2.1 土地利用类型变化及其二级地类分异
根据“三调”数据统计（2019 年底），在所有土地利用类型中，林地面积最大为74 252 hm2，占阆中市土地总面积比例为39.54%，其次是耕地面积，为67 593.33 hm2，占阆中市土地总面积比例为35.99%。通过与2009年各相应地类面积比较，采用土地利用动态分析法可以得出，种植园地动态度最大，为40.17%，这意味着种植园地面积近十年来增加显著；而未利用地和耕地动态度为负数，分别为-2.79%、-1.96%，表明这两种地类处于负增长状态（见表1）。就耕地而言，部分地块在“三调”中被调查为其他未耕种、荒草地或林地等而成为撂荒地。
表1 阆中市2009—2019年土地利用动态度
对耕地进一步细分发现，阆中市现有耕地中水田面积为26 606.67 hm2、水浇地为26.67 hm2、旱地为40 960.00 hm2，撂荒总面积达16 094.70 hm2，从撂荒耕地类型来看，水田撂荒面积为4 875.85 hm2，撂荒地块数量为35 012块，撂荒率18.33%；旱地撂荒面积为11 442.11 hm2，撂荒地块数量为82 661 块，撂荒率为27.93%。从撂荒块数、撂荒面积及撂荒率上看，旱地类型撂荒显著，水田次之（见图2、表2）。
表2 阆中市撂荒耕地面积数量
图2 阆中市撂荒地空间分布图
2.2 撂荒耕地空间格局分异
2.2.1 地貌格局分异
现有研究表明，交通条件、城镇化等是撂荒地形成的主要社会因素[21]，土地调查发现不同地貌区对交通条件优劣、城镇化方向产生很大影响[22-24]。阆中市低山区包括东北、西北部的老观、千佛、二龙、文成、思依片区，保宁片区大部分和江南、河溪片区部分地区；丘陵区包括中南部的洪山、水观柏垭片区和保宁、河溪、江南片区部分地区（见图1）。本研究分别对山地丘陵两大地貌区的耕地面积、撂荒地面积、撂荒率等要素进行了对比分析（见图3、图4）。
图3 阆中市低山区各乡镇撂荒面积与撂荒率统计
图4 阆中市丘陵区各乡镇撂荒面积与撂荒率统计
通过对低山区和丘陵区的撂荒率比较发现，低山区撂荒率集中分布在15%～35%，集中在25%左右；丘陵区撂荒率分布在10%～20%，集中在15%左右。低山地区耕地撂荒率明显高于丘陵地区。
2.2.2 坡度分异
把坡度图与撂荒地分布图叠加分析发现阆中市以15°～25°坡度耕地撂荒最显著，撂荒面积达7 880.01 hm2，占比48.96%，其中撂荒为林地最多；小于等于2°坡度耕地撂荒量最小，撂荒面积达218.74 hm2，占1.36%（见表4）。由此说明在选择撂荒时，保水保肥能力弱的地块是主要对象。
表4 阆中市2009—2019年耕地撂荒情况 单位：hm2
2.3 耕地撂荒转移方向分异
利用ArcGIS10.2将2009年、2019年两期土地利用矢量数据进行叠加分析，构建土地利用转移矩阵，从耕地撂荒规模结构看，耕地撂荒转移的主要去向是林地，占撂荒耕地的91.79%，草地最少，共3.66 hm2（见表3）。
表3 阆中市2009—2019年不同坡度耕地撂荒情况单位：hm2
3 结论
阆中市耕地撂荒具有显著的空间格局分异特征。本研究利用土地利用转移矩阵、GIS 空间分析方法、撂荒率法和单一土地利用动态分析法等方法，对阆中低山和丘陵区的2009—2019年撂荒耕地的空间格局分异特征进行了分析，结果认为，近十年来所有地类中种植园地面积增加最快，而未利用地和耕地两种地类处于负增长状态，耕地撂荒显著；空间格局上，低山地区耕地撂荒率明显高于丘陵地区；坡度上，15°～25°坡度耕地撂荒最多；从耕地撂荒转移的方向和规模来看，耕地撂荒主要向林地转化。
