保定市耕地資源演變特征及驅動因素分析

閆文智 謝鵬飛 胡國浩 張元賀

（河北農業大學，河北保定071001）

耕地是人類賴以生存和發展的基礎。近幾年，隨著我國城鎮化進程不斷加快，大量耕地被占用，加之耕地資源的不合理利用，對我國耕地質量造成了嚴重威脅，導致耕地已逐漸成為我國社會發展的稀缺資源［1］。耕地面積變化的驅動力包括自然和社會2個方面，但由于自然驅動力研究的困難性和一定時期內自然條件的變化較緩，短期的驅動力研究往往只考慮社會經濟因素。近年來，研究區域的耕地面積受自然、社會、經濟、技術和歷史文化等要素的綜合影響不斷減少，隨著社會的快速發展，非農業用地面積不斷擴大，土地利用結構發生明顯變化。

1 研究區域概況

保定市地處河北省中部，太行山東麓，冀中平原西部，介于北緯38°10′～40°00′，東經113°40′～116°20′。保定市位于北京、天津、石家莊三角地帶，北鄰北京市和張家口，東接廊坊市和滄州市，南與衡水市相連，西與山西省接壤。

2 研究數據和方法

2.1 數據來源

選擇研究區2013—2017年《保定經濟統計年鑒》和《中國統計年鑒》相關統計數據為資料來源。

2.2 研究方法

通過查閱資料，選取反映耕地面積動態變化的因素有耕地面積（hm2）、人均耕地面積（hm2）。本研究分別從社會生活、經濟發展、農業科技3個方面選取影響耕地面積變化的10個驅動因子：社會生活包括X1常住人口（萬人），經濟發展包括X2農業總產值（萬元）、X3工業總產值（萬元）、X4國內生產總值（億元）、X5城市化水平（%），農業科技包括X6糧食總量（t）、X7每公頃糧食產量/kg、X8農業機械總動力（kW）、X9化肥用量（t）和X10農藥用量（t）本文利用MATLAB軟件定量分析5年間研究區耕地面積的空間變化規律，采用相關分析和主成分分析的方法探究影響耕地面積變化的驅動因子［2］。

3 保定市耕地資源演變特征

3.1 耕地面積演變特征

5年里，保定市耕地面積減少了8 045 hm2，人均耕地面積由0.070 hm2減少至0.068 hm2。人均耕地面積呈現下降趨勢，保定市人均耕地面積下降的幅度總體來說較小，基本上維持在0.069 hm2左右。耕地面積的變化整體上呈現出減少的趨勢，且減少速率較為緩慢。

3.2 耕地數量變化驅動因素確定

主成分分析可以把原來多個指標化為少數幾個指標，這些新指標既能盡量多地反映原來較多指標的信息，又能使彼此之間獨立。因此，按照主成分分析法的方法和要求，本文結合保定市耕地面積變化特征和已有資料數據，以耕地面積（hm2）作為因變量（Y），把10個指標（X）作為自變量分析影響耕地變化的驅動力［3］。運用MATLAB軟件進行主成分分析，計算得出耕地變化驅動力變量相關系數矩陣、特征值、主成分的貢獻率與累計貢獻率、主成分載荷矩陣［7］。

影響耕地面積變化的10個因子間存在著不同程度的相關關系，如表1所示。其中，X1和X2、X1和X4、X1和X5、X2和X4、X4和X5間均具有高度的相關性，其相關系數分別為0.9 758、0.9 902、0.9 934、0.9 798、0.9 880。此外，X1和X8、X1和X10、X2和X5、X2和X6、X2和X7、X2和X10、X5和X8、X5和X10、X6和X7、X7和X10之間的相關性也非常大，這充分證實了運用主成分分析法的必要性。通過進一步分析因子荷載矩陣，第一主成分與X1、X2、X4、X5、X6、X7、X10存在較大的相關性，第二主成分與X3、X9存在較大的相關性。由因子載荷矩陣的意義可以得出，人口增長、經濟發展、農業科技進步是影響保定市耕地資源數量變化的3類主要驅動因素。

表1 因子荷載矩陣

3.3 耕地資源變化的驅動力分析

3.3.1 人口因素對耕地變化的影響。2013—2017年保定市常住人口從1 022.93萬人增長至1 046.92萬人，增長了23.99萬人，增長速率為2.3%。在第一主成分中，人口因素是主要組成因子之一，人口增長越快，土地利用變化越快。人口對耕地面積的變化具有兩方面作用，一是人們占用耕地建設住房，這一作用由人口與城市化水平的相關性高達0.9 934體現；二是人口的增長需要更多的糧食作為保障。目前，保定市人均耕地面積維持在0.069 hm2左右，隨著人口的增長，耕地資源不斷被占用，這一數字將會不斷減小。

3.3.2 經濟發展對耕地變化的影響。農業總產值、國內生產總值、城市化水平是組成第一主成分的主要因子，工業總產值是組成第二主成分的主要因子，這說明經濟因素也是影響耕地數量變化的主要原因［4］。2013—2017年，保定市農業生產總值不斷上漲，上漲了16.2%。保定市農業生產總值的不斷上漲說明保定市注重因地制宜發展農業。保定市城市化水平從42.90增長至50.88，說明城市化進程在加快，城市用地規模不斷擴大，導致部分耕地轉變成城市建設用地，使得原本緊張的耕地面積進一步減少。保定市5年內工業總產值上漲1 589 240萬元，上漲了3.0%，國內生產總值從568 845.2億元增長至827 121.7億元，增長了1.45倍。經濟的發展必定會加大城市基礎設施的建設力度，一定程度上會以犧牲一定數量的耕地為代價。

3.3.3 農業科技進步對耕地變化的影響。第一主成分的其他主要因子還存在糧食總量、每公頃糧食產量、農業機械總動力、農藥用量，在第二主成分中化肥用量居主導地位，這幾個因子充分證明了農業科技進步影響著耕地數量的變化。5年內保定市糧食總量從5 244 968 t減少到4 716 045 t，但農業總產值卻從5 823 916萬元增長到6 766 000萬元，這說明保定市人民開始尋找更加增加收益的土地利用方式，土地利用方式的改變會引起農業生產結構的改變，使得耕地面積進一步減少。

4 結論

2013—2017年，保定市耕地面積呈現出減少的趨勢，減少速率較為緩慢，人均耕地面積也呈逐年下降的趨勢。結合研究區的具體情況，采用因子分析的數學方法，將影響保定市耕地面積變化的驅動因子歸納為人口增長、經濟發展、農業科技進步3類主要因素。在未來的一段時間內，隨著保定市人口的增加、經濟的快速發展以及農業科學技術的進步，耕地資源將面臨越來越大壓力。