地理学报|1990—2020年中国耕地景观细碎化演变特征与趋势预判

• 期刊：地理学报

• 题目：1990—2020年中国耕地景观细碎化演变特征与趋势预判

• 发表时间：2023年

• 系统揭示中国耕地景观细碎化的多尺度特征演进规律并就其未来发展趋势进行预测，对优化耕地资源利用与管理、促进农业适度规模经营等具有重要意义。本文以耕地景观细碎化的理论认知为基础，基于中国土地利用数据，集成泰尔指数、尺度方差及分解、马尔可夫链等数理统计和空间分析方法，按照国家、农业区、省域、市域、县域5级尺度，深入探讨1990—2020年中国耕地景观细碎化的多尺度特征演进规律与尺度嵌套效应，并据此预测其长期演变趋势。

• 结果表明：① 中国耕地景观细碎化的格局特征具备明显的空间尺度差异，细碎化指数在县域以地势三级阶梯分界线成梯状分布，在市域依托“胡焕庸线”形成东低西高的“双核心—环核群—带状区”分异格局，在省域则呈现由东向西、自东北至西南逐级提高的同心圆圈层式结构。研究期内县域、市域、省域、农业区尺度差异对中国耕地细碎化总体差异的平均贡献分别为 84.87%、14.64%、0.31%、0.18%，尺度越小越能反映耕地细碎化的空间异质性。

• ② 1990—2020年中国耕地景观细碎化呈增强态势，但随时间推移增速减缓，并在2017年以后呈现出明显的减弱态势。其中，2000—2010年是耕地细碎化发展最为剧烈的时期，在不同尺度下均呈现细碎度增长幅度最大、覆盖范围最广、涉及维度最多等特点。

• ③ 近30年中国耕地景观细碎化总体表现为“东增西减”，但不同尺度下耕地细碎化时空演变的趋势、强度、范围等存在较大差异。总体上，经济发达且农业资源禀赋优越的黄淮海平原、长江中下游平原中东部、四川盆地等地区是耕地细碎化增强的高值集聚区。

• ④ 耕地景观细碎化的长期演变将遵循由低向高渐次递增的发展过程，低、较低等级细碎度县域将大幅减少，较高、高等级的县域将明显增加，同时，邻域背景对耕地细碎化的发展演化发挥重要作用。

研究背景

• 耕地细碎化是与耕地规模经营相悖的一种资源利用格局，包含区域尺度景观格局细碎与微观尺度地块权属细碎两种形态，二者之间既紧密联系又有显著区别。尤其在耕地资源聚集度、规模化程度总体较低及人多地少、资源匮乏的背景下，耕地景观细碎是导致产权细碎的基础，而产权细碎是景观细碎的进一步拓展和延伸。同时，相较以同一地块的共有人数量较多或同一农户拥有多块空间互不相邻的分散地块为主要表现形式的权属细碎化，中国幅员辽阔，各地自然地理、农业发展、土地利用等区域差异显著，导致不同区域间的耕地景观格局特征更为复杂多样。因此，中国耕地景观细碎化的特征及其发展愈发引起学界关注和重视，并已成为耕地细碎化治理与可持续利用研究的重要课题，对因地制宜地制定国家农业空间管制策略、促进农地适度规模经营等具有重要意义。

• 导致产权细碎的基础，而产权细碎是景观细碎的进一步拓展和延伸。同时，相较以同一地块的共有人数量较多或同一农户拥有多块空间互不相邻的分散地块为主要表现形式的权属细碎化，中国幅员辽阔，各地自然地理、农业发展、土地利用等区域差异显著，导致不同区域间的耕地景观格局特征更为复杂多样。因此，中国耕地景观细碎化的特征及其发展愈发引起学界关注和重视，并已成为耕地细碎化治理与可持续利用研究的重要课题，对因地制宜地制定国家农业空间管制策略、促进农地适度规模经营等具有重要意义。

研究目标

• 区别于以往研究多聚焦微观尺度的产权细碎化或单一行政尺度的耕地景观格局探索，本文立足多时空尺度，基于对耕地景观细碎化的理论认知，从资源规模、空间集聚、边界形状等方面构建耕地景观细碎化综合测度模型；

• 基于1990—2020年中国土地利用数据，集成泰尔指数、尺度方差及分解、马尔可夫链等数理统计和空间分析方法，按照国家、农业区、省域、市域、县域5级尺度，系统揭示近30年中国耕地景观细碎化的多尺度时空演进规律及其尺度嵌套效应，并据此预测其长期演变趋势，以期为深化国家层面、不同空间尺度耕地利用的特征、过程等机理性认识，优化耕地资源利用与管理、推进农业适度规模经营等提供有益借鉴。

研究方法

• 耕地景观细碎化评价 ： 初选了15项常用景观指数以期全面刻画耕地景观在资源规模、空间分布、边界形状等方面的多维细碎特征。继而，依据各景观指数之间的相关性及显著性水平，剔除未通过共线性诊断的景观指数。最终构建涵盖资源规模性、空间集聚性、形状规整性等维度在内的耕地景观细碎化评价指标体系。

• 耕地景观细碎化特征演进分析方法： 采用自然断点法对研究基期基层尺度（即1990年，县域）下耕地景观细碎化及其分维属性指数由低到高划分为低、较低、中等、较高、高等5个等级（表2），分别用k =1, 2, …, 5表示。按照上述等级划分标准，对省域、市域、县域尺度耕地景观细碎程度进行空间制图。继而，以不同时空尺度下耕地景观细碎化及其分维属性指数的变化率揭示耕地景观特征的变化差异及程度。

• 耕地景观细碎化多尺度差异演化分析方法： 采用泰尔指数、尺度方差及其分解剖析耕地景观细碎化的多尺度差异演化趋势及其尺度嵌套效应

• 耕地景观细碎化趋势预测模型 ：采用马尔可夫预测法研判适宜尺度下耕地景观细碎化的未来演变趋势，包括传统马尔可夫链、空间马尔可夫链、马尔可夫链稳态分布等关键内容。

研究结论

• 中国耕地景观细碎化的格局特征具有明显的尺度差异，细碎化指数在省域呈由东向西、自东北至西南逐级提高的同心圆圈层式结构，在市域依托“胡焕庸线”形成“双核心—环核群—带状区”分异格局，在县域则以地势三级阶梯分界线成梯状分布。总体上，耕地景观细碎化的区域差异随空间尺度上升而减小，尺度越小，越能反映其空间异质特征。

• 1990—2020年中国耕地景观细碎化呈增强态势，但随时间推移增速减缓，且不同时段下导致细碎化增强的耕地景观特征表现并非相同。其中，1990—2000年主要由耕地空间分布日趋离散和边界形状越发不规整所致，2000—2010年是耕地在资源规模、空间分布、边界形状等方面均趋向细碎的多维驱动过程，2010—2020年则是耕地资源规模细碎与空间分布细碎双维驱动。其中，2000—2010年是耕地景观细碎化发展最为剧烈的时期。

• 1990—2020年中国不同尺度下耕地景观细碎化时空演变的格局、趋势、强度等存在较大差异。其中，在省域呈沿东部海岸带分布、北起辽宁、南至广西、西延四川的北—南向与东—西向交汇“T”型增强，西南、西北及北方干旱半干旱地带减弱；在市域表现为“东增西减”；在县域则呈现“一片区、一组团、五聚点”的时空演变格局。黄淮海平原、长江中下游平原中东部及四川盆地等地区是1990—2020年中国耕地景观细碎化增强的高值集聚区，增幅多高于16.90%；黄土高原、云贵高原、内蒙古高原等西部地区耕地细碎化减弱趋势明显，平均降低6.97%。

• 中国耕地景观细碎化的长期发展将遵循由低向高渐次递增的演变过程，低、较低等级细碎度县域将大幅减少，较高、高等级的县域将明显增加。邻域背景对耕地细碎化的动态演进发挥重要作用，特定类型的细碎化状态保持、不同类型的状态转移皆因空间滞后类型的不同而存在显著差异。