許永濤，李鵬艷，李冬梅，李紅英

（1.楚雄師范學院 資源環(huán)境與化學學院，云南 楚雄 675000；2.云南省地礦測繪院，云南 昆明 650500）

土地是在自然界發(fā)展過程中逐漸由最基本生態(tài)環(huán)境要素轉(zhuǎn)化為一種可以為人類利用的物質(zhì)［1］。人地關系矛盾的加深也就意味著糧食安全遭到了威脅，各個國家對糧食安全問題也投入了大量的精力。耕地的變化和轉(zhuǎn)換方式反映了社會發(fā)展的基本態(tài)勢［2］。中國雖然制定了耕地紅線來保護耕地，但是，我國經(jīng)濟快速發(fā)展階段的耕地非農(nóng)化趨勢尚未發(fā)生逆轉(zhuǎn)。各國學者、專家紛紛開始關注土地問題，外國學者率先對耕地與草地的轉(zhuǎn)化以及城市發(fā)展中失去的農(nóng)田所需要的替代土地類型開展研究。國內(nèi)學者李秀彬在耕地問題利用變化主題的研究中，旨在解決人類社會發(fā)展中的掣肘［3］。在土地利用的各類研究分支中，耕地面積的變化研究是學術研究的重中之重［4］。早期的耕地研究由于受相關政策的影響，主要集中在耕地的保護與相應政策的聯(lián)系方面［5］。在中國經(jīng)濟不斷發(fā)展的時代背景下，耕地供需矛盾越來越尖銳，中國許多學者把目光投向了驅(qū)動力方面，開始對耕地的驅(qū)動力因子進行了分析。比如廣東省耕地的變化與經(jīng)濟和社會發(fā)展的關系［6－8］，許月卿等對河北省耕地資源的變化和影響因素進行了研究，并提出了相應的保護對策［9－10］。由于城市化進程加快，耕地的數(shù)量和質(zhì)量不斷下降，也引發(fā)了一系列的社會問題，在傳統(tǒng)的耕地利用方式的影響下，南華縣耕地面積越來越少，耕地的利用方式成為研究重點。如徐夢潔等提出了耕地可持續(xù)利用的三大評價體系，并在研究中更加重視生態(tài)指標的影響［11］。隨著人地矛盾的加深，關于耕地的利用方式研究將會越來越重要。

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 南華縣概況南華縣地處滇中高原的西部，地勢西北高，東南低，中部和東部起伏較為和緩，地形復雜。縣域橫距64.6 km，縱距71.7 km，面積2343 km2?？h域輪廓像一彎月亮，東南連楚雄市，北毗祥云縣與姚安縣，是川、滇交通要道，素有“九府通衢”的美譽，是茶馬古道上的商貿(mào)重鎮(zhèn)，歷來商賈云集。南華縣地勢陡峭，可利用耕地較少，由于氣候原因一年只能耕作兩次，對土地的利用率較低，所以耕地的可持續(xù)發(fā)展就顯得尤為重要［12］。南華縣耕地資源隨著城市化進程的加快在逐步減少，人口劇增隨之而來的是耕地數(shù)量和質(zhì)量的大幅度下降。目前，南華縣發(fā)展日益繁榮，城鎮(zhèn)居民數(shù)量不斷增加，對土地的開發(fā)利用需求持續(xù)增大，人地關系矛盾突出，人口劇增隨之而來的是耕地數(shù)量和質(zhì)量的大幅度下降。大量的耕地被轉(zhuǎn)為建設用地，未轉(zhuǎn)為建設用地的耕地質(zhì)量不高，對糧食安全造成了一定的影響。

1.2 研究方法收集、整理研究區(qū)近五年來的有關統(tǒng)計數(shù)據(jù)。查閱相關文獻和資料，掌握耕地動態(tài)變化的研究動向，結合南華縣耕地變化情況，得出南華縣耕地變化的驅(qū)動因子，提出相應的措施。采用RS軟件中的最大似然法解譯南華縣耕地數(shù)據(jù)，再采用GIS軟件中的疊加分析法，分析近五年南華縣的耕地數(shù)據(jù)，獲取2015年、2017年、2019年南華縣土地利用動態(tài)變化數(shù)據(jù)，從而得出2015～2017年、2017～2019年耕地時空變化信息。運用SPSS軟件對南華縣耕地數(shù)據(jù)進行主成分分析，對2015～2019年南華縣耕地面積變化的因子進行分析研究。

本文對耕地的遙感影像解譯采用地理空間數(shù)據(jù)云的數(shù)據(jù)，耕地數(shù)據(jù)核對以及國民經(jīng)濟、人口社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)則來自2015～2019年云南省統(tǒng)計年鑒、南華縣統(tǒng)計公報。

2 結果與分析

2.1 耕地資源變化時間特征分析首先在地理空間數(shù)據(jù)云下載南華縣的遙感影像，再通過RS軟件解譯2015、2017、2019年的南華縣耕地面積數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)匯總繪制出耕地總面積的變化圖（圖1）。

由圖1可知，從時間序列來看這五年期間，南華縣耕地總面積呈現(xiàn)增加的趨勢。2015年耕地面積為142.93 km2，2017年耕地面積為151.78 km2，2019年耕地面積為168.31 km2，從2015年到2017年增加緩慢，從2017到2019年增加迅速，說明隨著社會的發(fā)展，耕地得到了較好的利用，其他土地利用方式轉(zhuǎn)化為耕地。

圖1 南華縣2017－2019年耕地數(shù)量變化圖Fig.1 Change of cultivated land area in Nanhua County from 2017 to 2019

2.2 耕地資源變化空間特征分析利用得到的南華縣耕地分布圖在ArcGIS軟件中進行相關分析，疊加后得到2015～2017年、2017～2019年耕地動態(tài)變化圖（圖2、圖3）。

圖2 南華縣2015－2017年耕地動態(tài)變化圖Fig.2 Dynamic change of cultivated land in Nanhua County from 2015 to 2017

在2015～2017年間，南華縣耕地開墾主要集中在水土資源良好的地區(qū)。新增耕地主要集中分布于五街鎮(zhèn)、羅武莊鄉(xiāng)、紅土坡鎮(zhèn)和五頂山鄉(xiāng)等。此外，在雨露白族鄉(xiāng)、馬街鎮(zhèn)和兔街鎮(zhèn)耕地也有零星狀分布。此階段南華縣對這些地區(qū)進行了充分開發(fā)，減少的耕地主要集中在馬街鎮(zhèn)和南華縣城周邊地區(qū)，一街鄉(xiāng)和五街鎮(zhèn)周邊地區(qū)耕地面積也在減少。

由圖3可知，在2017～2019年間耕地增加數(shù)量相比2015～2017年有所增加，紅土坡鎮(zhèn)和五頂山鄉(xiāng)耕地相比于2015～2017年增加幅度減少，除五街鎮(zhèn)和羅武莊鄉(xiāng)，其他地區(qū)都在大幅度增加。由此可知此階段增加的耕地大多是由建設用地和未利用地土地轉(zhuǎn)化而來，這一階段耕地減少的數(shù)量較2015～2017年明顯減少，主要集中在武定山鄉(xiāng)和羅武莊鄉(xiāng)部分地區(qū)。近年來由于南華縣城市發(fā)展較快，越來越多的耕地變?yōu)榱私ㄔO用地。但為了保證糧食產(chǎn)量，只能將林地和未利用地轉(zhuǎn)為耕地。

圖3 南華縣2017－2019年耕地變化動態(tài)圖Fig.3 Dynamic change of cultivated land in Nanhua County from 2017 to 2019

3 南華縣耕地面積變化的驅(qū)動因素分析

3.1 指標選取根據(jù)南華縣實際情況可知，自然因素的影響并不明顯，所以社會經(jīng)濟因素導致了南華縣耕地面積的變化。在能夠準確找到數(shù)據(jù)并且保證數(shù)據(jù)精準性的情況下，結合南華縣的實際發(fā)展情況，選取X1為總人口（萬人），X2為農(nóng)業(yè)人口（萬人），X3為農(nóng)民人均收入（元），X4為南華縣GDP（萬元），X5為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值（萬元），X6為農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占GDP百分比（%），X7為社會固定資產(chǎn)投資總額（萬元），X8為農(nóng)作物播種面積（hm2），X9為糧食產(chǎn)量（t）9個因子，分別代表人口發(fā)展、經(jīng)濟發(fā)展等影響耕地變化的社會經(jīng)濟因素［13］。（見表1～3）。

表1 南華縣耕地動態(tài)變化主成分分析數(shù)據(jù)Table1 Principal component analysis data dynamic change of cultivated land in Nanhua County

3.2 南華縣耕地變化主成分分析根據(jù)南華縣統(tǒng)計公報，提取相關數(shù)據(jù)，分析各數(shù)據(jù)之間的相關性并判斷是否能進行主成分分析（表2～表4）

表2 驅(qū)動因子相關系數(shù)矩陣Table 2 Correlation coefficient matrix of driving factors

表2顯示，在9個因子中，GDP與糧食產(chǎn)量之間具有較大的相關性，相關系數(shù)達到了1.000。農(nóng)民人均收入與GDP、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值之間、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值與糧食產(chǎn)量之間、社會固定資產(chǎn)投資總額與糧食產(chǎn)量之間有很大的相關性，農(nóng)民人均收入、GDP、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值、社會固定資產(chǎn)投資總額、糧食產(chǎn)量之間有著因果關系，所以可以進行主成分分析。

表3顯示，在選取的9個因子當中，前兩個因子的數(shù)值分別達到了7.385和1.335，兩者的方差貢獻率也是最大的，累計達到了96.882%。根據(jù)有關規(guī)定特征值的累積貢獻率必須大于85%，才可以作為選取的主成分。因此可以選取前兩個作為第一、第二主成分。

表3 特征值及貢獻率Table 3 Characteristic values and contribution rate

從表4可知，第一主成分與農(nóng)民人均收入（0.966）、GDP（0.991）、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值（0.970）、社會固定資產(chǎn)投資總額（0.948）、糧食產(chǎn)量（0.991）有較高聯(lián)系，說明了第一主成分和經(jīng)濟、城市化進程等相關方面的因子有高度的聯(lián)系，因此第一主成分是這些因子的綜合表述。雖然農(nóng)業(yè)人口和農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占GDP百分比與第一主成分也有很大的聯(lián)系，但是抑制了耕地的發(fā)展，所以第一主成分并不能包括這兩個方面。而農(nóng)業(yè)人口（0.568）和農(nóng)作物播種面積（0.597）在第二主成分上有較高載荷，表明這些因子與農(nóng)業(yè)人口、農(nóng)業(yè)技術、國家政策有直接關系，因此第二主成分是這些方面的綜合?？側丝谂c第二主成分也有較大聯(lián)系，但起到了抑制作用，所以第二主成分并不包括總人口。將第一主成分和第二主成分進行綜合分析可知，產(chǎn)值、投資額、人口和播種數(shù)量是導致南華縣耕地面積變化的原因。

表4 主成分載荷矩陣Table 4 Principal component load matrix

3.3 南華縣耕地變化驅(qū)動力分析

3.3.1 經(jīng)濟因素農(nóng)民人均收入、GDP、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值、社會固定資產(chǎn)投資代表了南華縣的社會經(jīng)濟發(fā)展水平。近五年來南華縣經(jīng)濟迅速發(fā)展，2015年至2019年，南華縣GDP由481845萬元增加到了752100萬元。2015～2019年南華縣固定資產(chǎn)投資總額增加了近2倍，所以這五年間耕地總量一直保持增長的趨勢。2015～2019年南華縣農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值占GDP的比例由25.6%迅速下降至19.6%。由此可知，雖然近5年來南華縣農(nóng)業(yè)的地位在不斷下降，但由于農(nóng)業(yè)投資的增加南華縣的耕地面積仍在增加。

3.3.2 人口增長因素人口對南華縣耕地變化起著重要作用，人口的增加導致糧食的需求量也在不斷增加。在提高糧食生產(chǎn)水平的同時，也要關注人口帶來的耕地發(fā)展的契機。從2015年－2019年南華縣的人地矛盾得到了一定的緩解，耕地面積也一直處于增加狀態(tài)。說明人口的增加對耕地面積的增加有一定的促進作用。

3.3.3 農(nóng)業(yè)科技進步因素農(nóng)作物播種面積的增長，說明了耕地資源利用率在不斷提高。雖然南華縣2019年農(nóng)作物播種面積達到了34004公頃，但是獲取農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的方式還不夠先進，投入的成本遠遠高于產(chǎn)值。由于農(nóng)業(yè)產(chǎn)值亟待提高，先進的科技在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應用，隨之而來糧食產(chǎn)量也得到了提高。2019年南華縣的糧食產(chǎn)量達到了131257噸，說明農(nóng)業(yè)科技水平的發(fā)展改變了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)耕作方式，不僅提升了農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟效益，還提高了農(nóng)民的積極性，人們可以投入較少的成本收獲較高的利益。

4 結論與建議

4.1 結論本文借助GIS空間分析技術提取南華縣耕地斑塊，對比耕地面積變化趨勢再根據(jù)主成分分析方法提取影響南華縣耕地時空變化的主要因素，得出如下結論：

第一，2015年以來，南華縣耕地面積一直處于增加的狀態(tài)，由平緩增加變?yōu)榧彼僭黾印?017年到2019年增加的面積比2015年到2017年同比增長的較快。

第二，新增耕地主要是南華縣地市較為平坦的地區(qū)，耕地減少的地區(qū)主要是南華縣縣城周圍及降水較少的地區(qū)。

第三，從社會經(jīng)濟發(fā)展、人口增長和農(nóng)業(yè)科技進步三個方面提取9個影響因素進行主成分分析可知：農(nóng)民人均收入、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值、社會固定資產(chǎn)投資總額、糧食產(chǎn)量是影響耕地面積變化的主要驅(qū)動力。

4.2 建議

4.2.1 科學規(guī)劃土地利用，嚴格控制城市建設占用耕地近五年來南華縣耕地增加的速度正日益減緩，主要原因是社會經(jīng)濟在不斷地發(fā)展，對土地的需求也越來越緊迫，南華縣耕地資源與城市建設之間的矛盾也越來越深。因此相關部門應該科學地規(guī)劃土地利用，嚴格控制城市建設占用耕地，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結構，以確保耕地的可持續(xù)利用。讓南華縣的經(jīng)濟發(fā)展帶動對耕地的保護，利用經(jīng)濟發(fā)展帶來的資金更好地提高開發(fā)耕地的效率。

4.2.2 調(diào)整土地的利用布局南華縣應該減少耕地引發(fā)的沖突，使耕地得到真正的保護，同時更好地進行城市建設，促進縣城和各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)協(xié)調(diào)發(fā)展。要優(yōu)先保障南華縣城中心的發(fā)展空間，積極劃分生態(tài)保護用地，合理利用脆弱的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)。

4.2.3 強化耕地保護，建設美好生態(tài)近年來各城市的建設更是肆無忌憚的使用耕地。南華縣雖然只是一個小城市，但近年來發(fā)展較為迅速，糧食安全問題漸漸凸顯。耕地保護不僅關系著南華縣的社會穩(wěn)定，還對生態(tài)建設有著重要作用。

4.2.4 利用人口優(yōu)勢，發(fā)展耕地的可持續(xù)利用前幾年南華縣雖然人口相對較多，但發(fā)展較為落后，人們對于耕地也只是采取較為傳統(tǒng)的方法進行利用，導致大部分的耕地資源未被好好利用。現(xiàn)階段南華縣人民政府應積極引導剩余勞動力，對可利用的耕地進行充分的利用，借助人口優(yōu)勢，絕不浪費資源。

4.2.5 引進先進的生產(chǎn)工具，高效利用耕地資源在生產(chǎn)工具較為落后時，投入大量的資本，但耕地資源產(chǎn)生的經(jīng)濟效益較少。提高農(nóng)業(yè)科技，利用先進的生產(chǎn)工具，可以有效提高耕地利用效率，也可以有效保護耕地質(zhì)量。