新型城镇化背景下耕地空间格局演变特征及形成机理研究

The contradiction between the urban expansion and cultivated land protection is intensified by the rapid new urbanization, how to meet the needs of construction under the premise of ensuring food safety is an important content in China's current land use study, the spatial pattern changes of cultivated land resources directly reflects the influence on cultivated land use by urban expansion, it can provide scientific basis for solving the contradiction by digging spatial evolution characteristics and formation mechanism of cultivated land. This project selects the Heilongjiang Province, typical area of black soil region in Northeast China as the study area, taking the multi-source remote sensing images as the data source to extract cultivated land spatial and urban spatial information of different urbanization stages, determine the evolution characteristics of cultivated land spatial pattern; analyses coupling relationship between spatial evolution feature and urbanization, reveals the evolution law of cultivated land spatial pattern under the background of new urbanization; detects cultivated land spatial pattern evolution mechanism, simulates future cultivated land spatial pattern, puts forward the optimization scheme to the spatial distribution of cultivated land under the background of new urbanization. The research results can provide scientific basis for solving the contradiction between urbanization and cultivated land protection, it has a certain practical significance to protect cultivated land resources and food security, and to promote the healthy development of new urbanization.

新型城镇化的加速推进使城镇扩张与耕地保护之间的矛盾不断加剧，如何在保障粮食安全的基础上，满足建设用地需求，是我国当前土地利用研究中的重要内容，耕地资源动态变化的空间格局演变直接反映城镇扩张对耕地利用与覆盖的影响，深入挖掘耕地空间格局演变特征及形成机理可以为解决上述矛盾提供科学依据。本项目以东北黑土区典型区域黑龙江省为研究区，以多源遥感影像为数据源提取不同城镇化阶段耕地空间与城镇空间信息，确定耕地空间格局演变特征；分析耕地空间格局变化与城镇化之间的耦合关系，揭示新型城镇化背景下耕地空间格局演变规律；探测耕地空间格局演变机理，模拟未来耕地空间格局，提出新型城镇化背景下耕地空间布局优化方案。研究成果可以为解决城镇化与耕地保护之间的矛盾提供科学依据，对保护耕地资源和保障国家粮食安全，促进新型城镇化的健康发展具有一定的现实意义。

本研究以黑龙江省为研究区，以多源遥感影像为数据源，以1980年，1990年，2000年，2010年和2016年为时间点，综合运用数学模型，研究耕地空间格局演变特征，新型城镇化与耕地空间格局之间的耦合关系，耕地空间格局演变驱动因素，并提出优化方案。黑龙江省1980-2016年间，耕地数量总体增加，增加的耕地主要来源于林地、草地和未利用地。各时期耕地数量变化具有明显差异，1990-2000年耕地增加量最大。各时期耕地空间结构变化不同。整体耕地用地规模和数量均程增加趋势，形状相对规整。耕地空间分布方向性较强，总体轮廓呈西北-东南分布格局。1980-2016年间，黑龙江省耕地核密度空间演变呈向东部延伸趋势，东南部为耕地分布最集中的地区。耕地变化集中区域以东部地区为主，在1990-2010年出现大规模扩散后到2016年趋于稳定，耕地变化集中区域在不断缩小。各时期耕地随高程的增加而减少，随坡度的升高而减少。黑龙江省新型城镇化与耕地利用综合发展指数总体趋势为先下降后上升。新型城镇化与耕地利用耦合度不高，长期处于颉颃阶段，但耦合度指数为波动上升趋势。新型城镇化与耕地利用耦合协调度尚存在一定差异，但尚在可控范围内。聚落扩张对耕地影响的最优空间界限在距离聚落边界3000m处，该范围内聚落转化耕地趋势明显，速度快。基于空间界限确定耕地安全等级并将区域内耕地划分为两类，其中耕地低安全等级地区易于转化为聚落，主要分布在聚落边缘，占总耕地面积的19.1%。各时期耕地空间格局演变驱动因子的解释能力不同，人口数量、政策因素、GDP以及城镇化水平是解释能力较强的驱动力因子。驱动因子对耕地时空间格局的影响是通过各个因子之间的交互作用实现的，表现为双因子增强和非线性增强。黑龙江省耕地空间格局优化为松嫩平原区、三江平原区、山地丘陵区和其他城市区四个区域。研究成果为解决新型城镇化发展与耕地利用保护之间的矛盾提供科学依据,为保护耕地资源、促进新型城镇化健康发展提供政策参考。