基于邊際模型的城鎮化對耕地影響極限研究——以海口市為例

袁 業， 宋曉麗　(海南大學政治與公共管理學院，海南海口 570228)

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基于邊際模型的城鎮化對耕地影響極限研究
——以海口市為例

袁 業， 宋曉麗*(海南大學政治與公共管理學院，海南海口 570228)

摘要針對海口市城鎮化進程引致耕地減少這一問題，首先采用擴展Kaya恒等式以及LMDI分解模型，測算2004～2014年海口市城鎮化引致的耕地減少量；然后運用經濟學邊際效應模型、回歸分析以及函數求導方法，構建邊際耕地變化率測度模型；最后利用Excel軟件，構造趨勢線模型，測算城鎮化進程對耕地影響最小的極限時刻。結果表明，海口市邊際耕地變化率曲線為開口向下的拋物線，其極值點大約出現在2008年。該結果可為相關部門制定土地利用規劃以及耕地保護政策提供參考。

關鍵詞海口;城鎮化；耕地；LMDI分解模型

Limit Research of the Influence of Urbanization on Cultivated Land Based on Marginal Model—A Case of Haikou City

YUAN Ye,SONG Xiao-li*

(School of Politics and Public Administration,Hainan University,Haikou,Hainan 570228)

AbstractAccording to the problem of cultivated land reduction induced by urbanization in Haikou City,extended Kaya identical equation and LMDI decomposition model were used to measure the cultivated land reduction induced by urbanization in Haikou City from 2004 to 2014.Then,marginal economics model,regression analysis and function derivative method were used to construct the change rate of marginal cultivated land.Finally,trend line model was constructed by Excel software.The time limit of the minimum effects of urbanization process on cultivated land was measured.Results showed that the change rate curve of marginal cultivated land was a parabola going downwards.Its extreme point appeared at about the year 2008.This research provided references for the policy making of cultivated land protection and land-use planning of relevant departments.

Key wordsHaikou; Urbanization; Cultivated land; LMDI model

城鎮化是社會經濟發展的必然趨勢和要求，城鎮的發展必然要占用一部分土地[1]，城鎮化建設與土地利用變化息息相關。城鎮化水平較低時，城市擴張以“攤大餅”式的粗放模式為主，占用耕地面積大；隨著城鎮化發展，城鎮用地的需求變大，但城鎮單位土地面積人口承載力也將提高，城鎮土地利用方式會逐漸從粗放式向集約式轉變，這一過程中，耕地的減少量將呈遞減趨勢。

為研究城鎮化建設與耕地變化的關系，宋戈等[1]根據1952～2003年數據研究表明，隨著我國城鎮化水平的提高，耕地的減少量呈遞減趨勢；李丹等[2]分析了城鎮化發展給耕地變動帶來的正負面影響，得出我國自改革開放以來，城鎮化對耕地的消耗呈現倒“U”型曲線變化規律；史育龍[3]對20世紀末我國城市發展與土地資源變化實證分析得出，在實現城市化大發展過程中，絕對不占用耕地是不可能的，但協調好城市發展與耕地保護的目標是可以實現的；張樂勤等[4-5]以1997～2011年數據為樣本，驗證了我國城鎮化發展與耕地損失之間的關系，結果表明，在研究時序內，我國城鎮化演進占用耕地面積呈下降趨勢，并且契合經濟學邊際遞減規律。上述研究中，學者們從多個角度運用多種方法研究了城鎮化進程對耕地變化的影響，驗證了城鎮化水平的提高會使耕地減少量呈遞減趨勢的規律，但是對城鎮化進程影響耕地減少最小的極限時刻這一問題則少有學者研究。為此，筆者基于經濟學邊際理論，構造模型，利用SPSS回歸分析、高等數學求導方法，從理論上研究城鎮化進程對耕地影響最小的極限時刻，以期為各管理層在制定城鄉規劃、耕地保護政策等方面提供一定的參考。

1研究方法與數據來源

1.1研究區概況海口市為海南省省會，地理坐標為110°10′～110°41′E、19°32′～20°05′N，地處海南島北部，北瀕瓊州海峽，土地面積2 304.84 km2。2014年常住人口220萬，城鎮化率76.61%，遠高于全國平均水平(54.77%)；GDP總量1 019.7億元，比上年增長9.2%，其三次產業結構為5.2∶19.9∶74.9，其中旅游總收入142億元，比上年增長16.7%。2014年末耕地面積46 724 hm2，當年耕地減少77 hm2。

1.2構建城鎮化進程對耕地變化影響模型

1.2.1構建擴展Kaya恒等式。根據Kaya[6]恒等式原理，構建影響耕地變化因素的Kaya恒等式擴展形式：

(1)

式中，S表示耕地面積；K表示國內生產總值(GDP)；L′為城鎮人口；N為人口總數；F為單位GDP耕地面積；M為城鎮人均GDP；G為城鎮化水平。

1.2.2耕地變化的LMDI因素分解。Ang等[8]提出的對數平均權重Divisia分解法，被廣泛地應用到資源環境等領域。該研究采用LMDI分解法對城鎮化進程引致的耕地面積變化進行測算。

以式(1)為基礎，將耕地變化分解為式(2)：

ΔS=St1-St0=ΔSF+ΔSM+ΔSG+ΔSN

(2)

式中,ΔS為t0～t1時期的耕地變化；ΔSF表示單位GDP耕地面積變化;ΔSM表示城鎮人均生產總值變化;ΔSG表示城鎮化水平變化;ΔSN表示人口變化引致耕地變化的貢獻份額，根據對數平均權重Divisia分解法，將ΔS表達為：

(3)

聯立式(2)與式(3)，可得城鎮化進程對耕地變化影響測度式：

(4)

1.3城鎮化演進對耕地影響極限測度方法

1.3.1構建邊際耕地影響模型。邊際是指增加1單位自變量所引起的因變量的增加量，根據邊際經濟規律，邊際耕地影響可用城鎮化水平每增加1個百分點而引致的耕地變化量表征。針對海口市城鎮化現狀，構建如下邊際耕地影響模型：

lnΔS=α+β·lnG

(5)

式中,ΔS、G分別表示城鎮化過程引致耕地面積減少數量、城鎮化水平，α、β為待估參數。對式(5)求導，得到城鎮化演進的邊際耕地影響表達式：

(6)

1.3.2構建邊際耕地變化率模型。以CMS表示城鎮化演進的邊際耕地變化率，對式(6)求導，可得其表達式：

(7)

1.3.3測算邊際耕地變化率極限。根據式(7)所得CMS模型，以時間、邊際耕地變化率分別作為自變量和因變量，可測算時間邊際耕地變化率，采用Excel2013軟件做散點圖并添加趨勢線的方法，選擇擬合度最佳的城鎮化演進邊際耕地變化率曲線，采用函數求極值的方法，計算城鎮化演進對耕地邊際影響最小的極限時刻。

1.4數據來源由于海口市在2002年進行了較大的行政區劃調整，調整前后行政轄區面積相差約10倍，為保證數據的可靠性，該研究以2003～2014年海口城鎮化水平及耕地變化數據為研究對象，研究城鎮化進程對耕地變化的邊際影響。

城鎮化水平可以用多種方法進行測算，以人口城鎮化率表征城鎮化水平這一方法簡單易行，因而被眾多學者采用[9-11]。由于海口在統計年鑒中于2010年才將“城鎮人口”一項指標納入統計，故2003～2009年城鎮人口數據為筆者結合海口實際情況，以常住人口與鄉村人口兩項指標推算而得。該研究以城鎮人口與常住人口的比值作為城鎮化水平的表征(常住人口指實際經常居住在海口半年以上的人口，城鎮人口是指居住在海口市城鎮范圍內的全部常住人口)。此方法雖不能完全準確地反映海口的城鎮化水平，但在一定程度上也具有參考價值。耕地面積(不含農墾數)、城鎮化水平原始數據見表1。

2結果與分析

2.1城鎮化演進對耕地影響測度與分析利用公式(4)測算2003～2014年海口城鎮化過程引致的耕地變化，結果見圖1。

表12003～2014年海口市城鎮化水平及耕地面積

Table1UrbanizationlevelandcultivatedlandareainHaikouCityfrom2003to2014

年份Year常住人口Inhabitant萬人城鎮人口Urbanpopulation萬人城鎮化水平Urbanizationlevel∥%耕地面積Cultivatedlandarea∥hm220031669198116690469.914848320041710338120804470.634834820051737300123500671.094820020061766761126446771.574812520071794543129224972.014800020081835036133274272.634751820091878465137617173.264733520102046170151743974.164703720112097300157360475.034695220122141300161625375.484690020132171100165180076.084680120142200700168600076.6146724

注：數據來源于《海口統計年鑒(2003-2014)》。

Note: Data were from 2003-2014 Haikou Statistical Yearbook.

圖1　2004～2014年海口市城鎮化對耕地的影響Fig.1　Effects of urbanization on cultivated land in Haikou City from 2004 to 2014

由圖1可知，海口市城鎮化水平由2003年的69.91%提升到2014年的76.61%，年平均增長約0.6個百分點，增長平穩，符合“諾瑟姆曲線”揭示的城鎮化發展規律。2008～2011年海口市城鎮化水平增長率略高于其他年份，尤其是2010年的增長幅度達到了0.9個百分點。從2007年開始，海南省建設國際旅游島建設進程加快，海口市作為海南省省會，尤其是在海口城市總體規劃的調整之中，把其城市性質定位為我國旅游度假勝地，海口市城市開發方向與開發強度發生巨大改變。在多種發展機會與政府優惠政策的條件下，海口市外來人口迅速增加。數據顯示，2007～2010年海口市常住人口增加達25萬，而戶籍人口增加不到8萬，在海南省建設國際旅游島成為國家戰略的2010年，海口市常住人口就增加了約15萬，當年農作物總播種面積77.42萬hm2，比上年下降5%，新增農村勞動力轉移就業人口達1.43萬之多，城鎮人口增加達14萬，第二、三產業值分別增加19.3%、18.1%，這使得當年的城鎮化水平大大提高。

研究時段內，海口市城鎮化引致的耕地面積減少量呈現出“幾”字形變化趨勢。以2008年為分界點，在此之前，城鎮化引致的耕地面積減少量呈遞增趨勢，在2008年達到峰值170 hm2，之后逐漸呈下降趨勢，并且在2010～2011年出現大幅度下降。2004～2014年，海口市耕地面積總減少量約1 624 hm2，年平均耕地減少量約147.64 hm2。城鎮化引致的耕地面積減少總量約為614 hm2，占耕地面積總減少量的37.8%。2008～2010年，城鎮化引致的耕地面積減少量約為385 hm2，占耕地面積總減少量的62.7%。究其原因，由于城市規劃的調整，2006年海口市城市建設用地增加到209 km2(圖2)，并且持續到2009年才下降到91 km2。在此過程中，城市建成區不斷擴展，耕地不斷被占用，以至于在2008年由城市化引致的耕地面積減少量達到峰值。在之后的2009年，由于政府劃定了保護耕地紅線的目標、嚴格實施《海口市土地利用總體規劃(2006-2020年)》以及制定了一系列加強土地管理的政策，城鎮土地的集約節約度逐漸提高，然而政策在實際執行時有一定的滯后性，耕地的減少量在2010年后才呈現下降趨勢。

注：數據來源于《中國城市建設統計年鑒》(2004—2014)。Note: Data were from China Urban Construction Statistical Yearbook (2004-2014).圖2　2004～2014年海口市城市建設用地面積變化Fig.2　Changes of urban construction land area of Haikou City from 2004 to 2014

2.2邊際耕地影響模型構建依據城鎮化演進邊際耕地影響模型式(5)，以lnΔS作因變量，lnU作自變量，利用SPSS軟件，進行回歸分析(R2=0.901，F=51.324，Sig.=0.02)，模型擬合度非常高。回歸所得系數為-8.193，常數項為38.796，且t檢驗的Sig.值小于0.01，表明具有統計學意義，由此可與得lnΔS與lnU關系式：

lnΔS=38.796-8.193·lnU

(8)

對式(8)兩邊求導，可得城鎮化演進對耕地影響的邊際模型：

(9)

對式(9)求導，可得城鎮化演進邊際耕地變化率CMS：

(10)

依據式(10)，可測算海口市2004～2014年城鎮化演進邊際耕地變化率CMS，結果見圖3。

圖3　海口城鎮化進程邊際耕地變化率Fig.3　Change rate of marginal cultivated land during the process of urbanization in Haikou City

由圖3可知，研究時序內，海口的城鎮化邊際耕地變化率指數由2004年的0.007 7上升至2008年的0.032 1，而后再下降到2014年的0.003 1，整體呈先上升再下降的態勢。為了探索城鎮化對耕地邊際變化率影響的極限值，以2004～2014年CMS指數為因變量(y)，時間為自變量(x)，設2004年x值為1，在Excel 2013軟件中做散點圖，添加趨勢線，選擇不同擬合類型，結果表明，以多項式回歸最優，其R2為0.962 3，所得擬合曲線如圖3，擬合方程為：

y=-0.000 6x2+0.006 3x-0.000 4

(11)

3結論與建議

3.1結論該研究運用Kaya擴展恒等式、LMDI分解模型以及經濟學邊際理論，構建了海口城鎮化進程中邊際耕地影響及邊際耕地變化率測度模型，研究表明：①2004～2014年海口市城鎮化進程中占用耕地面積整體呈先上升后下降的趨勢，城鎮化進程年均約占用耕地55.8 hm2，在2008年達到峰值170 hm2；②邊際耕地變化率指也呈先上升后下降的趨勢，從2004年的0.007 7一直上升， 2008年達到峰值0.032 1后開始下降，直至2014年的0.003 1；③邊際耕地變化率擬合曲線為開口向下的拋物線；據分析，該拋物線極限值出現在2008年，2008年后，海口城鎮化發展對耕地需求將會從以往的增長趨勢向下降趨勢轉變，海口推進城鎮化進程與耕地保護矛盾將緩和。

3.2對策建議針對海口城鎮化演進對耕地邊際影響規律，提出如下建議。

3.2.1推進農業轉移人口落戶城鎮，提升城鎮化質量。按年末常住人口計算城鎮化率，海口2014年城鎮化率為76.61%，遠高于國家城鎮化率(54.77%)與海南省城鎮化率(53.76%)，然而人均GDP卻比全國平均GDP低315元，城鎮居民人均可支配收入更是比全國平均水平低了8%。由此可見，海口市城鎮化水平量高而質低，城鎮化粗放低效。為此，海口城鎮化必須在有量的情況下保質。海口市超過40萬農民工及其隨遷家庭成員是海口城鎮化的重要組成部分，然而其生活質量并不高，拉低了城鎮化的質量。為此，必須先改善這部分人的勞動與生活環境，加快戶籍制度改革，逐步使符合條件的農業轉移人口落戶城鎮，使其真正成為市民，享受到城市的公共服務，提高其收入與消費能力，在提高城鎮化質量的同時收回其在農村的耕地，實行規模經營，避免農民因進城務工而撂荒耕地的情況，保護耕地。

3.2.2盤活土地存量，提高土地利用效率。對于耕地，由于農村土地經濟效益低下，每年會有大量農業轉移人口，農村的大片耕地撂荒，2013年海口就有“四荒地”2.26萬hm2，對于耕地是極大的浪費。中共十七屆三中全會提出“賦予農民更加充分而有保障的土地承包經營權”，允許使用權人以轉讓、轉包、互換、出租、入股、聯營或抵押等方式進行土地流轉。針對以上情況，在明確土地權屬后，鼓勵農民把“包而未耕”的土地進行流轉，由種植大戶接手，進行規模經營，甚至在海口優良的地形上推進農業現代化，在提高耕地經濟效益的同時減少耕地的撂荒，提高耕地的利用效率。

對于城市建設用地，要按照嚴守底線、調整結構、深化改革的思路，嚴控城市建設用地增量，盤活城市土地存量，優化城市土地結構，提升城市建設用地效率，切實提高城鎮建設用地集約化程度，提升城市單位土地面積人口承載能力。深入推進實施城鎮棚戶區以及城中村改造，重點提高這部分城市土地利用效率。

在以上兩方面形成城鎮化建設與耕地保護協調機制，協調“吃飯”與“建設”的矛盾，在城鎮化推進與耕地保護的同時形成倒逼機制，同時實現各自的集約利用。

3.2.3落實法規政策，切實保護耕地。嚴格執行《海口土地利用總體規劃(2006-2020)》，把好土地用途轉讓關，對進行占用耕地的土地用途轉變必須“先補后占”，并且保質保量。落實《糧食省長責任制考核辦法》中保護耕地相關規定，由海口市國土部門與農業部門牽頭，在全市范圍內建立耕地保護考核制度，將全市耕地保有量、基本農田保護、耕地質量保護與提升、耕地質量監測網絡、耕地質量等級情況作為重要考核指標，嚴格進行季度考核，嚴守耕地紅線。發現有耕地質量與數量下降的情況，立刻查出原因，對違法占用耕地的現象進行嚴懲，并且將減少的耕地保質保量補回，切實保護耕地。

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科技論文寫作規范——引言

扼要地概述研究工作的目的、范圍、相關領域的前人工作和知識空白、理論基礎和分析、研究設想、研究方法和實驗設計、預期結果和意義等。一般文字不宜太長，不需作詳盡的文獻綜述。在最后引出文章的目的及試驗設計等。“引言”兩字省略。

中圖分類號S 29

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)06-234-04

收稿日期2016-02-14

作者簡介袁業(1995- )，男，四川宜賓人，本科生，專業：土地資源管理。*通訊作者，副教授，碩士，從事土地資源管理研究。

基金項目海南省哲學社會科學規劃課題[HNSK(ZC)15-4];海南省自然科學基金項目(20157254)；海南大學教育教學研究項目(hdjy1648)。