徐璟 張育斌

(寧波財(cái)經(jīng)學(xué)院，浙江 寧波 315175)

引言

人類的生存與發(fā)展都離不開土地這個(gè)重要的自然資源，土地資源中的精華——耕地，則是人類社會活動最基本物質(zhì)基礎(chǔ)，是糧食生產(chǎn)的重要載體。耕地?cái)?shù)量穩(wěn)定，糧食生產(chǎn)才能有保障，守住耕地面積紅線、穩(wěn)定糧食播種面積、加強(qiáng)耕地質(zhì)量建設(shè)是新時(shí)期中央文件明確提出的要求。2019年，中央的一號文件提出了要堅(jiān)持農(nóng)業(yè)農(nóng)村優(yōu)先發(fā)展的總方針，文件要求“嚴(yán)守18億畝耕地紅線，全面落實(shí)永久基本農(nóng)田特殊保護(hù)制度，確保永久基本農(nóng)田保持在15.46億畝以上”[1]。2020年，中央一號文件則進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，要穩(wěn)定糧食播種面積、加強(qiáng)耕地質(zhì)量建設(shè)[2]。2021年一號文件提出，嚴(yán)格控制耕地轉(zhuǎn)為林地、園地等其他類型農(nóng)用地，強(qiáng)化土地流轉(zhuǎn)過程中的用途監(jiān)管，確保耕地?cái)?shù)量不減少、質(zhì)量有提高[3]。

在人口快速增長、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的影響下，我國耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量呈逐年下降[4]。隨著種植技術(shù)的發(fā)展，糧食的單產(chǎn)水平不斷提高，現(xiàn)已接近理論上限[5]。因此，在耕地?cái)?shù)量有限、作物單產(chǎn)水平受限的情況下，提高耕地的復(fù)種指數(shù)被認(rèn)為是最為行之有效的增加糧食產(chǎn)量的方法[6]。

復(fù)種指數(shù)值由全年作物播種面積除以耕地面積得出，通常用其表示耕地復(fù)種程度的高低，在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)模擬[7]、糧食估產(chǎn)[8]和耕地利用強(qiáng)度評價(jià)[9]等應(yīng)用領(lǐng)域中起到了至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的復(fù)種指數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)基于統(tǒng)計(jì)資料，時(shí)效性較差，未考慮統(tǒng)計(jì)單元內(nèi)部空存在的異質(zhì)性[10]。隨著數(shù)字技術(shù)和硬件的飛速發(fā)展，遙感技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、傳感器在復(fù)種指數(shù)監(jiān)測中不斷應(yīng)用。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，調(diào)研浙江省統(tǒng)計(jì)年鑒中復(fù)種指數(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)，提取土地利用遙感數(shù)據(jù)，計(jì)算并分析2010—2020年浙江省各市復(fù)種指數(shù)變化情況，提出對策建議。

1 研究現(xiàn)狀

1.1 耕地資源利用現(xiàn)狀

我國目前正處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時(shí)期，在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí)伴隨著一系列資源利用和環(huán)境問題，其中耕地的利用、開發(fā)、保護(hù)和管理方面的問題尤為凸顯。隨著城市大規(guī)模擴(kuò)張，導(dǎo)致我國大部分地區(qū)耕地面積明顯下降，1996年第一次全國農(nóng)業(yè)普查數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)時(shí)我國耕地面積為1.3億hm2，第二次農(nóng)業(yè)普查時(shí)下降到了1.22億hm2左右，10a間銳減了667萬hm2以上，且耕地儲備缺乏，不少地區(qū)因生態(tài)保護(hù)需要，逐步實(shí)行生態(tài)退耕，糧食產(chǎn)量受到嚴(yán)重影響。

我國耕地利用效率不高，農(nóng)戶承包零碎、集中化利用程度不高，道路建設(shè)、拋荒撂荒破壞耕地資源的完整性，為了短期經(jīng)濟(jì)利益盲目擴(kuò)大城市發(fā)展規(guī)模，造成耕地資源被破壞，土地資源的浪費(fèi)現(xiàn)象比較嚴(yán)重。在提升經(jīng)濟(jì)效益的過程中忽視了生態(tài)保護(hù)，耕地周圍生態(tài)環(huán)境惡化，降低了耕地生產(chǎn)力和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。

1.2 復(fù)種指數(shù)變化研究現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程使得耕地面積大幅減少，且將成為長期的發(fā)展趨勢，耕地的集約化利用程度對提高糧食產(chǎn)量尤為重要。復(fù)種是耕地集約化利用的重要體現(xiàn)之一，復(fù)種程度高低對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。不少文獻(xiàn)研究認(rèn)為，提高復(fù)種指數(shù)有利于糧食增產(chǎn)，保障社會穩(wěn)定。

1.2.1 耕地復(fù)種指數(shù)變化趨勢研究

郭柏林結(jié)合新中國成立以來各時(shí)期的歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)我國各地區(qū)復(fù)種指數(shù)的變化，詳細(xì)分析了復(fù)種指數(shù)的特征、效益和潛力，認(rèn)為自新中國成立以來，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件得到了不斷改善，耕作制度進(jìn)行了有效改革，我國耕地復(fù)種指數(shù)有了較為明顯的提高。耕地復(fù)種指數(shù)的大幅度增加給我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)帶來了巨大效益[11]。謝花林等基于傳統(tǒng)的復(fù)種指數(shù)計(jì)算公式，得出了1998—2012年我國耕地復(fù)種指數(shù)的變化趨勢呈逐年增長的結(jié)論。閆慧敏等通過峰值特征點(diǎn)檢測法，應(yīng)用多時(shí)相NOAA/AVHRR遙感觀測數(shù)據(jù)，并詳細(xì)分析了我國各地區(qū)從改革開放初期到20世紀(jì)90年代末近20a耕地復(fù)種指數(shù)的時(shí)空變化情況，結(jié)果驗(yàn)證了全國復(fù)種指數(shù)整體增加的假設(shè)。徐昔保等基于遙感圖像的分析發(fā)現(xiàn)，1995—2010年我國太湖流域的復(fù)種指數(shù)降幅明顯，15a間持續(xù)下降了22%，空間分布呈北高南低的格局，上海、浙江降幅較大，糧食耕種時(shí)空格局呈現(xiàn)以一年兩熟為主，一年一熟比例持續(xù)增長[12]。

1.2.2 耕地復(fù)種指數(shù)時(shí)空差異研究

閆慧敏等認(rèn)為,相對于耕地復(fù)種指數(shù)在全國層面上的增加，有的耕地出現(xiàn)復(fù)種指數(shù)大幅增加掩蓋了部分耕地復(fù)種指數(shù)正在下降的事實(shí)的現(xiàn)象更加值得關(guān)注。實(shí)際上，我國有高達(dá)15%的耕地復(fù)種指數(shù)呈下降趨勢，這在生產(chǎn)力高的平原地區(qū)尤為顯著，其中長江中下游平原占50%之多。復(fù)種指數(shù)的降低表明了實(shí)際糧食播種面積在減少，其中優(yōu)質(zhì)農(nóng)田的復(fù)種指數(shù)的降低，對糧食生產(chǎn)的影響更為不利。謝花林等發(fā)現(xiàn),我國中部地區(qū)復(fù)種指數(shù)最高，東北地區(qū)最低；而復(fù)種指數(shù)增長速度則正好相符，東北地區(qū)最快，而中部地區(qū)卻最慢，東部地區(qū)呈下降趨勢；31個(gè)省份之間復(fù)種指數(shù)差距大，其中，增長最快的省份是新疆、寧夏和云南[8]。丁明軍等認(rèn)為,耕地復(fù)種指數(shù)雖然在全國層面上有所增加，但是增加的空間差異明顯，河北、北京、天津交界地區(qū)、安徽中部、四川的成都平原等地區(qū)的耕地出現(xiàn)復(fù)種指數(shù)顯著降低，約占全國耕地面積3%。甘肅東部、渭河平原、山西西部、河北、山東和天津的交界處、山東半島及江漢平原等處復(fù)種指數(shù)顯著上升，約占耕地總面積的20%[13]。

1.2.3 耕地復(fù)種指數(shù)監(jiān)測方法研究

復(fù)種指數(shù)監(jiān)測的核心是所采用的監(jiān)測方法，使用不同的監(jiān)測方法，其監(jiān)測結(jié)果也有所不同，將不同程度地影響結(jié)果的準(zhǔn)確性和合理性。在20a多的發(fā)展過程中，復(fù)種指數(shù)遙感監(jiān)測方法不斷涌現(xiàn)，更新和完善了復(fù)種指數(shù)遙感監(jiān)測方法體系，如特征時(shí)相分離法、生長周期判斷法、曲線特征對比法、連續(xù)小波變換法、時(shí)間序列分箱法、峰值點(diǎn)探測法、線性混合模型法、層次訓(xùn)練法等類別[14]。這些方法在不同的研究中加以應(yīng)用，且被驗(yàn)證有效。

2 耕地?cái)?shù)據(jù)的提取

本項(xiàng)目在前人研究基礎(chǔ)上，以浙江省為例，分析浙江省各縣市區(qū)耕地復(fù)種指數(shù)變化情況，具體方法：2010—2020年10a間每隔1a提取浙江省土地利用遙感數(shù)據(jù)(其中，2010年、2012年數(shù)據(jù)來源于Landsat7ETM，2014—2020年數(shù)據(jù)來源于Landsat8OLI)，經(jīng)輻射、大氣矯正波段融合、鑲嵌與裁剪等一系列預(yù)處理，如圖1、圖2所示。

利用ArcGIS軟件(新一代地理信息系統(tǒng)軟件，由美國環(huán)境系統(tǒng)研究所開發(fā)，GIS是geographic information system的縮寫)對土地利用現(xiàn)狀圖進(jìn)行數(shù)字化，用相關(guān)命令轉(zhuǎn)化為柵格，采用常用的地理坐標(biāo)投影，提取出浙江省耕地分布圖，如圖3所示。

圖3 2010—2020年浙江省耕地分布圖

結(jié)合浙江省行政區(qū)劃圖，提取出浙江省市級耕地分布圖，如圖4所示。

3 復(fù)種指數(shù)的計(jì)算

復(fù)種指數(shù)等于全年總收獲面積除以耕地面積，公式[15]：

圖4 2010—2020年浙江省市級耕地分布圖

通過遙感圖像所得數(shù)據(jù)，結(jié)合統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，根據(jù)以上方法得到浙江省2010—2020年期間各地的復(fù)種指數(shù)，將這些數(shù)據(jù)與浙江省行政區(qū)劃圖相結(jié)合，利用ArcGIS軟件進(jìn)行處理得到2010—2020年浙江省各地復(fù)種指數(shù)分布圖見圖5。

由圖5可知，浙江省復(fù)種指數(shù)區(qū)域變化比較明顯，2010—2012年浙江省復(fù)種指數(shù)西南高于東北；2014年起，浙江省大部分地區(qū)復(fù)種指數(shù)明顯下降，由浙江省歷年統(tǒng)計(jì)年鑒可知，這主要是因?yàn)閹状笾饕鞘衅淙丝谂c經(jīng)濟(jì)在這幾年內(nèi)相對于西南地區(qū)各市有較快速的增長，導(dǎo)致耕地面積逐年呈縮小趨勢，農(nóng)作物播種面積則逐年下降，耕地復(fù)種指數(shù)隨之下降。

圖5 2010—2020年浙江省各地復(fù)種指數(shù)分布圖

近幾年，浙江省委省政府對糧食生產(chǎn)高度重視，規(guī)范耕地使用，2020年共清理騰退“非糧化”面積1.09萬hm2，完成新建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田4.13萬hm2，提標(biāo)改造糧食生產(chǎn)功能區(qū)3.6萬hm2有余[16]。因此，2020年浙江省各市復(fù)種指數(shù)較前幾年有顯著提高。

4 討論及對策

1993年，劉巽浩依據(jù)水分、地貌、熱量、耕作及熟制特點(diǎn)、作物類型等條件，將全國耕作制度分為3個(gè)帶，浙江省全省均屬于三熟帶[17]。浙江省各市區(qū)復(fù)種指數(shù)值普遍偏低，還有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

浙江省人均耕地少、耕地后備資源不足，耕地保護(hù)形勢仍然十分嚴(yán)峻。保護(hù)耕地、提高土地利用率，提升復(fù)種指數(shù)可以從以下幾方面著手：落實(shí)政策保障，壓實(shí)保護(hù)責(zé)任，各級地方黨委、政府嚴(yán)格落實(shí)耕地保護(hù)制度，切實(shí)明確耕地保護(hù)責(zé)任，嚴(yán)守耕地保護(hù)紅線，從而保障糧食安全；堅(jiān)持系統(tǒng)觀念，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，完善政府引導(dǎo)的土地開發(fā)政策體系，因地制宜，提高土地開發(fā)利用效率，統(tǒng)籌生態(tài)建設(shè)，推動存量用地的開發(fā)利用，推廣節(jié)地模式；嚴(yán)查占用耕地，規(guī)范用地行為，嚴(yán)厲查處違法占用耕地、改變耕地用途的行為，規(guī)范用地，從嚴(yán)控制將耕地轉(zhuǎn)為其他農(nóng)用地，完善耕地占補(bǔ)平衡；加強(qiáng)技術(shù)保障，加快科技推廣，加強(qiáng)農(nóng)村農(nóng)業(yè)的科技推廣工作，提升農(nóng)業(yè)科技園區(qū)帶動能力，加大農(nóng)村農(nóng)業(yè)科普知識宣傳和農(nóng)村勞動技能培訓(xùn)工作，激發(fā)農(nóng)民發(fā)展農(nóng)業(yè)的積極性，降低農(nóng)業(yè)發(fā)展成本，進(jìn)行農(nóng)業(yè)套種和多季種植，實(shí)現(xiàn)土地充分利用發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)，將數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于復(fù)種指數(shù)遙感監(jiān)測，能及時(shí)獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，并提高監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。