耕地的弹性变形理论及实证研究
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（． １ 中国地质大学 土地科学技术学 院 ， 北京 １０ ８ ； ． ０ ０ ３ ２ 河南农业大学 资源与环境学院 ， 州 ４０ ０ ） 郑 ５ ０ ２
摘要 ：以耕地 占补平衡制度 实施 为背景 ， 引入 弹性 力学理论 ， 究 了耕地的 系统特征及其弹性 变化理论 ， 探 并以中 国为例 开展 了实证 。研 究表 明 ： １ 耕地 系统的 自组织特性 决定 了其 弹性特征 ， （） 并在 不 同应力条件 下弹性 变化具 阶
示我 国应 强化耕地 资源量质保 护和空 间管制 ， 促进 社会 经济和生 态持续发展 。 关 键 词 ：土地利用 ； 耕地 变化 ； 弹性力 学； 变形阶段 ； 耕地 占补平衡 ； 弹塑性判别 系数 ； 中国 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１０ ． ３３ ２ １ ）２ ０７ ． ５ ０ ３ ２６ （０ ２ ０ ．０ ３ ０ 中图分类号 ：Ｆ ０ ．１ ３ １２
段性 ；２ 应用耕地弹性 变形判别 系数 和判 断规 则对各省份分析后认为 ， （） 浙江、 建、 福 云南、 州、 贵 陕西、 北京 、 东、 广 广 西等地 维持 长期耕地 系统稳 定性难度大 ， 而新 疆、 内蒙古、 黑龙江等后备 资源丰 富省 区则 可保持 较 高的系统稳 定性 ； （ ） ０ ０年 、０ ６年 为我 国耕地 弹性 变形阶段 、 ３ ２１ ２５ 塑性 变形 阶段 和非稳 定 态变形阶段划 分的时 间节 点。研 究有助 于警
第 ３ 卷 第 ２期 １ ２１ ０ ２年 ４月
地域研究与开发
ＡＲＥＡＬ ＲＥＳ ＥＡＲＣＨ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬ０ＰＭＥＮＴ
Ｖｏ． Ｎｏ ２ １３１ ． Ａｐ ． ２ ２ ｒ ０１
耕 地 的 弹 性 变 形 理 论及 实 证研 究
赵 华甫 屈 雪冰 ， ，冯新伟 ，吴克宁 黄 勤 ，
收稿 日期 ：２ １ ０ １—１ １—１ ８；修回 日期 ：２ １ ０ ０ ２— ｌ一１ ９ 基金项 目：国家 自然科学基 金青年基 金 （ ０ ０ ２７） 中央高校 ４９１８ ； 基本业务费课题 （ ２—９—２ １ ３ ４ ０ １— ０ ） 作者简介 ：赵华甫 （ ９ ８一） 男， １７ ， 河南唐 河县人 ， 副教授 ， 博士 ，
据 。但是 ， 迄今为止我 国仍然无法就耕地保 护的最低数 量 目标以及稳 定质量 和布局等达成 共识 。当前 各地土
地利用总体规划 修编 中耕地 和基本农 田的调整 往往 出
现耕地 、 基本农 田避让城镇发展和各种基础设施建设现 象仍 比比皆是 ， 地保护被地 方政府视 同负担 ， 势堪 耕 形 忧 。国务 院 １２亿 ｈ ． ｍ 耕地 红线保护 目标 的提 出无疑 是一支耕地监管 强心针 ， 但是遭 到一些 学者 的质 疑 ， 无 法扎扎实实 落到实地上 。为提 出耕地保 护预警 提供新 的研究思路 ， 本研究从 耕地资源 系统特征 入手 ， 引入弹 性力学理论 ， 就经济社会发展胁迫之下耕地系统弹性及
荷载等外来 因素作 用下所产生 的应力 、 应变 、 位移和稳 景观、 生态等多种功能 ， 对保 障 国家粮食安全 、 资源 定性的学科 ， 学科有 变形连续 规律 、 该 应力一应变关系 安全和生态安全意义重大 ， 也是 当前 资源科学 的重要研 和运动规律三大基本 规律 。其 中， 应力一应变关系理论 究对象。当前 ， 于耕 地资源 ， 关 发达 国家学者 重视土地 用来解 释材料在受到外力作用时， 材料根据受力大小所 质 量 的改 善 和 生 态 景 观 的维 护 ， 过 关 心 其 部 门 配 表现出的各种 变化状态 。塑性变形 与弹性变形 具有关 胜 置 。国内研究重在分析耕地变化及驱 动力 Ｊ耕 联规律 ， 卜 ， 是在应力超过 弹性极 限下 ， 料发生形 状和尺 材 地 的粮 食 安 全 保 障 护 ， 市 化 、 业 化 与 耕 地 保 城 工 寸的不可逆转 的永久变形 。一般弹性 体的变形先 发生 弹性变形 ， 后发生塑性变形。这里 我们将耕地 的塑性变 形认为是弹性变形阶段的延伸 ， 不过多赘述 ２个变形的 差异。实际上 ， 管理学上 已经有将 弹性理论引入并应用 弹性管理的实践 ， 旨在增 强管理 的适应 性和灵 活性 ， 以 等方面 ， 旨在为耕地 的各部 门配置 提供 科学依
我 国是耕地最为稀缺的 国家之一 。改革开放 以来 ， 受工业化 、 城市化快速发 展 的影 响 ， 国耕地 资源 被各 我 项建设大量 占用 ， 其稀缺性 日益 突出， 已成 为农 业生 产 和国民经济可持续发展的瓶颈因素 。耕 地具有经济 、
１ 耕地 的弹性变形理论导人
一
般而 言 ， 弹性 力 学 或 称 弹性 理论 是 研 究 弹 性 体 在
节点及其对社会 、 态和经济 的可能影 响开展研究 ， 生 为 制定科学的耕地管护 目标和政策措施提供理论依据 。
１ １ 耕地 是一 个 自然经 济复合 系统 ．
耕地是 由大气 、 、 水 土壤 、 岩石和地貌等 自然要素 和 耕作活动结 果构成 的 自然经济综合体 。耕地 在人类世 代培育下将大气 、 土壤 、 生物等 自然要素与人类 的耕 翻、
存 在 ， 质 构 成 是 否 具 有 较 紧 密 的 关 联 而 成 为 一 质量变化背景下一定 尺度 内结 构 、 能等方 面具有 稳定 性、 功 自我恢 复能 力？ 这一物质存 在是否也遵 从应力一应变规律并 具有有 限
弹性 特 征 ？等 等 。
系 统 变化 的阶 段性 特 征 ， 家 和 各 省 弹 塑 性 变 化 的 时 间 国
适应系统外部环境和内部条件千变万化 的形势 ， 实现灵
活管理 。耕地 的弹性变形理 论的核心 目的是借鉴 弹性 理论来 阐明耕地在各 种驱动力作用 下 的变化 状态。要 进行理论的移植 ， 必须要探讨 几点 ： 耕地作 为一个 客观
摘要 ：以耕地 占补平衡制度 实施 为背景 ， 引入 弹性 力学理论 ， 究 了耕地的 系统特征及其弹性 变化理论 ， 探 并以中 国为例 开展 了实证 。研 究表 明 ： １ 耕地 系统的 自组织特性 决定 了其 弹性特征 ， （） 并在 不 同应力条件 下弹性 变化具 阶
示我 国应 强化耕地 资源量质保 护和空 间管制 ， 促进 社会 经济和生 态持续发展 。 关 键 词 ：土地利用 ； 耕地 变化 ； 弹性力 学； 变形阶段 ； 耕地 占补平衡 ； 弹塑性判别 系数 ； 中国 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１０ ． ３３ ２ １ ）２ ０７ ． ５ ０ ３ ２６ （０ ２ ０ ．０ ３ ０ 中图分类号 ：Ｆ ０ ．１ ３ １２
段性 ；２ 应用耕地弹性 变形判别 系数 和判 断规 则对各省份分析后认为 ， （） 浙江、 建、 福 云南、 州、 贵 陕西、 北京 、 东、 广 广 西等地 维持 长期耕地 系统稳 定性难度大 ， 而新 疆、 内蒙古、 黑龙江等后备 资源丰 富省 区则 可保持 较 高的系统稳 定性 ； （ ） ０ ０年 、０ ６年 为我 国耕地 弹性 变形阶段 、 ３ ２１ ２５ 塑性 变形 阶段 和非稳 定 态变形阶段划 分的时 间节 点。研 究有助 于警
第 ３ 卷 第 ２期 １ ２１ ０ ２年 ４月
地域研究与开发
ＡＲＥＡＬ ＲＥＳ ＥＡＲＣＨ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬ０ＰＭＥＮＴ
Ｖｏ． Ｎｏ ２ １３１ ． Ａｐ ． ２ ２ ｒ ０１
耕 地 的 弹 性 变 形 理 论及 实 证研 究
赵 华甫 屈 雪冰 ， ，冯新伟 ，吴克宁 黄 勤 ，
收稿 日期 ：２ １ ０ １—１ １—１ ８；修回 日期 ：２ １ ０ ０ ２— ｌ一１ ９ 基金项 目：国家 自然科学基 金青年基 金 （ ０ ０ ２７） 中央高校 ４９１８ ； 基本业务费课题 （ ２—９—２ １ ３ ４ ０ １— ０ ） 作者简介 ：赵华甫 （ ９ ８一） 男， １７ ， 河南唐 河县人 ， 副教授 ， 博士 ，
据 。但是 ， 迄今为止我 国仍然无法就耕地保 护的最低数 量 目标以及稳 定质量 和布局等达成 共识 。当前 各地土
地利用总体规划 修编 中耕地 和基本农 田的调整 往往 出
现耕地 、 基本农 田避让城镇发展和各种基础设施建设现 象仍 比比皆是 ， 地保护被地 方政府视 同负担 ， 势堪 耕 形 忧 。国务 院 １２亿 ｈ ． ｍ 耕地 红线保护 目标 的提 出无疑 是一支耕地监管 强心针 ， 但是遭 到一些 学者 的质 疑 ， 无 法扎扎实实 落到实地上 。为提 出耕地保 护预警 提供新 的研究思路 ， 本研究从 耕地资源 系统特征 入手 ， 引入弹 性力学理论 ， 就经济社会发展胁迫之下耕地系统弹性及
荷载等外来 因素作 用下所产生 的应力 、 应变 、 位移和稳 景观、 生态等多种功能 ， 对保 障 国家粮食安全 、 资源 定性的学科 ， 学科有 变形连续 规律 、 该 应力一应变关系 安全和生态安全意义重大 ， 也是 当前 资源科学 的重要研 和运动规律三大基本 规律 。其 中， 应力一应变关系理论 究对象。当前 ， 于耕 地资源 ， 关 发达 国家学者 重视土地 用来解 释材料在受到外力作用时， 材料根据受力大小所 质 量 的改 善 和 生 态 景 观 的维 护 ， 过 关 心 其 部 门 配 表现出的各种 变化状态 。塑性变形 与弹性变形 具有关 胜 置 。国内研究重在分析耕地变化及驱 动力 Ｊ耕 联规律 ， 卜 ， 是在应力超过 弹性极 限下 ， 料发生形 状和尺 材 地 的粮 食 安 全 保 障 护 ， 市 化 、 业 化 与 耕 地 保 城 工 寸的不可逆转 的永久变形 。一般弹性 体的变形先 发生 弹性变形 ， 后发生塑性变形。这里 我们将耕地 的塑性变 形认为是弹性变形阶段的延伸 ， 不过多赘述 ２个变形的 差异。实际上 ， 管理学上 已经有将 弹性理论引入并应用 弹性管理的实践 ， 旨在增 强管理 的适应 性和灵 活性 ， 以 等方面 ， 旨在为耕地 的各部 门配置 提供 科学依
我 国是耕地最为稀缺的 国家之一 。改革开放 以来 ， 受工业化 、 城市化快速发 展 的影 响 ， 国耕地 资源 被各 我 项建设大量 占用 ， 其稀缺性 日益 突出， 已成 为农 业生 产 和国民经济可持续发展的瓶颈因素 。耕 地具有经济 、
１ 耕地 的弹性变形理论导人
一
般而 言 ， 弹性 力 学 或 称 弹性 理论 是 研 究 弹 性 体 在
节点及其对社会 、 态和经济 的可能影 响开展研究 ， 生 为 制定科学的耕地管护 目标和政策措施提供理论依据 。
１ １ 耕地 是一 个 自然经 济复合 系统 ．
耕地是 由大气 、 、 水 土壤 、 岩石和地貌等 自然要素 和 耕作活动结 果构成 的 自然经济综合体 。耕地 在人类世 代培育下将大气 、 土壤 、 生物等 自然要素与人类 的耕 翻、
存 在 ， 质 构 成 是 否 具 有 较 紧 密 的 关 联 而 成 为 一 质量变化背景下一定 尺度 内结 构 、 能等方 面具有 稳定 性、 功 自我恢 复能 力？ 这一物质存 在是否也遵 从应力一应变规律并 具有有 限
弹性 特 征 ？等 等 。
系 统 变化 的阶 段性 特 征 ， 家 和 各 省 弹 塑 性 变 化 的 时 间 国
适应系统外部环境和内部条件千变万化 的形势 ， 实现灵
活管理 。耕地 的弹性变形理 论的核心 目的是借鉴 弹性 理论来 阐明耕地在各 种驱动力作用 下 的变化 状态。要 进行理论的移植 ， 必须要探讨 几点 ： 耕地作 为一个 客观
