范 輝，陳 超，余國忠

(1.信陽師范學(xué)院城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河南信陽464000;2.湖南省國土資源規(guī)劃院，湖南長沙410007)

城市用地規(guī)模擴(kuò)張是耕地資源減少的主要原因之一[1-3]。探索耕地資源規(guī)模與城市化水平之間的耦合關(guān)系，對于合理控制城市用地規(guī)模、保護(hù)耕地資源等方面具有重要的理論意義和實(shí)踐價值。近年來，學(xué)術(shù)界對耕地資源與城市化之間的關(guān)系進(jìn)行了積極的探索，并取得了一定的研究成果。有的學(xué)者對城市化發(fā)展與耕地保護(hù)之間的關(guān)系進(jìn)行了定性研究[4-5]。也有學(xué)者采用定量的分析方法研究耕地資源與城市化之間的關(guān)系[6-8]。還有的學(xué)者探索了耕地數(shù)量與城市化、工業(yè)化三者之間的關(guān)系[10]。學(xué)術(shù)界對耕地資源與城市化關(guān)系的研究多采用相關(guān)分析、回歸分析等方法，多以同一區(qū)域不同年份耕地資源與城市化水平的數(shù)量關(guān)系作為研究內(nèi)容。耕地資源和城市化水平之間能否協(xié)調(diào)發(fā)展，對區(qū)域的耕地保護(hù)、城市建設(shè)和社會經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展等方面有直接的影響。本研究以河南省為例，首先構(gòu)建耕地資源和城市化水平指標(biāo)體系，進(jìn)行定量化分析;然后研究了1990，1995，2000和2005年這4個年份河南省所轄地區(qū)耕地資源與城市化水平協(xié)調(diào)發(fā)展的類型和空間布局等問題。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 指標(biāo)體系

在遵循科學(xué)性、可比性、可得性和針對性等原則的基礎(chǔ)上，同時考慮到本研究的時段(1990—2005年)較長，個別統(tǒng)計指標(biāo)和統(tǒng)計口徑發(fā)生變化等因素，并結(jié)合學(xué)術(shù)界相關(guān)研究成果[10-13]，對耕地資源與城市化水平耦合的指標(biāo)體系進(jìn)行構(gòu)建。然后，對耕地資源指數(shù)和城市化水平指數(shù)進(jìn)行分解和歸納。從利用效率、產(chǎn)出強(qiáng)度、投入強(qiáng)度和持續(xù)能力等4個方面，將耕地資源指數(shù)進(jìn)行內(nèi)涵的擴(kuò)充和特征總結(jié);從人口城市化、經(jīng)濟(jì)城市化、結(jié)構(gòu)城市化和科技城市化等4個方面，對城市化水平指數(shù)進(jìn)行了指標(biāo)分解和特征細(xì)化。在此基礎(chǔ)上，選擇8類19個二級因子(表1)進(jìn)行耕地資源與城市化水平協(xié)調(diào)的時空演變分析。

表1 耕地資源與城市化水平耦合的指標(biāo)體系

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究使用的19個二級因子均來源于 1991，1996，2001和2006年的《河南統(tǒng)計年鑒》。部分?jǐn)?shù)據(jù)直接來源各年的統(tǒng)計年鑒，而有的數(shù)據(jù)經(jīng)處理而得。為了提高河南省不同地區(qū)之間在耕地面積與城市化水平協(xié)調(diào)關(guān)系上的可比性，突出使用了單位強(qiáng)度指標(biāo)和相對指標(biāo)。

1.3 研究方法

1.3.1 數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理 為了解決數(shù)據(jù)之間的可比性，對初始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理。對于越大越有利于系統(tǒng)發(fā)展的指標(biāo)，采用正向指標(biāo)計算公式進(jìn)行處理;同理，對于越小越有利于系統(tǒng)發(fā)展的指標(biāo)，采用負(fù)向指標(biāo)計算公式進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)處理的公式為:

1.3.2 綜合水平的計算 在軟件SPSS 14.0的幫助下，采用主成分分析法對耕地資源指數(shù)和城市化水平指數(shù)分別進(jìn)行了計算。主要計算步驟為:(1)利用軟件SPSS 14.0對耕地資源、城市化水平經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行主成分分析。根據(jù)主成分累計貢獻(xiàn)率大于85%的原則，分別提取了耕地資源指數(shù)、城市化水平指數(shù)的主成分，并得到各自的得分系數(shù)矩陣。(2)根據(jù)主成分得分系數(shù)矩陣，可以得到各主成分得分。(3)以主成分的方差貢獻(xiàn)率占累計方差貢獻(xiàn)率的比例作為權(quán)數(shù)，以相應(yīng)主成分得分為變量，分別構(gòu)造耕地資源、城市化水平的評價函數(shù):

式中 :f(x)——耕地資源指數(shù) ;z1，z2，z3，z4— —耕地資源的第一、二、三、四主成分得分;g(y)——城市化水平指數(shù) ;z5，z6，z7— —城市化水平的第一 、二 、三主成分得分。

1.3.3 耕地資源與城市化水平協(xié)調(diào)度的計算 耦合度和協(xié)調(diào)度的計算模型很多，均有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)耕地資源和城市化水平之間的特點(diǎn)，本研究借鑒廖重斌提出的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展模型[14]。計算模型如下:

式中:C——協(xié)調(diào)度;k——調(diào)節(jié)系數(shù)，本研究取 k=2;T——耕地資源與城市化水平的綜合評價指數(shù);α，β——待定系數(shù)，由于耕地資源保護(hù)和城市化建設(shè)同等重要，因此取 α=β=0.5;D——協(xié)調(diào)發(fā)展度。計算結(jié)果見表2。

表2 耕地資源與城市化水平的協(xié)調(diào)發(fā)展度

1.3.4 協(xié)調(diào)類型的劃分 為了便于說明耕地資源與城市化水平之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，有必要對協(xié)調(diào)發(fā)展度進(jìn)行等級劃分。協(xié)調(diào)發(fā)展度的取值范圍是(0，1)，其值越大，表示耕地資源與城市化水平之間越協(xié)調(diào);反之則反。同時，考慮到將有很多地區(qū)的協(xié)調(diào)發(fā)展度將落在取值區(qū)間的中間部分，因此，這部分應(yīng)該細(xì)分，而兩端劃分的區(qū)間相對大一些。在結(jié)合耕地資源與城市化水平協(xié)調(diào)關(guān)系的自身特點(diǎn)及參考相關(guān)成果基礎(chǔ)上[15]，將協(xié)調(diào)發(fā)展度劃分為6個類型(表3)。

表3 協(xié)調(diào)發(fā)展度的劃分標(biāo)準(zhǔn)與類型

2 研究結(jié)果

2.1 耕地資源指數(shù)分析

根據(jù)4個年份各地區(qū)的耕地指數(shù)可以看出，平均值出現(xiàn)了“降低—上升—降低”的特征，說明從總體上河南省耕地資源的利用出現(xiàn)了波動現(xiàn)象;而極差、方差和變異系數(shù)均呈現(xiàn)“增加—減少—增加”的變化趨勢，表明在研究期同一年份全省各地區(qū)間的耕地資源指數(shù)變化現(xiàn)象不一致。所研究的4個年份中，耕地資源指數(shù)較高和較低的地區(qū)均相對比較集中，如商丘、周口、駐馬店、南陽、信陽、開封和濮陽等地區(qū)的耕地資源指數(shù)較高，而鄭州、洛陽、平頂山、焦作等地區(qū)的耕地資源指數(shù)則相對較低。這說明耕地資源指數(shù)的高低與該地區(qū)的工農(nóng)業(yè)發(fā)展密切相關(guān)。豫東、豫南是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)地區(qū)，耕地資源指數(shù)較高;而豫中、豫北和豫西的部分地區(qū)工業(yè)發(fā)展較高，但耕地資源指數(shù)則相對較低。也有個別地區(qū)出現(xiàn)了異?，F(xiàn)象，如三門峽。雖然該地區(qū)工業(yè)不發(fā)達(dá)，但由于境內(nèi)多山地和丘陵，因此該地區(qū)的耕地資源利用指數(shù)并不高。

2.2 城市化水平指數(shù)分析

從4個年份各地區(qū)城市化水平指數(shù)可以看出，各年份的平均值呈明顯的上升現(xiàn)象，說明全省城市化水平在逐步提高。極差和方差均出現(xiàn)了“增加—減少—增加”的變化特征，這表明同一年份全省各地區(qū)間的城市化水平的差異變化不一致。各年份城市化水平指數(shù)較高的地區(qū)比較集中在工業(yè)基礎(chǔ)較高的豫中、豫北和豫西的部分地區(qū)，即鄭州、焦作、新鄉(xiāng)、洛陽等地區(qū);而豫東和豫南的城市化發(fā)展則相對滯后。在研究期，城市化水平提高較快的地區(qū)出現(xiàn)了兩種現(xiàn)象，一是城市或工業(yè)發(fā)展較快的地區(qū)，如鄭州、焦作和平頂山等市;二是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)地區(qū)，如商丘、周口、南陽和信陽等市。這說明工業(yè)基礎(chǔ)較高的地區(qū)發(fā)展城市化有一定的優(yōu)勢，然而傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)地區(qū)在城市化建設(shè)方面也有自己的長處。

2.3 耕地與城市化協(xié)調(diào)發(fā)展類型分析

2.3.1 協(xié)調(diào)發(fā)展度等級特征 根據(jù)協(xié)調(diào)發(fā)展度的劃分標(biāo)準(zhǔn)與類型(表4)，1990年耕地資源與城市化水平中度失調(diào)型的地區(qū)有4個，占地區(qū)總數(shù)的23.53%;輕度失調(diào)型地區(qū)有5個，占全省地區(qū)總數(shù)的29.41%;其余地區(qū)的協(xié)調(diào)度全部為初級協(xié)調(diào)型，占地區(qū)總數(shù)的47.06%。這說明該年份耕地資源與城市化水平協(xié)調(diào)程度整體偏低。在1995年，中度失調(diào)型地區(qū)與1990年相比略有增加，數(shù)量為 5個，占地區(qū)總數(shù)的29.41%;輕度失調(diào)型的地區(qū)為5個，占全省地區(qū)總數(shù)的29.41%;其余地區(qū)的耕地資源與城市化水平協(xié)調(diào)度類型為初級協(xié)調(diào)型，占地區(qū)總數(shù)的41.18%。在協(xié)調(diào)度的等級分布上，該年份與1990年基本相同。

表4 不同年份協(xié)調(diào)發(fā)展類型分布

2000年河南省整體以初級協(xié)調(diào)型為主，地區(qū)數(shù)量為11個，占全省地區(qū)總數(shù)的61.11%;輕度失調(diào)型和中級協(xié)調(diào)型的地區(qū)分別為3個、4個，其比例分別為16.67%和22.22%。這說明該年份全省耕地資源與城市化水平的協(xié)調(diào)關(guān)系明顯好轉(zhuǎn)，以初級協(xié)調(diào)型為主。

2005年河南省耕地資源與城市化水平協(xié)調(diào)度類型為中級協(xié)調(diào)型的地區(qū)達(dá)到11個，占地區(qū)總數(shù)的61.11%;其次是初級協(xié)調(diào)型，占地區(qū)總數(shù)的22.22%;中度失調(diào)型和輕度失調(diào)型數(shù)量較少。由此可見，在2005年河南省耕地資源與城市化水平之間的協(xié)調(diào)關(guān)系與前3個年份相比有很大的提高。

從以上4個年份耕地資源與城市化水平協(xié)調(diào)關(guān)系可以看出，1990和1995年全省各地區(qū)的協(xié)調(diào)發(fā)展類型基本相同，失調(diào)型和初級協(xié)調(diào)型各占地區(qū)總數(shù)的約1/2。2000年有所好轉(zhuǎn)，全省以初級協(xié)調(diào)型為主。2005年全省以中級協(xié)調(diào)型為主，初級協(xié)調(diào)型和中級協(xié)調(diào)型的地區(qū)占地區(qū)總數(shù)的83.33%。

2.3.2 協(xié)調(diào)發(fā)展度空間分布特征 1990年河南省各地區(qū)僅有3種協(xié)調(diào)發(fā)展類型，以初級協(xié)調(diào)型為主。在該年份，初級協(xié)調(diào)型的地區(qū)主要分布在工業(yè)基礎(chǔ)比較好的豫中、豫北和豫西地區(qū)，然而三門峽由于城市化水平指數(shù)和耕地資源指數(shù)均不高，所以該地區(qū)也屬于初級協(xié)調(diào)型。中度失調(diào)型多分布在豫東和豫南地區(qū)，這些地區(qū)耕地資源指數(shù)較高，但城市化水平指數(shù)相對較低。開封、許昌、漯河和南陽屬于輕度失調(diào)型地區(qū)，因?yàn)檫@些地區(qū)的城市化水平指數(shù)低于各自的耕地資源指數(shù)。

在1995年，初級協(xié)調(diào)型多分布在豫中、豫北地區(qū)，這些地區(qū)的工業(yè)基礎(chǔ)處于中等偏上水平。輕度失調(diào)型地區(qū)是鄭州、洛陽、開封、南陽和濮陽，這些地區(qū)中有一個指數(shù)高于另一個指數(shù)，即要么城市化水平指數(shù)較高，要么耕地資源指數(shù)較高。中度失調(diào)型地區(qū)僅有商丘、周口、駐馬店和信陽4個地區(qū)，其原因是這些地區(qū)耕地資源指數(shù)遠(yuǎn)高于城市化水平指數(shù)，即城市化水平相對較低。

2000年耕地資源與城市化水平呈中級協(xié)調(diào)類別的地區(qū)有洛陽、安陽、新鄉(xiāng)和焦作，這些地區(qū)的兩個方面的指數(shù)都不高，但差異不大。在該年份，初級協(xié)調(diào)型的地區(qū)數(shù)量占總數(shù)的一半以上，且分布較為廣泛，主要集中在豫中以及豫南、豫西和豫北的部分地區(qū)。這些地區(qū)的指數(shù)出現(xiàn)兩個方面的特征，其一，兩種指數(shù)中一種較高，如鄭州地區(qū)的城市化水平指數(shù)達(dá)到了0.676 0而耕地資源指數(shù)僅為0.267 5，信陽地區(qū)城市化水平指數(shù)僅為0.253 9而耕地指數(shù)卻達(dá)到了0.527 3;其二，兩種指數(shù)均不高，如平頂山、三門峽和濟(jì)源等地區(qū)。輕度失調(diào)型地區(qū)有商丘、周口和駐馬店。這3個地區(qū)的共同點(diǎn)是耕地資源指數(shù)非常高，而城市化水平指數(shù)則相對較低。

2005年在協(xié)調(diào)度類型的劃分上首次出現(xiàn)了4種類型。中級協(xié)調(diào)型數(shù)量最多、分布最廣，多集中在豫東、豫北和豫南的部分地區(qū)。這些地區(qū)的耕地資源指數(shù)和城市化水平指數(shù)雖然不高，但兩者差異不大。初級協(xié)調(diào)型地區(qū)分布在豫南和豫西的部分地區(qū)，主要由于這些地區(qū)兩方面的指數(shù)有一定的差異。輕度失調(diào)型僅有三門峽一個地區(qū)。而鄭州和濟(jì)源市則屬于中度失調(diào)型地區(qū)，其原因是這兩個地區(qū)的城市化水平指數(shù)遠(yuǎn)高于其耕地資源指數(shù)，差距分別為0.782 2和0.367 0。

2005年和1990年相比，耕地資源與城市化水平協(xié)調(diào)發(fā)展度降低的只有鄭州、洛陽和三門峽這3個地區(qū)，尤其是鄭州地區(qū)的協(xié)調(diào)度指數(shù)下降幅度較大。其它地區(qū)的協(xié)調(diào)度均出現(xiàn)了不同程度的上升，其中商丘、周口和信陽這3地區(qū)上升的幅度相對較大。因此，城市化水平較高的地區(qū)，如鄭州、濟(jì)源、洛陽和焦作等，要重視對耕地資源的保護(hù)和集約利用;而周口、駐馬店、信陽和商丘等地區(qū)則要提高城市化進(jìn)程(圖1)。

圖1 耕地資源與城市化發(fā)展的協(xié)調(diào)發(fā)展類型分布

2.3.3 協(xié)調(diào)發(fā)展度等級差異變動 從表5可以看出，1990—2005年間河南省各地區(qū)耕地資源與城市化水平協(xié)調(diào)度的平均值呈上升趨勢，說明在研究期間河南省耕地資源與城市化水平的耦合關(guān)系逐漸向良性發(fā)展。極差、方差和變異系數(shù)均出現(xiàn)了“先縮小后擴(kuò)大”的特點(diǎn)，說明研究期間全省各地區(qū)協(xié)調(diào)度各年份的變化均不一致，尤其是2005年各地區(qū)間協(xié)調(diào)度的差異出現(xiàn)增大的特點(diǎn)。

從標(biāo)準(zhǔn)偏度系數(shù)上看，4個年份協(xié)調(diào)發(fā)展度的均值都在峰值的右邊。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)峰度系數(shù)，2005的協(xié)調(diào)發(fā)展度的集中程度高于正態(tài)分布，其它年份均低于正態(tài)分布。

表5 協(xié)調(diào)發(fā)展度的相關(guān)統(tǒng)計指標(biāo)

3 結(jié)論

(1)各年份耕地資源指數(shù)的區(qū)域分布特征基本一致。在研究期間，耕地資源指數(shù)高的區(qū)域一般是商丘、周口、駐馬店、南陽、信陽等地區(qū)，這些地區(qū)是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大市，耕地資源稟賦豐富，且單位產(chǎn)出較高;鄭州、洛陽、平頂山、焦作等地區(qū)耕地資源指數(shù)較低，主要原因是這些地區(qū)的工業(yè)基礎(chǔ)較好，而對農(nóng)業(yè)的發(fā)展重視不夠。

(2)在研究期間全省城市化水平呈現(xiàn)出明顯的上升現(xiàn)象，但全省各地區(qū)間的城市化水平進(jìn)步則不完全一致。同一年份，工業(yè)基礎(chǔ)較高的豫中、豫北和豫西的部分地區(qū)城市化水平指數(shù)較高，而豫東和豫南的城市化發(fā)展則相對滯后。耕地資源利用水平的提高是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)區(qū)耕地資源與城市化協(xié)調(diào)發(fā)展的重要途徑。

(3)協(xié)調(diào)發(fā)展度的高低與耕地資源指數(shù)和城市化水平指數(shù)的大小及其它們之間的差異有關(guān)。從全省范圍看，各年份耕地資源與城市化水平協(xié)調(diào)度在逐步上升。1990和1995年河南省各地區(qū)耕地資源與城市化水平協(xié)調(diào)發(fā)展類型在數(shù)量上沒有大的區(qū)別，以初級協(xié)調(diào)型和失調(diào)型各占1/2。而2000和2005年，高等級協(xié)調(diào)發(fā)展類型在數(shù)量分布上有很大的提高。

(4)從空間分布上分析，各年份協(xié)調(diào)發(fā)展度的空間布局不明顯。在研究前期，耕地資源與城市化水平失調(diào)的地區(qū)主要是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)區(qū)，如商丘、周口、駐馬店和信陽等地區(qū);在研究后期，失調(diào)發(fā)展的地區(qū)主要集中在工業(yè)基礎(chǔ)較好、城市化水平較高的地區(qū)，如鄭州、濟(jì)源等地區(qū)。

(5)要針對不同的區(qū)域采取不同的發(fā)展策略。鄭州市作為河南省省會城市化水平一直在該省地級市中最高，而近年來工業(yè)化和城市化的發(fā)展導(dǎo)致大量耕地非農(nóng)化，城市用地規(guī)模過度擴(kuò)張，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入不夠，因而使該地區(qū)的協(xié)調(diào)發(fā)展度在波動變化中降低。因此，鄭州市應(yīng)嚴(yán)格控制耕地非農(nóng)化，提高城市土地集約利用水平，重視農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設(shè)。濟(jì)源、三門峽、洛陽等地區(qū)也面臨著相同的境況，也應(yīng)該采取與鄭州相同的發(fā)展策略。商丘、周口和駐馬店等地區(qū)是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)地區(qū)，農(nóng)業(yè)發(fā)展較好，而工業(yè)化相對比較落后，因此，這些地區(qū)要在嚴(yán)格保護(hù)耕地資源的基礎(chǔ)上大力推進(jìn)城市化進(jìn)程，促使協(xié)調(diào)發(fā)展度的提高。與其它地區(qū)相比，鶴壁、許昌、安陽等地區(qū)的耕地資源指數(shù)和城市化水平指數(shù)兩者相對較低，因此，這些地區(qū)既要保護(hù)好耕地、重視農(nóng)業(yè)發(fā)展，同時也要大力提高城市化的速度?？傊?，各地區(qū)要根據(jù)本地區(qū)的實(shí)際情況，因地制宜地采取相應(yīng)的發(fā)展策略。

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