基于地形梯度的農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模分布特征研究

饒 磊， 許 婷， 郭 熙， 袁 頡， 葉英聰， 李偉峰， 孫 凱， 江葉楓

(1.江西農(nóng)業(yè)大學/江西省鄱陽湖流域農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)重點實驗室/江西農(nóng)業(yè)大學國土資源與環(huán)境學院，江西南昌 330045；2.江西農(nóng)業(yè)大學附屬中學，江西南昌 330045)

農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模問題是當今建設社會主義新農(nóng)村、發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要關注點，一直受到有關部門和專家學者的重視。由于以前難以收集研究區(qū)所有的農(nóng)戶資料，所以對于農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模的研究多是通過問卷調(diào)查等抽樣調(diào)查或文獻綜述的方式，從農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模大小[1-3]、經(jīng)營行為[4-6]和土地制度[7-8]等角度，探討農(nóng)戶耕地經(jīng)營最優(yōu)規(guī)模、經(jīng)濟效益和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率、歷史沿革等。這些多是從社會經(jīng)濟的角度，通過問卷調(diào)查等抽樣調(diào)查的方式對農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模進行分析，能夠以全面調(diào)查數(shù)據(jù)從空間分布等其他角度進行農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模研究的較少。

本研究借助江西省奉新縣2014年開始的農(nóng)村土地承包經(jīng)營權確權調(diào)查這一契機，在獲取奉新縣全面的農(nóng)戶耕地經(jīng)營狀況基礎上，引入地形位指數(shù)和分布指數(shù)等自然指數(shù)，對農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模的分布特征進行分析。地形位指數(shù)和分布指數(shù)最早用于研究不同土地利用類型在地形梯度上的分布特征[9]，地形位指數(shù)可以綜合反映高程、坡度在同一位置的組合狀況，分布指數(shù)則是表明某要素的實際分布與標準分布的差異，可以消除面積的影響而對要素進行無量綱化，為各種對比提供條件，后來地形位指數(shù)、分布指數(shù)被多數(shù)學者引用于土地利用格局或景觀格局的分析[10-13]，也有用于農(nóng)村居民點的分析[14-16]，涉及到單個土地利用類型特別是耕地的，并且具有權屬屬性的研究非常少。

本研究將地形位指數(shù)、分布指數(shù)和農(nóng)村土地承包經(jīng)營權確權調(diào)查二者的優(yōu)勢結(jié)合起來，研究全面調(diào)查數(shù)據(jù)下的農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模在地形梯度上的分布特征。江西省奉新縣于2016年8月完成了農(nóng)村土地承包經(jīng)營權確權大部分工作，對該縣最新的農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模分布進行分析具有現(xiàn)實意義，為新形勢下的農(nóng)村土地工作提供了參考與借鑒；同時，利用最新的全面調(diào)查數(shù)據(jù)，從自然因素的角度對農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模分布特征進行分析也是一個新嘗試，為農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模和地形位指數(shù)、分布指數(shù)提供新的研究思路。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

奉新縣為江西省宜春市轄縣，位于江西省西北部(圖1)，地理位置位于114°45′～115°31′E、28°34′～28°52′N之間；縣境東西最長約78.3 km，南北最寬約32.3 km，總面積為 1 648 km2；縣境三面環(huán)山，構成明顯的西部中低山地、中部多丘陵、東部低丘河谷平原，屬于典型的丘陵山區(qū)地形地貌。至2015年年底，全縣總?cè)丝?34 851人，轄18個鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、林場、墾殖場)[17-18]。奉新縣2014年土地利用變更數(shù)據(jù)表明，奉新縣農(nóng)用地有 150 438.46 hm2，建設用地有9 514 hm2，未利用地有 4 919.7 hm2，其中耕地有 42 924.54 hm2，城鄉(xiāng)建設用地有 7 336.59 hm2。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

1.2.1 數(shù)據(jù)來源 本研究數(shù)據(jù)來源于奉新縣2016年農(nóng)村土地承包經(jīng)營權確權調(diào)查成果資料，采用1 ∶2 000遙感影像數(shù)據(jù)，經(jīng)工作人員踏勘、指認，最終形成矢量文件(圖1)。本研究中高程、坡度等地形信息則來源于奉新縣1 ∶5萬數(shù)字高程模型(digital elevation model，簡稱DEM)數(shù)據(jù)。二者都為SHP格式，采用大地2 000坐標系，并在ARCGIS 10.2中進行處理分析。

1.2.2 研究方法

1.2.2.1 數(shù)理統(tǒng)計方法 以奉新全縣所有農(nóng)戶信息作為樣本，利用SPSS 20軟件對樣本數(shù)據(jù)進行相關分析、回歸分析。相關分析能夠揭示數(shù)據(jù)間相互關系的密切程度，注重對數(shù)據(jù)的定性分析，分正、負相關性；而回歸分析也是研究數(shù)據(jù)之間的相關關系，但其更注重對數(shù)據(jù)的定量分析，生成變量之間的經(jīng)驗公式。

1.2.2.2 地形位指數(shù) 地形位指數(shù)可以綜合描述高程與坡度變化對土地利用空間格局的影響，其計算公式如下[9，13，19]：

(1)

1.2.2.3 分布指數(shù) 本研究為找出地形位指數(shù)對耕地經(jīng)營規(guī)模(分農(nóng)戶承包地塊數(shù)和承包面積2個方面)的影響程度，并消除各地形位區(qū)間面積與各耕地經(jīng)營規(guī)模面積比重差異的影響，特引入分布指數(shù)來描述農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模在不同地形特征上的分布情況，其計算公式如下[20-21]：

(2)

式中：Pie代表e地形因子特定等級下i類型的分布指數(shù)；Sie代表e地形因子特定等級下i類型的面積；Si代表i類型在研究區(qū)的總面積；S代表整個研究區(qū)的面積；Se代表e地形因子特定等級在整個研究區(qū)的面積。當P=1時，表明i類型在e地形因子特定等級下的面積與e地形因子特定等級在整個研究區(qū)的面積相等；當P>1時，表明i類型在e地形因子特定等級上處于優(yōu)勢分布即主體地位，P越大，優(yōu)勢越明顯；當P<1時，表明該地形位是i類型的劣勢分布。

1.2.3 數(shù)據(jù)預處理 對奉新縣農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計可知，奉新全縣共有農(nóng)戶49 891戶，耕地314 917塊，耕地總面積為331 503 448.50 m2，平均1 052.67 m2/塊，戶均地塊數(shù)6.31塊，單戶最多承包地塊數(shù)有54塊，單戶最少承包地塊數(shù)有1塊；戶均承包耕地面積6 644.55 m2，單戶最大承包面積為94 718.80 m2，最小為38.20 m2。將眾多地塊數(shù)、面積分級統(tǒng)計見表1。

表1 奉新縣農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模統(tǒng)計

根據(jù)奉新縣DEM數(shù)據(jù)，借助ArcGIS可得到全縣內(nèi)高程、坡度和地形位指數(shù)(圖2)，所以可得到耕地內(nèi)高程范圍為50～1 000 m，耕地內(nèi)坡度范圍為0°～37.89°，地形位指數(shù)范圍為0.15～2.99。為便于對數(shù)據(jù)進行描述、統(tǒng)計并找出其規(guī)模，本研究將高程按100 m為間隔點、坡度按2°為間隔點(其中大于18°的為單獨一級)，將地形位指數(shù)從低到高分為10個等級，分別為0.15～0.54、>0.54～0.97、>0.97～1.32、>1.32～1.62、>1.62～1.88、>1.88～2.11、>2.11～2.32、>2.32～2.51、>2.51～2.68、>2.68～2.99。

2 結(jié)果與分析

2.1 奉新縣農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模與地形位指數(shù)相關、回歸分析

將奉新縣49 891戶農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模數(shù)據(jù)與地形位指數(shù)進行相關分析。從表2可以看出，地塊數(shù)、面積和地形位指數(shù)三者兩兩之間都達到了極顯著相關關系。其中地塊數(shù)與面積的相關系數(shù)為0.65，表現(xiàn)出正相關關系，表明隨著面積的上升，地塊數(shù)的數(shù)值也隨之上升；而面積、地塊數(shù)與地形位指數(shù)均呈負相關關系，表明隨著面積或地塊數(shù)的增大，地形位指數(shù)是變小的。換言之，面積較大的、地塊數(shù)較多的地塊多位于地形位指數(shù)較小的地區(qū)。

表2 面積、地塊數(shù)和地形位指數(shù)三者間的相關系數(shù)

注：“**”表示在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關。

為了進一步探究農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模與地形位指數(shù)之間的關系，并減小面積和地塊數(shù)之間的相互依賴關系，筆者采取逐步回歸分析對數(shù)據(jù)進行處理。發(fā)現(xiàn)面積與地形位指數(shù)、地塊數(shù)與地形位指數(shù)的R值分別是0.012、0.041，建立的回歸方程并不能全面有效地解釋面積、地塊數(shù)與地形位指數(shù)的關系。因此，本研究在相關分析和回歸分析的基礎上，引入分布指數(shù)，以進一步找出農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模與地形因素的關系，有效地表達農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模在地形因素上的特征。

2.2 基于地形位指數(shù)的奉新縣耕地經(jīng)營規(guī)模分布特征

農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模分承包地塊數(shù)和承包面積2個方面，在公式(2)中，當研究的是農(nóng)戶耕地承包地塊數(shù)在不同地形位上的分布特征時，式中的Sie便代表e地形因子特定等級下各地塊數(shù)等級的面積，Si代表各地塊數(shù)等級在整個耕地類型內(nèi)的總面積，Se代表e地形因子特定等級在整個耕地類型內(nèi)的面積，S代表奉新縣整個耕地類型內(nèi)的面積；當研究的是農(nóng)戶耕地承包面積在不同地形位上的分布特征時，式中的Sie便代表e地形因子特定等級下各承包面積等級的面積，Si代表各承包面積等級在整個耕地類型內(nèi)的總面積，Se代表e地形因子特定等級在整個耕地類型內(nèi)的面積，S代表奉新縣整個耕地類型內(nèi)的面積。

2.2.1 基于地形位梯度的農(nóng)戶耕地承包地塊數(shù)分布特征 從圖3地形位梯度下農(nóng)戶耕地承包地塊數(shù)在各等級的分布可以看出，在總趨勢層面，地塊數(shù)等級3、4、5都是隨著地形位等級的上升而減小，并逐漸趨近于0，地塊數(shù)等級1是隨著地形位等級的增加而不斷上升的，而地塊數(shù)等級2是隨著地形位等級的提高先上升而后下降。

各地塊數(shù)等級在不同的地形位等級下，具體變化情況也各有不同。(1)地塊數(shù)等級3、4、5的分布指數(shù)都是在地形位等級1的位置處于分布指數(shù)1以上，在地形位等級1～3之間快速降到1以下，并在地形位等級3及之后下降較慢并逐漸趨于0。說明地塊數(shù)等級3、4、5在地形位等級1處于優(yōu)勢分布，即多集聚于此地形位。主要由于在地形位等級低的平原地區(qū)利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，耕地分布廣，農(nóng)戶承包的地塊數(shù)便多，但隨著地形位等級的上升，地塊數(shù)等級3、4、5的優(yōu)勢地位也隨之喪失。并且地塊數(shù)等級較高的3、4、5等級在地形位等級2就下降到分布指數(shù)1以下，結(jié)合下降幅度，說明這3個等級受地形位的影響非常大。同時也注意到地塊數(shù)等級5在地形位等級8的位置出現(xiàn)了1個小峰值，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，地形位等級8的區(qū)域多分布于山區(qū)的河谷或山谷地帶，所以耕地相對集聚，農(nóng)戶承包地塊數(shù)便有相應的小幅度提高。(2)地塊數(shù)等級1在地形位等級1的位置是在分布指數(shù)1以下的，但在地形位等級2及之后便超過了分布指數(shù)1并處于不斷上升的趨勢。說明地塊數(shù)等級1在地形位等級1處于劣勢分布，之后便屬于優(yōu)勢分布，且優(yōu)勢不斷明顯并在地形位等級10的位置達到峰值。主要由于地形位等級低的平原地區(qū)多被地塊數(shù)等級3、4、5的占據(jù)，使得地塊數(shù)等級1的分布便較少，后因地塊數(shù)等級3、4、5面積分布的不斷降低，也由于耕地分布的不斷減少，農(nóng)戶能夠承包的地塊數(shù)也降低，特別是在較高的山區(qū)此現(xiàn)象更加明顯，所以地塊數(shù)等級1的分布便逐漸增多，處于優(yōu)勢分布。從地形位梯度下農(nóng)戶耕地承包面積各等級的分布。(3)從圖4可以看出，地塊數(shù)等級2曲線一直處于地塊數(shù)等級1曲線和地塊數(shù)等級3、4、5曲線中間，并且在地形位等級2～7區(qū)間內(nèi)處于分布指數(shù)1之上，在其他區(qū)間也接近分布指數(shù)1。說明該等級對地形的適應性較好，分布較廣，“1.2.3”節(jié)統(tǒng)計的奉新縣戶均地塊數(shù)6.31塊正好處于該等級上也印證了這一觀點。

2.2.2 基于地形位梯度的農(nóng)戶耕地承包面積分布特征分析在總趨勢層面，承包面積等級3、4、5都是隨著地形位等級的上升而減小，并在波動中逐漸趨于0，承包面積等級1則隨著地形位等級的增加而波動上升，而承包面積等級2是穩(wěn)定中稍有波動。

各承包面積等級在不同的地形位等級的具體變化情況如下：(1)承包面積等級3、4、5的分布指數(shù)也都是在地形位等級1的位置處于分布指數(shù)1以上，在地形位等級2及之后，3個承包面積等級都是在波動中下降，承包面積等級4、5更是趨于0。說明承包面積等級3、4、5也是在地形位等級1處于優(yōu)勢分布，多集聚于此地形位。同樣是由于地形位等級低的平原地區(qū)耕地分布廣，農(nóng)戶能夠承包的耕地面積也比較大。隨著地形位等級的上升，分布指數(shù)也不斷下降，并且比地塊數(shù)等級更容易受地形的影響，所以便有幾處波動，如承包面積等級3、4、5都在地形位等級5、8及其附近產(chǎn)生了小峰值，同樣也是受河谷或山谷地形的影響。(2)承包面積等級1在地形位等級1的位置是在分布指數(shù)1以下的，但在地形位等級2及之后便超過了分布指數(shù)1并在波動中上升。說明地塊數(shù)等級1在地形位等級1處于劣勢分布，之后便屬于優(yōu)勢分布，且優(yōu)勢不斷明顯并在地形位等級10的位置達到峰值。同樣由于地形位等級低的平原地區(qū)多被地塊數(shù)等級3、4、5的占據(jù)，使得地塊數(shù)等級1的分布較少，而承包面積等級3、4、5在地形位等級5和8形成小峰值的影響，使得承包面積等級1在相應的地方存在小低谷，但從總趨勢來看，承包面積等級1也會隨著地形位等級的增加，耕地不斷減少，該承包面積等級優(yōu)勢則不斷明顯。(3)承包面積等級2在地形位等級1處于分布指數(shù)1以下，但也非常接近。在地形位等級2及之后便一直在分布指數(shù)1以上，也是比較接近且較為平穩(wěn)。所以該承包面積等級適應性較好，分布較廣，與“1.2.3”節(jié)統(tǒng)計的奉新縣戶均承包耕地面積6 644.55 m2相互印證。

3 結(jié)論與討論

利用2016年1 ∶2 000農(nóng)村土地承包經(jīng)營權確權成果，能夠獲取研究區(qū)所有農(nóng)戶的耕地經(jīng)營情況。奉新縣共有 49 891 戶農(nóng)戶，農(nóng)戶耕地平均承包地塊數(shù)為6.31塊/戶，平均承包面積為6 644.55 m2/戶，81.63%的農(nóng)戶耕地承包地塊數(shù)在10塊以內(nèi)，82.65%的農(nóng)戶耕地承包面積在1 hm2以內(nèi)。相關學者也對江西省或奉新縣所處相似地域進行了耕地經(jīng)營規(guī)模統(tǒng)計，林善浪在2005年問卷統(tǒng)計得出江西省戶均耕地面積為3 100 m2[22]；邊靜在2010問卷調(diào)查的與長江中下游相似的江漢平原戶均面積為5 359 m2[6]，前者研究時間較早，與本研究結(jié)果也相差較大，后者與本研究較為接近，但本研究的全面數(shù)據(jù)比起問卷調(diào)查形式的更加全面和精確，在此基礎上分析農(nóng)戶經(jīng)營規(guī)模與其他要素的關系也更加具有準確性、代表性和科學依據(jù)性。

奉新縣農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模從承包地塊數(shù)和承包面積來看，都與地形位指數(shù)存在負相關關系，但由于數(shù)據(jù)量較大，R值較小，生成的經(jīng)驗公式不能夠準確地解釋農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模與地形位指數(shù)的關系，所以需要引入另外的公式以更好地表達二者間的關系。

通過從農(nóng)戶耕地經(jīng)營地塊數(shù)和承包面積2個方面引入分布指數(shù)，對農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模在地形梯度上的分布特征進行分析可知，(1)地形位的變化對奉新縣農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模變化有著比較大的影響。農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模(包括地塊數(shù)和承包面積)較大的在地形位等級1的區(qū)位優(yōu)勢最大，占主體地位；隨著地形位等級的提高，其優(yōu)勢地位隨之喪失，而農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模較小的優(yōu)勢分布不斷加大，并在地形位等級10的地區(qū)達到峰值。即地形因素與農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模的分布情況存在反向影響關系，在不同大小的地形因素下，農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模的分布也會產(chǎn)生相應的變化。(2)不同地塊數(shù)和承包面積等級在不同的地形梯度上有著不同的優(yōu)勢分布區(qū)間。其中地塊數(shù)和承包面積等級3、4、5的優(yōu)勢分布區(qū)間都在地形位等級1；地塊數(shù)和承包面積等級1的優(yōu)勢分布區(qū)間在地形位等級2～10；地塊數(shù)和承包面積等級2的優(yōu)勢分布區(qū)間分別在地形位等級2～7和2～10。

本研究利用農(nóng)村土地承包經(jīng)營權確權工作這一契機，利用其成果資料對奉新縣農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模進行了統(tǒng)計計算，對奉新縣土地整治等工作有一定參考。同時將農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模與地形位指數(shù)結(jié)合起來，利用分布指數(shù)分承包地塊數(shù)和承包面積2個方面研究農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模的優(yōu)勢分布區(qū)位，具有一定的創(chuàng)新性。但本研究是立足于地形位指數(shù)這一自然因素對農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模進行分析的，未考慮經(jīng)濟發(fā)展指標、人口和道路通達度等，有待于今后進一步研究。

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