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| 哈密市耕地利用空间形态转型特征分析 |
| 第778期 作者：□文/吴宇婷 阿也提古丽·斯迪克 阿力木江·吐斯依提 时间：2026/6/2 9:17:37 浏览：59次 |
［提要］ 研究耕地利用转型对粮食安全、耕地开发利用和制定相关耕地保护政策起着关键作用。本文以哈密市为研究区，搜集该区域土地利用栅格数据，运用单一土地利用动态度、土地利用转型图谱和标准差椭圆法对其耕地利用转型的时空变化特征进行分析，主要结论：（1）从数量变化来看，耕地面积在1990～2020年间呈增长趋势，2000～2010年耕地面积变化幅度最大，主要为草地和耕地之间的转型。（2）从空间分布来看，2000年以前耕地主要分布在巴里坤县，2000年以后主要集中在伊州区，耕地的转入转出最显著的区域为伊州区北部、巴里坤县东南部和伊吾县东北部。（3）哈密市耕地的重心从西南向东北方向移动，耕地范围在不断扩大，主要方向为东南—西北方向。
关键词：哈密；耕地利用转型；时间变化；空间变化
基金项目：新疆维吾尔自治区社科基金项目：“基于粮食安全与生态安全双重视角的新疆耕地保护机制研究”（编号：2023BYJ034）。通讯作者：阿也提古丽·斯迪克
中图分类号：F32 文献标识码：A
收录日期：2026年1月26日
土地作为人类进行生产、生活活动的空间载体，其利用变化映射出人类进行各种活动的过程和结果。耕地保护与城镇化用地扩张之间的矛盾日益尖锐，生态环境问题日益突出，人口与土地之间的矛盾急剧恶化。同时，耕地资源的增减对粮食安全和社会安全稳定具有重要影响。在此背景下，研究耕地利用转型有助于社会经济稳定发展和资源可持续利用。
国外学者很少对耕地专门进行研究，大多都是将耕地作为土地利用类型之一，通过研究土地利用的变化，来反映耕地变化程度。Min等运用土地利用动态度对2000～2010年全球土地利用情况进行研究，分析数量变化的原因。相比于国外，我国对土地利用的研究起步较晚。耕地作为土地转型的重要组成部分，耕地利用转型在土地利用转型基础上得到了发展和继承。根据耕地结构，将耕地转型划分为显性转型和隐性转型。根据现有的相关研究，耕地利用显性主要包括耕地数量和空间形态布局，所以耕地利用显性转型主要是耕地数量和空间形态布局的变化。耕地利用隐性形态主要包括土地产权、耕地质量、投入产出状况和经营规模等多重属性。我国学者宋小青等从土地利用变化的角度给出了耕地转型的定义。黄珺嫦从显性角度分析耕地数量、空间形态的时空变化特征。蒋梦凡等采取滑动检验和空间自相关等多种分析方法识别昆明市东川区1989～2020年耕地利用转型时间节点及其时空特征。
耕地的利用变化影响我国粮食安全和生态安全，对其研究有利于社会稳定和经济发展。素有“新疆东大门”之称的哈密市，是丝绸之路经济带上的重要节点，具有重要的战略地缘优势。本研究分析哈密市耕地利用转型变化，提出相关对策建议，对未来哈密市耕地开发利用保护具有理论和现实意义。
一、哈密市概况
哈密市，位于新疆维吾尔自治区东部，地势总体上呈北高南低，自东北向西南倾斜。其东部、东南部与甘肃省酒泉市相邻，是丝绸之路经济带的咽喉地区。北部是天山南坡的冲积平原；南部是一片沙漠；东部、西部都为丘陵和戈壁；中部是一片冲积平原，地形平坦。哈密市由伊州区、巴里坤哈萨克自治县和伊吾县组成，总占地面积为14.21万平方公里，常住人口为68万人，城镇化率为72.2%。
二、数据来源与研究方法
（一）数据来源。土地利用数据来源于中国科学院资源环境科学与数据中心30m分辨率的土地利用遥感监测数据（https：//www.resdc.cn/）。利用哈密市的行政区划图裁剪原始数据获取哈密市1990年、2000年、2010年和2020年的土地利用现状图。按照国家标准《土地利用现状分类》（GB/T 21010—2017），对哈密市土地利用类型进行重分类，包括耕地、林地、草地、水域、建设用地、未利用地等6个一级地类。
（二）研究方法
1、单一土地利用动态度。单一土地利用类型动态度表示研究区域内每个单一土地利用类型在一定时间范围内的数量变化，并且可以更直观地反映特定研究中特定土地利用类型的变化幅度和变化率。计算公式为：
V（%）■×100% （1）
式中，V为研究时段t时间内土地类型变化动态度；ΔUi为研究时段t时间内土地数量的变化量；S为研究前一年土地类型面积；t为研究期时长。
2、构建土地利用转型图谱。对前后两期不同时间段的土地利用图谱单元进行地图代数叠加运算，以实现图谱代码的空间信息融合。利用合成公式：T=10×A+B。式中，T为研究阶段内的土地利用转型特征的图谱单元代码值；A为前一阶段土地利用图谱单元代码值；B为后一阶段土地利用图谱单元代码值。计算合成得到哈密市五个年限阶段的转入转出表和土地利用转型图谱。
3、标准差椭圆法。标准差椭圆作为一种定量描述空间要素分布的统计方法，可识别耕地利用转型的重心位置及其空间移动趋势，公式为：
tanθ＝■ （2）
■＝■ ■＝■ （3）
长轴（X轴）、短轴（Y轴）标准差：
σx＝■
σy＝■ （4）
式中，θ为椭圆方位角，即正北方向顺时针到椭圆长轴的角度；（■，■）为（平均中心）重心坐标；（xi，yi）为县域几何中心坐标；wi表示权重；xi′、yi′表示各县域中心距离平均中心的坐标偏差；σx、σy分别为沿x轴和y轴的标准差。
三、哈密市耕地利用转型数量特征
（一）耕地利用变化分析。1990～2020年，哈密市耕地总面积从1，102.25km2增长到1，743.52km2，增长率达到58.18%。耕地面积在1990～2020年间呈增长趋势，2000～2010年增长幅度最大，增长率为54.79%，其余时间段的增长幅度较小，1990～2000年的增长率为2%，2010～2020年的增长率几乎为0。从空间分布来看，2000年之前哈密市的耕地集中在巴里坤县，2000年以后伊州区的耕地增长率远远超过了巴里坤县，耕地面积在哈密市土地利用中占主导地位，2000年、2010年及2020年耕地面积占比分别为56.51%、64.01%及63.81%。然而，2020年巴里坤县的耕地面积占比下降至28.52%，伊吾县的耕地占比在研究期内未超过8%。伊州区的耕地面积1990～2010年呈增长趋势，2010～2020年呈较弱的减少趋势。巴里坤县的耕地面积变化趋势与伊州区的相反，1990～2020年呈减少趋势，而且减少幅度较大，伊吾县的耕地面积在研究期内呈增长趋势，但增长幅度较小。
（二）耕地利用动态度分析。1990～2000年伊州区和伊吾县耕地的动态度很接近，大约为5，说明两个区域的耕地变化率大约相同，巴里坤县的动态度为-3.38，说明耕地面积在减少，而且变化幅度比其他区县相比较小。2000～2010年，伊州区和伊吾县的动态度在研究期内达到最大，分别为7.54和7.92，耕地的增长幅度最大，而该时期巴里坤县的耕地动态度为2.00，增长幅度较小。2010～2020年，伊州区和巴里坤县的动态度分别为-0.01和-0.19，说明耕地减少的幅度很小，伊吾县的动态度为1.19，即耕地面积呈增长趋势。从1980～2020年来看，伊吾县耕地的增长幅度最大，伊州区的增长幅度次之，巴里坤县的耕地呈减少趋势且减少幅度很小。
（三）耕地利用转入转出情况。利用本文提出的研究方法，分别构建1990～2000年、2000～2010年及2010～2020年的耕地利用转型图谱，分析哈密市耕地利用转入转出情况。1990～2020年哈密市耕地的转入面积远大于转出面积，转入面积和转出面积分别为1，056.08km2和416.56km2，净转入面积为639.52km2。从其他土地利用类型转入耕地的规模来看，草地转耕地的规模最大，占总转入量的78.83%；未利用地的转入面积仅次于草地，占总量的16.50%；建设用地和林地的转入规模相近，分别占总量的2.48%和2.13%；水域的转入规模最小。从转出规模来看，耕地转出草地的规模最大，占总量的72.87%；耕地转出建设用地的规模仅次于草地，占总量的19.22%；耕地转出未利用的面积占总量的7.08%；耕地转出林地和水域的规模较小。从净转入规模来看，草地的净转入规模最大，占总量的82.71%；未利用地的净转入面积仅次于草地，占总量的22.64%；建设用地的转出面积远大于转入面积，其净转入面积占总量的-8.90%。从不同时段来看，不同用地类型转入和转出耕地的规模有所差异，如表1所示。从净转入规模来看，在三个阶段中，草地的净转入面积最大，净转入面积分别为30.77km2、477.93km2及24.64km2；不同阶段的净转入面积分别为-0.67km2、127.31km2和21.49km2；建设用地的转出规模均大于转入规模，净转出规模分别为23.22km2、46.51km2和48.84km2；林地的转出面积小于转入面积，林地面积在1990年后呈现增长趋势。水域的转入转出面积均为最少。建设用地和耕地面积的增加，侧面体现了城镇化进程的加快和耕地保护政策的成效。（表1）
四、哈密市耕地利用转型空间特征
（一）哈密市耕地利用转型空间分布特征。根据1990年和2000年土地利用数据生成1990～2000年土地利用转型图谱。该阶段，哈密市耕地利用发生最明显转型的是“草地-耕地”和“耕地-草地”的图谱类型，主要集中分布在伊州区北部和巴里坤县东南部，伊吾县内少量分布。在相互转换的过程中，伊吾县内只发生草地向耕地的转变，位于伊吾县东北部和西南部。其次为“耕地-建设用地”，主要分布在伊州区北部和巴里坤县东南部，呈长条状，伊吾县南部少量分布。
根据2000年和2010年土地利用数据交叉分析，生成2000～2010年土地利用转型图谱。该阶段，哈密市耕地利用转型最为明显的是“草地-耕地”图谱类型。其次是“未利用地-耕地”。草地和未利用地转变为耕地的区域主要集中于伊州区北部，另有少量转变发生在伊吾县西南部，草地转为耕地的面积是未利用地转为耕地面积的近4倍。在这段时间未利用地得到大规模开发利用，同时国家鼓励耕种，自治区出台一系列优惠政策，鼓励个人和集体开垦，农民的积极性提高，耕地面积有了明显增加。
根据2010年和2020年土地利用数据，生成2010～2020年土地利用转型图谱。该阶段，哈密市耕地利用转型最为明显的是“草地-耕地”和“耕地-草地”之间的相互转换，但是草地转为耕地的面积数多于耕地转为草地的面积，转型主要发生在伊州区北部和巴里坤县东南部，伊吾县分布少数。在此期间，耕地转建设用地的面积为30年间最多。说明城镇化进程对用地产生较大影响，人口的增加、城市的扩张导致建设用地面积急剧增长，其余用地也受到了一定影响。
从1990～2020年，哈密市耕地利用转型总体最为明显的还是“草地-耕地”和“耕地-草地”之间的相互转换。在土地利用转型的过程中，伊州区北部的草地主要转变为耕地；巴里坤县东南部的耕地主要转变为草地。其次为“未利用地-耕地”主要在伊州区北部和伊吾县境内。转型面积最少的为“耕地-林地”，主要分布在伊州区北部和伊吾县中部，呈现零散分布。
（二）哈密市耕地利用重心迁移特征。1990～2020年间，哈密市耕地重心的迁移方向在不同阶段并不一致。总体而言，研究区域内耕地重心迁移的方向为东北方向，总迁移距离15，850m。三个阶段的迁移速率呈现先增加后减少的趋势，迁移速率分别为514m/a、1，546m/a及820m/a，其中在2000～2010年的耕地重心迁移速率最高。从标准差椭圆的参数来看，1990～2000年椭圆的面积在减少，2000年以后椭圆的面积在增大，说明研究区耕地的范围呈现先减少后增大的趋势，这主要与耕地在东南—西北方向上的扩张有关，耕地在椭圆的短轴方向上的扩张不明显。椭圆的长轴由1980年的76.07km变为2020年的80.99km，表明耕地在长轴方向上的范围在不断扩大；短轴的变化幅度没有长轴的变化幅度大，表明研究期内，该方向上的耕地分布基本保持不变的状态。耕地面积的不断扩张，标准差椭圆面积增长，椭圆扁率从1990年的0.64变为2020年的0.59，表明耕地面积增加且范围越来越集中连片。方向角由1990年的108.78°变为2020年的129.08°，不断向东北方向偏转，与前文中总体重心朝东北方向移动的结果吻合。
五、结论与展望
（一）结论。本文以哈密市为研究区，结合该区域三期土地利用数据，采用土地利用单一动态度、耕地利用转型图谱和标准差椭圆法进行了30年间耕地的时空变化特征。主要结论如下：（1）从耕地数量变化来看，1990～2020年，哈密市耕地总面积从1，102.25km2增长到1，743.52km2，增长率达到58.18%。耕地面积在1990～2020年间呈增长趋势，2000～2010年增长幅度最大，增长率为54.79%。从空间分布上来看，耕地主要集中在伊州区。从耕地利用动态度来看，1990～2020年伊吾县耕地的增长幅度最大，伊州区的增长幅度次之，巴里坤县的耕地呈减少趋势且减少幅度较小。研究期内，哈密市耕地的转入面积远大于转出面积，从其他土地利用类型转入耕地的规模来看，草地转耕地的规模最大，未利用地的转入面积仅次于草地，建设用地和林地的转入规模相近，水域的转入规模最小。从转出规模来看，耕地转出草地的规模最大，耕地转出建设用地的规模仅次于草地，耕地转出其余土地利用的规模较小。（2）从空间变化特征来看，2000年以前哈密市的耕地主要集中在巴里坤县，2000年以后主要集中在伊州区，1990～2020年哈密市耕地利用转型总体最为明显的还是“草地-耕地”和“耕地-草地”之间的相互转换。在土地利用转型的过程中，伊州区北部的草地主要转变为耕地；巴里坤县东南部的耕地主要转变为草地。其次为“未利用地-耕地”主要在伊州区北部和伊吾县境内。转型面积最少的为“耕地-林地”，主要分布在伊州区北部和伊吾县中部，呈现零散分布，耕地的重心从西南向东北方向迁移，范围在扩大，扩大的主要方向为东南—西北方向。
（二）展望。本文分析了哈密市耕地近30年的时空变化特征，在理论层面，深化了对人地关系与土地利用变化规律的理解，通过揭示耕地利用在时间演变和空间分异的动态过程，能够丰富和发展土地系统科学、农业地理学及可持续发展理论，为构建符合区域特点的耕地转型分析框架提供支撑。在实践层面，一是服务于国家粮食安全与农业现代化战略。精准把握耕地数量、结构及空间格局变化趋势，是优化耕地保护红线管控、实施“藏粮于地”战略和推进农业供给侧结构性改革的重要依据。二是助力区域可持续发展与国土空间优化。通过识别转型过程的空间差异与集聚特征，可为协调耕地保护、生态建设与城乡发展矛盾，实现国土空间精准治理和资源高效配置提供科学指引。三是应对全球环境变化与乡村振兴需求。耕地利用方式转变深刻影响碳排放、生物多样性及乡村生计，研究其时空特征有助于制定适应气候变化的适应性管理策略，并推动乡村产业融合与景观重塑，为全面推进乡村振兴提供决策参考。
（作者单位：新疆农业大学公共管理学院）
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