吳 飛，張容容

(湖北大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430062)

耕地作為人類賴以生存的基本資源，其數(shù)量和質(zhì)量的變化直接關(guān)系到糧食安全、生態(tài)安全以及社會經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展，［1－2］在耕地逐年緊張形勢下如何協(xié)調(diào)經(jīng)濟建設(shè)與耕地保護之間的關(guān)系成為各級政府所面臨的一個重大問題。對于作為農(nóng)業(yè)大省的湖北而言，展開區(qū)域耕地的數(shù)量變化及其驅(qū)動力研究對于明確今后耕地保護的重點和方向至關(guān)重要。因此，許多學(xué)者對湖北省的耕地資源變化開展了相關(guān)研究，［3－5］但其研究時段主要集中于上世紀(jì)九十年代和新世紀(jì)初，此外，多數(shù)研究對政策因素的考慮略顯欠缺。而近年來，湖北省的社會經(jīng)濟條件發(fā)生了較大的變化，并且在未來一段時期， “兩圈一帶”的建設(shè)必然伴隨著城鎮(zhèn)、工業(yè)和交通等用地的增加，這將對耕地保護帶來更大的壓力。因此，選取2000－2011年作為研究時段，在分析全省耕地數(shù)量變化的基礎(chǔ)上對其驅(qū)動力展開探討，以期為今后合理利用耕地資源、保護耕地安全工作提供決策參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

研究中湖北省耕地面積和各項社會經(jīng)濟統(tǒng)計資料均來源于2000－2011年湖北省統(tǒng)計年鑒和湖北省統(tǒng)計局網(wǎng)站。

1.2 研究方法

首先以地市級行政單元為測算單位，對研究時段內(nèi)湖北省耕地數(shù)量的時空變化進行分析，然后根據(jù)科學(xué)性、典型性、可操作性的指標(biāo)選取原則，選取和耕地數(shù)量變化有關(guān)的社會經(jīng)濟因子，［5－6］對各項因子的統(tǒng)計數(shù)據(jù)序列 (2000－2011年)進行主成分分析，提取出驅(qū)動耕地面積變化的主成分。

1.2.1 耕地變化空間差異

由于各個地市的自然和社會經(jīng)濟條件存在一定差異，因而各區(qū)的耕地數(shù)量變化也呈現(xiàn)出一定的空間分布差異。以研究期內(nèi)的耕地變化率定量表達研究區(qū)各地域單元耕地變化的空間差異，其表達式為:

式中，R為研究區(qū)某地域單元耕地變化率，其大小表示耕地增減量的多少;S1和S2分別為某地域單元在研究期初和研究期末的耕地面積。

1.2.2 主成分分析

主成分分析法的核心思想是降維，即是將多個因子化為少數(shù)幾個綜合因子，以達到數(shù)據(jù)化簡、揭示變量之間關(guān)系和進行統(tǒng)計解釋的目的，［7］其步驟包括原始數(shù)據(jù)處理、計算相關(guān)系數(shù)矩陣、計算特征值和主成分累積貢獻率、計算主成分載荷［8］。本研究對相關(guān)數(shù)據(jù)序列的主成分分析主要通過SPSS17.0完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕地數(shù)量變化的時空分異

2.1.1 耕地數(shù)量的變化歷程

根據(jù)湖北省歷年耕地總量和人口數(shù)據(jù)，繪制耕地面積和人均耕地占有量變化圖 (圖1)。2000－2003年間為耕地快速減少階段，全省耕地面積年均減少速率為6.34×104hm2/a，2003年之后全省耕地面積開始呈現(xiàn)緩慢增長趨勢，2008年全省耕地面積共328.93×104hm2，大致相當(dāng)于2000年的耕地保有量。從全省人均耕地占有量來看，整個時段內(nèi)的人均耕地占有量均維持在0.05－0.06hm2的范圍之內(nèi)，在2000年全省人均耕地占有量為0.055hm2，而到了2003年隨著耕地總量的減少降低至0.051hm2。雖然湖北省的耕地總量在2003年之后有所增長，但其人均占有耕地仍然在聯(lián)合國糧農(nóng)組織 (FAO)確定的0.053hm2的警戒水平上下浮動，可見其耕地的負(fù)荷較大。

圖1 研究期內(nèi)湖北省耕地面積和人均耕地占有量變動圖Fig.1 Changes of the cultivated land area and that per capita in Hubei during 2000—2011

2.1.2 耕地數(shù)量變化空間分異

根據(jù)耕地動態(tài)度的計算公式 (式1)的計算結(jié)果，湖北省在研究時段內(nèi)的耕地變化率為0.02，這種正向變化表示2011年湖北省的耕地總量較2000年而言有一定程度的增加。

圖2 研究期內(nèi)湖北省耕地變化率空間分布圖Fig.2 Spatial distribution of the change rate of the cultivated land in Hubei from 2000 to 2011

將各地市耕地的變化率分為三個等級，并以此劃分為三個類型區(qū) (圖2):即耕地減少區(qū)、耕地緩慢增長區(qū)和耕地增長較快區(qū)，其空間分布格局為:

1)耕地減少區(qū) (－0.27≤R＜0):主要包括西部的神農(nóng)架林區(qū)、宜昌市、恩施土家族苗族自治州、十堰市和中部的仙桃、武漢二市。各市的耕地變化率均為負(fù)值，表明研究期內(nèi)其耕地明顯減少，其主要原因是:由于旅游業(yè) (神農(nóng)架林區(qū)、恩施土家族苗族自治州)、工程建設(shè) (宜昌市、十堰市)和城鎮(zhèn)化發(fā)展速度加快造成耕地數(shù)量減少，此外災(zāi)毀也是鄂西地區(qū)耕地減少因素之一。武漢市和仙桃市則由于較快的經(jīng)濟發(fā)展和武漢城市圈建設(shè)基建用地擴張造成耕地減少。

2)耕地緩慢增長區(qū) (0≤R＜0.070):包括荊門、孝感、天門、潛江、鄂州和咸寧六市。該類地區(qū)由于區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、城鎮(zhèn)化速度在全省中處于中上等水平，社會經(jīng)濟的發(fā)展仍然需要占用一定數(shù)量的耕地;同時，各市區(qū)域面積不大，耕地開墾空間有限，再加上人口等其他因素的影響，造成耕地雖有增長但幅度不大的局面。

3)耕地增長較快區(qū) (0.070≤R＜0.14):主要包括黃石、黃岡、隨州、荊州和襄陽五市。各市的耕地變化率均呈正向變化且幅度較大，表明研究期內(nèi)其耕地保有量增加較多，造成這種現(xiàn)象的原因是:此類地區(qū)的城鎮(zhèn)化發(fā)展到一定水平之后逐漸放緩，城鎮(zhèn)建設(shè)用地增幅較小，而且伴隨著用地集約水平的提高，耕地占用的規(guī)?？s小;此外，由于該區(qū)自然基礎(chǔ)和耕種條件較好，大量土地整理項目的實施為新增耕地提供了可能。

2.2 耕地數(shù)量變化的驅(qū)動力分析

2.2.1 驅(qū)動因子選擇

從經(jīng)濟發(fā)展水平、人口因素和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力等方面考慮，［6，8－9］以各地市 2000 － 2011 年間的社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)序列為基礎(chǔ)，共選取了11個與耕地數(shù)量變化有關(guān)的因子進行后續(xù)分析:X1總?cè)藬?shù) (萬人)、X2第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人數(shù) (萬人)、X3人均主食消費 (元)、X4糧食作物播種面積比 (%)、X5植樹造林面積(104hm2)、X6農(nóng)業(yè)機械總動力(104kw)、X7農(nóng)民人均純收入 (元)、X8等級公路里程 (km)、X9GDP總量 (億元)、X10城市化水平 (%)、X11化肥使用量 (萬噸)。

2.2.2 主成分分析結(jié)果

將所選擇驅(qū)動因子的統(tǒng)計數(shù)據(jù)序列輸入SPSS17.0中進行主成分分析，可得出耕地變化驅(qū)動因子相關(guān)系數(shù)矩陣、特征值及主成分貢獻率分析結(jié)果和主成分載荷矩陣。由表1可知，影響耕地面積變化的各驅(qū)動因子間有著不同程度的相關(guān)性，如X1與X6、X8、X9、X11之間的相關(guān)系數(shù)在0.95以上，X3與X7、X8，X6與X7～X11等因子間的相關(guān)系數(shù)也較大，說明這些因子間有很顯著的相關(guān)性，也說明了對其進行主成分分析的必要性。

表1 耕地數(shù)量變化驅(qū)動因子相關(guān)系數(shù)矩陣Tab.1 Correlation matrix of driving force variables of the cultivated land changes

為了保證主成分分析結(jié)果的有效性，應(yīng)首先對上述因子進行統(tǒng)計檢驗，根據(jù)檢驗結(jié)果，上述數(shù)據(jù)序列通過KMO檢驗的數(shù)值為0.716，Bartlett球形度檢驗值為231.22，相應(yīng)的顯著性概率值 (Sig)為0.000，表明上述因子適用于主成分分析。對各因子進行主成分分析可發(fā)現(xiàn) (表2)，前兩主成分累計貢獻率達到92.425%，按照特征根大于1和累計貢獻率大于85%的主成分提取原則，只需提取出前兩個主成分即可以基本上概括11個因子所反映的絕大部分信息，因此只需求出前兩個主成分的載荷矩陣。

主成分載荷矩陣反映了主成分與因子之間的相關(guān)關(guān)系，由表3可以看出，第一主成分與X6(農(nóng)業(yè)機械總動力)、X8(等級公路里程)、X1(總?cè)丝?、X7(農(nóng)村人均純收入)、X9(GDP總量)等因子相關(guān)程度最高，這些因子主要是反映人口、經(jīng)濟和科技發(fā)展水平的指標(biāo);第二主成分與X4(糧食作物播種比)和X5(植樹造林面積)兩個因子相關(guān)程度最高，其中與后者呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，糧食作物播種比和造林面積主要反映農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和退耕還林等政策的導(dǎo)向作用。因此，可以將研究期內(nèi)湖北省耕地的數(shù)量變化歸結(jié)人口、經(jīng)濟科技發(fā)展和政策導(dǎo)向兩大驅(qū)動力。

表3 主成分載荷矩陣Tab.3 principal components matrix

2.2.3 驅(qū)動力力分析

1)人口、經(jīng)濟科技發(fā)展

農(nóng)業(yè)機械總動力在第一主成分中的載荷量為0.995，說明農(nóng)業(yè)科技對耕地數(shù)量的影響較大。研究期內(nèi)，湖北省的農(nóng)業(yè)機械總動力有較快增長，其中在2000－2004年間增速為70.92×104KW/a，而在2004－2011年間增速達257.52×104KW/a。在青壯年勞動力外出務(wù)工比例越來越大的農(nóng)村，農(nóng)業(yè)機械可以很大程度地提高留守勞動力的耕作積極性，增加耕地墾殖量，減少耕地荒棄。［10］

經(jīng)濟發(fā)展一方面會占用一定數(shù)量的耕地，另一方面也會促進土地利用集約化。通過對湖北省歷年耕地數(shù)量和各項經(jīng)濟發(fā)展指標(biāo)的綜合分析發(fā)現(xiàn)，湖北省經(jīng)濟的發(fā)展雖然占用了一定量的耕地，但其占用量的逐年減少對全省耕地數(shù)量的增長產(chǎn)生了積極影響。在2000－2003年時段內(nèi)，國家基本建設(shè)年均占用耕地量約為0.81×104hm2，而2004－2011年時段內(nèi)其年均占用量僅為0.57×104hm2。此外，開發(fā)區(qū)建設(shè)作為近年來經(jīng)濟發(fā)展中“熱點”，也是耕地數(shù)量變動的一個重要因素，湖北省開發(fā)區(qū)自上世紀(jì)90年代起步后快速擴張，到2002年一度建成了266個開發(fā)區(qū)，開發(fā)區(qū)的快速擴張和其帶動下的“房地產(chǎn)熱”使耕地保有量減少。2003年湖北省政府對全省開發(fā)區(qū)進行全面嚴(yán)格審核后，全省僅保留了105個開發(fā)區(qū)，［11］開發(fā)區(qū)數(shù)量的減少及其用地集約水平的提升也是促成2004－2011年期間湖北省耕地數(shù)量增加一個重要因素。

人口對耕地數(shù)量的影響具有雙重性，雖然人口的大幅增長會造成耕地迅速減少，但人口擴張也會對糧食安全造成壓力，進而產(chǎn)生增加耕地保有量的需求。2000—2011年間湖北省的人口數(shù)5936萬人增長至6164萬人，全省的人均主食消費支出由243.50元增長至329.84元。在人口增長和糧食消費增長的同時，2000－2003年間的耕地面積持續(xù)減少，使湖北省人均占有糧食量在2000－2003年間也由372kg減少至316kg，人均糧食占有量的減少加劇了糧食供應(yīng)的緊張程度，因此人口增長對2004年后耕地面積的增加既作為壓力因素又作為動力因素而存在。但是可以預(yù)見的是，隨著人口的持續(xù)增長，耕地保護所面臨的壓力會越來越大。

2)政策導(dǎo)向

2000年前后，國家為了積極適應(yīng)“九五”期間糧食供過于求的狀況，要求適當(dāng)調(diào)整種植業(yè)的區(qū)域種植結(jié)構(gòu)。受宏觀政策和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)比較利益的影響，鄂西北山區(qū)和鄂東地區(qū)在農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中因地制宜地將部分耕地調(diào)整為果園和發(fā)展?jié)O業(yè)的現(xiàn)象普遍存在，因此造成了耕地面積的減少。［12－13］2004年后，國家取消了農(nóng)業(yè)稅，實施了糧食補貼以及其他各項支農(nóng)惠農(nóng)政策，調(diào)動了農(nóng)民的積極性，客觀上對湖北省耕地保有量的回升起到重大作用。同時，耕地保有量省長負(fù)責(zé)制、更嚴(yán)格的耕地占補平衡以及土地整治等一系列制度的推行和完善，也對湖北省2004年之后耕地保有量上升起到重要推動作用。

此外，湖北省從2000年開始啟動退耕還林工程，2000年到2003年間全省造林面積由19.69×104hm2/a逐年遞增至31.89×104hm2/a，2003年之后由于一期工程基本完成，全省造林規(guī)模開始減少，規(guī)模維持在16.81×104hm2/a左右，而湖北省耕地面積的變化也與該工程的實施規(guī)模相吻合。

3 結(jié)論與討論

1)研究期內(nèi)湖北省耕地數(shù)量變化可劃分快速減少期 (2000－2003年)和緩慢增長 (2004－2011年)兩個階段，全時段內(nèi)湖北省的耕地共增加7.89×104hm2。研究表明，經(jīng)濟粗放發(fā)展導(dǎo)致的大量耕地占用是造成湖北省耕地減少的主因，而2004年之后的糧食需求和耕地保護政策、土地整理政策的實施以及用地集約水平的提升是形成耕地數(shù)量緩慢增長的重要因素，因此，人口、經(jīng)濟科技發(fā)展和政策導(dǎo)向是湖北省耕地數(shù)量變化的主要驅(qū)動力。湖北省的耕地數(shù)量變化具有顯著的空間異質(zhì)性，耕地增加的區(qū)域主要集中在東部的黃岡、襄陽、荊州等市，耕地減少區(qū)集中于鄂西地區(qū)的十堰、宜昌等市。

2)通過對湖北省近年來耕地數(shù)量變化的驅(qū)動力研究發(fā)現(xiàn)，耕地保護政策和經(jīng)濟增長質(zhì)量的提升是促成其耕地面積增長的最主要因素，對湖北省而言，發(fā)展集約型經(jīng)濟、嚴(yán)格耕地保護政策是今后耕地保護工作的重點。在全國大多數(shù)省市耕地數(shù)量都在減少的情景下，湖北省的耕地數(shù)量自2004年后反而逐年增長，其增長區(qū)域主要位于江漢平原一帶，而江漢平原正是湖北省耕地后備資源的主要分布區(qū)和經(jīng)濟增長的熱點區(qū)，因此，通過對湖北省的耕地數(shù)量、經(jīng)濟發(fā)展和后備耕地資源三者之間的作用機制的深入探討、進而協(xié)調(diào)經(jīng)濟發(fā)展和耕地保護的關(guān)系是下一步研究的重點。

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