湖南省耕地面積變化預測及其驅動力研究*

彭志剛，胡賢輝，李艷超，曹秋平

(湖南師范大學資源與環境科學學院，湖南 長沙 410081)

湖南省耕地面積變化預測及其驅動力研究*

彭志剛，胡賢輝，李艷超，曹秋平

(湖南師范大學資源與環境科學學院，湖南 長沙 410081)

隨著經濟社會的快速發展，建設用地占用耕地的需求量增大，湖南省耕地面積逐年減少。通過灰色預測方法，依據2000－2008年統計年鑒資料，預測未來幾年湖南省耕地面積變化情況。同時，使用SPSS17.0對耕地面積變化進行主成分分析，結果顯示，經濟發展和人口密度是導致湖南省耕地面積變化的主要驅動因子。因此，控制人口增長，提高人口素質，集約利用土地等是實現湖南省耕地可持續利用的有效途徑。

耕地面積預測;灰色預測模型;主成分分析;湖南省

湖南作為中國的一個農業大省和全國最重要的商品糧基地，其耕地數量的變化直接影響到湖南省乃至全國的糧食安全態勢。改革開放以來，隨著湖南省經濟的高速發展和城鎮規模的迅速擴張，大量耕地在城市化過程中消失，人多地少的矛盾日益突出，目前人均耕地只有0.055公頃。耕地資源的變化是區域土地利用變化的核心，受自然、社會、經濟、技術和歷史等因素的影響，因此，耕地的變化和流向反映了社會經濟發展的基本態勢［1］。耕地資源的變化是影響中國可持續發展的關鍵問題［2］。研究湖南省耕地面積變化過程及其驅動力，對制定有針對性的符合湖南省實際情況保護耕地的政策法規及優化資源配置、提高耕地的綜合利用效益，引導湖南省耕地可持續利用具有積極意義。筆者試圖通過定性與定量相結合的方法，研究湖南省2000－2008年耕地資源變化的驅動力并建立模型，以此揭示湖南省耕地面積變化及其驅動力。

一 湖南省耕地利用變化情況

由于我國耕地面積統計口徑的變化，本文選取2000年以后耕地面積數據作為研究對象。根據表1所示，自2000年起到2007年湖南省耕地面積逐年減少，到2007年耕地面積有所回升，但回升速度明顯低于下降速度。

本文通過資料收集分析認為導致湖南省耕地面積回升的原因主要是自2001年起我國及湖南省政府出臺的各項嚴格保護耕地政策，如∶《耕地占補平橫考核辦法》、《關于切實做好耕地占補平衡工作的通知》、《關于規范補充耕地驗收有關問題的通知》等政策開始發揮效力，有效地遏制了耕地面積的減少。根據湖南省土地利用總體規劃，2010年湖南省耕地保護量為378.73萬公頃，2020年為377.00公頃［3］。規劃期內耕地面積與實際增長趨勢相反。為了更好地反映耕地保護目標與耕地面積變化的實際情況，文章使用灰色預測模型對湖南近幾年的耕地面積進行預測。

表1 湖南省近年來耕地面積變化表

二 湖南省耕地面積預測

(一)灰色模型原理

灰色預測模型由鄧聚龍教授于20世紀80年代初提出，研究包含已知信息和未知信息的灰色系統問題［4］。耕地變化系統中，影響要素之間的關系既具有確定型關系，也有難以確定關系的要素。本文利用時間序列對應的耕地變化數據使用灰色模型預測未來耕地變化量。建模過程如下∶

給定原始數據∶

x(0)={x(0)(1)，x(0)(2)，x(0)(3)，…，x(0)(n －1)，x(0)(n)}

對原始數據做第一次累計相加∶

x(1)={x(1)(1)，x(1)(2)，x(1)(3)，…，x(1)(n －1)，x(1)(n)}

相應微分方程為∶dx(1)/dt+ax(1)=u

其中a為待辨識參數，u為待辨識參數內生變量。

結果相應處理得灰色預測的時間響應函數為∶

x(1)(k+1)=(x(0)(1)－u/a)eak+u/a

根據^x(0)(k)=(^x(1)(k)－^x(1)(k－1))可得模型預測值序列為∶

^x(0)={x(0)(2)，x(0)(3)，…，x(0)(n －1)，x(0)(n)}

灰色模型建立后一般要進行關聯度檢驗及小誤差概率檢驗。關聯度是模型數據與實際數據的相近程度，一般r＞ρ為滿意(ρ為分辨因數，0≤ρ≤1，一般取 ρ=0.5)。小誤差概率P越大越好。

(二)灰色模型建立

根據灰色模型原理和方法，以湖南省各年份耕地面積數據(見表2)建立GM(1，1)模型。

表2 數據擬合值及2011－2013年預測值

(三)預測結果討論

由于2020年耕地保有量的測算是通過部門預測法、人口預測法、多元分析法、城市化分析法等方法經過加權分析等得出最終的結果，能作為湖南省耕地保護長期堅持的目標值。耕地面積的變化在未來時間序列內具有不確定性，通過灰色模型能預測某一時刻的特征量，通過對這一時刻的特征量與耕地保護總體目標的對比，我們可以制定相對應的耕地保護力度或耕地占用指標。如模型分析結果顯示，到2009年，湖南省耕地面積就已經突破377.0萬公頃的界限，并且每年以勻速減少。通過對這一結果的分析，文章認為應該堅持不懈地堅持我國耕地保護政策，同時通過土地整理開發復墾等項目平衡建設用地對耕地的占用，保持湖南省耕地面積不低于377.0萬公頃。為了更好地掌握耕地面積變化情況，制定靈活可行的政策，文章以下內容對湖南省耕地面積變化驅動進行分析。

三 湖南省耕地面積變化驅動力分析

(一)指標選取

生態退耕、農業結構調整和建設占用是耕地數量下降的主要原因［5］。因此，本文主要選取以下經濟因素指標作為驅動因子∶城市化水平(X1)、地區生產總值(X2)、規模以上工業總產值(X3)、社會消費品零售總額(X4)、人口密度(X5)、糧食總產量(X6)、地方財政收入(X7)、城鎮居民人均可支配收入(X8)。

(二)驅動力分析

利用統計年鑒數據，使用SPSS17.0軟件進行主成分分析，得出特征值、各個主成分的貢獻率、累計貢獻率以及主成分載荷矩陣。經KMO和Bartlett檢驗，KMO值為0.559，卡方值為145.31，對應的相伴概率值為0.0001，小于指定的顯著水平0.05，表明相關系數矩陣不是單位陣，原有變量之間存在相關性，適合進行主成分分析。

表3 KMO和Bartlett的檢驗

表4 特征值及累計貢獻率

表5 主成分載荷矩陣

根據表4第一主成分的累計貢獻率已達到85.035%。可以認為包含了全部變量的信息。從表5可以看出，第一主成分主要包括 X1、X2、X5、X7、X8。即城市化水平、地區生產總值、人口密度、地方財政收入和城鎮居民人均可支配收人可以認為是影響耕地變化的主要原因。從以上4個因素可以歸納為經濟發展、人口發展驅動。

(三)結果分析

(1)經濟發展驅動。地區生產總值、地方財政收入、城鎮居民人均可支配收入和城市化水平為經濟發展驅動。在驅動力因子中位居前列，表明其對耕地變化具有重要的驅動作用。湖南省地區生產總值從2000年的3551.49億元增長到2008年的11156.64億元;城市化水平由2000年30%增長到2008年的42.01%，年均增長1.33%，增長速度較快。同時，隨著經濟社會的快速發展，各行業對土地需求量不斷增加，人均住宅面積的擴大，城市綠地的面積和其他公共設施用地面積的持續擴大，各類高速、高鐵以及水利設施用地等基礎設施用地面積不斷增加，導致建設用地的擴張日益侵占耕地，加速了耕地面積的減少，造成人地矛盾進一步尖銳，耕地保護的任務進一步加劇。但是經濟發展并不一定會造成耕地面積的減少，只要集約利用土地，經濟發展和耕地保護可以實現良性互動。

(2)人口驅動。人口也是構成耕地面積變化的主要驅動因子之一。耕地面積的持續減少，除了由于經濟的發展驅動外，人口增長也是不可忽視的重要因子之一。人類是最具活力的耕地利用變化的主要驅動力之一，人口密度與耕地面積變化成正相關，人口增長速度越快則土地利用變化越快，因而人口密度對耕地面積變化起著重要的作用。湖南省2000年人口為321.34人/平方公里，2008年增加到323.19人/平方公里。人均耕地面積由2000年的0.05976公頃減少到2008年的0.05536公頃，人均凈減少0.0044公頃。同時，城鎮居民和農村居民的人均居住面積也在逐年增大。人口的持續增加和居住水平的不斷提高，引起了住宅用地的需求量不斷增加，這種逆向發展將使人地矛盾進一步尖銳，耕地負荷越來越重。

通過分析得出，影響湖南省耕地面積變化的主要是經濟發展和人口密度等因子，在今后一段時間內，它們仍將起主導作用。通過進一步的主成分分析及回歸分析，可以看出具體是城市化水平、地區生產總值、人口密度、地方財政收入和城鎮居民人均可支配收人因素。因此，為了保證耕地總量動態平衡，保障糧食安全，實現耕地資源的可持續利用，采取合理的經濟、行政和法律手段控制人口增長和提高人口素質及經濟發展對耕地的占用和破壞，進一步提高土地的執法力度，提高土地的集約利用水平，認真貫徹我國“珍惜和合理利用土地，切實保護耕地”的基本國策才是當務之急。

［1］李仕利.耕地資源變化驅動力研究——以湖南寧遠為例［J］.安徽農業科學，2007，(16).

［2］李秀彬.中國近20年來耕地面積的變化及其政策啟示［J］.自然資源學報，1999，(4).

［3］中華人民共和國國土資源部.湖南國土資源廳土地利用總體規劃(2006 －2020)［EB/OL］.http://www.mlr.gov.cn/tdsc/tdgh/201012/t20101210_800715.htm，2010 －12 －10.

［4］鄧聚龍.灰色預測與決策［M］.武漢:華中理工大學出版社，1989.

［5］陳百明.中國近期耕地資源與糧食綜合生產能力的變化態勢［J］.資源科學，2004，(5).

(責任編校:譚緯緯)

F323.211

A

1008－4681(2012)01－0032－03

2011－11－22

國家社會科學基金項目，編號∶10CJY027、10BGL062;湖南省教育廳資助科研項目，編號∶09W026;湖南省情與決策咨詢研究課題，編號∶0910BZZ6;湖南師范大學社會科學青年學術骨干課題，編號∶09XGG37。

彭志剛(1984－)，男，江西九江人，湖南師范大學資源與環境科學學院碩士生。研究方向∶土地經濟學。胡賢輝(1978－)，男，江西上饒人，湖南師范大學資源與環境科學學院講師，博士。研究方向∶土地經濟學。