劉祥鑫，蒲春玲，閆志明，胡賽，黃曉東，蘇麗麗，穆飛翔

(新疆農(nóng)業(yè)大學管理學院,烏魯木齊 830052)

·熱點問題·

烏魯木齊市耕地面積變化態(tài)勢及驅動機制分析*

劉祥鑫，蒲春玲※，閆志明，胡賽，黃曉東，蘇麗麗，穆飛翔

(新疆農(nóng)業(yè)大學管理學院,烏魯木齊 830052)

[目的]耕地資源是我國乃至世界重要的土地資源，保護耕地數(shù)量不減少、質(zhì)量不降低是我們每個公民義不容易的責任和義務。當前國內(nèi)外對耕地保護的研究大多僅停留在時間上的比較以及定量的分析，很少對指標因素和時間進行橫縱向比較。[方法]文章基于烏魯木齊市2004～2013年耕地面積，從全市人口、經(jīng)濟、政策投資及科技與城建等4個大類出發(fā)，選取18個指標，分析了烏魯木齊市耕地面積的變化態(tài)勢和規(guī)律。采用主成分和多元回歸的分析方法，揭示了耕地面積變化的驅動機制； 采用相應的指標體系構建耕地面積變化驅動模型。[結果]研究表明：近10年烏魯木齊市耕地面積呈減少-增多-減少趨勢，而GDP、居民儲蓄存款、市區(qū)總人口及財政支出是影響耕地面積變化的主要因素。[結論]鑒于此，該研究為烏魯木齊市土地資源的合理配置、土地利用規(guī)劃以及耕地資源的科學利用提供決策依據(jù)，為實現(xiàn)當?shù)刭Y源、環(huán)境與經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供了新的思路。

烏魯木齊市 耕地 驅動機制 變化態(tài)勢 多元回歸分析

0 引言

耕地是國土資源中最重要的類型，是農(nóng)業(yè)乃至國民經(jīng)濟的基礎，耕地資源的動態(tài)變化是影響區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的核心問題之一[1]。耕地保護是我國的一項基本國策[2]，也是政府在土地資源要素配置領域的重要公共政策[3]。

面對日益嚴重的“人口-資源-環(huán)境”問題，耕地保護的科學執(zhí)行迫在眉睫。近年來，國內(nèi)學者對一些典型地區(qū)的耕地面積變化與經(jīng)濟發(fā)展、人口增長等的關系進行了研究，并取得了一定的成就。如張正棟用統(tǒng)計的方法，研究了近35年來海南島耕地變化過程與人口增長、經(jīng)濟發(fā)展之間的動態(tài)變化關系[4]； 李國祥[5]在假設中國耕地保護到位、農(nóng)民種糧積極性得到維護和激勵、全國糧食播種面積不會下降的情況下，根據(jù)2006～2013年間主要糧食作物單產(chǎn)增長趨勢預測2020年全國糧食生產(chǎn)能力為6.7億～7.0億t； 孫江鋒等[6]利用ArcGIS技術從3S角度構建耕地監(jiān)測系統(tǒng)框架，解決了以往耕地變化動態(tài)監(jiān)測中只注重數(shù)量變化而忽視耕地質(zhì)量和性質(zhì)變化的問題； 蔡文春和楊德剛[7]對新疆、曾永年等[8]對青海高原東北部耕地變化的驅動力進行了分析； 縱觀國內(nèi)各研究方法，針對耕地面積變化態(tài)勢及驅動機制，主要采用定量與定性相結合以及通過對大量區(qū)域性案例進行比較進行研究[9]，影響驅動機制的因素通常主要有經(jīng)濟社會發(fā)展和自然因素，當前更多側重于經(jīng)濟社會發(fā)展的驅動作用，經(jīng)濟因素表現(xiàn)在引起農(nóng)業(yè)用地結構的調(diào)整，使土地資源在產(chǎn)業(yè)上重新分配，導致土地利用結構發(fā)生變化[10]。

文章基于烏魯木齊統(tǒng)計年鑒及統(tǒng)計公報數(shù)據(jù)，利用主成分分析法和多元回歸分析法研究2004～2013年烏市耕地面積變化態(tài)勢，從而建立耕地面積與人口、經(jīng)濟、政策投資、科技等因素的關系模型，分析其驅動力機制，為烏魯木齊市優(yōu)化配置耕地資源、制定可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃提供決策依據(jù)。

表1 社會經(jīng)濟因素指標

人口因素經(jīng)濟因素政策投資因素科技及城建因素市總人口(X1)GDP(X4)固定資產(chǎn)投資額(X14)年供水量(X16)非農(nóng)業(yè)人口(X2)人均GDP(X5)財政支出(X15)衛(wèi)生技術人員(X17)社會從業(yè)人口(X3)財政收入(X6)學校個數(shù)(X18)農(nóng)牧民人均純收入(X7)城鎮(zhèn)居民人均純收入(X8)居民儲蓄存款(X9)第一產(chǎn)業(yè)增加值(X10)第二產(chǎn)業(yè)增加值(X11)第三產(chǎn)業(yè)增加值(X12)全社會用電量(X13)

圖1 烏魯木齊市建成區(qū)面積變化

1 數(shù)據(jù)來源及研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

烏魯木齊市地處北緯42°45′32″～44°08′00″，東經(jīng)86°37′33″～88°58′24″。坐落在北天山的東西段結合部，東、南、西三面環(huán)山，地勢東南高、西北低，北為準噶爾盆地南緣。烏魯木齊是一個多民族聚居的城市，世居民族13個，除漢族外，世居的少數(shù)民族有維吾爾、回、哈薩克、滿、蒙古、柯爾克孜、烏孜別克等?？側丝?08.2萬人，其中少數(shù)民族人口占24.6%，市區(qū)人口占83.5%。烏魯木齊土地總面積為1.200 0萬km2?，F(xiàn)有耕地6.543萬hm2，占土地總面積的5.55%。

1.2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

數(shù)據(jù)主要來自2004～2013年烏魯木齊市統(tǒng)計年鑒、烏魯木齊市國土資源公報等相關資料。根據(jù)新疆烏魯木齊市經(jīng)濟社會發(fā)展的實況，研究烏魯木齊市耕地面積受社會經(jīng)濟、人口、政策及科技和城建影響的變化態(tài)勢。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，選取表1中的指標來表示影響因素，由于指標較多，而且不同指標之間存在著不同的相關性，如表2。如何從中提取少數(shù)具有代表性的變量，同時又保證不丟失指標原本提供的信，是研究的關鍵。主成分分析法的優(yōu)勢在于以最少的信息損失為代價，將較多的原始變量綜合成較少的綜合指標的分析方法[11]。

表2 耕地面積變化驅動力變量相關系數(shù)矩陣

X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13X14X15X16X17X18X11X209931X3098809831X40975098609661X50980989097509991X609709860954099509941X709810990958099109909961X809690983094509890987099809981X909710979097099509960989098409841X100647067406470690678066706860674071X11020502110258021902370197015201450186-03231X1205090503057105380548048304460430516010408461X13096809760937098109809910995099609740641015404191X140934094708909660959097809820987095606720068035709891X1509730986096099709950999099509960993067701840491098709751X1607640731077206306520620647060706090284042605420617051906171X17098309870991096309709540960945096307130217053209330891095707741X1801180128-0004014201240174018701880061-01702620102390282014600900081

2 耕地、人口與經(jīng)濟發(fā)展的動態(tài)變化

2.1 研究區(qū)域城市發(fā)展的基本趨勢

2000～2014年烏魯木齊市建成區(qū)面積變化趨勢如圖1所示,烏魯木齊市建成區(qū)面積呈持續(xù)增長趨勢，依據(jù)增長速度可劃分為2個階段：第一階段： 2000～2005年，建成區(qū)面積增長較為緩慢，屬于城市穩(wěn)步建設階段，由2000年的139.55km2增加到2005年的176.43km2，年增長率為7.38%。第二階段： 2006～2014年，由于城鎮(zhèn)化建設步伐的加快，建成區(qū)面積增加迅速，由2006年235.88km2增加到2014年412.26km2，年增長率為13.57%。

2.2 耕地變化態(tài)勢

隨著建成區(qū)面積的增大，城市化進程加快的同時，耕地資源數(shù)量呈現(xiàn)“減少-增加-減少”的趨勢。如圖2所示：由烏魯木齊市統(tǒng)計年鑒表明， 9年間烏魯木齊市耕地總面積由2004年6.390 0萬hm2增加到2013年的6.431 0萬hm2，面積增加0.041 0萬hm2，增加率為0.5%。其變化過程大體可分3個階段：第一階段： 2004～2007年，由于烏魯木齊人口的迅速增長，對耕地的占用逐漸增多，因此耕地面積由2004年6.390 0萬hm2減少到2007年5.571 0萬hm2，減少率為12.82%。第二階段： 2008～2009年底，由于城市化水平還不高，又受2006年廢止農(nóng)業(yè)稅政策的影響，人民耕種的積極性逐漸提高，不斷的開荒復墾，土地面積急速增長，由2008年6.061 0萬hm2增加到2009年8.025 0萬hm2，增加率為32.40%。第三階段： 2010～2013年，烏魯木齊市城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速，政府不得不占用大量耕地進行建設，導致耕地面積呈減少趨勢，從2010年7.991 0萬hm2減少到2013年6.431 0萬hm2，減少率為19.5%。

從圖2可看出，人均耕地面積的變化趨勢基本和耕地總面積相吻合，說明耕地面積的變化受人口總量和城鎮(zhèn)化進程的影響是比較大，因此，協(xié)調(diào)人口及城鎮(zhèn)化發(fā)展與耕地面積的關系是確保耕地面積穩(wěn)定的關鍵。

圖2 烏魯木齊市耕地總面積和人均耕地面積變化

3 驅動力因素體系的建立

耕地面積變化的主要驅動力有人口、社會經(jīng)濟、政策、科技等因素。根據(jù)大量的研究案例表明，耕地面積變化在一定時期受自然環(huán)境影響比較小，受人口和社會經(jīng)濟發(fā)展因素驅動力影響較大。2004～2013年期間，烏魯木齊市人口由204.60萬人增加到了2013年的262.93萬人，人口增長較快； 隨著城市化進程的加快，建成區(qū)面積逐漸增加，經(jīng)濟也得到飛速發(fā)展，GDP由2004年506.61億元增加到2013年2202.85億元，第一、二、三產(chǎn)業(yè)比例由2004年的1： 25.14： 42.14變化為2013年的1： 34.44： 54.44，隨著第二、三產(chǎn)業(yè)和固定資產(chǎn)投入的增加以及耕種收益的偏低，使更多的人寧愿外出打工也不愿留鄉(xiāng)種地，直接或間接導致烏魯木齊市耕地面積變化。

3.1 耕地面積變化驅動主成分分析

從表3和表4可看出，第一、二、三主成分方差累計貢獻率已達95.045%，符合主成分分析的基本要求，因此確定主成分的數(shù)值。

表3 主成分特征值和主成分貢獻率

組件初始特征值總計方差百分比提取載荷平方和累積(%)總計方差百分比累積(%)11396777593775931396777593775932201111171887642011111718876431131628295045113162829504540526292397969502961647996156006033199947700100531008637×10-16354×10-151009251×10-16139×10-1510010107×10-16596×10-1610011935×10-17519×10-1610012450×10-17250×10-1610013158×10-17879×10-1710014204×10-18010015714×10-170100160010017001001800100

表4 主成分荷載矩陣

組件123人均GDP(X5)0997-0002-0006非農(nóng)業(yè)人口(X2)0997-0013-0013GDP(X4)0995-00190019農(nóng)牧民人均純收入(X7)0993-00750086財政支出(X15)0992-00520046財政收入(X6)0992-06420072市總人口(X1)0990002-0032居民儲蓄存款(X9)0989-0061-0041城鎮(zhèn)居民人均純收(X8)0987-00880106社會從業(yè)人口(X3)09810037-017全社會用電量(X13)0981-00680155固定資產(chǎn)投資額(X14)0956-03480235年供水總量(X16)06970353-0214第一產(chǎn)業(yè)增加值(X10)0679-0545-0175第二產(chǎn)業(yè)增加值(X11)02290947-0072第三產(chǎn)業(yè)增加值(X12)0534073-025學校個數(shù)(X18)01410330908

驅動因子的荷載絕對值體現(xiàn)其在主成分中的相對重要性，第一主成分荷載值有14個驅動因子荷載超過了0.9，其中人均GDP、非農(nóng)業(yè)人口、農(nóng)牧民人均純收入、市總人口等7個驅動因子荷載超過了0.99，為經(jīng)濟和人口因素?？梢钥闯觯?jīng)濟發(fā)展和人口變化對耕地面積變化有顯著影響。耕地面積與年供水總量和三產(chǎn)業(yè)等的相關系數(shù)偏小，因為工業(yè)化發(fā)展、房地產(chǎn)及交通等建設用地快速擴張占用了大量的耕地。由于第一產(chǎn)業(yè)的收益率遠遠低于第二、三產(chǎn)業(yè)，所以農(nóng)牧民進行耕種的積極性大大降低， 2013年第一產(chǎn)業(yè)的增加值僅占社會生產(chǎn)總值的1.54%，導致從事二、三產(chǎn)業(yè)人口增多，直接促使居民儲蓄存款增加，同時進城人口比例增加，導致居住、休閑、交通等用地規(guī)模擴大，間接造成耕地面積減少，GDP、財政支出變化如圖3所示。

從表4中第二主成分驅動因子荷載值可看出，第二、三產(chǎn)業(yè)增加值荷載值都超過0.73，為經(jīng)濟因素，該因素是耕地面積變化的主要驅動力之一。耕地面積與固定資產(chǎn)投資額、衛(wèi)生技術人員、財政收入及第一產(chǎn)業(yè)增加值載荷值分別為-0.348、-0.412、-0.642和-0.545,呈負相關關系，國家政策及科技的投入吸引了大量勞動力進城就業(yè)，使公共服務、醫(yī)療衛(wèi)生等用地的增多，直接導致耕地面積減少。十二五規(guī)劃向十三五規(guī)劃的過渡期，產(chǎn)業(yè)結構不斷優(yōu)化升級，農(nóng)民從事耕種的積極性降低，以固定資產(chǎn)投資額為代表的政策投資，農(nóng)業(yè)機械化水平顯著提高，以及傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)逐漸向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉變，為耕地面積的變化創(chuàng)造了條件?？側丝诤透孛娣e變化圖如圖4。

圖3 GDP、財政支出變化

圖4 市總人口與耕地面積變化

3.2 耕地面積變化驅動力模型

采用主成分分析法對耕地面積變化的驅動力進行結果分析，結合烏魯木齊市社會經(jīng)濟發(fā)展狀況，選取烏魯木齊市GDP來反應經(jīng)濟發(fā)展水平、居民儲蓄存款反映居民富裕程度、市總人口反映城市化水平、學校個數(shù)反映科技及城建水平、財政支出反映政策投資情況，總共5個因子作為自變量與作為因變量的耕地面積(Y)進行回歸分析。為使各因子達到可比性的目的，首先采用spss對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，然后進行回歸分析，從而建立以下模型：

Y=4.701-9.248U1-2.590U2-5.684U3-0.430U4+4.093U5

其中U1表示GDP，U2表示居民儲蓄存款，U3表示市總人口，U4表示學校個數(shù)，U5表示財政支出。

從以上模型可得出GDP是耕地面積變化的首要驅動因子，其次是居民儲蓄存款、市總人口、學校個數(shù)、財政支出。分析結果：復相關系數(shù)為0.933,決定系數(shù)為0.915,F值為105.356,顯著值P=6.574×10-13<α=0.05的顯著水平，因此，自變量與因變量存在明顯回歸關系，模型具有實際意義。

4 結論

該文通過研究烏魯木齊市耕地利用變化的態(tài)勢及驅動機制，為烏魯木齊市耕地資源的優(yōu)化配置提供了決策依據(jù)。通過2004～2013年烏魯木齊市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報及統(tǒng)計年鑒等數(shù)據(jù)，利用主成分分析和多元回歸分析等方法，對烏魯木齊市耕地面積變化的趨勢、主要驅動力進行研究，并建立驅動力模型。研究結果表明：近10年烏魯木齊市耕地面積變化呈減少-增多-減少趨勢，導致耕地面積變化的主要驅動力GDP、財政支出、市總人口等，耕地面積階段性減少主要由于經(jīng)濟水平的提升以及人口的快速增長。

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THE CHANG TREND OF CULTIVATED LAND AREA IN URUMQIAND THE DRIVING MECHANISM*

Liu Xiangxin，Pu Chunling※，Yan Zhiming，Huang Xiaodong，Su Lili，Mu Feixiang

(School of management of Xinjiang Agricultural University Urumqi 830052, China)

Cultivated land resource is the important land resources in China and even all over the world, to protect cultivated land quantity and quality is our responsibility and obligation of every citizenship. Most of the current domestic and international research on cultivated land protection only focused on the time comparison and quantitative analysis, there were very few horizontal longitudinal comparison on index factors and time. Based on the data of cultivated land from 2004 to 2013 in Urumqi, from four major categories, i.e., the city′s population, economy, policy, investment and technology, and the urban construction, this paper selected 18 indexes for the horizontal longitudinal comparative analysis to reveal the change of cultivated land in Urumqi. And then it summarized the cultivated land change driving mechanism using the principal components and multiple regression analysis method. The results showed that the cultivated land area was in the trend of deceasing- increasing in nearly a decade. The fiscal expenditure, GDP, and urban population were the main factors affecting arable land changes. The study can provide decision-making basis for the reasonable allocation of land resources, land use planning, and the scientific utilization of cultivated land resources, so as to realize the sustainable development of local resources, environment and economy.

Urumqi; arable land; driving mechanism; changes in the situation; multiple regression analysis

10.7621/cjarrp.1005-9121.20170308

2016-04-01

劉祥鑫(1991—)，男，湖南邵陽人，碩士。研究方向：資源、環(huán)境和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展、區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。※通訊作者：蒲春玲(1961—)，女，新疆阿克蘇人，博士、教授、博士生導師。研究方向：資源、環(huán)境和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展、區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。Email：puchunling@163.com

*資助項目：國家社會科學基金項目“塔里木盆地礦-農(nóng)復合區(qū)礦產(chǎn)資源利用補償調(diào)控機制研究”(08BJY061)

F323.211; F224

A

1005-9121[2017]03047-06