使用贝叶斯网络建模研究城乡结合部耕地变化驱动机制

为什么城市边缘正在消失的田地很重要

在快速增长的城市郊区，曾经的稻田和菜地往往被公寓楼和高速公路取代。这种变化不仅让农民遭遇局部不便；它影响粮食安全、防洪能力，甚至改变整个区域的特征。本研究聚焦于中国中部的快速发展城市南昌，深入探讨城乡结合部耕地萎缩的方式与原因——以及在城市持续扩张的同时如何保护这些耕地。

城市与乡村的交汇地带

城乡结合部是介于密集城市中心与开阔乡村之间那条模糊且不断变化的地带。在这些区域，工厂、新建住宅区与传统村庄并存。正因为区域混杂且变化迅速，长期以来很难对其进行有效绘图或管理。作者们构建了一种新的方法，利用卫星影像、土地利用图、夜间灯光数据以及人口、道路和经济统计资料，追踪二十多年间的变化。他们的模型根据景观破碎程度、建设用地比例和土地利用变化速度，将南昌的地域划分为城市、结合部和乡村三类。

追踪城市的扩张

将该方法应用于2000年至2024年的数据，研究团队发现南昌的城乡结合部显著扩展。面积从约1.2万公顷增长到超过5.4万公顷，并由围绕城市核心的狭窄环带变为包绕主要建成区的宽广U形带。在这一地带内，耕地利用的格局讲述了一个清晰的故事：每个研究期内，离开农业的土地都多于进入农业的土地。靠近市区的大而连续的耕地尤其容易被转用，而新出现的耕地多分布在更远处、零散且面积较小的地块。随着时间推移，这导致地块破碎化加剧，使耕作更困难、效率更低。

失去的耕地都去了哪里

研究具体考察了耕地的变化路径。每一宗土地都被跟踪为保持耕作、转出为其他用途，或由其他用途转回为耕地。大部分消失的耕地被转为住宅、工业、道路或其他城市建设用地；较小的部分变为水域或林地、草地等生态用地。尽管市政府确有将部分建设用地、水域或森林等转回耕地的举措——即“转入”——但这些新增耕地规模不足以抵消持续的“转出”。结果是结合部耕地呈净减少，即便存在以补偿方式平衡占用与新增的努力。

发掘潜在驱动因素

为了超越简单的地图与总量统计，研究者使用了贝叶斯网络模型，这是一种将原因与结果联系起来的概率图模型。他们向模型输入了地形、到河流的距离、到主要道路和市中心的距离、规划的基本农田保护、官方城市增长边界以及人口与经济活动水平等信息。模型显示，耕地损失的最强单一驱动是建设占用——即城市建设项目占用田地——尤其在道路与城市服务设施临近的区域。生态工程（如公园建设或湿地恢复）也有贡献，但影响要小得多。永久基本农田区等政策工具确实有助于减缓转用，但在这一结合部区域，它们的作用仍小于新的交通连通和房地产开发的拉力。

在增长与土地之间取得平衡

对于非专业读者而言，结论很直接：在城市边缘，除非有强有力且针对性明确的保护措施，否则道路与建筑几乎总会胜过农作物。在南昌的结合部，耕地被向外推移、被切割成更小的片块，并随着城市扩张而持续减少。作者认为，未来的发展应更少向新田地扩张，更多关注改善已有城市区域，谨慎协调交通项目与耕地保护，并以永久基本农田保护区作为坚实底线。他们的方法与警示适用于世界上许多面临养活人口、安置住户并保护赖以为生土地的快速增长城市。

引用: Wang, J., Zhu, Z., Chen, M. et al. Study on the driving mechanism of cultivated land change in the urban–rural fringe with Bayesian network modeling. Sci Rep 16, 5599 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35760-7

关键词: 城乡结合部, 耕地, 城市化, 土地利用变化, 贝叶斯网络