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安徽农学通报2023年02期土地 土壤 耕作粮食安全视角下长三角耕地利用格局变化及预测分析曹宗龙1刘锦洋2*（1江苏苏地仁合土地房地产资产评估测绘造价咨询有限公司，江苏南京 210000；2安徽师范大学地理与旅游学院，安徽芜湖 241000）摘要为厘清近20年长三角耕地利用类型的时空演变及演变态势，采用2000、2010、2020年3期土地利用数据，从面积变化、减少形态、类型转换、景观指数、质心转移5个角度分析长三角耕地利用变化。结果表明，长三角耕地呈北方高、南方低的格局，与长三角地形分布格局基本一致；主要是由耕地转向建设用地，耕地利用动态度呈先增加后减少的变化趋势；耕地减少形态主要分为炸裂式、带状式、星状式；耕地规模经营减弱，碎片化程度不断上升，但耕地形状变得更加简单、规整；耕地重心由长江以南转向长江以北，从南京建邺区转向浦口区，未来可能会由江苏省南京市转向安徽省滁州市。关键词耕地利用；格局变化；预测分析；粮食安全；长三角中图分类号F323.211文献标识码A文章编号1007-7731（2023）02-0113-06“十三五”规划提出，坚持最严格的耕地保护制度，坚守耕地红线，实施“藏粮于地、藏粮于技”战略1。耕地是保障国家粮食安全的基石，一方面要保证耕地的数量，另一方面要提高耕地的质量2。中国的耕地变化一直以来备受关注3，国内外学者基于遥感影像、“3S”技术等4，将耕地保护与利用与景观格局、生态脆弱性、生物多样性、耕地破碎性、耕地生态安全5等领域相交互，通过构建预测模型、驱动力分析6等，形成了相对完善的评价体系7。作为六大世界级城市群之一的长三角，不仅是参与国际竞争的重要平台，也是重要的粮食基地，但当前对于长三角耕地变化的研究仍相对较少。本文从面积、形态、类型、格局、预测对长三角耕地进行研究，为长三角粮食安全、耕地保护等相关政策制定提供支撑。1研究区概况与数据来源1.1研究区概况长江三角洲城市群（简称长三角城市群），位于长江入海之前的冲积平原。长三角城市群面积仅占全国总面积2.3%，却拥有2.25亿人口，并贡献了全国25%左右的GDP。长三角城市群是“一带一路”与长江经济带的重要交汇地带，在中国国家现代化建设大局和开放格局中具有举足轻重的战略地位。长三角作为六大世界级城市群之一，是中国参与国际竞争的重要平台、经济社会发展的重要引擎。长三角城市群要建设面向全球、辐射亚太、引领全国的世界级城市群，建成最具经济活力的资源配置中心、具有全球影响力的科技创新高地、全球重要的现代服务业和先进制造业中心、亚太地区重要国际门户、全国新一轮改革开放排头兵、美丽中国建设示范区。1.2数据来源该研究采用 GLOBELAND 30 数据，对长三角2000、2010、2020年土地利用数据进行拼接、裁剪、融合等相关处理（图1）。作者简介曹宗龙（1986），男，安徽人，工程师，从事自然资源调查与评价相关研究工作。*通信作者收稿日期2022-03-05-113DOI:10.16377/ki.issn1007-7731.2023.02.018安徽农学通报2023年02期土地 土壤 耕作图1长三角2000、2010、2020年土地利用2方法与模型2.1耕地利用动态度耕地动态度可表征某个时段研究区或格网内耕地变化幅度与速度8。计算公式：K(%)=Sb SaSa1T100式中，Sa、Sb分别为研究期初与期末的耕地面积（km2）；T为研究时间,当T设定为年时，K为研究时段的耕地面积动态度。2.2景观格局指数法利用景观分析软件Fragstats 3.3软件从景观水平对土地利用景观格局进行分析，得出不同时期的土地利用景观格局和变化趋势9。选用6种具有代表性的景观指数：景观面积（TA）、拼块所占景观面积的比例（PLAND）、最大斑块所占景观面积的比例（LPI）、平均分维数（FRAC_MN）、分离度（SHLIT）、聚合度（AI）。（1）拼块类型面积（TA），单位：hm2，范围：TA0。描述：TA等于一个景观的总面积，除以10 000后转化为hm2。（2）拼块所占景观面积的比例（PLAND），单位：%，范围：0PLAND100。描述：PLAND等于1个街区类型的总面积占总景观面积的百分比。当其值趋近于0时，表明该地块类型在景观中非常罕见。当其值为100时，表示整个景观仅由1种地块构成。（3）最大斑块所占景观面积的比例（LPI），单位：百分比，范围：0LPI100。描述：LPI等于斑块类型中最大斑块所占景观总面积的百分比。（4）平均分维数（FRAC_MN），单位：无，范围：1.0 FRAC_MN2.0。公式描述：D=2ln(P/4)/ln(A)，D表示分维数，P为斑块周长，A为斑块面积。D值越小，表明斑块形状越简单，D值的理论范围为1.02.0，1.0代表形状最简单的正方形斑块，2.0表示等面积下周边最复杂的斑块。（5）分离度（SHLIT），单位：%，范围：0SHLIT100。描述：SPLIT等于景观面积的平方除以所有斑块面积的平方之和，其中这些斑块属于相关斑块类型。（6）聚合度（AI），单位：%，范围：0AI100。描述：AI等于分裂类似邻接的所有类型，包括相关的块类相似的邻接的最大数量可能包括相关的地块类型，乘以之和的比例值的这种类型的景观组成，最后乘以100%。3结果与分析3.1长三角耕地利用变化分析由表 1 可知，长三角 2000 年耕地总面积为19 764 321 hm2，2010年为19 131 997 hm2，2020年为17 571 185 hm2。从2000年至2010年长三角耕地减少632 324 hm2，而自2010年到2020年长三角-114耕地减少1 560 812 hm2，由此可见。20002020年，长三角耕地数量持续减少，尤其20102020年，长三角耕地数量大幅度减少。结合表1、图2、图3可知，2000年安徽省耕地总面积为8 326 144 hm2，2010年为8 201 182 hm2，20002010年安徽省的耕地动态度为-1.50%，而 2020年安徽省的耕地数量为7 952 145 hm2，20102020年安徽省的耕地动态度为-3.04%。安徽省作为长三角中耕地面积的最大的省份，对粮食安全起到重要的作用。整体上来看，安徽省耕地数量虽然持续下降，但下降幅度变化不大，耕地利用动态度呈低强度减少。耕地在空间上的变化主要体现为城市扩张，耕地减少（图4）。表1长三角耕地数量单位：hm2年份200020102020耕地总数19 764 32119 131 99717 571 185安徽省8 326 1448 201 1827 952 145江苏省7 511 4087 237 5846 482 350浙江省3 465 2553 309 6692 811 009上海省461 514383 562325 681图220002010年耕地利用动态度图320102020年耕地利用动态度江苏省 2000 年耕地总面积为 7 511 408 hm2，2010 年江苏省耕总面积为 7 237 584 hm2，20002010年江苏省的耕地动态度为-3.65%，而2020年江苏省的耕地数量为 6 482 350 hm2，20102020 年江苏省的耕地动态度为-10.43%。整体上看，江苏省耕地数量不断下降（图 5），且 20102020 年耕地数量减少较大，耕地利用动态度呈中强度减少。图4安徽省3期耕地分布图5江苏省3期耕地分布曹宗龙等：粮食安全视角下长三角耕地利用格局变化及预测分析-115安徽农学通报2023年02期土地 土壤 耕作浙江省 2000 年耕地总面积为 3 465 255 hm2，2010 年浙江省耕总面积为 3 309 669 hm2，20002010年浙江省的耕地动态度为-4.49%，而2020年浙江省的耕地数量为2 811 009 hm2，20102020年浙江省的耕地动态度为-15.07%。整体上看，浙江省耕地数量不断下降（图6），耕地利用动态度呈不断扩大趋势，20102020年耕地数量减少十分明显，耕地利用动态度呈高强度减少。上海市2000年耕地总面积为461 514 hm2，2010年上海市耕地总面积为383 562 hm2，2020年上海市耕地总面积为 325 681 hm2。上海市耕地数量较少，主要承载经济功能。整体上看，上海市耕地数量减少（图 7），但耕地利用动态度呈微强度增加。图6浙江省3期耕地分布图7上海市3期耕地分布由图8可知，耕地的减少形态主要有以下方面：以上海市为首的耕地炸裂式减少；以长江经济带临岸城市，沿长江呈带状式减少；以快速发展的合肥市、宁波市为首的耕地星状式减少。这可以看出耕地的减少形态主要与经济的发展息息相关。20002020年，耕地的减少主要集中在长江沿岸、沿海城市以及掌握优质资源快速发展的城市，发展导致城市扩张，耕地减少。图8长三角耕地变化3.2长三角耕地转移矩阵分析20002010年，长三角耕地未发生变化的面积为18 007 381 hm2，耕地主要向建设用地、林地、水域方面转移。同时，林地、水域、建设用地向耕地转移的数量也较大。通过转入转出的数据进行对比，林地、草地、建设用地由耕地转出数量大于转入耕地数量。水域、未利用地转入数量大于转出数量。整体上看，林地、草地、未利用地，转入和转出量基本趋于平衡。水域转入耕地数量较大于转出数量，而耕地转入建设用地数量明显大于建设用地转入数量，差额为665 187 hm2，转移数量显著。由此可见，20002010年，主要是由耕地向建设用地方面转移，具体见表2。表220002010年耕地转入转出单位：hm220002010年耕地转向其他地类面积耕地耕地林地草地水域建设用地未利用地18 007 381408 77197 564319 305915 11955820002010年其他地类转向耕地面积耕地林地草地水域建设用地未利用地耕地18 007 381388 49388 859375 566249 932873-11620102020年长三角耕地未发生变化的面积为16 297 373 hm2，耕地主要向建设用地、水域、林地、草地方面转移。建设用地、林地、水域向耕地转移的数量也较大。通过转入转出的数据进行对比，林地、草地、水域、建设用地，由耕地转出数量大于转入耕地数量。仅未利用地转入耕地数量大于转出数量，且数量较少，这也体现了耕地整体向其他地类转移，意味着耕地数量大幅度减少。整体上看，草地、未利用地，转入和转出量基本趋于平衡。林地、水域、建设用地由耕地转出数量均较明显大于转入耕地数量。尤其是建设用地，差额为1 306 391 hm2，较20002010年的净转出量也明显提升。由此可见，20002020年，主要是由耕地向建设用地方面转移。尤其是20102020年，转移数量十分明显，具体见表3。表320102020年耕地转入转出单位：hm220102020年耕地转向其他地类面积耕地耕地林地草地水域建设用地未利用地16 297 373480 883110 341516 8551 714 4941 07220102020年其他地类转向耕地面积耕地林地草地水域建设用地未利用地耕地16 297 373392 92182 487378 759408 1033033.3长三角耕地景观格局分析基于GLOBELAND 30中2000、2010、2020年3期土地利用数据，将其放到Fragstats 3.3中class层级进行处理，选用6种具有代表性的景观指数：景观面积（TA）、拼块所占景观面积的比例（PLAND）、最大斑块 所 占 景 观 面 积 的 比 例（LPI）、平 均 分 维 数（FRAC_MN）、分离度（SHLIT）、聚合度（AI）5，得到2000、2010、2020年关于耕地的相关景观指数。耕地景观规模主要是研究景观面积（TA）、拼块所占景观面积的比例（PLAND）、最大斑块所占景观面积的比例（LPI）。从表4可以看出，20002020年长三角耕地景观面积（TA）、拼块所占景观面积的比例（PLAND）都在不断下降，耕地景观数量减少，同时所占比例减少。最大斑块所占景观面积的比例（LPI）也在不断下降。这表现为长三角耕地的规模经营正在不断削弱，集约利用耕地、保护利用耕地有待加强。耕地景观分离度主要是研究分离度（SHLIT）、聚合度（AI）。从表4可以看出，20002020年长三角耕地聚合度（AI）不断下降，而分离度（SHLIT）正不断上升。这表现为长三角耕地的细碎化程度不断上升，耕地正在被拆分为更细小的地块，耕地处于不断离散状态。景观形状指数主要研究平均分维数（FRAC_MN）。从表4可以看出，20002020年长三角耕地平均分维数（FRAC_MN）不断下降，逐渐向1.0趋近，这表明长三角耕地的形状特征变得更加简单，耕地斑块向正方形斑块趋近。表4耕地景观格局变化年份200020102020TA/hm219 748 306.2519 122 599.0717 567 766.81PLAND/%54.951 053.209 848.883 5LPI/%34.674 134.004 831.486 3FRAC_MN1.054 81.052 81.051 5SPLIT/%7.772 98.190 49.889 2AI/%92.096 591.741 790.590 23.4长三角耕地预测分析根据2000、2010、2020年长三角耕地分布数据，对长三角3期耕地进行质心提取，2000年长三角的耕地质心在南京市的建邺区，位于长江以南。2010年长三角耕地重心转移至南京市浦口区中东部边缘，并由长江以南转向长江以北。2020年继续向西北部转移，转移至南京市浦口区中部。根据2000、2010、2020 年 3 期数据进行二阶拟合分析，得到2030 年耕地重心的经度为 118.463 631，纬度为32.121 696（图9）。曹宗龙等：粮食安全视角下长三角耕地利用格局变化及预测分析-117安徽农学通报2023年02期土地 土壤 耕作118.70661118.672403118.59141y=-0.000233929999999418 x 2.000000000000000000 +0.934638599997661000 x-814.850589997649000000 118.58118.60118.62118.64118.66118.68118.70118.721995200020052010201520202025X32.032 68332.050 92832.080 599y=0.0000571300000000000 x2.0000000000000000000 -0.2272668000000000000 x+258.0462830000000000000 32.0332.0432.0532.0632.0732.0832.091995200020052010201520202025Y图9长三角耕地预测预测2030年长三角耕地重心可能转移至安徽省滁州市南谯区（图10）。整体上看，长三角耕地重心一直向西北方向转移，由长江以南转移至长江以北。至2030年长三角耕地重心可能由江苏省转移至安徽省，由南京市转移至滁州市。东南方向耕地减少较快，导致整个耕地格局不断向西北方向进行转移，并跨过长江。图10长三角耕地重心转移4结论与建议4.1结论长三角耕地呈北方高、南方低的格局，与长三角地形分布格局基本一致；主要是由耕地转向建设用地，耕地利用动态度呈先增加后减少的变化趋势。耕地减少形态主要分为炸裂式、带状式、星状式。耕地规模经营减弱，碎片化程度不断上升，但耕地形状变得更加简单、规整。耕地重心由长江以南转向长江以北，从南京建邺区转向浦口区，未来可能会由江苏省南京市转向安徽省滁州市。4.2建议长三角耕地数量不断减少，今后应更加严格征地政策，平衡好城市扩张、经济发展与粮食安全的关系。加强耕地的规模经营，使耕地更加集约利用，减少经营成本。未来的耕地重心可能会由江苏省南京市转向安徽省滁州市，耕地重心向西北方移动，安徽省和江苏省作为粮食大省，加强耕地保护尤其重要。5参考文献1 刘洛，徐新良，刘纪远，等.1990-2010年中国耕地变化对粮食生产潜力的影响J.地理学报，2014，69（12）：1767-1778.2 赵晓丽，张增祥，汪潇，等.中国近30a耕地变化时空特征及其主要原因分析J.农业工程学报，2014，30（3）：1-11.3 刘彦随，乔陆印.中国新型城镇化背景下耕地保护制度与政策创新J.经济地理，2014，34（4）：1-6.4 袁承程，张定祥，刘黎明，等.近10年中国耕地变化的区域特征及演变态势J.农业工程学报，2021，37（1）：267-278.5 吴大放，刘艳艳，刘毅华，等.耕地生态安全评价研究展望J.中国生态农业学报，2015，23（3）：257-267.6 王国刚，刘彦随，陈秧分.中国省域耕地集约利用态势与驱动力分析J.地理学报，2014，69（7）：907-915.7 付慧，刘艳军，孙宏日，等.京津冀地区耕地利用转型时空分异及驱动机制J.地理科学进展，2020，39（12）：1985-1998.8 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