洞庭湖平原位于湖南省东北部，包括益阳、常德、岳阳等下辖的19个县（市），耕地资源丰富，其中岳阳市耕地面积350 410 hm²。岳阳市不仅农业基础条件好，还是湖南省第二大经济体以及唯一的国际贸易口岸城市。岳阳楼区位于湖南省岳阳市西北部，西临长江、北滨洞庭，是岳阳市政治、经济、文化中心，交通便捷，素有“湘北门户”之称，属中亚热带大陆季风湿润气候，海拔多在50~150 m之间，年平均气温16.5~17.0℃，年平均降水量1 291.10 mm。属丘陵低山地形，地势总体上东高西低，由阶梯状向洞庭湖倾斜，以岗丘地貌为主，间与平原、湖泊犬牙交错。2018年，全区土地总面积40 733.55 hm²，耕地面积为8 478.12 hm²，占全区土地总面积20.81%，是岳阳市重要粮食生产基地。以该区域进行耕地质量时空演变研究，具有典型性和代表性。

局部空间自相关是反映微观空间单元及其邻域空间单元就某一属性值在局部空间上所表现出的相关性程度^[28]。计算公式如下：

式中：n为研究对象的个数； X_i， X_j分别表示i、j单元的属性值； \overline{X}为观察值的平均值； W_{ij}表示空间邻接矩阵。

考虑到耕地零星图斑较多等缘故，本研究采用面积加权法实现耕地质量综合分值由图斑向行政村转换，避免分析结果较难辨识^[29]。计算公式如下：

式中： X_n表示第n个行政村的耕地质量平均值； X_{in}为行政村n中第i块耕地地块质量分值； S_{in}为第n个行政村中第i个耕地地块面积。

岳阳楼区耕地质量综合分值在58.4269~96.3134之间，耕地质量整体较好。由图2可知岳阳楼区西北部为城区，耕地分布较少，其耕地主要集中在东北与东南部地区，并沿岳阳大道两侧分布。2010年耕地总面积为8 879.58 hm²，各质量等级面积及分布状况有差异，一级地分布最广，占总耕地面积的27.94%，主要分布在西南、东南部，如康王乡、西塘镇、三荷乡、郭镇乡，其他乡镇零星分布。三级地与一级地占比相近，为26.51%，呈均匀分布。二级地面积占比次于一、三级地，为23.42%，四、五级地占比分别为13.20%、8.93%，主要分布在梅溪乡东部，金凤桥办事处南部以及三荷乡北部地区。2010年岳阳楼区一、二、三级地占耕地总面积的77.87%，中高级地占绝大部分，耕地生产潜力较好。2018年耕地总面积为8 478.12 hm²，其中占比最大的依旧是一级地，为31.56%，在空间形态上呈明显的集中连片性。二、三级地面积分别占21.48%、26.88%，且三级地多与二级地交叉分布。四、五级地面积较2010年有所减少，且在空间上多以“插花”形态分布在其他等级耕地之间，表现出散乱、零星态势。与2010年相比，一至五级地面积变化幅度分别为3.62%、-1.94%、0.37%、-0.95%、-1.1%。一方面由于研究期内岳阳楼区切实履行耕地保护的职责，共进行质量建设项目19个，其中土地综合整治项目15个，项目规模为2 362 hm²，土地开发项目4个，项目规模为117.97hm²，加强了田间道路建设，提高了道路通达度，改善了灌区输水、配水设备，建设田间排水沟、灌溉渠以及防洪堤，完善农田防洪和灌排配套工程，使得灌溉保证率与排水条件达到基本满足及以上的耕地分别占全区耕地总面积的84.99%、50.07%，较2010年分别提升了5.94、3.71个百分点，为农民增产增收提供保障。此外项目通过种植绿肥措施以及工程技术手段提升土壤有机质含量、增加有效土层厚度以及缩短耕作距离，经计算研究区内2018年耕地有效土层厚度、有机质含量平均值，较2010年分别提升6.84 cm、0.05g/kg，耕作平均距离缩短2.7 m，促进了岳阳楼区耕地质量提升。另一方面根据岳阳楼区国民经济和社会发展统计公报，2010年岳阳楼区第一、二、三产业结构比为0.7∶18.17∶81.13，2018年产业结构比为2.8∶27.2∶70，第一产业比值下降了2.1个百分点，第三产业比值上升了11.13个百分点，由此可看出岳阳楼区产业重心由第一产业向第三产业转移。产业结构的调整进一步加快了城镇化进程，使得交通等基础设施不断扩增与完善，如城陵矶—松杨湖港区、武广客运专线、岳长城际铁路、岳九铁路、京港澳高速公路复线、杭瑞高速公路以及岳阳三荷机场的建设等，在此过程中加快了建设用地占用优质耕地资源的速度，造成岳阳楼区耕地规整度和连片度变差，产生了许多分布零散、面积较小的残留耕地，致使农户对耕地种植的积极性降低，对劳动和资本的投入变少，甚至可能出现摆荒、弃耕的现象，导致县域优质耕地减少，2010—2018年，岳阳楼区共减少401.46 hm²耕地，其中大部分优质耕地被建设占用，造成岳阳楼区优质耕地面积流失。由等级变化图可知，岳阳楼区耕地质量等级降低面积为251.43 hm²，等级升高面积达到729.95 hm²，等级升高面积是等级降低面积的2.9倍，其中等级提高较大的位于西塘镇北部以及三荷乡东部地区，等级降低的部分则零星分布在岳阳楼区的西南部和东北部地区，等级未发生变化的基本呈现均匀分布。通过对2010、2018年平均耕地质量等级计算，发现2018年平均耕地质量等级为2.43，较2010年提升了0.09个等级。总体来看，岳阳楼区主要以一、三级地为主且耕地质量整体呈上升趋势，尤其是岳阳楼区东部地区提升较大，因为该区域水源地较多，水系发达，耕作灌溉条件好，并且经过多年的整治与投入，耕地质量提升较快。

岳阳楼区2010、2018年的耕地质量等级分布规律相似程度较高，其总体分布趋势是西南、东南部地区好于西北部地区。其中西塘镇东南部和康王乡东部构成的中心区域耕地质量最优，梅溪乡东部以及金凤桥办事处南部区域的耕地质量最劣。由于西塘镇和康王乡耕地面积广阔，占耕地总面积的49%，是农业主产区，土壤熟化程度较高，耕作历史条件较好，政府在人、物、财等方面的投入多于其它乡镇，重视耕地保护。另一方面，如梅溪乡、金凤桥办事处，这类位于城区周边的乡镇，因在城镇化的过程，需要更多的耕地来满足非农化需求，从而使得不少优质耕地被建设占用，人们对耕地实行了重用轻养的非保护性耕作方式，导致“用地不养地”现象，耕地质量提升难度大，甚至出现急剧下降的情况。

利用GeoDa软件计算出岳阳楼区Moran's I分别为0.267091、0.329824，Z值分别为4.1218、5.0871，表明随着时间的推移，耕地质量在空间分布上呈现出较强的正相关性且聚集性规律逐渐显著。

由图3可知，部分行政村在空间上呈现出集聚性，但大部分表现为非显著型。2010年呈相关性的行政村有28个，占比为23.53%。其中正相关HH和LL型各有15个与5个，负相关HL与LH型分别有6个与2个。从空间格局来看，正相关HH和LL型均表现出明显集聚特征，其中HH型主要成团状分布于西塘镇的东南部、康王乡的东南部以及郭镇乡、奇家岭办事处、康王乡三镇交汇处；LL型主要分布在西塘镇的北部、金凤桥办事处的大部；LH型主要分布在西塘镇西南部、康王乡东部；HL型零星分布在梅溪乡南部。2018年呈相关性的行政村有32个，占比为26.89%，其中HH型有17个，主要分布在西塘镇的东南部以及郭镇乡—奇家岭办事处—康王乡交界处，其分布格局与一、二级地分布基本吻合。随着时间推移HH型有所扩大，说明土地整治、灌排设施的完善，使得耕地生产条件得到改善，区域间耕地质量差距缩小，空间集聚性增强。从空间上看，HH型大部分位于地势平坦，土壤肥沃，有机质含量高，灌排设施良好，耕作距离短，土地利用类型多为经济效益较高的水田，耕作自然条件优越的区域，并且区域内经济发展水平也相对较高，如奇家岭办事处南部，因靠近城市中心，有国道、省道穿插其中，交通便利，道路通达度高，受到其辐射带动作用强，加速了区域间要素流动，耕地产出能力相对较高，同时便捷的交通也便于耕地质量提升项目的实施，降低了农业投入成本。2018年LL型比2010年增加了4个，其分布格局与四、五级地的分布基本吻合，主要集中分布在金凤桥办事处以及梅溪乡。这部分耕地虽处于交通便利、经济状况良好的区域，但因位于城区范围，受城市化进程影响，致使城镇周边大量连片分布且便于集约化耕种的优质耕地流失，耕地斑块化、破碎化程度较高，多呈狭长分布，不便于机械化运作与规模经营，同时也因耕地非农化的缘故，致使耕地种植和耕作成本大幅度上升，可见城市发展对耕地质量空间分布影响显著。西塘镇北部区域由2010年的LL变为2018年的HL，说明该地区耕地质量在9年间有了较大提高，自身的耕地质量由低转高。2018年LH型分布大致与2010年相同，大多分布在HH型周边，该区域受地形影响，耕地较为破碎，连片性差，田间管理难度大，耕地产出率低。而与此区域相对的西塘镇南部则是位于地形起伏较小的低山丘陵和平原区，耕地集中连片分布，适宜大规模机械化作业，耕地质量优渥。而空间分布上呈现非显著型的行政村在岳阳楼区皆有分布，该部分耕地在进行农业耕作时，需通过制定具体的土地综合整治规划，落实相关耕地保护政策，围绕“田、水、路、林、村”的综合整治目标，加大对农业的生产投入，积极促使该区域向HH型转化，从而改善农业生产条件，提升区域粮食安全保障能力，达到合理利用耕地和切实保护耕地的现实需求，推动现代农业发展。

结合耕地质量等级分布图、LISA图以及耕地保护相关原则，采用矩阵组合法将研究区划为核心保护区、优先提升区、综合改良区三种保护分区。以2018年耕地质量为例，其中HH型与大部分高质量耕地空间分布上保持一致，表现出明显均质特征，应划入核心保护区进行重点保护，严禁非农建设；LL型与之相反，因耕地质量水平低，需因地制宜综合改良，发掘其潜在特质；HL型与LH型容易受到空间极化效应的影响，因此需在保护高质量耕地的基础上，积极整治低分值耕地，故划为优先提升区（表5，图4）。

核心保护区主要集中在郭镇乡西南部、西塘镇东南部、三荷乡中部以及康王乡与奇家岭办事处交界处等地区，面积为2 927.29hm²，占总耕地面积的34.53%，以一、二级地为主。该区域地势平坦，水源充足，土壤肥沃，耕地集中连片分布，机械化程度高，交通便利，耕作自然和利用条件优越，是岳阳楼区粮食生产的高产稳产区。故对于核心保护区的耕地需实施最严格的耕地保护制度并完善监管机制，在空间管制上需纳入禁止建设区，禁止一切非农业活动，优先将其划为永久基本农田保护区和高标准农田建设区。在保持现有耕地质量水平的基础上，继续强化耕地保护措施，如积极推广测土配方施肥，农膜减量，建立耕地质量监测系统。努力推动土地流转，加快农村宅基地改革，优化整合农村居民点，从而提高农业机械化和现代化水平，实现对耕地的精细化管理，以期对周围低质量耕地产生扩散效应，做到以农带农，促进其邻近区域农业的发展。

优先提升区主要分布在金凤桥办事处北部地区、梅溪乡中部、湖滨办事处、三荷乡东北部、西南部等地区，面积为3 848.48 hm²，占总耕地面积的45.39%，以三级地为主。该区域内高质量耕地与低质量耕地交错分布，因此应重点改良低质量耕地，防止高质量耕地被极化效应所影响。对远离城区且属于低值区耕地的乡镇，如三荷乡东北部，该区域地形起伏大，土壤有机质含量较低，交通闭塞，对耕地的资金投入少，农业基础设施不完善，田间管理难度较大，经济发展水平相对落后。因此对该地区可加大政策扶持，如进行土地综合整治开发，加强农田水利设施建设，完善灌排设施，合理调整农业种植模式，不断提高耕地资源有效利用效率，保持耕地多效益高产量，从而实现耕地的可持续利用。坚持用地和养地相结合，调控耕地利用强度，逐步减少农药化肥使用量，增施有机肥，实行秸秆还田，改善农业耕作环境，使不同田块地力得以恢复。对于位于城市发展核心区且质量较低的耕地，在适度满足城市发展建设的基础上，可因地制宜开发利用本区域优势特色资源，如作为城市南延核心区的湖滨办事处，因靠近南湖、洞庭湖以及岳阳楼风景区，风景优美、产业兴旺、交通便捷、基础设施完善，因此可打造成为旅游休闲、商贸投资、居家生活的理想之地。

综合改良区主要分布在梅溪乡东部、三荷乡中部、西塘镇西部以及康王乡、三荷乡交界处等地区，面积为1 702.34 hm²，占总耕地面积的20.08%，以四、五级地为主。该部分耕地绝大部分位于山区，偏离主干道和农村居民点，交通不便，基础设施缺乏，耕地利用条件差。为此可兴修水利，完善灌排设施，推广节水灌溉技术，加强对田间生产道路建设，提高田间道路通达度。结合当地农业产业空间布局，如西塘镇的优质梨和胡柚、康王乡的樱花都是其区域的特色，因此可以充分利用当地的地理区位、资源、技术和文化优势，发展优势农业产业，在保证粮食自给的情况下扩大生产规模，打造特色农业品牌，探索出一条符合当地实际发展之路，形成“一乡一业”“一村一品”的特色经济，从而促进农村经济发展，提高农民收入，解决部分农民就业问题。对于部分位于城市周边，区位条件优越，但因非农建设占用，导致耕地适宜性与连片性差的耕地，可通过对土地进行空间优化布局、土地权属调整及土地平整等措施来增大耕地连片性。以市场为导向，充分利用区位优势，如梅溪乡拥有众多花卉苗木、蔬菜、养殖基地，可科学规划镇域功能，发展集生产、休闲、娱乐于一体的休闲观光农业，实现农业产业升级，产业主体发展多样化，满足其社会经济发展需求，这种因地制宜的进行耕地差别化、精细化整治，挖掘其潜在特质，有利于稳定提升耕地综合质量。