河南省耕地變化與經濟發展的時空特征研究

魯春陽，文 楓，司 錦

(河南城建學院測繪學院，河南平頂山 467036)

耕地資源是承載人類生存與經濟發展的基本生產要素。但隨著城鎮化和工業化的快速發展，我國耕地資源流失問題引起了政府和學界的廣泛關注[1]。國外學者對區域土地利用與經濟社會發展的互動關系有了深刻的認識，柯布和道格拉斯采用生產函數模型定量地分析了土地、資本、勞動力等要素對經濟增長的貢獻。我國學者對耕地變化與經濟發展之間的關系也進行了積極的探索，并取得了一定的研究成果[2-3]。目前，學者普遍認為耕地資源減少的主要誘因之一是經濟發展，表現出耕地面積隨經濟發展而減少的趨勢。有學者認為耕地變化與經濟發展呈線性負相關關系，有學者對部分地區的研究顯示，耕地面積隨人均GDP的增加而減少，表現為指數遞減趨勢[4]。也有學者認為，耕地面積與經濟發展之間表現出類似于庫茲涅茨的倒“U”形曲線特征，如曲福田等對天津和山東、楊桂山對長江三角洲等經濟發達地區耕地面積流失與經濟發展關系的定量分析，驗證了類似庫茲涅茨曲線的存在[5-6]。如何在保障經濟快速增長的同時，保障耕地紅線，確保我國糧食安全，既是國家宏觀調控的目標之一，也是學者們研究的焦點問題[7]。從已有的研究成果來看，學者們主要關注經濟發達地區，也有學者對西部(如陜西、重慶、甘肅等區域)的耕地變化與經濟發展關系進行了一些探討[8-10]。但對我國中部地區糧食核心區的相關研究還不多。本研究以國家糧食核心區之一——河南省為實證對象，分析其耕地變化與經濟發展之間的關聯，為完善耕地變化與經濟發展之間的關聯提供更多的素材，同時挖掘這一類型區域耕地變化的一般特征，為本區域的資源、經濟和社會可持續發展提供參考。

1 材料與方法

1.1 資料來源

社會經濟數據來源于2015年《河南省統計年鑒》[11]。土地數據來源于河南省土地利用變更調查數據和《河南改革開放30年(1978—2008)》[12]。

1.2 研究方法

1.2.1 回歸分析 采用回歸分析法來表示經濟增長與耕地面積之間的函數關系。回歸分析是探究隨機變量Y與變量x(它可能是多維向量)之間的關系，當自變量x確定之后，因變量Y的值并不隨著確定，而是按一定的統計規律(即隨機變量Y的分布)取值，這時我們將他們之間的關系表示為

Y=f(x)+ε。

(1)

式中：f(x)是一個確定的函數，稱之為回歸函數，ε為隨機項，且ε服從N(0，σ2)。因變量為經濟增長變量，用GDP(Y)表示，自變量為耕地面積變量，用x表示。

1.2.2 土地彈性系數 采用王愛民等在研究深圳市土地供給與經濟增長關系中的土地彈性系數[13]，即耕地面積年減少率與GDP年增長率之間的比值，反映土地利用的集約性和可持續性的變化情況。土地利用彈性系數T的計算公式為

T=X/Y。

(2)

式中：T為土地利用彈性系數，X為耕地面積年減少率，Y為GDP年增長率。

1.2.3 區位熵 區位熵用于衡量某一區域要素的空間分布情況、反映某一產業部門的專業化程度，以及體現某一區域在高層次區域的地位和作用。本研究將區位熵運用于分析河南省各城市經濟發展對耕地變化的影響程度。

(3)

式中：Pi為第i個市耕地面積減少量，Mi為第i個市耕地面積減少量占全省耕地減少總面積的比重；Gi為第i個市同時期GDP增加量；Ni為第i個市GDP增加量占全省GDP增加總量的比重；Qi為第i個市的區位熵值。

2 研究區域概況

河南省位于我國中部黃河中下游地區，土地總面積 16.55萬km2，全省共轄18個市、108個縣(市)。2014年，全省總人口10 662萬人，其中城鎮人口4 819萬人，城鎮化率為45.2%，比同期全國城鎮化率低9.57百分點。同期，全省實現國民生產總值37 072億元，一、二、三產業比重為 11.91 ∶50.99 ∶37.10，人均GDP為37 072元，是同期全國人均GDP的79.50%。糧食產量為5 772.30萬t，占全國糧食產量的9.51%，不僅養活了我國1/13以上的人口，同時每年還輸出原糧及制成品1 500萬t，為我國糧食安全做出了積極貢獻。

根據《河南糧食生產核心區建設規劃的實施意見》，到2020年河南省糧食生產能力提高到6 500萬t，占全國總增長量的近1/3，這對全省耕地保護提出了更高的要求。當前，河南省正處于加快中原經濟區建設的重要戰略機遇期，結構調整、城鄉建設、社會發展等各方面對建設用地的需求呈剛性增長。如何協調經濟發展與耕地保護的關系，確保河南省在國家糧食安全戰略中的地位，有必要科學厘定全省耕地變化與經濟發展之間的關系，為實現耕地保護和經濟發展雙贏目標提供決策參考。

3 結果與分析

3.1 耕地面積變化分析

2001—2014年，河南省耕地資源從2001年的690.7萬hm2變為2014年的812.4萬hm2，13年間耕地數量凈增加了121.7萬hm2。在此期間，耕地面積最多的年份是2009年，達819.2萬hm2，最少的是2001年。總體上，河南省耕地變化經歷了明顯的下降、回升和穩定3個階段(圖1)。下降階段為2002—2003年，耕地面積共減少了約7.6萬hm2，耕地年減少率為1.04%；耕地面積快速回升階段為2003—2004年、2008—2009年，這2個時期政府加強對耕地保護的力度，控制了耕地資源快速銳減的勢頭，耕地面積凈增加分別為 73.9萬、26.6萬hm2。穩定階段為2004—2008年、2009—2014年，這2個時期，耕地面積波動不大，耕地面積分別在 792.6萬、819.2萬hm2上下浮動。

人均耕地面積的變化特征則與耕地面積變化不同，基本保持上升的趨勢。河南省人均耕地面積由2001年的 0.10 hm2/人上升到2014年的0.14 hm2/人。人均耕地上升是隨著城鎮化進程的加快，農村人口不斷向城鎮轉移，第二、三產業不斷向城鎮聚集，使得農村人口不斷下降，人均耕地面積逐步上升。

3.2 耕地面積與GDP總量的關系

耕地變化對經濟發展的貢獻主要體現在GDP及各產業產值的變化等方面。本研究主要以GDP來反映經濟發展水平。伴隨著耕地面積的變化，河南省GDP從2001年的 5 533.01 億元增長到2014年的34 938.24億元，年均增長 2 261.94 億元，年均增長率高達40.88%。利用SPSS軟件，對河南省耕地面積總量與GDP總值進行相關分析。

理論上，在經濟發展水平較低的階段，經濟增長對耕地的占用十分有限，隨著城市化和工業化快速發展，經濟發展對耕地占用的壓力陡增，耕地流失的速度隨經濟發展水平的不斷提高而增加。在經濟發展相對穩定的較高階段，隨著耕地保護意識不斷加強與技術進步、產業結構的優化升級，經濟發展對耕地的占用會趨于平穩，耕地流失的趨勢逐步得到扭轉。從圖2耕地和GDP變化的相關曲線可以看出，河南省耕地變化和經濟發展之間還沒有完全呈現倒“U”形曲線關系，GDP增長對耕地的需求趨勢呈現不斷波動的特征，說明GDP增長還無法擺脫對耕地的依賴。

3.3 耕地年變化率和GDP年變化率的關系

河南省耕地面積變化與經濟發展在總體相關的背景下，還呈現出不同的變化特點。受宏觀經濟背景以及政策等因素的影響，耕地資源用于非農業建設，其經濟效應須要一定的時間建成運營后才能體現，即具有一定的時滯性。因此，以GDP變化率和耕地變化率為主要分析指標，河南省耕地面積年變化率最大的年份是2004年的-10.28%，而GDP增長的波峰期則出現在2004年和2005年，年增長率分別為 24.55%、23.77%(圖3)。

由表1可知，從2005年開始，河南省的土地利用彈性系數變化基本為0，說明耕地銳減的勢頭基本得到控制。從2010年開始河南省土地利用彈性系數呈現明顯的波動性變化特征，河南省耕地利用的集約程度還不高，其土地利用彈性系數從0.010上升到0.023。

3.4 河南省經濟發展與耕地面積變化的區位熵

運用區位熵公式，探究河南省耕地變化與經濟發展的時空分異特征。劃分為3個時段，分別是2001—2005年、2006—2010年、2011—2014年。通過河南省18個城市的區位熵計算結果，劃分為3種類型，即區位熵≤0、0<區位熵<1、區位熵≥1。其中，2001—2005年的區位熵均為正值(表2)。0<區位熵<1：共有11個城市區位熵介于此，按區位熵大小依次排列分別是漯河市、三門峽市、安陽市、許昌市、濮陽市、濟源市、鶴壁市、洛陽市、焦作市、平頂山市、鄭州市。該類型經濟發展對耕地減少的作用不大，區位熵均值為 0.52，處于全省平均水平之下；區位熵≥1：在此水平共有7個城市，按區位熵大小依次排列分別是信陽市、開封市、商丘市、新鄉市、周口市、駐馬店市、南陽市。最大值屬信陽市，其值約為5.56，耕地利用的非農化造成耕地面積的大量減少，隨著經濟的飛速發展，這7個城市的經濟發展對耕地面積減少的影響較大。

表1 河南省土地利用彈性系數變化

注：表中2001年、2002年、2004年和2009年的耕地均有不同程度的增加，其年減少率為負值。為便于比較，文中統一用正值表示。

2006—2010年的區位熵變化情況見表3。區位熵≤0：在此水平共有4個城市，按照區位熵由大到小依次排列分別是許昌市、三門峽市、開封市、商丘市。這4個城市的區位熵均為負值，說明這些地區經濟的發展有助于耕地面積的增加。0<區位熵<1：在此水平共有7個城市，按照區位熵由大到小依次排列分別是周口市、平頂山市、洛陽市、漯河市、焦作市、鄭州市、安陽市。其中安陽的區位熵值為0.06，表示安陽的經濟發展對耕地面積的變化基本無影響。在這5年之間區位熵的均值為0.32，表明這些城市的經濟水平的發展對耕地面積變化影響程度不大。區位熵≥1：在此水平共有7個城市，按照區位熵由大到小依次排列分別是駐馬店市、信陽市、鶴壁市、南陽市、濮陽市、新鄉市、濟源市。其中區位熵值最大的是駐馬店市，約為6.05，遠遠超過其他6個城市的區位熵。該期間均值約為3.14，由此得出經濟的發展對于耕地面積的減少影響還是比較大的。

表2 2001—2005年河南省經濟發展與耕地面積變化的區位熵

表3 2006—2010年河南省經濟發展與耕地面積變化的區位熵

2011—2014年，河南省的經濟處于穩步增長階段，均值約為15.84%，耕地面積則處于穩定時期，為814.6萬hm2。區位熵≤0：在此水平共有3個城市，按照區位熵由大到小順序排列分別是平頂山市、新鄉市、三門峽市。這3個城市區位熵的均值約為-0.21，區位熵最小為三門峽市，約為-0.3。表示這3個地區在這4年期間經濟的發展對于耕地面積的增加有推動作用。0<區位熵<1：在此水平共有7個城市，區位熵的均值約為0.35，按照區位熵由大到小順序排列分別是漯河市、鄭州市、洛陽市、濮陽市、焦作市、信陽市、安陽市。其中漯河市和鄭州市的區位熵較大，分別是0.99和0.98，而其余5個城市的均值基本徘徊0.096左右，表明這5個地區經濟的發展對耕地面積的變化影響基本不大。區位熵≥1：在此水平共有8個城市，按照區位熵由大到小排列分別是鶴壁市、駐馬店市、濟源市、開封市、南陽市、商丘市、周口市、許昌市。在這4年期間區位熵的均值為2.01，鶴壁市區位熵最大，為3.62(表4)，表明經濟發展對耕地面積的影響程度較大。

表4 2011—2014年河南省經濟發展與耕地面積變化的區位熵

2011年以來，區位熵未變化的有7個城市，分別是安陽市、焦作市、洛陽市、鄭州市、漯河市、南陽市及駐馬店市。在這14年間，前5個城市的區位熵介于0與1之間，包括省會鄭州市在內的5個城市屬于經濟較為發達的地區，2014年，該5個城市的GDP占全省GDP總量的52%，有效地帶動了全省經濟的發展，雖然經濟的發展消耗了大量的耕地資源，但是增減掛鉤政策的推行使得耕地面積變化基本不受影響。但同時，南陽市和駐馬店市的區位熵值一直保持≥1，表明這2座城市經濟發展對耕地依賴的程度一直較強。

由圖4至圖6可看出，區位熵小于0的城市分布不是很穩定，區位熵介于0與1之間的城市主要分布在河南省中部城市，區位熵≥1的城市主要分布在東部城市。

4 結論與討論

通過對河南省耕地變化與經濟發展的時空特征分析。可知：(1)20世紀以來，河南省耕地面積變化經歷了回升、下降、平穩的演化歷程，人均耕地面積則呈現上升趨勢。(2)總體上，河南省耕地利用的集約程度還不高，但耕地大量銳減的勢頭基本得到控制。耕地面積與經濟發展呈4次曲線的擬合關系，經濟發展尚未擺脫對耕地占用的依賴。(3)河南省耕地變化與經濟發展的區位熵結果顯示，區位熵≤0的城市分布較散；0<區位熵<1的城市主要集中在河南省中部地區；區位熵≥1的城市主要集中在河南東部地區。

當前，河南省正處于全面建設“四個河南”的關鍵機遇期，同時也是進一步夯實國家糧食生產核心區的關鍵時期。因此，在追求經濟快速發展的同時，必須探索一條經濟發展與糧食安全共贏的崛起之路，既要在加快工業化、城鎮化進程中促進糧食穩定增產，又要以農業化促進新型城鎮化。首先，應建立耕地保護的激勵機制，根據區域社會經濟發展水平，合理確定耕地保護補償標準，以調動政府、農戶等相關利益主體的耕地保護積極性；其次，要建立耕地集約利用評價體系，構筑耕地資源利用評價的方法體系和評價標準，為提升耕地集約利用水平提供科學、有效的操作平臺；再次，要加強節地技術的研究與開發，創新經濟發展模式和經濟分配機制，重視耕地的生態保護；最后，不斷探索土地整治+的新模式，加大對農村閑置建設用地、農村居民點等用地的復墾。