湖北省耕地面積變化與各產業發展的關系

項靈志， 熊 華,2， 王海軍,2

(1.武漢大學 資源與環境科學學院， 湖北 武漢 430079； 2.武漢大學 教育部地理信息系統重點實驗室， 湖北 武漢 430079)

湖北省耕地面積變化與各產業發展的關系

項靈志1， 熊 華1,2， 王海軍1,2

(1.武漢大學 資源與環境科學學院， 湖北 武漢 430079； 2.武漢大學 教育部地理信息系統重點實驗室， 湖北 武漢 430079)

[目的] 研究湖北省耕地資源變化與第一、二、三產業發展之間內在聯系與相互影響機制，為合理利用與保護耕地資源，推動區域社會經濟可持續發展提供重要參考。[方法] 利用湖北省1991—2014年24 a來的耕地面積、第一產業產值、第二產業產值、第三產業產值之間的時間序列統計資料，采用協整檢驗方法驗證各變量間是否存在長期穩定的均衡關系，并通過脈沖響應函數和方差分解技術進一步分析湖北省耕地面積與各產業產值間相互關系。[結果] 湖北省耕地面積與各產業產值之間存在長期均衡關系，可以運用脈沖響應函數做進一步分析；第一、第三產業發展一定程度上有利于耕地的保護，但影響力有限，第二產業發展需要消耗大量耕地，但隨著時間推移會逐漸調整其結構以降低其對耕地的依賴程度；方差分解結果中，第二產業對其自身及第一、第三產業發展具有促進作用，而耕地資源對各產業發展的貢獻率則普遍較低，所消耗的耕地資源未被充分高效利用。 [結論] 湖北省應協調好耕地保護與經濟發展的關系，提高土地利用效率、經濟效率并優化產業結構，使兩者間形成良性循環，以推動社會經濟可持續發展。

耕地面積； 產業產值； 脈沖響應函數； 方差分解技術； 湖北省

文獻參數： 項靈志， 熊華， 王海軍.湖北省耕地面積變化與各產業發展的關系[J].水土保持通報，2017,37(3)：125-130.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.03.022； Xiang Lingzhi, Xiong Hua, WANG Haijun. Relationship between cultivated land area and different industry development in Hubei Province[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(3)：125-130.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.03.022

土地是人類進行社會經濟建設的重要自然資源，是保障人類生存和發展的重要基礎。目前中國的發展模式主要還是以犧牲大量的耕地特別是城市周邊的優質耕地為代價來滿足經濟發展對生產和生活建設用地的需求、不斷推進城鎮化進程的模式，使得耕地保護特別是對優質耕地的保護以及糧食安全和生態安全受到威脅，不利于地區的可持續發展[1]。因此，對耕地面積變化與各產業發展變化之間的關系進行研究分析，對于促進社會經濟發展的平衡以及糧食安全的保障具有重要意義。

國內學者對耕地面積變化的影響因素進行了大量的研究，并認為經濟發展是影響耕地面積變化的主要因素，研究內容主要包括對不同經濟發展階段耕地面積和經濟發展的變化特征[2-3]、耕地面積變化的驅動機制[4-7]、耕地面積與經濟發展相關指標之間的定量關系分析[8-9]以及經濟發展過程中如何進行耕地保護[10-11]等，采用時序數據、截面數據、面板數據等不同類型的數據[12-13]，利用計量經濟分析、模型理論等方法[14-15]，在國家、省、市、縣等不同層面開展研究?？傮w上，大多數學者并沒有對GDP或者人均GDP這些經濟指標按三次產業進行劃分[16-18]，而是直接建立描述耕地面積與這些單一經濟指標間的方程或模型進行分析，忽略了其內部不同產業本身性質及不同產業對耕地面積變化作用的差異性，值得進行進一步的研究和完善。

湖北省作為中國重要的糧食主產區和較早的農業基地以及中部地區的農業大省，是中國承東啟西、連南接北的交通樞紐，近些年其經濟快速發展，耕地面積變化明顯。鑒于此，本文擬以湖北省為研究對象，在對湖北省的GDP按三次產業進行劃分的基礎上，利用脈沖響應函數對其耕地面積與第一、二、三產業產值之間的關系展開研究，以期對緩解經濟發展與耕地保護之間的矛盾有所啟示，并為其它地區的相關研究提供借鑒。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

湖北省地處中國中部偏南、長江中游，洞庭湖以北，地跨東經108°21′42″—116°07′50″，北緯29°01′53″—33°06′47″，東鄰安徽，南界江西、湖南，西連重慶，西北與陜西省接壤，北與河南省毗鄰。全省國土總面積1.589×105km2，占全國總面積的1.94%，其中，山地占56%，丘陵占24%，平原湖區占20%。根據統計年鑒數據，隨著湖北省社會經濟的發展，湖北省耕地面積呈1991—2003年間不斷減少的趨勢，2001—2003年減少速度加快，2004年以后耕地面積則呈逐年增加并逐漸趨緩的趨勢。

1.2 數據來源與預處理

本研究選用1991—2014年湖北省耕地面積的時間序列數據衡量耕地面積變化的情況，選用1991—2014年湖北省3類產業的GDP衡量湖北省第一、二、三產業的發展情況，即最后得到耕地面積(CL)、第一產業GDP(PGDP)、第二產業GDP(SGDP)、第三產業GDP(TGDP)這4個變量來進行耕地面積變化與產業發展間的關系研究，相關的統計數據來源于《湖北統計年鑒2015》。為消除數據中可能存在的異方差性現象并平滑數據，本研究對各變量進行了取自然對數處理，分別記為lnCL，lnPGDP，lnSGDP，lnTGDP。

2 研究思路

由于lnCL, lnPGDP, lnSGDP, lnTGDP是宏觀經濟數據的組成部分，有可能存在非平穩的現象。故本文首先利用ADF(augment Dickey-Fuller)檢驗方法[19-20]對湖北省各變量的時序數據進行平穩性檢驗，檢驗其內部是否存在偽回歸現象，若各變量為同階單整序列，則證明各變量拒絕含有單位根的假設，為平穩序列，符合協整檢驗的條件。

各變量間具有長期穩定的均衡關系即協整性，是進行脈沖響應分析、研究變量間相互影響特征的重要前提。而進行協整檢驗的方法主要包括E-G(Engle-Granger)兩步法和Johansen極大似然法，對于本研究中同階單整的2個變量組成的單方程系統，E-G兩步法較為適用[13]，即將變量lnCL分別與lnPGDP, lnSGDP和lnTGDP進行回歸得到兩者間的協整回歸方程，對方程擬合的殘差按照SIC準則確定滯后階數，進行單位根檢驗，確定其在多少顯著性水平上具有協整關系。

脈沖響應函數可用于描述系統內每個變量對它自己及所有其他內生性變量的變化是如何反應的，從動態上把握系統內變量的相互影響過程，而方差分解技術是將系統的均方誤差分解成各變量沖擊所做的貢獻，進而計算出每個變量沖擊短期內的貢獻率，以反映不同沖擊的重要性大小[1]。由于協整檢驗無法進一步說明各變量對相互之間的變動所做的綜合反應，本研究需通過脈沖響應函數(IRF)和方差分解技術來深入分析湖北省耕地面積與各產業產值間相互影響的特征。

3 耕地面積與各產業產值間關系的實證分析

3.1 時間序列的平穩性檢驗

本研究采用ADF檢驗方法對lnCL，lnPGDP，lnSGDP，lnTGDP變量的時間序列數據平穩性進行檢驗后，得到結果如表1所示。

由表1可知，在1%的顯著水平下，變量lnCL，lnPGDP，lnSGDP，lnTGDP的ADF檢驗值均大于其臨界值，不能拒絕含有單位根的假設，表明各序列是非平穩的。對以上變量進行一階差分，得到D(lnCL)，D(lnPGDP)，D(lnSGDP)，D(lnTGDP)，其ADF檢驗值均小于其臨界值，拒絕了含有單位根的假設，是平穩序列；而D(lnSGDP)的ADF檢驗值大于其臨界值，仍不能拒絕含有單位根的假設，為非平穩序列。對所有變量進行二階差分得到變量D〔D(CL)〕，

D〔D(lnPGDP)〕，D〔D(lnSGDP)〕，D〔D(lnTGDP)〕，其ADF檢驗值小于其臨界值，拒絕含有單位根的假設，為平穩序列。因此，可以判定，lnCL，lnPGDP，lnSGDP，lnTGDP均為二階單整序列，符合進行協整分析的前提條件。

表1 序列平穩性檢驗結果

注：(C，T，K)中C,T和K分別表示截距項、趨勢項、滯后期數，C和T為N表示不含截距項或趨勢項；ADF檢驗式中的滯后階數由Eviews 8.0軟件根據SIC準則(Schwarz Information Criterion)確定。

3.2 變量間協整性檢驗

對變量lnCL分別與lnPGDP，lnSGDP和lnTGDP建立協整回歸方程，對方程擬合的殘差進行平穩性檢驗的結果如表2所示。

表2 耕地面積與第一、二、三產業產值之間的協整關系檢驗結果

由殘差平穩性檢驗的結果可以看出，在顯著性10%的水平上，變量lnCL與lnPGDP，lnSGDP與lnTGDP之間分別存在協整關系，即耕地面積、第一產業產值、第二產業產值、第三產業產值之間均具有長期的均衡關系。

3.3 耕地面積與各產業產值間的脈沖響應分析

基于以上分析結果，模型的時間序列變量均通過平穩性檢驗，耕地與第一產業、第二產業、第三產業產值之間均存在著長期的均衡關系，可運用脈沖響應函數對各變量和其它變量的變化所可能產生的反應作進一步研究。

3.3.1 耕地面積對三產產值的脈沖響應 圖1是運用Eviews 8.0軟件，基于VAR模型和漸進解析法模擬得到的脈沖響應函數曲線，沖擊響應期設定為20期。橫軸代表響應函數的追蹤期數(a)，縱軸代表因變量耕地面積對解釋變量(第一、二、三產業產值)的響應程度，3條曲線分別代表耕地面積(lnCL)對第一產業產值(lnPGDP)、第二產業產值(lnSGDP)、第三產業產值(lnTGDP)沖擊的反應。

由圖1可知，耕地面積對第一、三產業產值的一個標準差新息正向沖擊的響應整體呈持續正向響應跡象并且趨勢相近，除初期的一些波動以外，后期基本是在穩定中逐漸收斂。其中耕地面積對第一、三產業產值沖擊的響應于第5期達到最大值后均波動下降，在第13期之前響應較強烈，在第13—19期趨于穩定并逐漸收斂于0.002，對第三產業產值的響應波動幅度要略大于第一產業，介于第一產業和第二產業之間。耕地面積對第二產業產值一個標準差信息正向沖擊的響應在整體上波動幅度略大于第一、第三產業，并呈逐漸減弱跡象，在前10期均為正向響應，于第5期達到最大值后逐漸下降，并于第11期起轉為負向響應，隨后在第15期達到最小值后逐漸收斂于0。

圖1 耕地面積對第一、二、三產業產值沖擊的脈沖響應軌跡

出現以上現象的原因可能在于： ① 第一產業產值中所含有的價格要素可有效調動農業生產的積極性，有利于推動耕地利用以及耕地保護行為的發生。不僅如此，湖北省的第一產業產值比重高于同期全國平均水平，在整個發展過程中的地位仍不可忽視，其農業產值占比要大于畜牧業產值占比，并且差距不斷拉大。在農業結構根據市場需求不斷進行調整以及政府陸續出臺并落實了一系列惠農政策，不斷加大對農業的扶持力度的作用下，有效減輕了農民的負擔、增加了農民的收益，同時在其他各類耕地保護政策的加持下，使得湖北省耕地面積在之后一段時間內得到增加并逐步穩定。 ② 中國改革開放后由于經濟快速發展對耕地需求量的不斷擴大，加之退耕還湖等政策的推行，一度使得湖北省耕地面積加速減少。而近年湖北省第二產業產值增速放緩，一定程度上減緩了對耕地消耗，并且該趨勢在一段時期內仍將繼續延續，雖然第二產業發展消耗大量耕地，但最終將隨著社會整體經濟發展結構的調整與穩定以及土地市場的完善，更多地依靠技術進步而不是資源投入，土地資源特別是耕地資源消耗的壓力也將隨之逐漸減緩而趨向平衡。 ③ 脈沖響應圖中第三產業產值的增長對耕地增加有正面積極作用。首先，第三產業與第二產業在產業特性上的區別一定程度上決定了前者對耕地資源的消耗強度小于后者。其次，由統計年鑒可得2014年湖北省農林牧漁服務業產值是2004年的12倍，第三產業中與耕地相關的產業項目的不斷發展，并在湖北省整個經濟體系中所占的比重不斷上升。該類項目的活動使得相關從業者的收入來源更為多樣化，收入水平得到提升，促進了其增加種植面積、保護耕地的積極性，并吸引更多的從業者，對耕地面積的增加和穩定產生了一定的正面影響。但受到耕地總量的限制以及投入—產出等因素的限制，長期來看這一響應仍會趨于穩定。

3.3.2 三產產值對耕地面積的脈沖響應 圖2是采用同樣的方法所得到的脈沖曲線圖。橫軸代表響應函數的追蹤期數，縱軸分別代表因變量第一、二、三產業對解釋變量耕地面積變化的響應程度，3條曲線分別代表第一產業產值(lnPGDP)、第二產業產值(lnSGDP)、第三產業產值(lnTGDP)對耕地數量(lnCL)沖擊的反應。

圖2 第一、二、三產業產值對耕地面積沖擊的脈沖響應軌跡

由圖2可知，在耕地面積一個標準差的正沖擊后，第一產業產值產生了正響應，響應在第2期達到了峰值后逐漸下降并在第5期達到最小值，隨后保持相對穩定的正向響應跡象。耕地面積對第二產業產值的一個標準差新息正向沖擊總體上呈負向響應跡象，自第2期開始將降至第9期出現最小值后，波動上升，并逐漸穩定、收斂于-0.03。第三產業的一個標準差的正沖擊對耕地面積總體上產生了正向影響，在第5期達到峰值后波動下降，第13期后逐步穩定。

出現以上現象的原因可能在于： ① 除價格因素所產生的影響外，湖北省的農業生產產值占比遠大于林木漁業的產值占比，具有重要地位，這一定程度上可以說明耕地面積的增加意味著有更多的土地可以投入農業生產，相應可促進了第一產業產值的增加，但總耕地面積有限和農業生產的進一步提升對技術的依賴性不斷加大決定了該促進作用將趨于穩定。 ② 第二產業的發展需要消耗大量的土地資源，特別是耕地資源。自2003年起，湖北省政府加大了對耕地保護的力度，使得耕地面積由原來的逐年下降轉為逐年遞增的同時，卻讓經濟發展過程中的資源投入受到了限制，除此以外，由于湖北省技術發展水平相對有限，一定程度上也抑制了第二產業的發展步伐。而后期第二產業產值響應水平的不斷上升、受耕地面積變化的沖擊開始恢復，與其內部結構調整和方式轉變，發揮市場的資源配置作用來逐漸降低對耕地資源投入數量的依賴有關。 ③ 耕地面積增長對第三產業有正面效應可能與湖北省第三產業的發展特點有關，例如第三產業中部分產業類型如農家樂、生態采摘等項目與耕地密切相關，耕地面積的增加為該區域這類產業的進一步發展提供了保障。

3.4 變量間影響強度分析

表3，4分別給出了耕地面積和各產業產值的方差分解結果。從表3可知，第二產業產值對耕地面積的影響最大，占70%左右，其次是第一產業產值，占20%左右，第三產業對耕地面積的影響最小，僅占1%左右。相比之下，由表4可知，耕地面積對各產業產值的影響在1.5%～2%之間，影響程度相對較小，最后也均達到了持續穩定的狀態，對第一產業產值的影響程度從大到小依次為第二產業、第一產業、第三產業，第二產業自第3期起后來居上；對第二產業產值的影響程度從大到小依次為第二產業、第一產業、第三產業，第一產業影響逐漸減弱，第三產業影響逐漸增強；對第三產業產值的影響程度從大到小依次為第二產業、第三產業、第一產業。綜上可得，各產業產值變化對耕地面積變化具有相對較大的影響，以現在的模式隨著時間的推移，耕地面積受到第二產業產值的影響要遠大于第一、第三產業產值對其的影響，而

同時耕地面積變化對各產業產值預測方差的貢獻度均較小，各產業產值受第二產業產值及其自身產值的影響較大，這說明湖北省各產業發展主要還是受其自身產業結構發展的影響，結構調整仍有較大的空間，第三產業的經濟活力仍需加強，與此同時，經濟發展過程中所消耗的耕地并沒有被充分高效利用，仍需進一步提高其土地利用效率。

表3 耕地面積對各產業產值的方差分解結果

表4 各產業產值對耕地面積及其他各產業產值的方差分解結果

4 結 論

(1) 湖北省第一產業占比高于全國平均水平，在湖北省整體發展中占有重要地位，其發展可有效吸引更多的從業者并進一步提升其開展農業生產和耕地保護的積極性，會對耕地面積的增加產生正面影響；第二產業發展消耗大量耕地，但隨著其土地利用效率的提高及其內部結構的調整轉為內涵式發展，耕地消耗的壓力將逐漸減小；第三產業發展對耕地的消耗強度小于第二產業，并隨著其與耕地相關的項目在湖北省整個經濟體系中比重的不斷上升，一定程度上有利于耕地的保護及面積增加。湖北省耕地面積的增加會對第一、三產業的發展產生正面效應；而耕地保護強度加大意味著可投入資源受到限制，從而對第二產業的發展產生負向影響，隨著其自身產業結構不斷調整和土地市場體系的不斷完善，該負向影響將逐漸減弱并穩定。

(2) 耕地面積變化與各產業產值密切相關，他們之間存在長期均衡關系。耕地面積對各產業產值貢獻率遠低于各產業產值特別是第二產業產值對其的貢獻率，說明在生產建設過程中所消耗的耕地資源并沒有得到充分有效的利用，仍有進一步提高效率、減少耕地資源浪費的空間。不同的經濟發展階段，湖北省的產業結構具有不同的階段性發展特點，我們需要處理好耕地保護與經濟發展的關系，提高土地利用效率，使得土地利用的過程可以對整個社會經濟產業結構的升級產生積極作用的同時，也有利于節約耕地資源甚至開發整理出更多的耕地資源，形成良性循環，推動社會經濟的可持續發展。

在本次研究過程中我們發現耕地保護政策對耕地面積與各產業之間相互作用方向與強弱具有一定的影響，對其進行分析有利于我們進一步掌握耕地面積變化與各產業發展之間的作用機制，可進行更加深入的研究。

[1] 朱永明,趙麗.石家莊市耕地資源數量與經濟發展關系研究：于脈沖響應函數的實證分析[J].水土保持研究,2013,20(3):211-217,225.

[2] 趙翠薇,濮勵杰,孟愛云.不同經濟發展階段地區耕地變化的對比研究:以廣西江州和江蘇吳江為例[J].資源科學,2006,28(5):50-56.

[3] 趙翠薇,濮勵杰,孟愛云,等.基于經濟發展階段理論的土地利用變化研究：以廣西江州區為例[J].自然資源學報,2006,21(2):172-179.

[4] 曲福田,陳江龍,陳雯.農地非農化經濟驅動機制的理論分析與實證研究[J].自然資源學報,2005,20(2):231-241.

[5] 侯松廷,陳曉燕.三峽庫區耕地動態變化驅動力研究：以涪陵區為例[J].水土保持研究,2007,14(3):51-54.

[6] 劉慶,陳利根,楊君,等.長、株、潭城市群耕地資源數量變化驅動力的計量經濟分析[J].資源科學,2010,32(9):1734-1740.

[7] 余蓉蓉,王克林,岳躍民.桂西北河池地區耕地變化及其驅動力Logistic回歸分析[J].長江流域資源與環境,2010,19(2):186-191.

[8] 曲福田,吳麗梅.經濟增長與耕地非農化的庫茲涅茨曲線假說及驗證[J].資源科學,2004,26(5):61-67.

[9] 黃忠華,吳次芳,杜雪君.我國耕地變化與社會經濟因素的實證分析[J].自然資源學報,2009,24(2):192-199.

[10] 劉天軍,白亞娟.試論經濟發展與耕地資源保護[J].生態經濟,2005(2):47-50,56.

[11] 楊君,郝晉珉,程琴,等.淺析我國大都市經濟發展中耕地保護問題與對策[J].生態經濟,2006(9):39-41.

[12] 李永樂,吳群.中國經濟增長與耕地資源數量變化階段性特征研究：協整分析及Granger因果檢驗[J].長江流域資源與環境,2011,20(1):33-39.

[13] 王雨濛,吳娟,張安錄.湖北省耕地變化與社會經濟因素的實證分析[J].中國人口·資源與環境,2010,20(7):107-111.

[14] 張立功,張建軍.基于灰色理論研究社會經濟發展對耕地的影響:以重慶市為例[J].農機化研究,2008(2):49-51.

[15] 咸春龍,盧海陽.湖北省耕地面積變化與經濟發展關系實證研究[J].廣東農業科學,2010,37(4):409-412.

[16] 葉浩,濮勵杰.江蘇省耕地面積變化與經濟增長的協整性與因果關系分析[J].自然資源學報,2007,22(5):766-774.

[17] 魏建,張廣輝.山東省耕地資源與經濟增長之間的關系研究[J].中國人口·資源與環境,2011,21(8):158-163.

[18] 李兆富,楊桂山.蘇州市近50年耕地資源變化過程與經濟發展關系研究[J].資源科學,2005,27(4):50-55.

[19] 望曉東,魏玲,江華.耕地非農化與經濟增長、城市化的互動關系實證研究：基于廣東省時間序列數據的分析[J].農村經濟,2013(7):32-36.

[20] 鄧露.最優滯后長度與ADF檢驗性質研究及其應用[J].統計與信息論壇,2010,25(9):20-24.

Relationship Between Cultivated Land Area and Different Industry Development in Hubei Province

XIANG Lingzhi1, XIONG Hua1,2, WANG Haijun1,2

(1.SchoolofResourceandEnvironmentalScience,WuhanUniversity,Wuhan,Hubei430079,China; 2.KeyLaboratoryofGeographicInformationSystems,MinistryofEducation,WuhanUniversity,Wuhan,Hubei430079,China)

[Objective] To study the relationship between the change of cultivated land and the developments of different industry and provide some references for reasonable use and protection of cultivated land resources, and for promoting regional social and economic sustainable development in Hubei Province. [Methods] Based on the collected data of cultivated land area, primary industry output, secondary industry output and tertiary industry output during 1991 to 2014 in Hubei Province, this paper tested whether there is a long-term stable equilibrium relationship among the above variables using the methods of unit root and co-integration. And by the methods of impulse response function and variance decomposition, this paper further analyzed the relationship between cultivated land area and different industry outputs respectively. [Results] There existed equilibrium relationship between the cultivated land area and each kind of the industry output in the long term in Hubei Province. The impulse response function can be used to analyze the relationship of these variables. The primary industry and the tertiary industry outputs were advantageous to the protection of cultivated land, but with only small contributions to it. The development of secondary industry needs a large consumption of cultivated land resource but in a long run, this kind of pressure can be eased with the gradual adjustment of its structure. According to the result of variance decomposition, the contributions of cultivated land area to the developments of all industry are low, while the secondary industry has an obvious promoting effect on the primary and tertiary industry, meaning that the cultivated land consumed was underused. [Conclusion] Hubei Province needs to promote sustainable development of social economy, to deal well with the relationship between the cultivated land protection and economic development. Issues of improving the efficiencies of land use and economy, modifying industrial structure, and forming a virtuous circle are in urgent need.

cultivated land area; industry output; impulse response function; variance decomposition; Hubei Province

2016-11-02

2016-11-28

國家自然科學基金項目“基于空間異質特征和不確定性的城市擴展元胞自動機模型構建：以武漢城市圈為例”(41571384)； 國土資源部土地資源調查評價項目(DCPJ161207-01)

項靈志(1992—),女(漢族),浙江省臺州市人,碩士研究生,主要從事土地利用與可持續發展方面研究。E-mail:2294815362@qq.com。

熊華(1966—),女(漢族),湖北省武漢市人,碩士,副教授,主要從事土地利用與土地整治方面研究。E-mail:453395004@qq.com。

A

1000-288X(2017)03-0125-06

F301.24