浙江省耕地利用集約度時空變化及其影響因素

王建慶，馮秀麗，李加林，楊劍輝

（1.寧波大學 建筑工程與環境學院，浙江 寧波315211；2.寧波市國土資源局 杭州灣新區分局，浙江 寧波315300）

目前中國正處于社會經濟轉型發展的重要時期，隨著城市擴張和經濟高速發展，耕地資源減少和建設用地擴張之間的矛盾日益尖銳［1］。同時，人口持續增長也使農產品需求日益增大，人們逐漸意識到耕地集約程度的變化可能比耕地面積縮小對我國糧食安全的影響更大［2］。在耕地后備資源有限的情況下，如何提高耕地資源的集約利用程度，走內涵挖掘式道路，成為解決這一矛盾的有效途徑［3］。浙江省人口眾多，耕地資源相對貧乏，人均耕地水平（0.038hm2）不及全國平均水平（0.09hm2）的1／2，如何妥善處理好耕地資源保護與建設用地擴張之間的矛盾，已引起各級國土資源管理部門的高度重視，也成為相關領域專家學者的研究熱點。

近年來，有關耕地集約利用的研究逐漸增多，主要集中在耕地集約利用內涵的界定、配置模式的確定、耕地集約度評價、影響因素分析及對策研究等方面［4－5］。邵曉梅等［6］采用綜合評價法和人工神經網絡兩種方法，從小城鎮的角度，對耕地利用水平進行了綜合評價，為區域土地合理利用和科學規劃提供了依據。曹銀貴等［7］采用主成分分析和層次分析兩種方法對三峽庫區的耕地集約利用狀況進行了研究，并對這兩種分析結果進行了對比分析，結果表明，利用兩種方法做出的準則層權重大小基本一致，兩種方法均適合耕地集約利用評價。虎陳霞等［8］從村鎮的角度出發，利用模糊綜合評判法，對村鎮土地資源集約利用狀況及影響因素進行了研究。劉瑞平等［9］以耕作區糧食產量作為耕地質量指標，研究了自然因素和社會經濟因素對耕地質量的貢獻率問題。張桃林等［10］則指出，耕地在保持高強度的化肥及農藥的投入狀態下，可能會導致土壤生態系統發生突變，引起更大的環境風險。同時還指出，耕地集約度的變化受地區經濟發展水平影響較大。程久苗等［11］利用權熵法對安徽省耕地集約利用時空變化特征進行了研究，結果表明耕地利用效益對耕地集約利用水平影響較大。從相關學者的研究可以看出，目前針對耕地集約利用評價方法比較單一，同時在評價指標確定上人為主觀因素影響較大，同時對于經濟相對發達地區來說未免有些寬泛和缺乏針對性。本研究以經濟發展水平相對較高的浙江省為例，利用權熵法確定評價指標權重，利用功效系數法并結合GIS，從橫向和縱向兩個角度，對浙江省耕地利用狀況進行集約度評價，并對耕地集約利用的影響因素進行了分析。以期豐富耕地集約利用評價方法，并為浙江省耕地集約利用提供政策依據。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

浙江省地處中國東南沿海長江三角洲南翼，陸域面積1.02×105km2，屬亞熱帶季風氣候，光照較多，雨量豐沛，空氣濕潤，雨熱季節變化同步，氣候資源配制多樣，氣象災害繁多。浙江省地形復雜，山地和丘陵占70.4%，平原和盆地僅占23.2%。2011年浙江省生產總值為32 318.85億元，其中第一產業生產總值1 583.04億元。總人口4 781.31萬人，其中農業人口616.76萬人，占總人口的12.90%［12］。浙江省是中國經濟比較發達的沿海對外開放省份，是綜合性農業高產區域，以多種經營和精耕細作見長。

1.2 數據來源

以浙江省耕地集約利用時序變化與空間分異為研究對象，其中耕地面積數據主要來源于浙江省及各地級市土地利用變更調查數據（2002—2011年），社會經濟數據來源于《浙江省統計年鑒（2012年）》及2002—2011年浙江省各地級市統計年鑒。

2 研究方法及實證

根據研究區經濟較發達、耕地種植模式多樣化的特點，構建了浙江省耕地利用集約度評價指標體系，以2002—2011年省級數據和2011年市級數據為樣本，利用信息熵的方法分別確定了評價指標的權重。并運用SPSS 9.0和ArcGIS 9.3等軟件對浙江省耕地利用時間變化特征和空間分異性進行分析。

2.1 浙江省耕地集約利用評價指標體系的構建

耕地利用系統是一個由自然、社會、經濟構成的復雜系統，耕地集約利用不能用單個或少數幾個指標進行簡單評價，評價指標體系的建立一方面應切實結合耕地集約利用內涵，另一方面應客觀全面地反映區域耕地利用實際，同時耕地集約度評價指標體系的建立也應該能正確反映耕地的利用狀況，體現出耕地的質量水平和數量水平。因此在遵循科學性、可操作性、全面性、前瞻性、可比性等原則的基礎上，參考相關研究［13］，并充分考慮指標數據可獲取性，結合相關專家意見，從耕地投入強度、耕地利用程度、耕地產出效益、耕地可持續狀況4個準則層出發，在考慮耕地的資金、人員、設施投入及當地耕地本身特性的基礎上，篩選出12項評價指標，構建了浙江省耕地利用集約度評價指標體系（表1）。

2.2 原始數據標準化

耕地利用集約度評價屬于多因素綜合評價，各評價指標來源多樣化，不同的評價指標量綱和性質不同，為了使各評價指標之間具有可比性，首先對數據進行標準化處理，所采用的數據標準化計算方法為：

式中：Cij——第i個參評對象的第j個評價指標標準化值；Bij——第i個參評對象的第j個評價指標的原始值；i——參評對象個數；j——評價指標個數。

2.3 評價指標權重的確定

在信息論中，信息熵是表示系統有序程度的度量［14］。其中，信息熵越小說明系統有序程度越高，對系統評價的重要性越大；信息熵越大說明系統無序程度越高，對系統評價的重要性越小。通過對信息熵的計算獲得評價指標的權重，該方法即為權熵法。權熵法是利用原始數據進行數學計算以此獲得評價指標的權重。這種僅利用數學計算獲得評價指標權重的方法能夠有效地避免其他方法所帶來的人為主觀因素的影響，具有較高的科學性。信息熵P（xj）計算公式為：

式中：k——調節系數。

表1 浙江省耕地利用集約度評價指標體系

通過各評價指標的熵值計算各評價指標的權重，首先計算各參評指標的差異系數。第j項參評指標的差異系數pj為：

則第j項參評指標的權重系數hj為：

經計算后，浙江省耕地利用集約度評價指標體系的權重結果詳見表2。

表2 浙江省耕地利用集約度評價指標權重

2.4 評價模型的確定

在借鑒城市土地利用綜合效益評價方法的基礎上［15］，采用功效系數法橫向評價浙江省耕地利用集約度情況。功效系數法是將各評價指標進行函數轉換之后，得出各評價指標的功效，再將各評價指標進行加權綜合得出每個參評對象的總功效系數。具體計算方法為：

式中：U（Xi）——第i項評價指標功效；Ci——第i項評價指標標準化后的值；ai——系統穩定臨界點指標上限；bi——系統穩定臨界點指標下限。其中為使評價結果更加合理，本研究系統臨界點上、下限值分別采用評價指標的最大值和最小值。

得出評價對象功效之后，用線性加權法對每一個參評指標配以用權熵法計算出的權重系數，并進行相加，得到評價對象的總功效系數D：

3 結果與分析

3.1 浙江省耕地利用集約度橫向評價

通過各項評價指標的權重和功效，計算得出浙江省近10a來耕地利用集約度變化情況（表3），通過功效系數表可以看出，近10a來浙江省耕地利用集約狀況呈現在波動中上升的變化趨勢，但上升趨勢并不明顯。2002—2011年浙江省耕地利用集約度得分值由起始年份的0.763 2增至評價截止年份的0.852 5，年平均增長量為0.008 9。從表3中也可以看出，耕地利用集約度得分值的高低，受到來自耕地投入強度、耕地利用程度、耕地產出效益及耕地可持續狀況4方面的影響。其得分值的高低與這4方面的變化有著密切的關系。從表3中可以看出，浙江省耕地利用集約度得分波動性較明顯，但總體耕地集約度得分處于逐年增加的趨勢，說明浙江省耕地利用逐漸趨向合理，耕地資源的配置逐漸趨于優化。受經濟發展和市場需求的綜合影響，種植業內部結構變動頻繁和耕地非農化速度的加快導致耕地投入強度、利用程度、產出效益和耕地可持續狀況不穩定，是引起浙江省耕地集約度呈現波動上升變化的主要原因。通過浙江省耕地利用集約度和評價指標權重系數表的分析可以看出，耕地投入強度和耕地產出效益的變化對耕地利用集約度的影響較大，耕地投入強度和耕地產出效益的變化趨勢與耕地利用集約度的變化趨勢基本保持一致。

表3 浙江省2002－2011年耕地利用集約度功效系數

3.2 浙江省耕地利用集約度準則層變化

近年來，浙江省經濟發展速度逐漸加快，人民生活水平逐年提高，產業機構經過調整也逐漸趨于合理，農業產值所占GDP的比重逐年降低，耕地資源配置及集約度狀況逐漸趨于優化。從耕地利用集約度評價準則層來看，不同準則層變化情況不一致，其中耕地投入強度和耕地利用程度近10a來變化幅度較小，與耕地集約度變化狀況基本保持一致。耕地產出效益和耕地可持續狀況近10a來變化情況較大（圖1）。其中耕地產出效益自2007年以來呈現出直線加速上升的變化態勢。耕地產出效益功效系數自評價起始面至評價截止年增長22.60%。反映在評價指標上主要體現在單位耕地面積農業產值的提高和農業從業人員人均產值的提高。其中單位耕地面積農業產值由2007年的38.38萬元／hm2以年均10.21%的速度增長到2011年的57.98萬元／hm2。農業從業人員人均產值在近5a來更是以年均15.07%的速度保持高速增長。耕地投入強度和耕地利用程度在近幾年來上升趨勢并不是很明顯。可以說，耕地產出效益的逐步攀升是2007年以來浙江省耕地利用集約度得分連年快速增長的主要貢獻力量。從耕地可持續狀況來看，浙江人均耕地面積近10a來變動幅度較大，2002—2006年浙江省人均耕地面積呈現逐年降低的趨勢，而且下降速度較快，2006—2008年人均耕地面積縮減速度變緩。2008—2009年人均耕地面積有一個較大幅度的上升，2009年之后人均耕地面積基本保持不變。2006年之前政府對耕地占用的政策并沒有明確的規定，2007年溫家寶在《政府工作報告》中指出：“要把節能降耗、保護環境和節約集約用地作為轉變經濟增長方式的突破口和重要抓手”、“一定要守住全國耕地不少于18億畝這條紅線。”中央十二五規劃建議也提出：“嚴格保護耕地，加快農村土地整理復墾”。正是由于此項政策的提出使我國耕地面積減少過快的勢頭得到有效遏制。同時浙江省耕地占補平衡及農村土地復墾工作的實施，使浙江省在一段時間內耕地補充面積多于同期建設占用耕地面積，人均耕地面積有一定的增加。

圖1 2002年－2011年浙江省耕地利用集約度變化

4 浙江省耕地利用縱向評價

根據評價指標體系并結合2011年各地級市統計年鑒及相關數據資料，收集相關數據，并對收集數據進行標準化處理（公式1），根據評價指標權重及計算模型算出各地級市耕地集約功效系數及各準則層功效系數，得到浙江省耕地利用集約度分級狀況。將不同地區耕地集約度導入ArcGIS 9.3，分析浙江省耕地集約利用水平的區域差異特征。

4.1 浙江省耕地利用集約度水平區域差異性分析

根據各評價指標的權重系數及浙江省各地級市耕地集約度評價指標標準化數據（公式1），采用計算模型得到浙江省各地區耕地利用集約度。評價結果表明，浙江省各地級市耕地利用集約度得分（D）處于0.662～0.889之間，平均得分0.802，其中0.8＜D＜0.9的評價單元數占全部評價單元數的63.64%，耕地集約利用水平總體較好。不同地區之間耕地集約利用水平差異懸殊，其中嘉興市因較高的耕地利用程度和較高的耕地產出效益，D高達0.889，而舟山市耕地投入、產出、利用程度及可持續狀況都相對較差，D僅為0.662。同時由于不同地區經濟發展水平、農業發展水平及農業產業結構不同，導致不同地區耕地集約利用水平區域差異性較明顯。從耕地利用集約度水平分級圖來看（圖2），北部城市靠近杭州灣，經濟發展水平比南部地區高，同時北部地區相對南部耕地自然稟賦相對較高，耕地集約利用水平北方明顯高于南方，耕地集約利用水平呈現北高南低的態勢。

4.2 準則層區域差異性分析

4.2.1 耕地投入強度的區域差異 浙江省耕地投入強度功效系數平均值為0.811，該省耕地利用投入水平相對較好。不同地區耕地投入區域差異性較明顯，地級市耕地投入強度功效系數最低地區為湖州0.708，最高為衢州0.899，二者相差較為懸殊。從耕地投入強度評價圖（圖3）和耕地節約利用水平分級圖（圖2）可知，耕地投入水平高的地區耕地集約利用水平不一定高。從評價指標層來看，耕地投入等級較高的地區主要是單位耕地面積種植業資金投入相對較高。農業仍是此部分地區重要的基礎產業，同時這些地區農業發展水平相對較高，農業基礎設施配套狀況較好，對機械、化肥和電力的投入較充分，農村人口相對較多，單位耕地面積農業勞動力投入較多，因此耕地投入水平相對較高。

圖3 浙江省耕地投入強度評價

4.2.2 耕地利用程度區域差異 浙江省各地區耕地利用程度功效系數最高的為嘉興0.953，最低的為舟山0.621，兩者相差0.332，相差較懸殊。該省耕地利用程度功效系數平均值為0.781，利用程度屬于典型的正態分布，整體而言，全省耕地利用程度不高。從浙江省耕地利用程度評價圖（附圖4）和來看，浙江省耕地利用程度區域差異性與耕地集約利用水平區域差異性有一定的關聯性，均呈現北高南低的態勢。利用SPSS 9.0對耕地集約度功效系數和耕地利用程度功效系數進行相關性分析可以發現，兩者在p＝0.01水平上呈顯著相關性，相關系數高達0.936，說明浙江省耕地利用程度越高的地區耕地集約利用水平相對越高。耕地利用程度由復種指數、耕地有效灌溉率、單位耕地面積農膜使用量及復墾指數4項評價指標構成，利用程度的差異性與區域種植結構有著密切的關系。種植業結構直接影響著單位耕地勞動力需求和耕地產出效益，進而影響區域耕地集約利用狀況。

4.2.3 耕地產出效益區域差異 浙江省耕地產出效益功效系數最高的是湖州0.930，最低的是舟山0.657，兩者相差0.273，兩者同樣存在較大差距。耕地產出效益功效系數平均值為0.800，整體而言浙江省耕地產出效益較好。從耕地產出效益評價圖（附圖5）來看，浙江省耕地產出效益也具有顯著的分異特征，產出效益與耕地集約度及耕地利用程度一樣，均呈現北高南低的態勢。耕地產出效益功效系數與耕地利用集約度功效系數也呈顯著相關性，相關系數為0.865。耕地產出效益的高低與地區產業發展方向及種植結構有著密切的關系。以寧波市為例，該市經濟發展水平在浙江屬前列，主要產業發展方向為工業，同時寧波地區農民從商比例較高，糧食作物種植比例較低，大部分以經濟作物為主。耕地產出效益準則層由單位耕地面積農業產值、單位播種面積糧食產量及農業從業人員人均產值三項評價指標構成，這在一定程度上降低了地區產出效益得分值。

4.2.4 耕地可持續狀況區域差異 考慮到研究區實際狀況及數據的可獲取狀況，耕地可持續狀況準則層僅選取一項評價指標，即人均耕地面積。從評價結果來看（附圖6），浙江省人均耕地面積與全國平均水平相比相差較大，不及全國平均水平的1／2。同時不同地區人均耕地面積相差較大，人均耕地面積最大的是麗水市0.064hm2／人，最小的是舟山市0.027hm2／人，兩者相差0.037hm2／人，區域分異性比較明顯。人均耕地面積的多少與地區自然資源稟賦及人口的多少有著密切的關系，同時耕地面積的多少與建設用地的占用也有關，在地區經濟發展中，應合理保護耕地，確保耕地面積的存量。

5 耕地集約利用變化影響因素分析

通過對浙江省耕地集約利用水平評價指標體系的定性分析，總結浙江省耕地集約利用影響因素主要體現在社會經濟因素、農業發展水平和政策等方面。

5.1 社會經濟因素

社會經濟對耕地集約利用的影響主要體現在經濟發展、科技進步、人口增長等方面。不同地區經濟發展水平不同，產業結構也不同。隨著經濟的發展，科技的進步，對農村機械化、水利設施等的建設和投入會不斷的加大，使農業機械化水平及有效灌溉面積得到提高，從而在一定程度上促進了地區耕地集約利用水平的提高。而隨著地區經濟發展水平的提高，會使城市化水平隨之提高，而城市化水平的提高會使大量非農建設占用耕地，使耕地面積不斷縮減。這在一定程度上會降低地區耕地集約利用水平。同時經濟發展水平的提高，地區產業結構也會不斷的優化，在此過程中農業占GDP的比重會不斷的降低，這在一定程度上也會影響地區農業發展水平。因此，地區社會經濟的發展對耕地集約利用的影響是多方面的。以浙江省11個地級市數據為樣本，對地區耕地集約度功效系數與地區人均GDP進行了相關性分析，相關性分析的結果表明，耕地利用集約度與經濟發展水平雖有一定的正相關性，但相關性并不明顯，相關系數僅為0.48。從圖2中也可看出，經濟發展水平高的地區耕地集約利用水平不一定高。

5.2 農業發展水平

從評價體系準則層來看，農業發展水平越高的地區，耕地投入強度和耕地產出效益也越高，耕地利用水平也相對較高。通過對浙江省11個地區標準化后的地均農業產值和耕地集約度功效系數相關性分析也可發現，耕地集約度水平與地區農業發展水平曲線基本吻合（圖4），耕地集約度功效系數標準化值與標準化后的地均農業產值之間呈顯著相關關系（R＝0.833＊＊，p＜0.01）。農業發展水平的高低，體現的是地區對農業發展的重視程度。農業發展水平較高的地區農業基礎水平較好，地區對農業的投入占總投資的比重較高，基礎設施相對完善。同時從圖7可以看出，農業發展水平較高的地區，自然資源稟賦也相對較好，農業自然災害也相對較少，利于農業的機械化、規模化發展，因此耕地集約度水平也相對較高。

圖4 浙江省各市2011年耕地利用效益功效系數與地均農業產值標準化值之間的關系

5.3 政策因素

通過浙江省近10a評價指標層數據的定性及定量分析不難發現，政策因素對耕地的集約利用水平有著重要的影響。該因素并不直接影響耕地的產出或者利用程度，但影響了農民經營土地的熱情并直接作用于對耕地的投入。通過相關實踐調研，發現隨著農村地區對農業稅費改革的展開，耕地生產成本降低，耕地收入增長，農業生產熱情比政策實施前明顯高漲。這在一定程度上促進了耕地集約利用水平的提高。同時，國家對土地相關政策的實施對耕地集約利用也有著一定的影響。耕地面積紅線的提出，使非農建設用地占用耕地的速度明顯降低，特別是此項政策實施的開始幾年，可以明顯的看出耕地集約度曲線的變化。此外，國家對農業行業的政策性補貼，例如農業器械購置補貼、農業科技資金投入等，在一定程度上都促進了耕地集約利用程度的提高。

6 結論

（1）浙江省耕地利用集約度水平時序變化性明顯。全省集約利用狀況總體較好，近10a來耕地集約利用水平呈現在波動中上升這一變化趨勢，但上升趨勢并不明顯。不同評價準則層變化情況不一致，其中耕地投入強度和耕地利用程度近10a來變化幅度較小，與耕地集約度變化狀況基本保持一致。耕地產出效益和耕地可持續狀況近10a來變化較大。

（2）浙江省耕地利用集約度水平區域差異性明顯。耕地集約利用水平呈現北高南低的特點。耕地投入強度、利用程度、產出效益及可持續狀況地域差異性也比較明顯，同時不同準則層之間也有一定的關聯度。

（3）耕地集約利用影響因素多樣化。通過定性和定量分析，可以將浙江省耕地集約利用因素分為3方面：社會經濟因素、農業發展因素和政策性因素。其中社會經濟因素對耕地集約利用有著多方面的影響。

（4）結合浙江省耕地集約利用的情況及問題，今后浙江省應加大對南部地區耕地的投入，積極推廣農業科學技術，提高農民種植積極性，加大農業基礎設施的建設，走規模化、多樣化、現代化的農業發展之路，提高耕地集約利用水平。

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