云南省快速城鎮化進程中耕地資源與糧食安全預警研究

肖 冉， 李智國

(云南財經大學國土資源與持續發展研究所， 云南昆明 650221)

?

云南省快速城鎮化進程中耕地資源與糧食安全預警研究

肖 冉， 李智國

(云南財經大學國土資源與持續發展研究所， 云南昆明 650221)

耕地資源和糧食安全狀況關系到區域的經濟發展和社會穩定，是人類生存發展的物質基礎。該研究在明確城鎮化、耕地資源與糧食安全的內在關聯的基礎上，基于P-S-R模型構建預警指標體系，運用熵值法對各項指標進行測算得到警度判定值，以對云南省17年以來耕地資源和糧食安全的發展演變態勢進行綜合評價，并對云南省1996～2012年的耕地資源與糧食安全指標總價值進行三次曲線擬合，通過系數分析云南省耕地資源與糧食安全的發展現狀及趨勢，最后分析結論并提出相應的對策。

預警；耕地資源；糧食安全；城鎮化；云南省

城鎮化是區域經濟發展水平的重要衡量標志，同時也是區域經濟增長的重要推動力[1]。隨著城鎮化的加快，人們在充分享受其帶來的物質生活便捷的同時，耕地資源作為人類不可替代的自然資源的基礎[2]，正在面臨著日益加深的威脅。糧食安全作為國家安全的重要組成部分，與耕地資源有著密不可分的聯系，耕地資源的質量、數量等因素直接影響到糧食的安全問題。

結合當前耕地資源和糧食安全現狀并對未來的發展變化趨勢做出科學準確的預測，即進行預警研究，能為未來城鎮化和耕地資源的協調發展提供重要指導。耕地資源與糧食安全預警將成為保護耕地和實現耕地資源可持續利用的有效手段[3]。當前有眾多學者在相關領域進行了不同程度的研究：黃賢金等對耕地生態經濟預警系統所包含的4個方面的基本內容進行了闡述，并提出構建我國耕地生態經濟預警系統的基本思路及方法[4]；彭補拙等將有關經濟、環境預警的基本方法引入耕地預警研究中，運用統計法與模型法對城市邊緣區耕地數量變化進行了探討[5]；蔡運龍等提出了最小人均耕地面積和耕地壓力指數概念，并以此為基礎提出了構建耕地資源利用和管理調控機制的思路[6]；葛向東等在耕地占補的定位監測和基于耕地基礎地力指數的耕地地力等級劃分基礎上，對耕地總量動態平衡進行了預警分析[7]；肖順武提出了糧食安全預警的組織機構、信息采集以及將其傳遞給有關職能部門的我國糧食安全預警機制的3個核心問題[8]；趙婷婷等選取一元回歸、二元回歸、灰色GM(1,1)和神經網絡4種方法分別預測，進而應用變權組合法對4個預測值進行權重擬合，最終測算出唯一預測值[9]；王穗等通過對云南省1997～2005年多項數據進行處理并建立相應的模型，預測出云南省近期(2010年)和遠期(2020年)的耕地需求量[10]；雷勛平等建立了基于熵權可拓決策模型的區域糧食安全預警模型[11]； Luca Salvati等通過對意大利1960～2008年主要因素的變化監測建立了一個早期預警評估土地退化敏感性的預警系統，并對2015年的情況提供了一個短期的評估[12]。

上述可知，當前各位專家學者對耕地資源和糧食安全預測、預警領域的研究方法主要處于探索階段，而且一些方法在應用中存在對現實數據預測、預警準確性不高等問題。另一方面，現有的研究方法大多側重于數量上和時空上的預測，且多限于某一特定年份或較短時間跨度的耕地資源評價[13]，尚未有一套科學全面準確的預警機制。筆者選取云南省1996～2012年耕地資源與糧食安全的相關數據作為研究對象，基于P-S-R模型建立預警指標體系，通過熵值法對各項指標進行測算得到警度判定值，同時對云南省1996-2012年的耕地資源與糧食安全指標總價值進行三次曲線擬合，通過系數分析云南省耕地資源與糧食安全的發展現狀及趨勢，預測城鎮化與兩者間的發展態勢，對協調云南省未來社會經濟發展與耕地資源利用、糧食生產等具有重要的理論和現實意義。

1 指標選取、數據來源與研究方法

1.1 預警指標體系的建立及數據來源

1.1.1預警指標體系構建的理論依據。城鎮化發展與耕地資源和糧食安全之間的關系是相互和雙面的。在快速城市化的大背景下，短期內受科學技術和發展水平等方面的限制，耕地數量迅速減少；同時，支撐城鎮化的糧食不斷擠占口糧，從而進一步威脅到糧食安全；城鎮化水平的提高帶來了非農業人口的連年增長，農民的種糧積極性下降，非農產值的比重逐年上升，耕地利用和糧食生產受到影響。另一方面，由于土地面積的有限性，城鎮化的發展也受到約束。但不可否認的是，城市的產生需要農村，農村的發展離不開城市。由于城鎮化水平的提升，城市支援農村、工業支持農業，技術、資金、人才等現代生產要素向農業轉移，從而提高農業發展水平。然而，目前來說，工業技術、資金等有利因素向農業生產的轉移仍然存在很多薄弱環節，面向農業的技術流向仍然存在諸多障礙。

云南省地處我國西南邊境，是一個典型的地理位置特殊、地形地貌復雜的低緯高原山區省份。近年來，隨著人口和社會經濟的加速發展，云南省耕地利用的結構、深度和強度不斷發生變化，這嚴重影響著全省的糧食生產和安全，加劇了山區省份特殊自然地理條件下的人地矛盾[14]。同時，《云南省城鎮體系規劃(2011-2030)》明確提出，到2015年城鎮化水平達到42%～43%，2020年將達到48%～50%，2030年將實現60%～65%的城鎮化水平目標[15]。這一規劃的實施將會給耕地資源與糧食安全問題帶來更嚴峻的挑戰。

1.1.2預警指標體系的構建及數據來源。通過對上述的理論依據和現實依據的分析，耕地資源和糧食安全的影響因素有很多，本文基于P-S-R模型在壓力(P)、狀態(S)、相應(R)3個方面對耕地資源和糧食安全狀況的影響因素進行選取和分析并將其轉化為相應指標，從而構建了全面的指標體系[16]。該指標體系分為目標層、準則層、指標層3個層次，如表1所示。

表1 云南省耕地資源與糧食安全預警指標體系

注：*為 1997～2013年《云南統計年鑒》、《中國農村統計年鑒》數據；**數據綜合測算數據；***數據由1996～2008年云南省土地更新調查數據預測取得。

1.2 預警方法熵值法是一種統計學的客觀賦權法，避免了人為因素的影響，它通過計算指標的信息熵，根據指標的相對變化程度對系統整體的影響來決定指標的權重。

1.2.1熵值法。通過以下5個步驟得到樣本的評價指數：

(1)數據的標準化處理。由于各指標的量綱、數量級均存在一定的差異，因此需要對各指標進行標準化處理。

設X為某地區耕地資源與糧食安全指數對應于m個年份與n個評價指標的樣本矩陣，有X={Xij}m×n，對初始數據矩陣進行標準化處理。

式中，maxxij、minxij分別是第j個指標的最大值和最小值。正指標即所用指標值越大越好，負指標即所用指標值越小越好。經過標準化和調整后，得到了一個新的數值矩陣：

c=(cij)m×n

(2)指標權重的確定。第j項指標下第i樣本指標的比重為pij，計算公式為：

(3)指標熵值的確定。第j項指標的熵值為ei，計算公式為：

注意：某項指標的信息效用價值取決于該指標的信息熵ej與1之間的差值，它的值直接影響權重的大小，信息效用值越大，對評價的重要性就越大，權重也就越大，對評價結果的貢獻越大。因此，指標的效用值dj=1-ej。

(4)評價指標權重的確定。第j項指標的權重為wj，計算公式為：

(5)計算樣本的評價指數。采用加權求和公式計算出樣本的評價指數U，計算公式為：

式中，U為耕地資源與糧食安全的評價指數。

1.2.2 警度確定標準。根據計算得出的綜合評價指數，依據預警指數并參考相關文獻[17]，同時結合正態分布(即高斯分布)的規律，將云南省的耕地資源與糧食安全警度分為5個等級，即無警、輕警、中警、重警和巨警等5種，判定標準見表2。

表2 云南省耕地資源與糧食安全警度判定標準

2 結果與分析

2.1 預警結果分析通過上述熵值法的運算過程計算得到1996～2012年云南省耕地資源與糧食安全各子系統的綜合預警指數。圖1顯示了云南省耕地資源與糧食安全在壓力、狀態、響應3個方面的預警指數及發展趨勢。

由圖1可知，1996～2012年云南省耕地資源與糧食安全的壓力指標指數處于明顯下降趨勢；狀態指標指數波動較大，整體表現為上升趨勢；響應指標指數呈現明顯大幅波動上升趨勢。

結合1996～2012年云南省耕地資源與糧食安全預警指標體系內的各指標值，運用熵值法對各指標值進行運算處理，得到綜合的評價指數，如圖2。如圖所示，結合表2警度判定標準，1996～1997年云南省耕地資源與糧食安全處于重警狀態，1998～2010處于中警狀態，2011～2012年則處于輕警狀態。1996～2006年上升趨勢平緩，2007～2012年上升迅速。由此可見，1996～2012年云南省耕地資源與糧食安全的安全水平整體呈現波動上升趨勢，表示云南省的耕地資源與糧食安全的發展趨勢有所改善，但仍需引起重視。

除此以外，通過對圖1和圖2的分析進一步可得到：1996～2012年云南省耕地資源與糧食安全警度轉好的主要原因在于農田水利化水平、農業機械總動力等響應指標指數均呈現連年上升趨勢；狀態指標中鄉村就業人員持續上升，人均糧食產量、糧食總產量呈現波動上升；同時耕地總面積的下降趨勢有所減緩。但應注意的是，壓力指標指數的持續下降以及狀態指標中部分指標(耕地總面積、糧播比)指數的平緩下降，其中，城鎮化水平、從事非農產業人口等指標呈現較大漲幅，耕地總面積下降趨勢明顯。表明云南省耕地資源與糧食安全綜合評價指數上升、警度轉好，是由于響應指標的增強，以及狀態指標的部分增強，而不是壓力指標的減弱。

2.2 三次曲線擬合分析結合現有基礎數據，通過Excel分析，得到云南省耕地資源與糧食安全的指標總價值發展趨勢，并進行三次曲線擬合得到趨勢線y=β1x+β2x2+β33+ε，具體如下：

y=0.000 3x3-1.782 7x2+3 568.046 5x-2 380 499.302 4

模型的R2=0.953 1，擬合度較好。β1>0，β2>0，β3>0，表示云南省城鎮化與耕地資源與糧食安全之間的關系為“N”型，在經濟增長的一段時期內與“倒U”型關系相似，但當城鎮化進一步發展時，耕地資源與糧食安全狀態會隨城鎮化加速而惡化。城鎮化不斷上升的過程中，耕地資源與糧食安全狀態先惡化再改善，又陷入惡化境地[18]。反映出云南省的耕地資源與糧食安全在現階段趨于改善，但具有一定的敏感性和不穩定性，基礎性較差，根本狀況沒有改變。

3 結論及對策

3.1 結論

(1)云南省在研究時段內(1996～2012年)，1996～1997年耕地資源與糧食安全處于重警狀態，1998～2010年處于中警狀態,2011～2012年處于輕警狀態。1996～2012年云南省耕地資源與糧食安全水平整體發展趨勢趨于轉好，但仍然不穩定。總體上云南省耕地資源與糧食安全的警情依然存在，處于不安全狀態。

(2)全面合理的評價指標體系是預警結果真實有效的關鍵。然而，由于受多方面因素的影響，部分數據難以獲取，部分指標考慮不全面，指標體系不一定健全，有待今后的進一步改進[19]。

(3)云南省耕地資源與糧食安全不安全狀況沒有得到根本性的轉變。經過測算和預測總評價指數呈現良好趨勢，但發展過程中各種不可預估的現象以及過度消耗資源、城鎮化快速擴張等不合理的因素依然存在。云南省耕地資源與糧食安全存在的根本性問題仍然存在，未來云南省耕地資源與糧食安全的危機仍不容忽視。耕地資源與糧食安全“N”型曲線只是社會發展過程中的一個片斷[18]。

3.2 對策建議通過對以上數據和圖表的進一步分析可以得出，云南省耕地與生態系統的安全度的提高、警情的排除需要一套科學全面的措施來保證。

3.2.1加快經濟發展方式的轉變。經濟發展方式的轉變是一項復雜的系統工程，主要是經濟增長的方式由不可持續性向可持續性轉變，在指標體系中主要表現為第三產業占GDP的比重的不斷提升等。云南省應基于本省的自然、經濟和社會特點，努力發展資源節約型產業，提高土地的集約度，實現產業結構的不斷優化。耕地資源和糧食安全的研究應站在全局的角度，充分考慮當地實際，因地制宜，不可盲目冒進。2011年8月，云南省政府出臺了《政府關于加強耕地保護促進城鎮化科學發展的意見》，正式提出建設用地上山戰略；落實“最嚴格的土地管理制度、最嚴格的耕地保護制度，最嚴格的節約用地制度”；推進保發展、保紅線“雙保工程”；采取建設用地實施占補平衡等措施[20]。

3.2.2縮小城鄉差距。云南省由于其獨特的自然、交通等環境的限制，農民人均純收入雖不斷提高，但提升幅度和速度不大，如何統籌城鄉發展、增加農民收入是云南省新階段面臨的重大問題。解決“三農”問題，應該從根本出發，提出惠民利民政策的同時，保證其落實到位。同時，加大人才的引進，科技水平的提升以及優良品種的推廣等一系列措施提高耕地資源的質量和糧食產單，發揮當地特色，切實提高農民收入。

3.2.3建立一套科學的預警機制。加強糧食安全預警機制的科學性、系統性、高效性和及時性，及時發現警情，對出現的警情采取及時有效的排警措施，將危險扼殺在萌芽階段，保證社會經濟平穩發展。

[1] 鄧航. 云南省城市化進程與耕地資源保護的協調性研究[D]. 昆明：云南財經大學，2010：1-63.

[2] 張正棟. 35a來海南島耕地變化與人口經濟發展間的相關分析[J]. 中國沙漠，2005，25(5)：757-763.

[3] 宋戈，連臣. 黑龍江省耕地資源安全預警分析及預警系統的構建[J]. 農業工程學報，2012，28(6)：247-252.

[4] 黃賢金，曲福田. 耕地生態經濟預警的理論與方法[J]. 生態經濟，1998(5)：14-17，22.

[5] 彭補拙，魏金俤，張燕. 城市邊緣區耕地預警系統的研究——以溫州市[J]. 經濟地理，2001，21(6)：714-718.

[6] 蔡運龍，傅澤強，戴爾阜. 區域最小人均耕地面積與耕地資源調控[J]. 地理學報，2002，57(2)：127-134.

[7] 葛向東，彭補拙，濮勵杰，等. 耕地總量動態平衡的監測和預警研究[J]. 自然資源學報，2002，17(1)：35-41.

[8] 肖順武. 芻議完善我國糧食安全預警機制的三個核心問題[J]. 改革與戰略，2010，26(4)：22-25.

[9] 趙婷婷,姜廣輝,張鳳榮，等. 大城市近郊縣域耕地保護預警方法[J]. 農業工程學報，2010，26(1)：335-340.

[10] 王穗，張建生，彭爾瑞，等. 云南省耕地需求量預測研究[J].云南農業大學學報，2010，25(2)：256-263.

[11] 雷勛平，吳楊，葉松，等. 基于熵權可拓決策模型的區域糧食安全預警[J]. 農業工程學報，2012，28(6)：233-239.

[12] LUCA SALVATI，SOFIA BAJOCCO.Land sensitivity to desertification across Italy: Past, present, and future[J].Applied Geography,2011,31(1):223-231.

[13] 李超，張祥義，,張海濤，等. 河北省近20年耕地資源安全動態變化及驅動力分析[J]. 中國農業科技導報，2014，16(1)：131-138.

[14] 李智國，楊子生，王偉. 西南邊疆山區耕地資源利用與糧食生產耦合態勢——以云南省為例[J]. 山地學報，2008，26(4)：410-417.

[15] 云南省人民政府. 云南省城鎮體系規劃(2011-2030)[R].2012.

[16] 李秀霞，張希. 基于熵權法的城市化進程中土地生態安全研究[J]. 干旱區資源與環境，2011，25(9)：13-17.

[17] 張兵，金風君，胡德勇. 甘肅中部地區生態安全評價[J]. 自然災害學報，2007，16(5)：12.

[18] 楊潔，畢軍，張海燕，等. 中國環境污染事故發生與經濟發展的動態關系[J]. 中國環境科學，2010，30(4)：571-576.

[19] 徐美，朱翔，劉春臘. 基于RBF的湖南省土地生態安全動態預警[J]. 地理學報，2012，67(10)：1411-1422.

[20] 云南省人民政府. 云南省人民政府關于加強耕地保護促進城鎮化科學發展的意見. 云政發[2011]185號[R].2011.

Research on Early-warning of Cultivated Land Resources and Food Security in the Course of Rapid Urbanization in Yunnan Province

XIAO Ran, LI Zhi-guo

(Institute of Land & Resources and Sustainable Development, Yunnan University of Finance and Economics, Kunming, Yunnan 650221)

Cultivated land resources and food security which have been related to regional economic development and social stability is the material base for existence and development of mankind. With the clear of understanding of the internal connection among urbanization, cultivated land resources and food security, early-warning index system has been built based on the P-S-R model and calculating every index to get alert degree determination value by means of entropy, which is to evaluate comprehensively the two development situation since 17 years before in Yunnan Province. Through three curve-fittings of cultivated land resources and food security general index value, this paper discusses the development and trend of cultivated land resources and food security of Yunnan Province by coefficients and puts forward corresponding countermeasures.

early-warning; cultivated land resources; food security; urbanization; Yunnan Province

云南省哲學社會科學規劃項目(JCZX201204)；云南省教育廳科學研究基金資助項目(09Y0280)。

肖冉(1990- )，女，山東聊城人，碩士研究生，研究方向:生態安全與區域可持續發展。

2014-11-28

S 26

A

0517-6611(2015)02-310-03