县域耕地破碎度与城镇化水平耦合协调性——以安徽省怀远县为例

张 伟 陈 松 徐林文 蔡安宁

（1.安徽科技学院建筑学院 安徽蚌埠 233030；2.安徽科技学院资源与环境学院 安徽凤阳 233100；3.南京晓庄学院旅游与社会管理学院 江苏南京 211171）

耕地是维护国家粮食安全的重要载体，其破碎程度制约着现代农业生产效率的提高。城镇化是经济社会发展的必然趋势，其水平高低是衡量城镇现代化是否发达的重要指标。近40年来，伴随着城镇化水平不断提高，我国耕地资源数量却持续减少，耕地保护与城镇化推进之间有着相互制约又相互促进的密切关系[1]。在坚守18亿亩耕地红线的严峻形势下，通过降低耕地破碎度，实现耕地节约集约利用与城镇化耦合协调性发展是推进农业现代化建设的有效途径。

耕地破碎度评价曾使用S指数、J指数进行衡量，也曾采用景观格局指数和斑块分形维数来描述耕地变化特征；另有学者通过核密度方法[2][3]评价耕地破碎度，但学术界更偏爱选择耕地的分布、结构、形状三类景观破碎指标，来评价耕地破碎度[4][5][6]。

耕地破碎度多在市级单元以上层面、多以选择遥感影像解译[7][8[9]方法进行评价，评价结果的精确度有待提高。本文以安徽省怀远县为例，采用二调变更调查数据，探讨耕地破碎度与城镇化之间的耦合协调关系，为皖北地区乃至淮河流域的县域耕地破碎度研究提供案例支持，并为耕地保护政策和土地用地管制规则的制定提供案例支撑。

一、研究区域与数据来源

（一）研究区概况。怀远县隶属安徽省蚌埠市，地处淮河中游，淮北平原的南缘，是全国重要的商品粮生产基地。属暖温带半湿润季风气候，农业耕作条件优越。土地总面积为2192.02平方千米，下辖18个乡镇，2020年总人口134.52万人，其中，城镇人口为37.90万人，农业人口为96.62万人；2020年常住人口城镇化37.12%，地区生产总值2083亿元，第一、二、三产业之比为1.2:4.0:4.8。

随着人为活动的增加，耕地被分割的更加零碎，耕地地块在区域内的分布更加趋于零散化，管理难度加大，整体脆弱性增加。本研究以第二次土地调查变更数据与2013—2018年统计年鉴数据为基础，通过建立耕地破碎度模型与协调发展度模型，分析怀远县耕地破碎度、城镇化发展水平及其两者之间的耦合协调性时空变化关系，以期为耕地管理、政策制定、城镇化与耕地资源协调发展提供参考。

（二）数据来源。本文中的耕地数据来源于怀远县二调变更调查统计公报（2013-2018年）；社会经济数据来源于《蚌埠市统计年鉴（2014-2019）》。

二、测度模型构建

（一）耕地破碎度指标构建。城乡土地开发、道路管网、农业设施工程等建设活动的逐步推进，对耕地资源的扰动难以避免，具体表现为耕地图斑面积切割、形状不规整、布局散落等景观变化。本文综合考虑怀远县地方实际及借鉴其他学者研究成果[10-12]，本着资料易获取、指标可量化、遵循科学性的原则，选取面积、形状、分布三个维度共6个指标，评价怀远县耕地破碎度，即如表1所示：

表1 耕地破碎度综合评价指标

（二）城镇化水平指标构建。城镇化是一个国家或地区的人口、产业结构、地域景观、生活方式、思维习惯等因素从乡村向城镇演变的过程。城镇化水平可采用人口比重法、城镇用地比例法、复合指标法等进行衡量。本着资料可得、简单类比、科学合理原则，本文选取人口指标与经济指标[13-15]来测度怀远县城镇化水平，即如表2所示：

表2 城镇化水平评价指标

（三）耕地破碎度与城镇化协调度分析模型。

1.耦合度模型。耦合度是反映系统之间的相互关联程度的指标[16]，与系统演变密切相关。协调度度量系统之间在发展过程中彼此和谐一致的程度，体现了系统由无序走向有序的运动过程，是协调状况高低程度的定量指标。结合多系统或要素之间的耦合度测算模型，推导出耕地破碎度与城镇化两系统之间的评价模型。

式(1)中，C是两系统的耦合度，Ui是城镇化发展水平，Si是耕地破碎度水平。耦合度取值范围为0≤C≤1，C越大，耕地破碎度与城镇化的耦合度越高，耦合发展越协调；a是调节系数，2≤a≤8，本文对两个系统进行分析且认为两系统同等重要，所以取a=2。

2.协调发展度模型。耦合度虽能有效评价耕地破碎度与城镇化的耦合关系，但是两个系统发展水平不同，可能会出现两系统评价得分均较高而耦合度较低或两系统评价得分均较低而耦合度较高的情况。因此，本文引入协调发展度模型[17]，能够更好地反映耕地破碎度与城镇化协调发展水平的高低。具体如下：

式(2)、(3)中，T是耕地破碎度与城镇化两个系统的综合发展水平；α、β是待定系数，且α+β=1，本文认为耕地破碎度与城镇化发展同样重要，即α=β=0.5。D是协调发展度系数，0≤D≤1，D越大，耕地破碎度与城镇化的协调发展水平越高。利用均匀分布函数法可以确定协调度划分标准，如表3所示：

表3 协调度与协调度等级

三、结果与分析

（一）耕地破碎度。通过计算得出怀远县2013—2018年耕地破碎度的相关指标值（表4）。从表4 得知，怀远县耕地破碎不断加剧，耕种难度逐渐增加，耕种成本加大，耕地利用效率降低。2013年怀远县平均地块面积为3.1422hm2/个，到2018年下降至3.0385hm2/个，地块密度从0.2262 个/hm2上升至0.2355个/hm2；边界密度指数从0.2422km/hm2上升至0.2469km/hm2；面积加权形状指数从2013 年的1.2107 增加到2018 年的1.2200；地块数量破碎化指数从2013年的0.0035下降至0.0033；破碎化指数也从2013年的0.1648增加到0.1773。

表4 2013-2018年怀远县各评价单元破碎指标值

（二）城镇化水平指标。通过计算得出怀远县2013—2018年城镇化水平的相关指标值（表5）。从表5 看出，怀远县城镇化水平持续提高，人口指标与经济指标均呈现增长趋势。其中，人口指标由2013 年的28.16%上升到2018 年的30.05%，总共增长了1.89%；经济指标由2013 年的68.45%上升到2018 年的79.53%，共计增长了11.08%。以上数据说明了怀远县作为蚌埠市的副中心城市，对外交通条件优越，县域经济实力增强，相对发达的第二、第三产业提供了较多的就业岗位，有效地吸纳了周边乡镇的农业人口，县城及重点镇已成为就地就近城镇化的重要载体。

表5 2013-2018年怀远县城镇化水平指标值

（三）耕地破碎度与城镇化耦合协调度。经过指标数据标准化、确定指标权重，在确定耕地破碎度与城镇化综合指数的基础上，利用公式(1)、(2)、(3)求得二者之间的耦合度与协调发展度（表6）。由表6 可知，耕地破碎度与城镇化水平两系统的耦合度在2014年之后趋于稳定，从2013年的0.52上升至2018年的0.95，两者系统耦合度较高，说明两者相互作用、相互影响比较强烈。从协调发展度来看，2013—2018年间，怀远县耕地破碎度与城镇化的协调发展度从0.31上升到0.91，从轻度失调发展为优质协调。耕地破碎度与城镇化水平的协调发展度呈上升趋势且联系紧密，表明在城镇化的快速进程中，耕地完整性被不断破坏。究其原因，可能与以下情况有关：一是伴随着怀远县的工业化、城镇化加速推进，农业转移人口市民化进程加快，县城及重点镇用地规模不断增长，势必占用城镇周边耕地；二是比亚迪云轨怀远段、国道345怀远段、村村通等线状交通网络的新建或改建，在一定程度上破坏了耕地形状；三是蔬菜种植、畜禽养殖、休闲农业等业态服务对象多为城镇人口，经济效益较高，促使部分耕地转变为设施农用地。

表6 2013-2018年怀远县耦合协调发展度

结语

本文构建了耕地破碎度、城镇化水平评价指标体系，在县级尺度上探明了怀远县耕地破碎度与城镇化水平特征；同时，引入了耦合协调模型，评估了怀远县耕地破碎度与城镇化的耦合协调关系。研究表明：1.怀远县整体耕地破碎化问题突出，破碎度指标数逐渐增大，耕地集约利用水平较低；城镇化指标总体稳步上升，城镇化率稳步增长。2.从耕地破碎度与城镇化耦合度分析，两者耦合度较高、联系紧密。2018年怀远县常住人口城镇化率仅30.05%，正处于城镇化加速阶段的初期，城镇扩张用地较为粗放，造成了耕地破碎程度不断加深。3.耕地破碎与城镇化协调关系表明，地方政府仍以GDP增长为核心目标，最严格的耕地保护制度在执行中难以完全落地；尽管落实了耕地保护占补平衡，但耕地地块完整性遭到了损坏。这就要求县域必须兼顾耕地保护与城镇发展，守住耕地保护红线，积极开展农用地综合整治，优化耕地资源布局，推进耕地规模化经营。

本文仅研究了2013—2018年怀远县耕地破碎度与城镇化水平的耦合协调性，这是因为采用的二调数据只更新至2018年。伴随着三调数据的启用，怀远县耕地破碎度和城镇化水平之间的耦合协调性则更加精确。另外，耕地破碎度不仅与城镇化水平密切相关，还受地形地貌、耕地经营权、农民自建房占耕等条件约束，这些因素影响耕地破碎程度仍需进一步探讨。