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地理科学, 2022, 42(7): 1272-1282 doi: 10.13249/j.cnki.sgs.2022.07.014

洞庭湖地区耕地功能时空演变特征及影响因素研究

安悦,, 谭雪兰,*, 李印齐, 周舟, 余航菱, 任辉

湖南农业大学资源环境学院，湖南 长沙 410128

Spatio-temporal Evolution Characteristics and Influencing Factors of Cultivated Land Functions in the Dongting Lake Aera

An Yue,, Tan Xuelan,*, Li Yinqi, Zhou Zhou, Yu Hangling, Ren Hui

College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, Hunan, China

通讯作者: 谭雪兰。E-mail: txl780120@163.com

收稿日期: 2021-03-26   修回日期: 2021-10-11  

基金资助: 国家自然科学基金项目(41971219)
国家自然科学基金项目(41571168)
湖南省哲学社会科学基金项目(18ZDB015)
湖南省哲学社会科学基金项目(14YBA209)
湖南省自然科学基金项目(2020JJ4372)

Received: 2021-03-26   Revised: 2021-10-11  

Fund supported: National Natural Science Foundation of China(41971219)
National Natural Science Foundation of China(41571168)
Philosophy and Social Science Fund Project of Hunan Province(18ZDB015)
Philosophy and Social Science Fund Project of Hunan Province(14YBA209)
Natural Science Foundation of Hunan Province(2020JJ4372)

作者简介 About authors

安悦（1995−），男，湖南新化人，博士研究生，主要从事城乡土地利用与乡村地理研究E-mail:954221276@qq.com

摘要

耕地功能时空演变规律及影响因素研究是凸显耕地价值与作用、推动地区协调发展的重要科学依据。综合运用熵值法、地理探测器模型等方法，以湖南省洞庭湖地区24个县市区为研究区域，对该地区耕地功能的时空演变、空间分异及其影响因素进行研究。结果表明：① 1998—2018年洞庭湖地区耕地经济生产功能整体呈增强趋势，主要集中于洞庭湖地区中部、西南部等农业基础较好的区域；社会保障功能整体增强明显，仅有临澧县、津市市和鼎城区3个地区功能强度有所减弱；生态维护功能空间格局变化较小，整体呈中间高两边低的态势。② 自然地理条件是早期影响地区耕地功能的主要因素，随时间推移其影响能力逐渐弱化；社会经济发展到一定阶段，社会经济因素对耕地功能空间分异的影响能力逐渐增强，并凸显出决定性作用；耕地利用水平的不断提升，对耕地功能空间分异影响能力逐渐增强；不同因子之间的交互作用能够明显增强对洞庭湖地区耕地功能空间分异的解释力，共同推动地区耕地功能多元化发展。

关键词： 耕地功能; 功能多元化发展; 地理探测器; 洞庭湖地区

Abstract

Since the 21st Century, the rapid development of the Chinese economy has sped up the transformation and reconfiguration of the urban-rural spatial structure and industrial structure. Land urbanization raises several issues caused by urban expansion, such as inefficient land use, uncontrollable construction areas, abandoned rural settlements, etc. Meanwhile, it further leads to cultivated land changing to non-agriculturalization, non-food, and marginalization due to urban agglomeration along with urbanization such as the population, capital, and industry. Cultivated land, as one of the most variable land use types, is an essential support for rural development. It is conducive to realizing the utilization of cultivated land, developing sustainable land management, and promoting sustainable region development to explore the spatial-temporal evolution and its influencing factors of cultivated land functions. Taking the 24 counties in the Dongting Lake area of Hunan Province as an example, the study analyzed the spatial-temporal evolution, spatial divergence, and influencing factors of cultivated land functions from economic production, social security, and ecological maintenance by using the entropy and geodetector method. Results show that 1) the economic production function of cultivated land showed a general upward trend from 1998 to 2018 and distributed in the central and southwestern Dongting Lake area with better agricultural development. The social security function has improved significantly, showing a decline in three regions (Linli, Jinshi, and Dingcheng). The spatial pattern of ecological maintenance functions is changing slightly, with the high in the central and low on both sides. 2) Natural geographical conditions are conducive to cultivated land function at an early stage, weakening over time gradually. Socio-economic factors on the spatial differentiation of cultivated land functions increase with the development of the social economy. The ability increases as it improves to impact the spatial differentiation of cultivated land functions. The interaction among multiple factors can significantly enhance cultivated land's spatial differentiation and promote diversified development.

Keywords： cultivated land function; diversified functions development; geo-detector; the Dongting Lake area

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本文引用格式

安悦, 谭雪兰, 李印齐, 周舟, 余航菱, 任辉. 洞庭湖地区耕地功能时空演变特征及影响因素研究[J]. 地理科学, 2022, 42(7): 1272-1282 doi:10.13249/j.cnki.sgs.2022.07.014

An Yue, Tan Xuelan, Li Yinqi, Zhou Zhou, Yu Hangling, Ren Hui. Spatio-temporal Evolution Characteristics and Influencing Factors of Cultivated Land Functions in the Dongting Lake Aera[J]. Scientia Geographica Sinica, 2022, 42(7): 1272-1282 doi:10.13249/j.cnki.sgs.2022.07.014

耕地，是人类赖以生存的资源和条件，加强耕地保护是落实“藏粮于地、藏粮于技”战略的基础和前提[1]。21世纪以来，中国经济的高速发展加快了中国城乡空间结构、一二三产业结构的转型与重构，以土地城市化为主的城镇空间扩张引发了土地利用率效低、农村居民点闲置等一系列问题[2,3]。与此同时，人口、资金、产业等要素伴随城市化的推进转向城镇集聚，进一步导致耕地非农化、非粮化、边际化等问题加剧[4~6]。耕地作为可变性最强的土地利用类型之一[7]，是乡村发展的重要载体，主导功能包括粮食生产、农户就业、生态调节等。受城市化与工业化影响，乡村地区耕地功能退化、功能转型乏力等问题日益加剧，减弱了耕地对于乡村地区社会保障、生态维护的重大价值与作用。在乡村振兴和新型城镇化两大战略双重驱动下，中国乡村进入了转型发展新时期，保障国家粮食安全和推动乡村全面振兴对耕地保护赋予了新的任务和要求。在此背景下，正确认识耕地的作用与价值，开展耕地功能研究是土地变化科学的重要研究课题之一。

耕地功能即耕地系统提供满足人类生存与发展所需产出的能力[8]，耕地功能最初起源于农业，主要指物质生产功能[9]。20世纪70年代，国外学者开始围绕耕地生产功能或生产能力进行研究。此后，耕地功能的内涵[10]、评价指标体系的构建[11]及功能评价[12]等方面逐渐成为国外学者研究的热点。21世纪初，国内关于耕地功能研究逐渐增多，研究内容以耕地功能效用与保护为主，如霍雅勤等采用调查问卷的形式分析了长沙地区的耕地对于农户社会保障、经济效益等方面的效用[13]，赵华甫等以北京市为例探讨了对于耕地功能保护的重要性[14]。随后，国内学者又针对耕地功能的概念内涵[15]、功能分类[16]、评价指标体系[17~19]、功能评价与测度[20~22]开展大量研究并取得丰富的研究成果。从已有研究来看，在研究内容上，多从耕地粮食生产、社会保障等方面对耕地功能进行评价及分类，对耕地功能的时序动态变化、空间分异及影响因素识别的研究较少；在研究尺度上，多以省域、市域等宏观尺度或经济发达地区为主，而以县市区为研究单元，特别是针对于国家重要的粮食生产基地进行长时间序列研究较为缺乏；在研究方法上，多采用多元线性回归、灰色关联度等方法或定性分析其影响因素，采用地理探测器模型定量识别耕地功能影响因素研究相对较少。

因此，本文以湖南省洞庭湖地区24个县市区为研究区域，选取1998年、2008年、2018年3个时间节点，从耕地的经济生产功能、社会保障功能及生态维护功能3个方面构建耕地功能评价指标体系，采用熵值法、地理探测器等方法开展洞庭湖地区近20 a来耕地功能时空演变过程分析，识别不同时期地区耕地功能空间分异的主要影响因素，在完善和丰富耕地功能相关研究的基础上，为把握地区耕地功能演化规律、优化地区耕地功能配置及耕地多功能协调发展提供参考。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究区概况

洞庭湖地区是湖南省乃至全国重要的粮食生产基地，本文所指的洞庭湖地区是常德市、益阳市、岳阳市3个地级市所辖的24个县市区。2018年，3市耕地总面积1160.19×103 hm2，粮食总产量893.51×104 t，农业从业人口381.16×104人，农村人均可支配收入为15 783元[23]。目前该地区已进入城乡转型快速发展阶段，城乡作用强度剧烈，土地利用冲突加剧，耕地利用逐渐多元化[24]。

1.2 数据来源

1998年是农村土地承包经营权第二轮延续承包的开启之年，耕地总面积与人均耕地面积相对较大，考虑研究的时效性与数据的可获取性，确定1998年、2008年与2018年为本研究的时间节点。研究中相关数据主要包括洞庭湖地区24个县市区的耕地面积、粮食产量、农业人口等统计数据及其它社会经济指标数据，数据主要来源于1999年、2009年、2019年《湖南统计年鉴》[23]、《湖南农村统计年鉴》[25]、各县市区国民经济与社会发展公报以及湖南省各地州市县统计年鉴。

1.3 研究方法

1.3.1 熵值法

通过构建洞庭湖地区耕地功能评价指标体系，采用熵值法对数据进行标准化处理和权重计算，将各指标权重与指标比重相乘计算各耕地子功能值[26]：

$ {W_j} = \dfrac{{{D_j}}}{{\displaystyle\sum\limits_{j = 1}^m {{D_j}} }}\mathop {}\nolimits^{} (1 \leqslant j \leqslant m) $

式中：Wj为第j项指标的权重；Dj为第j项指标的效用值，m 为指标个数。

$ S_{{i}} = \displaystyle\sum\limits_{j = 1}^m {(W_{j} × P_{ij})} $

式中：Si为耕地功能综合得分，Pij为i 地区j项指标占该洞庭湖地区该指标的比重。Si值越大，表明耕地功能越强。

1.3.2 地理探测器

地理探测器模型是研究空间分异影响机理的有效工具，广泛用于社会经济因素与自然地理因素的影响因素研究[27]。本文将利用地理探测器的因子探测和交互探测分析耕地功能空间分异及演变的主要影响因素。表达式为：

$ {{q}} = 1 - \dfrac{1}{{M{\sigma ^2}}}\displaystyle\sum\limits_{{{a}} = 1}^N {{M_{{a}}}\sigma _{{a}}^2} $

式中：q是影响因素对耕地功能影响力的探测值，取值区间为[0，1]，q值越大说明该因素对耕地功能的影响越大；N是分类层数；Ma和M分别为层a（a=1，2，3…，N）和全区的样本数；σa2和σ2分别是层a和整个区域的离散方差。交互探测器通过比较2个单因子x1、x2交互后的q值与2个单因子单独起作用时q值的大小，判断2个单因子之间存在的关系。

1.4 评价指标体系

耕地功能是在人类社会发展过程中为满足人类需求进行耕地开发利用所表现出来的效用与特征，伴随人类需求转变与认知程度提高，耕地功能逐渐变得多元化、系统化。借鉴已有耕地功能研究基础[28]，本文从耕地经济生产功能、社会保障功能和生态维护功能构建耕地功能评价指标体系（表1）。经济生产功能主要指耕地提供粮食、蔬菜及其它农产品的能力和蕴含的经济价值，选用粮食生产水平、蔬菜生产水平、油料生产水平、国民经济贡献度、农业对农林牧渔业贡献率5个指标表征；社会保障功能是耕地的间接功能，主要体现在解决农民就业、保障农民收入、维持社会稳定等方面，选用劳动力承载量、农民人均可支配收入、城乡居民收入比、耕地有效灌溉率、粮食自给率5个指标表征；生态维护功能指耕地在保护生物多样性、净化生态环境、维持农田景观生态等方面的能力，选用农用化学品使用强度、地膜使用强度、耕地生态系统多样性指数、水土流失治理面积、土地垦殖率5个指标表征。

表1   耕地功能评价指标体系

Table 1  The evaluation index system of farmland function

目标层准则层指标层计算方式指标作用权重
　　注：“+”表示正向指标，“−”表示负向指标；bi 为各品种作物播种面积与农作物播种面积之比。
耕地功能经济生产功能粮食生产水平粮食产量/耕地面积/t/khm2+0.083
蔬菜生产水平蔬菜产量/耕地面积t/khm2+0.179
油料生产水平油料产量/耕地面积t/khm2+0.093
农业经济占比农业总产值/GDP/%+0.053
农业对农林牧渔业贡献率农业增加值/农林牧渔业增加值/%+0.025
社会保障功能劳动力承载量地区农业从业人员数量/耕地面积/（万人/ khm2）+0.109
农民人均可支配收入直接获取+0.047
城乡居民收入比农村人均收入/城镇人均收入/%+0.068
耕地有效灌溉率有效灌溉面积/耕地面积/%+0.039
粮食自给率粮食产量/(地区总人口×400 kg)/%+0.049
生态维护功能农用化学品使用强度化肥农药使用量/耕地面积/(t/khm2)−0.046
地膜使用强度地膜使用量/耕地面积/(t/khm2)​​​​​​​−0.028
耕地生态系统多样性指数−∑bi ln bi /%+0.035
水土流失治理面积直接获取−0.024
土地垦殖率耕地面积/土地总面积/%+0.122

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2 洞庭湖地区耕地功能时空演变特征

2.1 耕地经济生产功能的时空格局演变

采用熵值法求出各功能得分，并在ArcGIS中采用自然断点法将耕地经济生产、社会保障、生态维护功能值从高到底划分为一级区、二级区、三级区3个级别。如图1a所示，1998年洞庭湖地区经济生产功能整体水平较低，功能指数较高的一级区主要分布在云溪区、岳阳楼区等农业基础较好的地区；与1998年相比，2008年经济生产功能空间分布相对集中（图1b），并呈北部集聚的态势，岳阳楼区、湘阴县等地区经济生产功能强度仍较为突出；2018年，功能指数较高的一级区、二级区数量有所增加，并呈现出中部高，东西两侧较低的特征（图1c）。1998—2018年，洞庭湖地区经济生产功能整体呈增强趋势（图1d），功能指数变化率呈正值区域占54.17%，主要集中于洞庭湖中部、西南部区域，功能指数变化率呈负值的区域主要集中于洞庭湖东部区域。在过去的20 a间，洞庭湖地区正处于传统农业转向现代农业发展新时期，耕地利用方式由家庭破碎化经营向规模化和产业化经营转型，耕地利用方式的转变与农业科技的进步促进了南县、沅江市等地区农业生产水平大幅度提高，粮食、油料、蔬菜的总产量与平均产量均有所增加，地区农业生产能力不断增强，耕地经济生产功能提升明显。

图1

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图1   1998—2018年洞庭湖地区耕地经济生产功能空间变化

Fig. 1   Spatial changes of cultivated land economic production function in the Dongting Lake area from 1998 to 2018


2.2 耕地社会保障功能的时空格局演变

1998—2018年洞庭湖地区耕地社会保障功能空间格局变化较大（图2），整体呈上升趋势，增幅较大的有石门县、澧县等地区，功能指数变化率正值占83.3%，仅有临澧县、津市市和鼎城区3个地区功能指数变化率呈负值。近年来洞庭湖地区粮食产量不断突破“新高地”，国家对于地区耕地保护、农民收入、农田水利设施等方面极为重视，通过加强地区“三农”补贴、完善农田水利设施[29]，提高务农收入，不断缩小城乡收入差距，进而吸引地区劳动力返乡务农。同时，“智慧农业”在赫山区等地取得试点成功[30]，农民务农积极性极大增强，加上农业科技的推动，产业化农业发展迅速，有效增加和提高了地区农业就业岗位数量与农民收入，区域耕地社会保障功能增长幅度较大且呈持续增长的趋势。较1998年相比，区域整体农业市场环境、农业收入水平都有较大提升，但受区域城市化快速推进的影响，城市对农村的辐射不断增强。临澧县、津市市和鼎城区均属于快速城市化地区，经济收入、居住环境、医疗教育等方面对农村吸引力度较大，农村大量青壮劳动力流向城市，务农人员数量与结构发生转变，耕地的利用方式相对简单粗放，劳动力投入与经济产出均较低，地区耕地社会保障功能有所弱化。

图2

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图2   1998—2018年洞庭湖地区耕地社会保障功能空间变化

Fig. 2   Spatial changes of cultivated land social security function in the Dongting Lake area from 1998 to 2018


2.3 耕地生态维护功能的时空格局演变

如图3所示，1998—2018年洞庭湖地区耕地生态维护功能空间格局变化差异较小，整体呈中间高两边低的态势。1998—2008年，功能强度较高的地区主要集中于常德市地区，但一级区和二级区数量有所减少，主要是中部地区的沅江市、资阳区等县市区转化为低一级区。2008—2018年，功能指数较高的一级区、二级区分布于洞庭湖地区的中部、北部，功能指数较低的三级区则分布在洞庭湖地区的外围，仅临湘市、桃江县等地区功能强度等级发生转化，在空间上呈半包围的趋势。从功能指数变化率来看（图3d），石门县、安化县等8个县市区生态维护功能指数较1998年相比有明显提升。1998—2018年，该地区生态维护功能强度一直相对较弱，但在国家政策的倡导、农业科技的支撑下，坚持农业绿色发展，农药化肥使用量大幅度减少，岳阳县、岳阳楼区等地区连续多年实现农药化肥负增长，加上水土流失治理有效，使得该地区耕地生态维护功能大幅度上升。洞庭湖地区作为粮食生产基地，受政策与市场的影响，主要以水稻、蔬菜为主，一定程度上降低了耕地生态系统多样性指数。此外，虽然农药化肥使用量在一定程度上得到了控制，但不合理的使用造成了耕地严重污染，使得沅江市、南县等地区在该时段内生态维护功能弱化，功能指数降低。

图3

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图3   1998—2018年洞庭湖地区耕地生态维护功能空间变化

Fig. 3   Spatial changes of cultivated land ecological maintenance function in the Dongting Lake area from 1998 to 2018


3 洞庭湖地区耕地功能演变的影响因素识别与解析

耕地功能是区域自然地理条件、人类利用水平及社会经济发展共同作用的结果，为准确识别不同时期洞庭湖地区耕地功能的主要影响因素，从社会经济发展、自然地理条件、耕地利用水平3个方面进行影响因子选取。社会经济发展是耕地利用的推动力和目标导向，涉及地区经济水平和产业结构等情况，选取人均GDP（x1）、产业结构（x2）、城市化水平（x3）3个影响因子；自然地理条件是耕地利用的基础和前提，包括地形地貌和耕地资源状况，选取人均耕地面积（x4）、县域平均海拔（x5）、县域平均坡度（x6）3个影响因子；耕地利用水平能够有效反应区域耕地利用现状与前景，也在一定程度上影响着耕地功能的演化方向与进程，选取机械化水平（x7）、就业结构（x8）和土地复种指数（x9）3个影响因子。

3.1 主要影响因子分析

利用地理探测器计算各探测因子对洞庭湖地区耕地功能影响能力值q，并根据q值进行排序（表2）。1998年对耕地功能空间分异影响能力最大的因子是人均耕地面积，在社会经济发展相对缓慢和农业科技水平较低时期，耕地资源是地区耕地功能的主要影响因素；2008年对耕地功能空间分异影响较大的因子是城市化水平，且q值达到了0.935，影响程度明显，说明在社会加快发展的过程中，城市化水平能够有效影响耕地利用程度与耕地功能强度；2018年对耕地功能空间分异影响能力较大的因子有就业结构、机械化水平、县域平均坡度等，各因子影响能力均较小且差异不大，说明当社会经济发展到一定阶段时，耕地功能影响因子趋于多元化。整体来看，自然地理条件在早期影响能力较为突出，1998年人均耕地面积与县域平均海拔影响能力值q较高，一定程度上反应了地区自然地理条件对于耕地功能空间分异的作用强度。随着社会发展与农业科技进步，地区自然条件影响能力逐渐弱化，社会经济发展与耕地利用水平影响能力逐渐增强，尤其在城市快速扩张与经济高速发展阶段。社会发展到一定阶段，各因子对耕地功能空间分异影响能力均逐渐降低，表明耕地功能空间分异影响因素趋于多元化，影响因素间的差异减小，主要影响因素不突出。

表2   1998—2018年洞庭湖地区耕地功能影响因子探测结果

Table 2  The detection results of influencing factors of cultivated land function in the Dongting Lake area from 1998 to 2018

1998年2008年2018年
因子排序q因子排序q因子排序q
人均耕地面积（x4）0.439城市化水平（x3）0.935就业结构（x8）0.322
机械化水平（x7）0.336县域平均坡度（x6）0.460机械化水平（x7）0.304
县域平均海拔（x5）0.263土地复种指数（x9）0.377县域平均坡度（x6）0.287
人均GDP（x1）0.255就业结构（x8）0.321土地复种指数（x9）0.284
产业结构（x2）0.246机械化水平（x7）0.314城市化水平（x3）0.284
城市化水平（x3）0.232人均GDP（x1）0.248县域平均海拔（x5）0.210
土地复种指数（x9）0.224县域平均海拔（x5）0.246人均耕地面积（x4）0.195
就业结构（x8）0.196人均耕地面积（x4）0.226人均GDP（x1）0.161
县域平均坡度（x6）0.138产业结构（x2）0.159产业结构（x2）0.159

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3.2 交互因子探测分析

交互因子探测结果表明（表3），3个研究时间节点中各影响因子之间的交互作用均为增强关系，说明各因子的交互作用能够强化对洞庭湖地区耕地功能空间分异的影响能力。1998年，人均耕地面积（x4）与其它各因子交互影响能力值q均在0.650以上，且与县域平均坡度（x6）交互影响值最高（0.967），进一步阐述了研究早期自然地理条件对区域耕地功能空间分异的影响能力较强。2008年，各因子之间的交互影响能力更为显著，q值高于0.90的占81%，且城市化水平（x3）与各因子的交互结果均大于0.90，能有效解释城市化水平（x3）对该时期耕地功能空间分异的影响能力。2018年，各影响因子交互探测结果q值均为增强关系，但与1998年与2008年交互影响能力值相比，大多数交互影响能力有所降低，一定程度上验证了该时期各因子对耕地功能空间分异均有影响，且在各因子交互作用下影响能力有所增强。

表3   1998—2018年洞庭湖地区耕地功能因子交互探测结果

Table 3  Interactive detection results of cultivated land function factors in the Dongting Lake area from 1998 to 2018

因子1998年2008年2018年因子1998年2008年2018年因子1998年2008年2018年
　　注：因子解释见表2。
x1∩x20.6120.9730.451x2∩x70.5120.9520.657x4∩x80.6550.4820.611
x1∩x30.5460.9730.666x2∩x80.6730.9670.682x4∩x90.9570.9730.558
x1∩x40.6620.6420.527x2∩x90.6950.9780.768x5∩x60.4870.5130.631
x1∩x50.5930.9780.566x3∩x40.6530.9490.521x5∩x70.5110.9630.762
x1∩x60.6800.9470.566x3∩x50.4600.9650.788x5∩x80.4320.5120.708
x1∩x70.6800.9700.675x3∩x60.5330.9550.726x5∩x90.6860.9890.632
x1∩x80.6210.6370.371x3∩x70.9180.9460.832x6∩x70.7240.9530.672
x1∩x90.7170.9860.738x3∩x80.6080.9620.720x6∩x80.5370.9790.727
x2∩x30.5930.9570.824x3∩x90.7740.9670.665x6∩x90.6210.9770.716
x2∩x40.6560.9550.740x4∩x50.7570.9650.568x7∩x80.9400.5690.687
x2∩x50.4270.9650.658x4∩x60.9670.9760.704x7∩x90.7210.9690.644
x2∩x60.7070.9630.617x4∩x70.7070.5480.790x8∩x90.5290.9780.857

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3.3 影响机制分析

自然地理条件是耕地开发利用的前提条件，也是推动区域耕地功能多元化发展的重要驱动力。洞庭湖地区以湖积平原为主，地势较为平缓，对早期耕地生产利用影响较大，有效推动地区耕地利用规模化、集约化，耕地生产能力和效率不断增强，耕地功能得到提升。地区耕地面积是保障粮食安全和维持地区稳定的重要条件，能够促进地区耕地经济生产功能、社会保障功能及生态维护功能的良性发展（图4）。1998—2018年，洞庭湖地区耕地总面积增加193.81×103 hm2，耕地总量增加明显，为地区水稻、蔬菜、油料等作物种植规模扩大提供了保障，农业经济总量与耕地经济生产功能得到提升。耕地面积的增加与农业扩大生产，有效增加地区农业就业岗位，吸纳地区劳动力就地就业，推动耕地社会保障功能增强。同时，耕地面积增加也导致了其它地类面积减少，农药化肥的投入增加导致生态环境遭受胁迫，一定程度上制约着耕地生态维护功能的提升。

图4

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图4   洞庭湖地区耕地功能时空演变影响机制

Fig. 4   Spatio-temporal evolution mechanism of cultivated land function in the Dongting Lake area


社会经济发展是影响耕地功能空间分异的重要因素，人均GDP、产业结构及城市化水平能够有效反映地区社会经济发展情况。1998年地区城市化水平较低，城市空间扩张力度较小，产业结构单一，社会经济发展对耕地功能影响强度相对较弱。2008年，地区城市化进程加快，产业结构不断转型升级，侵占和蚕食了大面积耕地，对地区耕地经济生产功能与生态维护功能影响较大。城市医疗教育、工资性收入的吸引力度增强，农村劳动力转移、耕地撂荒等农村“空心化”现象加剧，耕地社会保障功能有所弱化。同时，“绿色”农业、“有机”农业、“智慧”农业等新型农业发展模式逐渐兴起，引导和促进地区耕地功能朝多元化方向发展。2018年地区社会经济发展到一定阶段，居民对于生态环境认知与耕地保护意识增强，乡村生态环境得到有效治理，休闲观光农业在乡村地区发展势头较好，耕地生态维护功能得到提升和发展。

耕地利用水平是对耕地资源高效利用及田间科学管理的体现，极大的影响着耕地功能的演化与提升，并推动耕地功能朝多元化方向发展。劳动力是耕地生产利用的主体，人力资源的投入能够推动耕地经济生产功能和社会保障的发展。1998年洞庭湖地区农业从业人员达633万人，非农就业占比较小，极大促进了耕地经济生产与社会保障功能的发展提升。生产技术的提高与生产方式的改变，农业生产对劳动力需求降低，2018年洞庭湖地区农业从业人员仅381万人，耕地社会保障功能在一定程度上有所减弱。机械化水平是衡量地区耕地生产利用效率的重要指标，2018年地区机械总动力为1.57×107 kW，相比1998年增加9.63×106 kW，农业机械化水平的不断提升，促进地区水稻、蔬菜、油料等作物规模化种植并极大提升农业经济效益，耕地经济生产功能与社会保障功能得到提升。农业现代化的提升与经济效益的推动，农业化肥投入增加，一定程度上制约了耕地生态维护功能的提升。

3.4 耕地演化过程及驱动机制分析

由以上研究可以发现，洞庭湖地区作为传统粮食生产区，农业基础较好，在科学技术、农业政策、市场需求的影响下，近20 a间地区耕地经济生产功能、社会保障功能、生态维护功能整体呈现增强的态势，部分地区受城市化的影响耕地生产功能和生态位维护功能有所弱化，在一定程度上体现出粮食主产区耕地功能演化的规律与特征；此外，研究从自然地理条件、社会经济发展、耕地利用水平3个方面探究了地区耕地功能演化的主要影响因素及机制，结果表明在研究时间节点早期（1998年），对耕地功能影响力度较大的是自然地理条件，研究时间节点中期（2008年）对耕地功能影响较大的是社会经济发展，研究时间节点末期（2018年）影响力度相对较大的是耕地利用水平（图5）。总结发现，在社会经济发展相对缓慢和耕地利用水平较低的时期，自然地理条件是地区耕地功能空间分异及演变的主要影响因素；社会发展加快，城市空间快速扩张时期耕地功能的主要影响因素是社会经济发展；在社会发展到一定阶段时，自然地理条件与社会经济发展的影响力度逐渐降低，耕地利用水平影响能力相对突出，三者共同作用下推动耕地功能演化发展。

图5

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图5   耕地功能演化过程及驱动机制

Fig. 5   Evolution process and driving mechanism of cultivated land function


4 结论与讨论

本文选取1998年、2008年和2018年3个时间节点，运用熵值法、地理探测器模型等方法从耕地的经济生产、社会保障、生态维护维度对洞庭湖地区耕地功能时空演变及影响因素识别进行研究，旨在为洞庭湖地区耕地生产利用与农业转型发展选择提供理论依据。

1）1998—2018年洞庭湖地区耕地功能时空动态演变特征明显。耕地经济生产功能整体呈增强趋势，主要集中于洞庭湖地区中部、西南部等农业基础较好的区域，南县、沅江市、资阳区等地区功能增幅较为显著，功能指数变化率呈负值的区域主要集中于洞庭湖东部区域的平江县、岳阳县、汨罗市等地；耕地社会保障功能整体呈增强趋势，功能强度增加明显，仅有临澧县、津市市和鼎城区3个地区功能强度有所减弱；耕地生态维护功能空间格局变化较小，整体呈中间高两边低的态势，功能高值区主要出现在澧县、鼎城区、安乡县等地区。

2）人均耕地面积、城市化水平、就业结构、机械化水平是影响洞庭湖地区耕地功能空间分异的主要影响因素，但在不同社会经济发展阶段，各因素对耕地功能空间分异的影响存在阶段性特征。在社会经济发展相对缓慢和农业科技水平较低时期，耕地资源等自然条件是影响地区耕地功能的主要因素，随时间推移其影响能力逐渐弱化；社会经济发展到一定阶段，城市化水平等社会经济因素对耕地功能空间分异的影响能力逐渐增强，并突显出决定性作用；随着耕地利用水平的不断提升，对耕地功能空间分异影响能力也逐渐增强。耕地功能的空间分异是自然地理条件、社会经济发展、耕地利用水平共同作用的结果，不同因子之间的交互作用能够明显增强对洞庭湖地区耕地功能空间分异的解释力，共同推动地区耕地功能演化发展。

研究局限于统计数据，在研究尺度上仅涉及县市区层面，未能进一步细化到乡镇或村级微观尺度，对微观视角下耕地空间分异特征及主要影响因素难以把握。由于部分维度指标无法有效量化，研究仅从3个方面定量测度和评价地区耕地功能时空演变的特征，未全面深化的考虑耕地的文化传承功能、休闲旅游等功能，缺乏对耕地功能的多功能特征进行细化研究。中国农耕文明历史悠久，洞庭湖地区作为国家粮食主产区，耕地是农耕文明创造的基础与文化集成的载体，耕地文化传承功能对于农耕文明的研究意义重大，进入21世纪，观光休闲农业是世界农业发展新趋势，深入研究耕地的休闲旅游功能对于未来农业发展模式选择十分必要。耕地作为乡村发展的内生源动力和农业生产载体，如何顺应新时期农业农村发展的结构性、趋势性、转折性变化，充分发挥工业化、城镇化深入发展带来的辐射作用，充分利用社会主要矛盾与需求的转变为彰显耕地多功能和乡村多元价值带来的历史机遇，遵循社会发展一般规律，以耕地利用为基础的农业结构调整为主线，推动新型城镇化和城乡融合发展实现新突破[31]，促进城乡产业共同发展与实现乡村全面振兴，是未来一定时期内耕地功能及耕地相关研究的难点和重点。

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