新型城鎮(zhèn)化背景下浙江耕地面積變化及驅(qū)動力分析

相海余，楊慧利

(浙江工商大學(xué) 旅游與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院，浙江 杭州 310018)

土地是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的寶貴資源和重要的生產(chǎn)要素[1-6]。浙江省耕地面積僅208.17萬hm2，有“七山一水二分田”之說。耕地作為農(nóng)村的首要問題之一，引來眾多學(xué)者的研究[7-14]。本研究以新中國成立之后的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，以浙江省為案例，對新型城鎮(zhèn)化背景下耕地空間格局演變特征及形成機(jī)理進(jìn)行研究，探討浙江省耕地?cái)?shù)量時空變化及其驅(qū)動力，以期能為浙江耕地保護(hù)與經(jīng)濟(jì)社會協(xié)調(diào)發(fā)展提供客觀依據(jù)，為類似地區(qū)相關(guān)研究提供科學(xué)借鑒。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

2016年，浙江省4個城市(鎮(zhèn))入圍第三批國家新型城鎮(zhèn)化綜合試點(diǎn)單位。截至2016年12月，國家新型城鎮(zhèn)化綜合試點(diǎn)總數(shù)擴(kuò)大到2個省和246個城市(鎮(zhèn))，其中浙江省占10個。自2014年以來，我國耕地面積基本持平，總體上有所增加。浙江全省耕地主要集中在東北部的杭州、寧波、嘉興、紹興，西南部的溫州、衢州。除舟山、麗水受地理環(huán)境限制而耕地面積少外，尤其是舟山市，其他市分布較均勻。截至2016年，浙江省總產(chǎn)值47 767.92億元，其中，浙東北為31 680.89億元，占全省總產(chǎn)值的近2/3。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究耕地資源數(shù)據(jù)為2011—2017年浙江各地級市土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)，社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于2012—2018年《浙江省統(tǒng)計(jì)年鑒》，以及各地級市的統(tǒng)計(jì)年鑒。土地利用數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心全國土地利用數(shù)據(jù)庫，為2010、2015、2018年3期浙江省土地利用遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

1.3.1 變異系數(shù)

當(dāng)需要比較兩組數(shù)據(jù)離散程度大小的時候，如果兩組數(shù)據(jù)的測量尺度相差太大，或者數(shù)據(jù)量綱不同，直接使用標(biāo)準(zhǔn)差來進(jìn)行比較不合適，此時就應(yīng)當(dāng)消除測量尺度和量綱的影響，而變異系數(shù)可以做到這一點(diǎn)，其定義為標(biāo)準(zhǔn)差與平均值之比。一般來說，其值平均水平高，離散程度的測度值越大，反之越小，即變異系數(shù)可以表示浙江地區(qū)的農(nóng)作物播種土地面積變化幅度。

1.3.2 泰爾指數(shù)

作為衡量個人之間或者地區(qū)間收入差距(或者稱不平等度)的指標(biāo)常被使用。泰爾指數(shù)可以表達(dá)浙江省各個區(qū)域的耕地情況差異。泰爾指數(shù)越大，說明浙江省耕地?cái)?shù)量空間差異越大。

1.3.3 生態(tài)系統(tǒng)多樣性指數(shù)

單位耕地面積化肥超標(biāo)量和單位耕地面積承載的人口數(shù)量直觀地反映了化肥和人口對耕地生態(tài)系統(tǒng)的壓力。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)多樣性指數(shù)是采用香農(nóng)-威納指數(shù)，選取研究區(qū)域糧食、棉花、油料、煙葉和蔬菜的播種面積，計(jì)算研究區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)多樣性。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)多樣性指數(shù)越高，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力就越強(qiáng)，與耕地生態(tài)功能成正相關(guān)。

1.3.4 主成分分析

主成分分析是一種統(tǒng)計(jì)方法。通過正交變換將一組可能存在相關(guān)性的變量轉(zhuǎn)換為一組線性不相關(guān)的變量，轉(zhuǎn)換后的這組變量叫主成分。在用統(tǒng)計(jì)分析方法研究多變量的課題時，變量個數(shù)太多就會增加課題的復(fù)雜性。人們自然希望變量個數(shù)較少而得到的信息較多。在很多情形下，變量之間是有一定的相關(guān)關(guān)系的，此時可以解釋為這兩個變量反映此課題的信息有一定的重疊。主成分分析是對于原先提出的所有變量中，將重復(fù)的變量(關(guān)系緊密的變量)刪去多余，建立盡可能少的新變量，使得這些新變量是兩兩不相關(guān)的，而且這些新變量在反映課題的信息方面盡可能保持原有的信息。

2 結(jié)果與分析

2.1 浙江省耕地面積變化

由圖1可知，2011—2017年，浙江省耕地面積總量呈下降趨勢。浙江省耕地?cái)?shù)量由2011年的249.752萬hm2降至2017年的214.212萬hm2，凈減35.54萬hm2。其中，2013—2014年，浙江省耕地?cái)?shù)量呈斷崖式下降，凈減33.774萬hm2；2011—2017年，只有2015—2017年實(shí)現(xiàn)了耕地面積的增長，其他年份均呈小幅下降趨勢。

圖1 2011—2017年浙江省耕地面積的變化

從其動態(tài)變化過程看，浙江省耕地總量具有階段性特征。其中，2014年是浙江省耕地面積變化的節(jié)點(diǎn)，2011—2017年，浙江省耕地變化大致可分為3個階段。2011—2013年，浙江省耕地面積總量較大，呈緩慢下降狀態(tài)；2013—2014年，浙江省耕地面積呈現(xiàn)斷崖式下降；2015—2017年，浙江省耕地面積總量較小，呈緩慢上升趨勢。2011—2013年浙江省耕地面積平均值為248.686萬hm2，2014—2017年浙江省耕地面積平均值為213.449萬hm2，后者僅為前者的85.8%。

人均耕地面積是耕地變化的另一個重要指標(biāo)，反映人地矛盾的狀況。隨著人口數(shù)量增加、耕地總量的減少，浙江省人均耕地?cái)?shù)量呈現(xiàn)逐年減少的趨勢。由圖2可知，2013—2014年，人均耕地出現(xiàn)較大幅度的下降，降幅達(dá)14%；此后人均耕地面積仍呈下降趨勢。統(tǒng)計(jì)表明，人均耕地面積由2011年的522.31 m2減至2017年的432.09 m2，降幅17.3%。

圖2 2011—2017年浙江省人均耕地面積

2.2 浙江省耕地面積空間變化

2.2.1 浙江省耕地面積空間變化幅度

從變異系數(shù)動態(tài)變化看，2011—2017年浙江耕地?cái)?shù)量的變異系數(shù)呈現(xiàn)先降低后增高的發(fā)展態(tài)勢(圖3)。2011—2013年變異系數(shù)減小緩慢，相對差異不明顯；2013—2014年變異系數(shù)快速下降，2014年差異減小；2014—2017年浙江省耕地?cái)?shù)量的變異系數(shù)處于上升狀態(tài)，差異拉大，變化趨勢減弱。在2011—2017年，2014年前變異系數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢，2014年后變異系數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢。也就是說，2011—2014年，浙江省各市耕地面積變化幅度呈現(xiàn)減小趨勢，而在2014年新型城鎮(zhèn)化提出后，浙江省各市耕地面積呈增加趨勢。

圖3 浙江省耕地面積變異系數(shù)

2.2.2 浙江省各市耕地面積差異變化

從泰爾指數(shù)變化態(tài)勢(圖4)看，浙江省耕地面積在2011—2013年呈上升趨勢，在2014—2016年呈下降態(tài)勢。表明2011—2016年浙江省耕地?cái)?shù)量的空間差異整體呈先擴(kuò)大后縮小的發(fā)展趨勢，且體現(xiàn)為“平緩—快速—平緩”的階段性變化特征。

圖4 浙江省耕地面積變化趨勢

2.3 浙江省耕地面積變化驅(qū)動力分析

2.3.1 生態(tài)承載功能指標(biāo)

新型城鎮(zhèn)化要求在城鎮(zhèn)化過程中要走集約、節(jié)能、生態(tài)的新路子。因此，在對驅(qū)動力進(jìn)行分析時，選取農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)多樣性指數(shù)，對耕地面積變化與農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)多樣性指數(shù)變化之間的關(guān)系進(jìn)行分析。根據(jù)浙江省歷年糧食、棉花、油料、煙葉和蔬菜的播種面積進(jìn)行計(jì)算農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)多樣性指數(shù)。由圖5可知，2011—2017年浙江省耕地生態(tài)多樣性指數(shù)多年來呈持續(xù)下降趨勢。其中，2013—2014年下降最快，2014—2015年下降趨勢減弱。由此可知，浙江省農(nóng)田生態(tài)恢復(fù)能力持續(xù)減弱，但相比2013—2014年，其生態(tài)恢復(fù)能力減弱速度有所下降。

圖5 生態(tài)系統(tǒng)多樣性指數(shù)

2.3.2 驅(qū)動力分析

影響耕地資源變化的因子錯綜復(fù)雜，考慮到資料的統(tǒng)一性和可靠性，通過參考國內(nèi)已有的研究成果，以及新型城鎮(zhèn)化帶來的變化性因素，選取人口(X1，萬人)、農(nóng)業(yè)人口(X2，萬人)、GDP(X3，億元)、一產(chǎn)(X4，億元)、二產(chǎn)(X5，億元)、三產(chǎn)(X6，億元)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資(X7，億元)、生態(tài)多樣性指數(shù)(X8)、化肥使用量(X9，萬t)、糧食單產(chǎn)(X10，kg·hm-2)、農(nóng)作物單產(chǎn)(X11，kg·hm-2)等11個指標(biāo)作為自變量，以耕地面積(Y，萬hm2)作為因變量，利用主成分分析方法，對新型城鎮(zhèn)化背景下浙江省耕地面積變化的驅(qū)動因子進(jìn)行定量分析。由表1可知，相關(guān)系數(shù)基本都較高；各指標(biāo)間的相關(guān)性大，則信息存在重疊的情況，影響耕地面積變化的11個因子之間的相關(guān)系數(shù)說明主成分分析十分必要。因此，可運(yùn)用主成分分析，將多個變量劃分為幾個綜合指標(biāo)。

表1 耕地?cái)?shù)量變化驅(qū)動力變量相關(guān)系數(shù)矩陣

由表2可知，前兩個主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到97.8%，且特征值均>1，符合分析要求，進(jìn)一步得到主成分載荷矩陣。其中第一主成分特征值最大，包含的信息多于另一個主成分，是浙江省耕地面積變化的主導(dǎo)因子。通過對表3主成分載荷矩陣的分析，從第一、第二主成分可見，X1、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X11與其具有較大的相關(guān)性，可將驅(qū)動因素歸納為經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)與發(fā)展水平、人口數(shù)量、生態(tài)要素、作物單產(chǎn)。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展。2011—2017年，浙江省經(jīng)濟(jì)總量不斷增加，從2011年的32 363.38億元增至2017年的51 768.26億元，增幅60%。其中第一產(chǎn)業(yè)增長幅度為22.2%，第二產(chǎn)業(yè)增長幅度為36.1%，第三產(chǎn)業(yè)增長幅度為91.0%。經(jīng)濟(jì)總量及第一、二、三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與耕地面積的變化呈正相關(guān)關(guān)系。經(jīng)濟(jì)發(fā)展有利于耕地面積的增長。

表2 特征值及主成分貢獻(xiàn)率

表3 主成分載荷矩陣

人口數(shù)量。2011—2017年，全省人口增長176.32萬人，其中農(nóng)業(yè)人口增長92.69萬人。農(nóng)業(yè)人口占總?cè)丝诒壤?013年之后呈緩慢下降趨勢。而根據(jù)主成分載荷矩陣，相對于農(nóng)業(yè)人口的變動，浙江省總?cè)丝诘淖儎訉Ω孛娣e的影響更為顯著。在新型城鎮(zhèn)化背景下，農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平進(jìn)一步得到提高，可以預(yù)測，農(nóng)業(yè)人口對耕地面積的影響會進(jìn)一步下降。而總?cè)丝诘脑黾邮沟脤ψ魑锏男枨筇嵘瑥亩龠M(jìn)耕地面積的增加。

生態(tài)要素。生態(tài)多樣性在2011—2017年不斷下降。根據(jù)主成分載荷矩陣，生態(tài)多樣性與耕地面積呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。生態(tài)環(huán)境的改善作為新型城鎮(zhèn)化的必然要求，在一定程度上會不利于耕地面積的增加。但從長遠(yuǎn)角度來說，生態(tài)保護(hù)與耕地保護(hù)并不沖突。

農(nóng)作物單產(chǎn)。2011—2017年，浙江省農(nóng)作物單產(chǎn)變化幅度并不明顯，增幅3%。浙江省農(nóng)村部分的耕地所生產(chǎn)的作物僅為滿足農(nóng)戶自身需要，并不用于售賣等用途。農(nóng)作物單產(chǎn)與耕地面積變化呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3 小結(jié)

在新型城鎮(zhèn)化提出后，浙江省耕地面積呈上升趨勢，空間差異減小。在生態(tài)多樣性方面，浙江省耕地的生態(tài)多樣性常年呈下降趨勢，但在新型城鎮(zhèn)化提出后，其下降趨勢減弱。而通過對浙江省耕地的主成分分析可知，經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口數(shù)量、生態(tài)要素、農(nóng)作物單產(chǎn)為其主要驅(qū)動因子，其中經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人口數(shù)量呈正相關(guān)關(guān)系，生態(tài)要素和農(nóng)作物單產(chǎn)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。生態(tài)要素作為新型城鎮(zhèn)化的一個主要體現(xiàn)方面，在短期內(nèi)對耕地面積的增長并沒有促進(jìn)作用。