齊鵬，王曉嬌，陳英，張仁陟

(甘肅農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，甘肅 蘭州　730070)

甘肅河西地區(qū)耕地面積變化及利用效益分析

齊鵬，王曉嬌，陳英，張仁陟

(甘肅農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，甘肅 蘭州730070)

摘要：采用綜合指數(shù)評價法和聚類分析法對2003年～2012年河西地區(qū)耕地面積及耕地綜合效益的時空變化特征進行了分析.結果表明：10 a間河西地區(qū)耕地總量呈增加趨勢，共增加了106 786.67 hm2，其中，酒泉、張掖和武威的耕地面積變化較大；從時間來看,10 a間嘉峪關市和武威市耕地利用效益則呈波動上升趨勢，而張掖、酒泉和金昌市耕地利用效益則呈波動下降趨勢；從空間來看，嘉峪關市耕地利用綜合效益最高，土地利用效益評價值達0.507 5，張掖、酒泉次之，分別為0.369 9和0.406 6；金昌和武威較低，分別為0.280 0和0.253 2.

關鍵詞：耕地利用；綜合效益；河西地區(qū)

第一作者：齊鵬(1980-)，男，講師，博士，研究方向為生態(tài)恢復.E-mail:qip@gsau.edu.cn

Comprehensive utilization benefit analysis on

cultivated land change in Hexi Area

QI Peng,WANG Xiao-jiao,CHEN Ying,ZHANG Ren-zhi

(College of Environment and Resource,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070 China)

Abstract：It is significant to study the benefit of cultivated land utilization for improving the whole comprehensive benefits of cultivated land and protecting cultivated land effectively in Hexi area of Gansu Province.By using comprehensive evaluation index method and clustering analysis to study the changes for the benefits of cultivated land utilization on spatial and temporal variation in Hexi area in 2003～2012.The results showed that the total cultivated land amount had an increasing trend,which increased 106 786.67 hm2in last 10 years,it had a great influence on cultivated land of Jiuquan,Zhangye and Wuwei;From temporal analysis,the benefits of cultivated land utilization changes showed a fluctuation rise trend in Jiayuguan and Wuwei,however,Zhangye,Jiuquan and Jinchang had reverse trend.From spatial analysis,the benefits of cultivated land utilization in Jiayuguan was maximum,the second was Zhangye and Jiuquan,Jingchang and Wuwei was the lowest.The benefit of cultivated land evaluation value of the five cities was 0.28,0.11,0.13,0.09 and 0.07,respectively.

Key words：cultivated land use;comprehensive benefits;Hexi area

耕地在地理學上是指可以用來種植農作物的土地，是十分稀缺、不可替代的自然資源和農業(yè)生產要素，是人類賴以生存的基本資源和條件.改革開放以來，由于我國人口的不斷增多，耕地環(huán)境逐步惡化，耕地生產力不斷下降，耕地非農化速度加快，與此同時國家后備耕地資源嚴重匱乏，現(xiàn)有耕地已不能滿足人民生活水平提高和經濟發(fā)展的需要，因此集約利用耕地，提高其利用效益，對于在我國人均耕地面積和人均糧食產量持續(xù)下降的背景下實現(xiàn)農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[1-3].

耕地利用效益指單位耕地面積上所提供的經濟、社會和生態(tài)效益的總和[4]，耕地利用效益是耕地利用程度的反映.國內外學者針對耕地利用變化與耕地利用效益之間的關系開展了較多的研究.國外對耕地利用的研究開始于19世紀早期，起源于對區(qū)位論的研究[5].Dumanski J等[6]對加拿大薩斯喀徹溫地區(qū)的農業(yè)土地利用的可持續(xù)性狀況開展了評價研究；國內學者張寶山等[7]構建了土地利用經濟效益評價指標體系，對山東省的土地利用經濟效益開展了實證研究；張忠國等[8]分析了我國土地利用的生態(tài)效益；白曉飛等[9]對內蒙古自治區(qū)的土地利用生態(tài)效益采用修正生態(tài)系統(tǒng)服務方法進行了估算.蕭景楷[10]對耕地的功能定位和效益類型進行了相關的探討.王國剛等[11]對環(huán)渤海地區(qū)縣域土地利用的社會效益、經濟效益、生態(tài)效益、耦合格局及其協(xié)調發(fā)展特征進行了研究.從國內外研究進展可以看出，研究者從不同角度，利用不同方法對區(qū)域耕地資源可持續(xù)利用開展了各有側重點的分析和評價[12-18].

甘肅省河西地區(qū)是西北地區(qū)最主要的商品糧基地和經濟作物集中產區(qū)，自古就是通往西域的咽喉要道和戰(zhàn)略要地，是“絲綢之路經濟帶”的鎖鑰之地和黃金路段，是甘肅省重要農業(yè)區(qū).本研究通過分析河西地區(qū)耕地利用現(xiàn)狀、利用效益動態(tài)變化和區(qū)域分異特征，探討研究區(qū)的耕地利用效益，旨在為政府制定提高耕地利用效益對策，實現(xiàn)區(qū)域耕地可持續(xù)利用提供依據(jù).

1研究區(qū)概況

河西地區(qū)位于甘肅西北部，位于N 36° 29′～42° 57′，E 92° 13′～104° 16′之間，包括酒泉、嘉峪關、張掖、金昌和武威5市(圖1)，總面積為27.80萬km2；總人口為483.92萬人，占甘肅的61.3%，農業(yè)人口為311.6萬人，非農業(yè)人口為172.3萬人.耕地面積占甘肅省耕地面積的21%.河西地區(qū)屬大陸性干旱氣候，年降水量大多不足200 mm，自東而西年降水量逐漸減少，氣候干燥、冷熱變化劇烈，風大沙多.但祁連山冰雪融水資源豐富，灌溉農業(yè)發(fā)達，灌溉農業(yè)歷史悠久，是甘肅省重要農業(yè)區(qū)，西北地區(qū)著名的灌溉農業(yè)區(qū)[19].

圖1　甘肅省行政區(qū)劃示意圖

2材料與方法

2.1數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)來源于《甘肅省統(tǒng)計年鑒》(2003～2013)及《甘肅省國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》(2003～2013).按照國土資源廳發(fā)〔2009〕51號文規(guī)定的規(guī)劃基數(shù)分類釋義和轉換對應關系，以2003年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)為底數(shù)，將數(shù)據(jù)進行轉換處理.

2.2研究方法

2.2.1耕地利用綜合效益評價指標體系的構建為客觀、全面、科學地衡量耕地利用綜合效益，在科學性、系統(tǒng)性、全面性等原則指導下，考慮甘肅省河西地區(qū)自然條件、經濟特征和數(shù)據(jù)易獲取等因素，通過文獻查閱法、專家咨詢法，從生態(tài)效益、經濟效益、社會效益3個方面15個指標構建耕地利用綜合評價指標體系[20-21](表1).

確定指標權重的方法一般分為：客觀賦權法和主觀賦權法.主觀賦權法有專家評判法、層次分析法等.客觀賦權方法有主成分分析、因子分析、熵值法、變異系數(shù)法等[9,17-22]，其中，變異系數(shù)法[17,23-24]是直接利用各項指標所包含的信息，以研究區(qū)域指標均值為基礎，將各研究單元指標計算變異得出指標的權重，是一種符合區(qū)域實際的一種客觀賦權方法.本研究采用變異系數(shù)法確定不同層次各評價指標的權重.

2.2.2評價指標的數(shù)據(jù)標準化方法本文采用極差標準化方法[23-26]處理數(shù)據(jù)，公式如下：

表1　耕地綜合效益評價指標體系

*農民人均純收入=(農村居民家庭總收入-家庭經營費用支出-生產性固定資產折舊-稅金和上交承包費用-調查補貼)/農村居民家庭常住人口.

(1)

(2)

式中：Bij為數(shù)據(jù)標準化值，i為年度，Xij為j指標的實際值，Ximax為j指標的最大值，Ximin為j指標的最小值.經過變化后，Bij指標原始數(shù)據(jù)轉變在(0,1)區(qū)間內，所有的數(shù)據(jù)形成一個規(guī)范化決策矩陣.

2.2.3耕地利用綜合效益評價方法及模型本研究采用綜合指數(shù)法[17,21,27-29]對甘肅省耕地利用綜合效益進行評價，該方法模型為：

Ea=∑(Waj×Bij)

(3)

E=Wa×Ea

(4)

式中：E為耕地利用綜合效益；Ea為第a類分效益；Wa為第a類分效益對綜合效益的權重；Waj為第a類分效益第j個指標對第a類分效益的權重；Bij為各指標的標準化值.

3結果與分析

3.1河西地區(qū)耕地面積變化分析

2003年～2012年河西地區(qū)耕地面積數(shù)量及增長率見表2、圖2.可以看出，各年度耕地面積均為武威>張掖>酒泉>金昌>嘉峪關.從地區(qū)耕地變化情況看，2003年～2012年，張掖市耕地面積增加了39 820 hm2，增長率為18.22%；酒泉市耕地面積增加了48 653 hm2，增長率為43.53%；金昌的耕地面積增加了19 147 hm2，增長率為39.57%；嘉峪關市耕地面積基本無變化；武威市耕地面積減少了833.33 hm2，減少率為0.32%.武威市耕地面積減少主要是因為推進石羊河流域生態(tài)綜合治理，建設節(jié)水型社會，實施壓減耕地規(guī)劃，調整耕地利用結構等.從耕地年度變化情況看，10 a間，河西地區(qū)耕地總量基本呈增長趨勢，耕地增長率波動上升，2003年，河西地區(qū)總的耕地面積為636 373.33 hm2，到2012年為743 160.00 hm2，增加了106 786.67 hm2，平均年增長10 678.667 hm2；以2003年為基準年測算，年增長率在2005、2006、2010年出現(xiàn)明顯的轉折點，峰值為2005年(3.01%)，谷值在 2010年(1.01%)和2006年(1.19%)，酒泉市和武威市耕地面積變化最大.2005年河西地區(qū)耕地總面積增長率最高，僅酒泉市耕地面積增加了13 606 hm2，占河西地區(qū)耕地總增加面積的70.6%，主要原因是當年酒泉市土地結構、農業(yè)結構進行了大幅度調整，同時針對酒泉市未利用土地資源面積大的現(xiàn)狀，將大量未利用地開發(fā)整理為耕地，另外國家土地開發(fā)整理項目的實施也使耕地有了大幅度增加，2006年和2010年酒泉市耕地面積增加均不同程度減緩；2011年后河西地區(qū)耕地面積增長率開始上升，主要是由于張掖的耕地面積開始大幅度增加，通過內涵挖潛和土地置換增加耕地，同時，加強了對農業(yè)結構調整、撂荒耕地、災害損毀等非建設性耕地流失的管理和治理，全面推進土地整理，開展礦山土地復墾.

表2　2003年～2012年河西地區(qū)耕地面積

圖2　2003年～2012年河西地區(qū)總耕地面積增長率

3.2河西地區(qū)耕地利用綜合效益時間特征分析

采用綜合效益評價法對2003年～2012年河西地區(qū)耕地利用效益進行了評價，結果見圖3.河西地區(qū)耕地利用效益總體變化可以分為3個階段，第1階段為2003年～2005年，嘉峪關和酒泉耕地利用綜合效益呈下降趨勢，其他3個區(qū)域呈上升趨勢；第2階段為2005年～2011年，所有地區(qū)耕地利用效益均呈鋸齒狀變化，處于耕地合理分配的探索階段；第3階段為2011年～2012年，嘉峪關耕地利用效益呈現(xiàn)增長趨勢，其他地區(qū)呈下降趨勢.究其原因，可能由于區(qū)域政策的調整，導致了耕地利用效益的短期變化.總體上看，嘉峪關的耕地利用效益明顯高于其他4個地區(qū)，從影響耕地利用綜合效益的關鍵因素看，耕地生產力、糧食單產、機械化程度、農民人均純收入、農業(yè)供養(yǎng)能力以及有效灌溉率是主要的決定因素.2003年～2012年10 a內，經濟效益評價均值表現(xiàn)為：嘉峪關市>酒泉市>張掖市>武威市>金昌市；社會效益評價均值表現(xiàn)為：嘉峪關市>張掖市>酒泉市>金昌市>武威市；生態(tài)效益評價均值表現(xiàn)為：嘉峪關市>酒泉市>武威市>張掖市>金昌市(表3).

圖3　2003年～2012年河西地區(qū)耕地利用綜合效益

指標嘉峪關金昌武威張掖酒泉經濟效益0.58490.22460.23120.35930.4033社會效益0.39910.33430.20160.39120.3448生態(tài)效益0.54760.30110.35380.35330.4952

分析發(fā)現(xiàn)，嘉峪關在耕地面積未增加的情況下，種植業(yè)結構進行了大幅度調整，采取“支部+合作社+農戶+公司”的模式，吸收全部村民入社，多渠道種植制種玉米、洋蔥、果蔬、葵花等產業(yè)，“嘉峪關洋蔥”取得地理標志認定和無公害農產品認證，“紫軒”系列干紅葡萄酒先后獲得國際、國內大賽的金獎、銀獎，優(yōu)質啤酒花產業(yè)通過與農戶聯(lián)合，生產、銷售均呈一定規(guī)模，花卉、甜椒、番茄、樟子松、油松及花卉苗木等設施農業(yè)和特色農業(yè)穩(wěn)步推進，耕地利用結構多樣，效益顯著，耕地利用綜合效益值最高；酒泉農產品品種和品質結構不斷優(yōu)化，棉花、葡萄、無公害蔬菜、啤酒花等名優(yōu)新特農產品快速發(fā)展，但存在棉花生產、加工規(guī)模小，棉田基礎比較薄弱、品質結構單一、“三絲”含量較高等問題，酒泉的耕地利用綜合效益位居第二；張掖為“中國金張掖玉米制種基地”，制種規(guī)模全國最大，但存在種植結構單一的問題，處于第3；金昌與武威相鄰，兩者的種植結構比較相似，壓減了小麥、大麥、夏收豆類等低效益夏糧作物，擴大了玉米、馬鈴薯等高效秋糧作物，農作物播種面積呈現(xiàn)“夏減秋增”態(tài)勢，但節(jié)水措施的強力實施，一定程度上影響了耕地利用綜合效益.

3.3河西地區(qū)耕地利用綜合效益空間變化特征分析

將河西地區(qū)10 a的耕地利用綜合效益評價值按區(qū)域進行聚類分析，結果見圖4.河西地區(qū)耕地利用綜合效益可劃分為3大類，第1類嘉峪關，第2類為張掖和酒泉，第3類為金昌和武威.按河西地區(qū)各市10 a來的耕地利用綜合效益評價值的平均值大小，繪制耕地利用效益空間分布等級圖(圖5)，將河西地區(qū)各市的耕地利用綜合效益分為3類，其中平均評價值大于0.5的為第1類高等效益利用區(qū)，包括嘉峪關市；平均評價值介于0.3與0.5之間的為第2類中等效益利用區(qū)，包括張掖市和酒泉市；平均評價值小于0.3的為第3類低等效益利用區(qū)，包括金昌市和武威市.此分析結果與綜合效益分析結果(圖3)、聚類結果(圖4)基本吻合.10 a內，河西地區(qū)各市的耕地利用經濟效益、社會效益變化趨勢基本一致，嘉峪關的耕地利用生態(tài)效益高于其他區(qū)域，嘉峪關市位于河西走廊中段，南倚終年積雪的祁連山與肅南裕固族自治縣接壤，東南、東北為綠洲農業(yè)區(qū)，耕地質量優(yōu)良，人口稀少，10 a中耕地面積雖未增加，但由于種植結構發(fā)生了很大變化，人均產出水平提高；同時，為了保持耕地數(shù)量，嘉峪關將國家重點項目占用耕地的耕作層剝離存放再利用，實現(xiàn)占補平衡.

圖4　河西地區(qū)耕地利用綜合效益聚類

圖5　甘肅省河西地區(qū)耕地利用效益空間

4討論與結論

通過對2003年～2012年河西地區(qū)耕地利用情況分析，發(fā)現(xiàn)10 a內河西地區(qū)耕地總量呈增長趨勢，增長率波動上升，影響較大的是酒泉、張掖和武威的耕地面積.此研究結果與周俊霞[17]、王曉嬌[29]、張野[30]的研究結果基本一致.10 a來，河西地區(qū)實施了較多的土地開發(fā)整理項目，酒泉市憑借土地資源面積廣大，土地開發(fā)整理潛力較大的特點，以及疏勒河流域工程的實施，使耕地面積大幅度增加；張掖市通過退耕還林、旅游開發(fā)等措施建設“全國綠色模范城市”，以及采用“耕地向規(guī)模經營集中、產業(yè)向園區(qū)集中、居住向社區(qū)和中心村集中”的耕地管理模式，使張掖市耕地面積增長率波動較大；武威民勤通過人工封育、退耕還林、退耕還草、自然恢復、生態(tài)移民等模式壓減耕地，推進石羊河流域生態(tài)綜合治理.

通過對2003年～2012年河西地區(qū)耕地利用效益分析可知，從時間來看，河西地區(qū)各市耕地利用綜合效益呈現(xiàn)波動變化，其中嘉峪關市和武威市耕地利用效益呈波動上升趨勢，武威的增幅較小，張掖、酒泉和金昌市耕地利用效益呈波動下降趨勢，酒泉的下降趨勢明顯；從空間來看，研究時段內嘉峪關耕地利用綜合效益最高，張掖、酒泉次之，金昌和武威較低.耕地生產力、糧食單產、機械化程度、農民人均純收入、農業(yè)供養(yǎng)能力以及有效灌溉率是關鍵指標.本研究也得出，耕地的擴展不一定能提升土地利用效益.陳懷錄等[31]從土地生態(tài)服務價值角度研究了酒泉市耕地利用變化，也得出耕地不能進行盲目建設、發(fā)展的結論；付士波[32]運用主成分分析法分析了酒泉市耕地利用效益驅動力，指出影響因素主要包括人口增加因素、經濟因素和國家政策因素，其實質和本研究結論基本一致.

河西地區(qū)耕地利用效益存在著一定的差異，耕地生產力、糧食單產、機械化程度、農民人均純收入、農業(yè)供養(yǎng)能力以及有效灌溉率是關鍵指標.有效灌溉率、復種指數(shù)、化肥用量是影響生態(tài)效益的重要指標，農業(yè)水利基礎設施的投資、灌溉能力及方式和種植方式直接影響著耕地的產出效益，因此，各級政府應進一步加強農田水利和農田生態(tài)建設，在耕地承載力的范圍內，增加耕地的多樣化種植模式，增加有機肥的施用量，提高農業(yè)用水效率和效益，加強農業(yè)抵御自然災害的能力，從而提升耕地的綜合產出水平.另一方面，加大耕地友好、可持續(xù)利用知識的宣傳力度，強化農民耕地保護意識，通過耕地優(yōu)化高效，提高農民人均純收入，激勵不同區(qū)域合理利用耕地、減少耕地的非農化，探索提高耕地利用效益的有效途徑,實現(xiàn)耕地資源可持續(xù)利用[33].

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(責任編輯胡文忠)

收稿日期：2015-04-10；修回日期：2015-04-25

基金項目：國家自然基金項目“村民關聯(lián)度與農地利用的關系研究-以甘肅河西走廊為例”(71263003).

通信作者：張仁陟，男，教授，博士，博導，研究方向為生態(tài)恢復.E-mail:zhangrz@gsau.edu.cn

中圖分類號：F 301.21

文獻標志碼：A

文章編號：1003-4315(2015)03-0132-06