栗瀅超，侯雪娜，錢壯志

(1.長安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710064； 2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450002)

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河南省耕地資源數(shù)量變化及驅(qū)動(dòng)因素分析

栗瀅超1,2，侯雪娜2，錢壯志1*

(1.長安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710064； 2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450002)

了解耕地資源的時(shí)空變化過程及趨勢(shì)有利于促進(jìn)耕地合理持續(xù)利用，對(duì)確保區(qū)域糧食安全有重要指導(dǎo)意義。采用2000—2012年數(shù)據(jù)，探討了河南省耕地?cái)?shù)量在時(shí)間、空間上的變化特征，運(yùn)用主成分分析法探討了耕地?cái)?shù)量變化的主要驅(qū)動(dòng)因子，并運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)法和多元回歸法對(duì)2013—2025年河南省耕地資源數(shù)量進(jìn)行預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，2000—2012年，河南省耕地?cái)?shù)量呈現(xiàn)平穩(wěn)—增加—基本平穩(wěn)—增加—平穩(wěn)的特征，人均耕地面積呈現(xiàn)平穩(wěn)—增加—稍微降低—增加—降低的特征；信陽市、濟(jì)源市、新鄉(xiāng)市、鶴壁市、南陽市的耕地?cái)?shù)量相對(duì)變化率均大于全省平均水平,分別為3.33、1.73、1.43、1.20、1.12。影響河南省耕地?cái)?shù)量的主要因素表現(xiàn)為總?cè)丝?客運(yùn)量>全社會(huì)固定資產(chǎn)投資額>GDP>農(nóng)村人均居住面積>城鎮(zhèn)化水平。預(yù)測(cè)2013—2025年河南省耕地?cái)?shù)量呈逐年小幅增加趨勢(shì)，預(yù)計(jì)2020年河南省耕地?cái)?shù)量為9 782.81 khm2，2025年達(dá)11 078.95 khm2。最后，從農(nóng)村居民點(diǎn)集約利用、低丘緩坡地開發(fā)利用、補(bǔ)充耕地工程建設(shè)及耕地資源信息系統(tǒng)建設(shè)方面提出加強(qiáng)耕地保護(hù)的意見和措施。

耕地資源； 驅(qū)動(dòng)因素； 主成分分析； 多元回歸分析； 灰色關(guān)聯(lián)分析

耕地資源作為一種重要的自然資源，是人類社會(huì)生存與發(fā)展的基礎(chǔ)。一定數(shù)量的耕地是保障國家糧食安全的前提與基礎(chǔ)[1]。我國先后制定了一系列重大方針政策加強(qiáng)耕地資源保護(hù)。1999年始實(shí)行耕地占補(bǔ)平衡制度，對(duì)確保區(qū)域耕地總量動(dòng)態(tài)平衡、實(shí)現(xiàn)耕地保護(hù)目標(biāo)起到了重要作用。但隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化及產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)的快速發(fā)展，各類建設(shè)項(xiàng)目需占用大量耕地，同時(shí)生態(tài)退耕的實(shí)施也使得耕地保護(hù)的壓力增大[2-5]。國內(nèi)學(xué)者針對(duì)耕地資源保護(hù)進(jìn)行了大量研究。陳學(xué)淵等[6]對(duì)1998—2009年浙江省安吉縣耕地動(dòng)態(tài)變化過程及區(qū)域差異進(jìn)行了分析，申海建等[7]定量分析了湖南省耕地資源變化的驅(qū)動(dòng)因子，趙曉麗等[8]對(duì)1987—2010年我國耕地資源變化的特征及主要原因進(jìn)行了研究，但關(guān)于河南省耕地資源數(shù)量變化及驅(qū)動(dòng)因子分析的研究尚未見報(bào)道。河南省作為國家糧食生產(chǎn)大省，同時(shí)還承擔(dān)著中原經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)的核心任務(wù)，面臨耕地保護(hù)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)雙重壓力，對(duì)其耕地資源數(shù)量變化及驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為此，研究河南省耕地資源數(shù)量在時(shí)間及空間上的變化，剖析耕地資源數(shù)量變化的內(nèi)在及外在驅(qū)動(dòng)因素，并科學(xué)預(yù)測(cè)未來的耕地資源數(shù)量，這對(duì)政府制定耕地保護(hù)政策、優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)將起到一定的支撐作用。

1 材料和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究所用河南省耕地資源數(shù)據(jù)主要來源于2001—2014年《河南省統(tǒng)計(jì)年鑒》。

1.2 研究方法

1.2.1 耕地?cái)?shù)量區(qū)域差異分析 耕地資源數(shù)量因區(qū)域自然資源稟賦、土地利用方式及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不同而存在區(qū)域差異。本研究采用耕地相對(duì)變化率分析河南省各地市耕地資源的區(qū)域變化水平。耕地相對(duì)變化率的計(jì)算公式如下。

其中：Ca、Cb分別代表全區(qū)域耕地?cái)?shù)量研究期初和研究期末的面積；Ka、Kb分別代表某區(qū)域耕地?cái)?shù)量研究期初及研究期末的面積。若R>1，表示該區(qū)域耕地?cái)?shù)量變化較全區(qū)域平均變化水平高。

1.2.2 耕地?cái)?shù)量變化驅(qū)動(dòng)因素分析 自然條件在短時(shí)期內(nèi)對(duì)耕地?cái)?shù)量變化影響一般不明顯，但社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等人文因素對(duì)耕地?cái)?shù)量變化影響較大。為此，本研究從經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)生活及農(nóng)業(yè)科技3個(gè)方面選取8項(xiàng)指標(biāo)(表1)，運(yùn)用主成分分析法分析河南省2000—2012年耕地?cái)?shù)量變化的主要驅(qū)動(dòng)因素。

表1 耕地?cái)?shù)量影響因子及指標(biāo)

1.2.3 耕地資源數(shù)量預(yù)測(cè) 在主成分分析基礎(chǔ)上，建立耕地?cái)?shù)量與相關(guān)影響因素的回歸方程，對(duì)回歸方程中的各影響因素綜合運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)和回歸分析法進(jìn)行預(yù)測(cè)，將各影響因素的預(yù)測(cè)值帶入回歸方程預(yù)測(cè)得到2013—2025年河南省耕地資源數(shù)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 河南省耕地?cái)?shù)量變化趨勢(shì)分析

2.1.1 時(shí)間變化 由圖1可知，2000—2012年，河南省總耕地面積從6 875.25 khm2增加到8 156.80 khm2，呈現(xiàn)出平穩(wěn)—增加—平穩(wěn)—增加—平穩(wěn)的變化趨勢(shì)。最低值出現(xiàn)在2000年，耕地總面積為6 875.25 khm2；最高值出現(xiàn)在2009年，耕地總面積為8 192.0 khm2。2000—2012年，河南省總耕地面積的變化過程總體上可分為5個(gè)階段。2000—2001年，該階段耕地總面積基本保持平穩(wěn)；2001—2002年，該階段耕地總面積迅速增加，這2個(gè)階段人均耕地面積與總耕地面積變化趨勢(shì)基本一致。2002—2008年，該階段總耕地面積相對(duì)穩(wěn)定，在7 200 khm2上下小幅浮動(dòng)；但人均耕地面積逐漸減少，該階段人均耕地面積減少了0.004 hm2。2008—2009年，由于技術(shù)條件、調(diào)查口徑不同，第二次全國土地調(diào)查公布的2009年耕地面積為8 192.0 khm2，比2008年多989.8 khm2，但實(shí)際有效耕種面積并未增加。2009—2012年，該階段總耕地面積持續(xù)保持較高水平，變化比較平穩(wěn)，但人均耕地面積減少了0.005 hm2，其中2009年到2010年人均耕地面積減少了0.004 hm2。

圖1 2000—2012年河南省耕地及人均耕地?cái)?shù)量

2.1.2 空間變化 從表2可以看出，河南省有5個(gè)地市的耕地相對(duì)變化率大于全省耕地相對(duì)變化率的平均水平，耕地相對(duì)變化率最大的是信陽市,為3.33，其次為濟(jì)源市，相對(duì)變化率為1.73，新鄉(xiāng)市、鶴壁市、南陽市的耕地相對(duì)變化率依次為1.43、1.20、1.12。其余地市的耕地相對(duì)變化率均低于全省平均水平。

表2 2000—2012年河南省耕地相對(duì)變化率空間分布

2.2 河南省耕地?cái)?shù)量變化驅(qū)動(dòng)因素分析

2.2.1 驅(qū)動(dòng)因素 由表3可以看出，第一、第二主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到95.24%，表明前2個(gè)主成分已經(jīng)提供了原始數(shù)據(jù)的足夠信息，符合分析要求。由此進(jìn)一步得出主成分載荷矩陣(表4)。從第一主成分Z1可知，變量X1、X2、X3、X5、X6、X7與其有很高的正相關(guān)性，相關(guān)性大小順序?yàn)椋篨1(總?cè)丝?>X7(客運(yùn)量)>X3(全社會(huì)固定資產(chǎn)投資額)>X2(GDP)>X6(農(nóng)村人均居住面積)>X5(城鎮(zhèn)化水平)。從第二主成分Z2可知，X4(糧食單產(chǎn))與其有較高的正相關(guān)性。

表3 河南省耕地?cái)?shù)量變化驅(qū)動(dòng)因子特征值及貢獻(xiàn)率

表4 河南省耕地?cái)?shù)量變化驅(qū)動(dòng)因子主成分載荷矩陣

GDP(X2)、全社會(huì)固定投資額(X3)、城鎮(zhèn)化水平(X5)、客運(yùn)量(X7)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要衡量指標(biāo)。城鎮(zhèn)化水平的提高將伴隨城市規(guī)模的擴(kuò)大，而城市規(guī)模的擴(kuò)大，在很大程度上會(huì)占用大量耕地，造成耕地?cái)?shù)量的減少。GDP、全社會(huì)固定投資額的增加繁榮了第二、三產(chǎn)業(yè)，但在發(fā)展第二、三產(chǎn)業(yè)的同時(shí)也會(huì)占用一定數(shù)量的耕地。同樣客運(yùn)量的增大，給交通運(yùn)輸帶來一定壓力，交通運(yùn)輸用地就會(huì)相應(yīng)增加，而交通運(yùn)輸用地大多占用的還是優(yōu)質(zhì)耕地。

總?cè)丝?X1)、農(nóng)村人均居住面積(X6)對(duì)耕地?cái)?shù)量變化有較大影響。2000—2012年，河南省總?cè)丝谟? 488萬人增加到10 543萬人。人口數(shù)量的增多會(huì)帶來居住用地、基礎(chǔ)設(shè)施用地及公共設(shè)施用地的增加，尤其是居住用地。隨著農(nóng)村人口進(jìn)城務(wù)工，農(nóng)民收入增加的同時(shí)也帶來改善居住條件的需求，一些富裕起來的農(nóng)民在城市紛紛買房，但在老家戶口所在地仍有自己的房屋。農(nóng)業(yè)人口雙棲現(xiàn)象嚴(yán)重，增加居住用地的壓力，造成土地資源低效利用及耕地資源的浪費(fèi)。

糧食單產(chǎn)(X4)在第二主成分中起主導(dǎo)作用，而糧食單產(chǎn)的提升主要源于農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步。2000—2012年，河南省機(jī)械播種面積增加1倍，農(nóng)用機(jī)械總動(dòng)力平均每年增加6.96%。但值得注意的是，糧食產(chǎn)量在大幅提高的同時(shí)，人們對(duì)耕地的利用方式有了新的變化，如發(fā)展觀光農(nóng)業(yè)、開辟果園等可能會(huì)使耕地?cái)?shù)量隱形減少。

2.2.2 耕地?cái)?shù)量與其變化驅(qū)動(dòng)因素回歸分析 根據(jù)上述主成分分析，得知各個(gè)影響因子與耕地?cái)?shù)量變化均有一定的相關(guān)性。由于指標(biāo)間存在多重共線性，本研究運(yùn)用SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行嶺回歸處理，得出河南省耕地?cái)?shù)量(Y)與各影響因子間的多元線性回歸模型為：Y=3 511.066 595+0.213 16X1+0.006 873X2+0.011 773X3-0.033 12X4+8.172 885X5+14.893 401X6+0.001 687X7+0.001 235X8。

2.3 河南省耕地?cái)?shù)量變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)

本研究根據(jù)各指標(biāo)變化趨勢(shì)，綜合運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)法和多元回歸法對(duì)2013—2025年的耕地?cái)?shù)量進(jìn)行預(yù)測(cè)(表5)，結(jié)果顯示，2013—2025年河南省耕地?cái)?shù)量呈逐年小幅增加趨勢(shì)，2013年耕地?cái)?shù)量預(yù)測(cè)值為8 357.66 khm2，2020年耕地?cái)?shù)量預(yù)測(cè)值為9 782.81 khm2，到2025年達(dá)11 078.95 khm2。為驗(yàn)證預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，以2013年為例，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)。2013年耕地?cái)?shù)量實(shí)際值為8 140.71 khm2，預(yù)測(cè)值為8 357.66 khm2，預(yù)測(cè)誤差僅為2.67%，預(yù)測(cè)情況良好。

表5 河南省耕地變化預(yù)測(cè)結(jié)果

3 建議與對(duì)策

以上研究表明，在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展過程中，耕地?cái)?shù)量受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)生活及農(nóng)業(yè)科技等多種因素的綜合影響。在未來幾年新型城鎮(zhèn)化背景下，河南省城市規(guī)模、交通等基礎(chǔ)設(shè)施用地將逐步擴(kuò)大，而政策調(diào)控可能會(huì)影響耕地?cái)?shù)量的變化。為切實(shí)做好耕地資源保護(hù)，保障區(qū)域糧食安全，提出以下建議。

3.1 推進(jìn)農(nóng)村居民點(diǎn)節(jié)約集約用地

由于目前農(nóng)村居民點(diǎn)用地總規(guī)模及人均規(guī)模都較大，且布局分散，加大農(nóng)村居民點(diǎn)整治是提高農(nóng)村土地利用效率及補(bǔ)充耕地的主要途徑之一[9-10]。為確保一定數(shù)量的耕地，建議未來一段時(shí)期以“增減掛鉤”為依托，優(yōu)化農(nóng)村居民點(diǎn)空間布局，加大對(duì)農(nóng)村閑置土地、廢舊村莊的治理，探索適宜地方鄉(xiāng)情的農(nóng)村人均基礎(chǔ)設(shè)施用地標(biāo)準(zhǔn)及人均農(nóng)村居民點(diǎn)用地規(guī)模，通過村莊整治增加耕地面積，同時(shí)提高農(nóng)村土地利用效率及利用強(qiáng)度。引導(dǎo)農(nóng)戶節(jié)約集約利用土地，限制農(nóng)村居民點(diǎn)用地過度擴(kuò)張，切實(shí)保護(hù)耕地。

3.2 加大低丘緩坡土地開發(fā)利用

低丘緩坡地是重要的后備土地資源，為緩解經(jīng)濟(jì)建設(shè)與保護(hù)耕地的雙重壓力，可開展低丘緩坡土地資源調(diào)查與評(píng)價(jià)[11]。一方面，將適宜耕種的低丘緩坡地進(jìn)行開發(fā)治理，納入補(bǔ)充耕地項(xiàng)目庫，通過土地平整、農(nóng)田水利工程建設(shè)提高土地產(chǎn)能，逐漸將其改造為質(zhì)量較好的耕地并逐步納入到基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)中。另一方面，引導(dǎo)建設(shè)用地優(yōu)先使用不適宜耕種的低丘緩坡地，避免占用城市周邊優(yōu)質(zhì)耕地，起到緩解經(jīng)濟(jì)建設(shè)壓力和保護(hù)耕地的作用，建設(shè)用地的使用同樣要體現(xiàn)節(jié)約集約用地原則，要符合相關(guān)用地標(biāo)準(zhǔn)。此外，低丘緩坡地利用還要注意保護(hù)生態(tài)環(huán)境，避免過度開發(fā)利用造成環(huán)境破壞。

3.3 繼續(xù)推進(jìn)補(bǔ)充耕地工程建設(shè)

耕地占補(bǔ)平衡制度對(duì)確保河南省耕地總量動(dòng)態(tài)平衡、實(shí)現(xiàn)國家下達(dá)的耕地保護(hù)目標(biāo)起到了關(guān)鍵性作用。土地開發(fā)整理和土地復(fù)墾是保持耕地?cái)?shù)量基本穩(wěn)定的重要一環(huán)。繼續(xù)堅(jiān)持將連片、集中、整理潛力大的耕地優(yōu)先納入土地開發(fā)整理規(guī)劃范圍，并在土地整理后劃入基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)，重點(diǎn)開展河南省各類礦區(qū)塌陷地的復(fù)墾、低效零散耕地的整理；確保耕地質(zhì)量與環(huán)境質(zhì)量的共同提高。同時(shí)，建立耕地儲(chǔ)備制度，把基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)以外的現(xiàn)有耕地以及通過土地整理、土地復(fù)墾、土地開發(fā)活動(dòng)新增的耕地，具有開發(fā)潛力的耕地后備資源按一定比例儲(chǔ)備起來，統(tǒng)一管理，切實(shí)做好耕地保護(hù)工作。

3.4 建立耕地資源信息管理系統(tǒng)

為使河南省耕地資源數(shù)量信息資料能有一個(gè)直觀分析處理平臺(tái)，建議建立耕地資源信息數(shù)據(jù)庫，可及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)耕地?cái)?shù)量進(jìn)行預(yù)警管理，隨時(shí)掌握耕地狀況和檢查耕地保護(hù)的效果，對(duì)耕地實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)把握耕地?cái)?shù)量特征及其變化規(guī)律，并能根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果及時(shí)確定調(diào)控措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)耕地資源的定位、定量、定時(shí)管理。同時(shí)，還要注意耕地質(zhì)量與生產(chǎn)力的穩(wěn)步提高及土壤污染的防治，為實(shí)現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用提供基礎(chǔ)保障。

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Research on Change and Driving Factors of Cultivated Land Quantity in Henan Province

LI Yingchao1,2,HOU Xuena2，QIAN Zhuangzhi1*

(1.School of Earth Science and Resources,Chang’an University,Xi’an 710064,China;2.College of Resources and Environment,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China)

Understanding the change process and trend of cultivated land resource is conducive to promoting rational and sustainable use of arable land,and it is of great significance to ensure regional food security.This paper analyzed the spatial and temporal change characteristics of cultivated land quantity in Henan province using data from 2000 to 2012,discussed the main driving factors of cultivated land quantity change using the principal component analysis,and predicted the number of cultivated land resource from 2013 to 2025 using the grey correlation method and the multiple regression method.The results showed that the quantity of cultivated land presented a stable—increasing—basically stable—increasing—stable characteristics,and the per capita cultivated land area was characterized by steady—increasing—slightly decresing—increasing—decreasing in Henan province.In addition,the relative change rates of cultivated land in Xinyang city,Jiyuan city,Xinxiang city,Hebi city and Nanyang city were greater than the average level of the whole province,which were 3.33,1.73,1.43,1.20,1.12 respectively.The order of main factors affecting the quantity change of cultivated land was population>passenger volume>fixed assets investment volume>GDP>rural per capita living space>urbanization level.It was predicted that the number of cultivated land would be 9 782.81 kha in 2020,11 078.95 kha in 2025.Finally,this paper put forward some suggestions and measures to strengthen the protection of farmland from the aspects of intensive utilization of rural residential land,exploitation and utilization of low hills and gentle slopes,construction of supplementary cultivated land and arable land resources information system.

cultivated land resource; driving factors； principal component analysis; multiple regression analysis； grey correlation analysis

2016-08-10

河南省教育廳自然科學(xué)重點(diǎn)基金項(xiàng)目(14A630003)；河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目(122102310394)；河南省高等學(xué)校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究“三重”重大基金項(xiàng)目(2014-SZZD-28)

栗瀅超(1979-)，女，河南南陽人，副教授，在讀博士研究生，主要從事土地利用方面的研究。 E-mail：ycli666@126.com

*通訊作者：錢壯志(1959-)，男，陜西富平人，教授，博士，主要從事地學(xué)領(lǐng)域研究。E-mail：xaqzz@126.com

時(shí)間：2016-11-25 14:24:33

F301.21;F323.211

A

1004-3268(2016)12-0067-05

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1092.S.20161125.1424.020.html