引子

中国是历史悠久的农耕大国与人口大国，耕地利用与可持续发展问题一直备受关注。改革开放以来,中国进入了城镇化加速阶段，耕地利用与保护问题显得尤为重要。耕地细碎化是中国耕地资源开发利用的典型特征，它是与耕地规模经营相悖的一种耕地资源利用格局，会导致农业生产成本增加，降低农业规模效益等，在政府实施脱贫攻坚、产业扶贫、国土整治和乡村振兴等政策背景下，细碎化耕地问题进一步凸显，是农业现代化面临的重大挑战之一。因此，加强耕地细碎化测度及效应研究，具有较强的理论意义与现实价值。

西南地区是典型的山地丘陵地貌，地形起伏较大，耕地资源分散，一直是我国耕地细碎化程度较高的地区。贵州作为最具特色的山区省份，多山的地形对耕地资源利用的细碎化格局影响显著，甚而有“斗笠田、腰带田”之说。近年来，贵州省经济社会发展迅速，土地生态压力增强、土地景观进一步破碎化，耕地细碎化问题极其突出。贵州是耕地细碎化研究的天然试验场。

本期推送的研究成果，总结分析了现有多种耕地细碎化评估模型，并充分考虑山区地貌特征，以优化评价指标、完善评价模型为切入点。将无人机高分辨率成像与处理技术和GIS网络空间技术相结合，首次将道路通达性指标用于农户耕作距离的测度，完善了对距离这一重要参数的量化标准，构建了更全面、适用性更强的山区细碎化测度模型，突破了微观视角下研究数据与方法的局限性，以期为深入研究耕地细碎化对农户土地利用行为、农业投入产出影响和国土空间格局优化提供参考。该作者团队研究工作成果于2019年4月发表在《资源科学》。

成果名称：基于道路网络分析技术的耕地细碎化测度模型改进

成果作者：葛玉娟、赵宇鸾

成果简介

农户是耕地经营的基本决策单位，其在特定的社会经济环境中，依据自身的资源禀赋，对耕地资源进行合理的劳动力、资本配置，以满足自身需求，实现利润最大化。耕地细碎化作为同耕地规模经营相对的一种耕地资源利用格局，影响劳动生产率的提高，阻碍农业机械的使用。自“刘易斯拐点”提出以来，农业劳动机会成本上升，且机械成为农业生产的主导动力，较远的耕作距离、高通勤时间机会成本和较低的机械生产效率导致耕地出现大量的撂荒、季节性抛荒现象，土地资源低效利用现象普遍，而山区地形地貌等自然条件空间异质性大，人口多耕地少，其耕地细碎化现象更为严重。因此，乡村振兴背景下应进一步加强耕地细碎化研究。

现有研究中耕地细碎化程度测定方法有两个视角，一是农户微观视角，强调地块的利用效率，主要从农户经营利用耕地状况方面来选取指标进行评价；另一个是区域中观视角，重视景观斑块尺度的研究，主要选取一个或者多个景观格局指数进行评价。研究视角的不同会导致细碎化测度结果不同，基于地块的细碎化研究符合农户土地经营管理的内在要求，基于景观尺度的研究反映的是区域内某一土地利用类型景观斑块的分布特征，利于耕地景观生态效应分析。我国农业经营主体以农户为主，鉴于此，选取农户微观视角来构建耕地细碎化测度模型。但微观视角下的耕地细碎化评价方法还存在一定局限性，受地块、宅基地、道路等高分辨率地理空间数据缺乏的限制，忽视了宅基地到地块的道路网络距离、道路可达性对耕地细碎化的影响，不利于开展耕地细碎化对农户土地利用决策行为以及农业生产效率的影响机理研究。

本文在厘定耕地细碎化内涵的基础上，选取农户地块道路通达性指数、农户地块面积指数、农户地块形状指数3个指标，从农户、村庄两个层面构建新的耕地细碎化测度模型。以贵州省修文县小坝村为例进行实证分析。

农户模型

户模型的主要结构为：选取表征农户耕地细碎化的属性指标纳入模型，计算各表征属性指标值，对各表征属性指标值求和得到农户耕地细碎化指数（）。

式中：代表耕地细碎化的各指标；为选取的指标数。耕地细碎化各指标均全部转换为表征细碎状态下影响的耕作时间，且均为正向指标，其值越大，细碎化程度越高。的取值范围为(0, +∞)，其值越大，农户细碎化程度越高。

村庄模型

根据各农户细碎化指数（）计算所得，村庄耕地细碎化指数（）为各农户细碎化指数（）的平均值。

式中：为农户的耕地细碎化指数；为村庄农户户数。的取值范围为(0, +∞)，其值越大，该村庄耕地细碎化程度越高。

评价指标的选取

农户地块道路通达性指数（）：描述地块分散性与劳动力、农机可达性。地块道路通达性影响着农户通勤时间和劳动生产率，而道路通达性可以直接反映农户经营耕作地块时劳动力所花费的通勤时间，因此地块分散性用农户耕作地块与其宅基地路网距离所用时间多少来衡量；劳动力、农机可达性用时间系数a来表示地块是否临近机耕道。

农户地块道路通达性指数（）计算方法如下：

式中：为农户拥有的地块数量；为农户宅基地到其耕作地块的路网距离；为步行速度（83.330 m/min）；为时间系数，根据本次调研确定地块与道路不相邻时为3min，两者相邻为0min。取值越大，表明农户经营耕作地块时通勤时间成本越高，地块越分散，耕地细碎化程度越高。

农户地块面积指数（）：地块数量与地块面积直接影响农户耕作效率。采用Simmons提出的指数，这一指数的计算方法综合衡量了地块数量与地块面积。农户地块面积指数（）为农户指数得分与该村农户指数得分最大值的比值乘以地块数量与面积影响农户耕作效率的时间换算系数。

农户地块面积指数（）计算方法如下：

式中：为农户指数得分；为村庄中指数得分的最大值；为时间换算系数。本文中换算系数为40 min。

指数（）计算方法如下：

 

式中：为农户拥有的地块数量；为地块的面积。数值越大，说明农户耕作效率越低，耕地细碎化程度越高。但该指数忽略了地块形状对耕地细碎化的影响。

农户地块形状指数（）：地块形状影响着机械作业效率，在较小的三角形地块上耕翻土地时，机械空转率要比相同面积长方形地块增加1.5倍[33]，地块形状对农业机械效率的影响不容忽视。采用农户地块面积指数的相似换算方法，农户地块形状指数（）用农户拥有的各个地块周长和地块面积比的平均值与该村农户最大的比值，再乘以地块形状影响机械作业效率的时间换算系数。

农户地块形状指数（）计算方法如下：

 

式中：为地块形状得分；为村庄里地块形状得分的最大值；为时间换算系数。本研究中换算系数为40 min。

地块形状得分（）计算方法如下：

 

式中：为地块周长；为地块面积。的取值越大，表示机械作业效率越低，农户耕地细碎化程度越高。

实证分析结果表明：运用道路网络耕作距离测度耕地细碎化程度是十分必要的，所得出的耕地细碎化测度模型是有效的。该模型有助于实现对耕地细碎化程度的准确测定，为研究耕地细碎化问题提供了一种新的测度方法；模型所得研究结果为农户耕作地块的机会成本测算提供定量化的依据，有利于量化分析耕地细碎化对农户农业生产过程中投入—产出的影响。

研究团队另外一项研究为：在对比分析不同情景（地块之间、地块到村庄中心点和地块到农户宅基地3种情形）的直线距离和路网距离量算结果对耕地细碎化测度的影响发现：运用农户耕作地块到其宅基地的道路网络距离来测度耕地细碎化水平是相对合理的。其次在此基础上研究发现随着农户耕地细碎化程度加剧，农业经营中劳动力投入、资本投入和作物产值呈不同程度的下降趋势，其中资本投入中，耕地细碎化对省工性投入的影响最为显著；山区农业人口乡城迁移背景下农村细碎的耕地资源促使农户加快退出农业生产，导致耕地的低效利用，甚至撂荒。该项研究录用于《地理科学进展》（复合影响因子：5.201；综合影响因子：3.334）

成果图表

图1 典型村细碎化耕地分布图

 

图2 典型村路网分布图

表1 农户调查数据描述性统计结果

 

图3 农户耕地细碎化程度分布

 

图4 评价指标与农户耕地细碎化指数的相关关系

 

  

图5 各评价指标对村庄耕地细碎化指数的贡献率

图6 模型A与模型B农户耕地细碎化指数比较

 

【项目资助】：

该研究得到了国家自然科学基金项目(41771115）；贵州省科技计划项目（黔科合平台人才[2017]5726号）；2015年贵州省“千”层次创新型人才资助项目（111-0317003）等资助。

【期刊简介】：

《资源科学》创刊于1977年，1998年正式更名为《资源科学》，是中国科学院地理科学与资源研究所主办的综合性学术期刊，刊登资源科学领域具有创新性的论文，报道最新的研究成果，发表相关的学术评论，介绍学科的前沿动态，为建立和发展资源科学理论体系、促进我国资源的可持续利用和资源管理服务。主要发表综论 、土地资源、水资源 、生物资源 、能源与矿产资源、海洋资源、气候资源、旅游资源、社会资源、资源经济、资源管理、资源信息 、资源再生利用 、资源工程技术 、专栏 、综述、评论 、简报（简讯）等6类18个栏目，一期3~5个栏目。期刊（2019版）复合影响因子4.293，综合影响因子2.915。

【第一作者简介】：

葛玉娟，女，蒙古族，1994年3月生，内蒙古赤峰人，中共党员。全球顶级体育综合平台2017级土地资源利用与管理硕士研究生。任17研自然、土管党支部支部书记，2017-2019学年院研究生会主席。荣获“研究生国家奖学金”、“贵州省优秀学生干部”、“贵州省三好学生”、“2017-2018学年度学业奖学金一等奖”、“2018-2019学年度学业奖学金二等奖” 等荣誉称号与奖励。参加“第十七届全国高校土地资源管理院长（系主任）联席会暨2018年中国土地科学论坛”、“第一届全国国土空间优化理论方法与实践学术研讨会”等学术会议，并作报告展示研究成果。

代表性研究成果

葛玉娟, 赵宇鸾*. 基于道路网络分析技术的耕地细碎化测度模型改进[J]. 资源科学, 2019, 41(4): 766-774.    

（CSCD/CSSCI）

葛玉娟, 赵宇鸾*. 山区耕地细碎化对土地利用集约度影响——以贵州省亚鱼村为例. 地理科学进展, 录用待刊.

（CSCD/CSSCI）

【通讯作者简介】：

赵宇鸾，男，汉族，1985年5月生，江西丰城人，中共党员，副教授，硕士生导师。2012年毕业于中国科学院地理科学与资源研究所自然地理学专业，研究生学历，理学博士， 2015年入选贵州省“千”层次创新人才培养计划。学术兼职：中国地理学会山地分会第七届委员会委员（2017.9- ），中国自然资源学会山地资源研究专业委员会委员、副秘书长（2017.3- ）, 中国地理学会自然地理专业委员会委员（2019- ）等。主要从事土地科学、山地发展方面的研究和教学工作。主持国家自然科学基金2项。发表SCI、SSCI、CSCD等论文多篇，出版专著1部。

【超过链接】：

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http://www.geodoi.ac.cn/WebCn/doi.aspx?Id=1344

编辑| 姚彩霞

责编| 熊  勇

审核| 赵翠薇