2007-2018年文山州耕地壓力的變化特征

李 靖， 彭海英*， 劉新有

(1.云南財(cái)經(jīng)大學(xué) 國土資源與持續(xù)發(fā)展研究所， 云南 昆明 650221； 2.云南省滇中引水工程建設(shè)管理局 昆明分局， 云南 昆明 650021)

0 引言

【研究意義】消除貧困和饑餓，是2030年可持續(xù)發(fā)展議程規(guī)劃中可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)(Sustainable Development Goals, SDGs)的重要內(nèi)容，在當(dāng)前及今后相當(dāng)長時期內(nèi)，糧食生產(chǎn)和供給對人類社會經(jīng)濟(jì)繁榮和政治穩(wěn)定至關(guān)重要。耕地資源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最基本的物質(zhì)條件，其數(shù)量和質(zhì)量變化必將引起糧食產(chǎn)量變化，影響糧食有效供給及區(qū)域糧食安全水平[1]，探明文山州耕地壓力的變化特征，對保證其糧食有效供給及區(qū)域糧食安全水平具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】改革開放以來，我國工業(yè)化及城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，耕地資源日益受到工業(yè)和城市土地利用的經(jīng)濟(jì)競爭。DENG等[2]研究發(fā)現(xiàn)，1986-2000年，全國耕地?cái)?shù)量凈增加1.9%，但耕地生產(chǎn)潛力卻減少2.2%。劉紀(jì)遠(yuǎn)等[3]研究表明，20世紀(jì)80年代末至2010年，中國耕地面積增加1.82萬km2，新增耕地面積主要集中在東北、華北和西北農(nóng)牧交錯區(qū)，耕地面積減少主要是因?yàn)闁|南沿海的城鎮(zhèn)化建設(shè)用地及工礦用地占用所致。2000-2015年，全國城鎮(zhèn)化建設(shè)用地和工業(yè)化用地占用耕地的比例仍呈上升趨勢，中國東、南部地區(qū)減少的耕地大多轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，且其空間格局呈現(xiàn)由東、南部地區(qū)向中、西部轉(zhuǎn)移的趨勢[4]。究其原因：由于耕地生產(chǎn)潛力受到光、熱、水等自然資源和生產(chǎn)、生活方式空間異質(zhì)性的影響較大，東北、華北和西北地區(qū)大量新增耕地的光、熱、水等資源配置較差，其生產(chǎn)潛力低；而東、南部地區(qū)被新增建設(shè)用地占用耕地的光、熱、水等資源配置較好，其生產(chǎn)潛力較高。【研究切入點(diǎn)】中國是世界人口大國，人均耕地資源十分有限且區(qū)域差異較大。區(qū)域糧食安全是國家整體糧食安全的重要組成部分，在人口增加、優(yōu)質(zhì)耕地持續(xù)減少、人民生活水平不斷提高的背景下，既要滿足對糧食消費(fèi)增長要求，又要實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物增產(chǎn)、農(nóng)民增收和改善生態(tài)環(huán)境三者的有機(jī)統(tǒng)一，必須充分認(rèn)識和理解區(qū)域耕地資源利用現(xiàn)狀及存在問題，探究耕地壓力變化產(chǎn)生的原因，得出可提供科技支撐的研究案例。【擬解決的關(guān)鍵問題】選取2007-2018年文山州耕地面積、糧食播種面積和農(nóng)作物播種總面積等數(shù)據(jù)，探明2007-2018年文山州人口及耕地面積的變化特征，分析區(qū)域耕地壓力的變化及其主要影響因子，為文山州糧食安全水平保障及耕地的恢復(fù)與保護(hù)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

文山州地處云南省東南部，全境轄文山縣、硯山縣、西疇縣、麻栗坡縣、馬關(guān)縣、丘北縣、廣南縣和富寧縣，區(qū)域總面積31 456 km2，其中山區(qū)和半山區(qū)占區(qū)域總面積的97%，境內(nèi)喀斯特地貌發(fā)育；區(qū)域內(nèi)氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，年均氣溫19℃，年均降雨量779 mm，旱、雨季節(jié)明顯；全州2018年年末常住人口363.6萬人，其中少數(shù)民族人口210.9萬人(占總?cè)丝诘?8.49%)，人口城鎮(zhèn)化率40.75%；全年國內(nèi)總產(chǎn)值859.06億元，其中農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值249.73億元，年糧食總產(chǎn)量163.62萬t，其中稻谷和玉米分別為45.34萬t和80.72萬t，油料、三七、辣椒、烤煙、甘蔗和蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)量分別為7.52萬t、1.06萬t、22.48萬t、5.02萬t、154.25萬t和97.76萬t。

1.2 數(shù)據(jù)來源

糧食播種面積、作物總播種面積、人口總量、糧食產(chǎn)量來源于2008-2019年《云南年鑒》和《云南農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》，耕地面積來源于2008-2019年《文山州統(tǒng)計(jì)年鑒》。

1.3 研究方法

1.3.1 人均最小耕地面積 糧食產(chǎn)量變動系數(shù)、糧食自給率、糧食儲備水平、人均糧食占有量、低收入階層糧食保障水平等，是當(dāng)前國內(nèi)外研究中用于測度糧食安全程度的常規(guī)指標(biāo)[5-6]。基于最小耕地法構(gòu)建的耕地壓力指數(shù)模型，運(yùn)算簡便、易于操作，能科學(xué)合理反映耕地變化與糧食安全之間的關(guān)系[7-8]，其測算公式如下。

Smin=β×(Gr/1 000×P×q×k)

式中，Smin為最小人均耕地面積(hm2/人)，是指在一定區(qū)域范圍內(nèi)，一定的食物自給水平和耕地生產(chǎn)力條件下，為滿足人口正常生活的食物消費(fèi)所需的耕地面積；β為食物自給率，研究取100%；P為糧食單產(chǎn)(t/hm2)；q為糧食播種面積占作物總播種面積的比例；k為復(fù)種指數(shù)(區(qū)域全年作物總播種面積與區(qū)域總耕地面積的比例)[9]；Gr為人均糧食需求量(kg/人·a)，研究取400 kg/(人·a)[10]。

1.3.2 耕地壓力指數(shù) 耕地壓力指數(shù)為最小人均耕地面積與實(shí)際人均耕地面積之比。通過耕地壓力指數(shù)可衡量一個地區(qū)耕地資源的稀缺和沖突程度，確定耕地保護(hù)的閾值，是耕地保護(hù)的重要調(diào)控指標(biāo)，也是測度糧食安全程度的重要指標(biāo)[6,11]。

Y=Smin/Sa

式中，Y為耕地壓力指數(shù)；Smin為最小人均耕地面積(hm2/人)；Sa為實(shí)際人均耕地面積(hm2/人)。Y值越大，則該地區(qū)耕地資源壓力越大，糧食安全問題越顯著。當(dāng)Y>1時，人均實(shí)際耕地面積低于最小人均耕地面積，耕地壓力突出，不利于保障糧食安全，應(yīng)立即采取緊急措施，加大耕地保護(hù)和恢復(fù)力度；Y=1時，應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)耕地保護(hù)力度，盡可能防止耕地流失，保障正常的糧食需求；Y<1時，耕地壓力不明顯[12]。

1.3.3 耕地總面積、人均糧食占有量和糧食單產(chǎn)的變化趨勢 運(yùn)用一元線性回歸模型描述文山州耕地面積、人均糧食占有量和糧食單產(chǎn)等要素變化特征，其一元線性回歸方程的斜率表示該要素的變化速率，方程斜率為正表示要素值隨時間變化呈上升趨勢，方程斜率為負(fù)則表示要素值隨時間變化呈下降趨勢[13]。

1.3.4 耕地壓力指數(shù)與人口、糧食產(chǎn)量和耕地面積的相關(guān)性 采用皮爾遜相關(guān)分析方法[13]進(jìn)行。

1.3.5 未來耕地壓力指數(shù)變化預(yù)測 采用灰色預(yù)測模型[13-14]預(yù)測文山州2021-2025年耕地壓力指數(shù)的變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 文山州耕地壓力指數(shù)的變化

2.1.1 人口 從圖1看出，2007年文山州總?cè)丝跒?40.90萬人，至2018年為365.40萬人，2007-2018年文山州總?cè)丝诔示徛仙厔荩昃鲩L2.23萬人；2007-2018年全國大陸人口(全國年度統(tǒng)計(jì)公報(bào))和云南省人口(云南省統(tǒng)計(jì)年鑒)年均增長分別為673.55萬人和28.68萬人。2007-2018年文山州總?cè)丝诘淖兓厔菖c2008-2019年全國人口和云南省人口的變化趨勢一致。

圖1 文山州2007—2018年人口數(shù)的變化

2.1.2 耕地面積與糧食播種面積 從圖2可知，2007—2018年文山州耕地面積和糧食作物播種面積占作物總播種面積比例的變化。耕地面積：2007—2018年為22.399～22.638萬hm2，其中2007年最小，為22.399萬hm2；2018年最大，為22.638萬hm2。總體看，2007—2018年文山州耕地面積呈波動式上升趨勢，至2018年止共計(jì)增加2 393.89 hm2，與同期中國和云南省耕地總面積增長的變化趨勢一致[2-3,15]。糧食作物播種面積占比：2007—2018年為51.724%～65.948%，其中，2007年占比最大，為65.948%；2018年占比最小，為51.724%。總體看，文山州層面上，2007-2018年文山州糧食播種面積占作物播種面積的比例呈下降趨勢，說明期間糧食作物種植比例下降，可見糧食生產(chǎn)受其他作物的競爭較大。

圖2 2007-2018年文山州耕地面積的變化

2.1.3 糧食產(chǎn)量和人均糧食占有量 從圖3看出，2007—2018年文山州糧食產(chǎn)量和人均糧食占有量的變化。糧食產(chǎn)量：2007—2018年為5.071～7.024 t/hm2；其中2007年最低，為5.17 t/hm2；2018年最高，為7.14 t/hm2。總體看，2007-2018年文山州糧食產(chǎn)量呈持續(xù)上升趨勢，2018年較2007年提高42.06%。人均糧食占有量：2007—2018年為333.00～442.30 kg/人，其中，2007年最低，為333.00 kg/人；2018年最高，為442.30 kg/人。總體看，2007-2018年文山州人均糧食占有量呈持續(xù)上升趨勢，與中國同期人均糧食占有量增長的變化趨勢一致[16]。

圖3 2007—2018年文山州糧食單產(chǎn)和人均糧食占有量的變化

2.1.4 人均實(shí)際耕地面積和最小耕地面積 從圖4可知，2007—2018年文山州人均實(shí)際耕地面積和最小耕地面積的變化。人均實(shí)際耕地面積：2007—2018年為0.061～0.066 hm2/人，其中2007年為0.066 hm2/人，2018年為0.061 hm2/人。總體看，除2008年相較2007年略有上升外，2009-2018年文山州人均實(shí)際耕地面積呈持續(xù)下降趨勢，2018年較2007年下降7.34%。同期文山州總?cè)丝诤透乜偯娣e均呈上升趨勢，但由于耕地總面積的增長速率小于總?cè)丝谠鲩L速率，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)人均耕地面積呈下降趨勢。人均最小耕地面積：2007—2018年為0.106～0.142 hm2/人，其中，2007年為0.138 hm2/人，2018年為0.106 kg/人。總體看，除2007—2010年略呈上升趨勢外，2011—2018年呈下降趨勢。

圖4 2007-2018年文山州人均實(shí)際耕地面積和最小耕地面積的變化

2.1.5 耕地壓力指數(shù) 從圖5看出，2007—2018年文山州耕地壓力指數(shù)為1.794～2.196，耕地壓力指數(shù)均大于1，說明其實(shí)際人均耕地面積低于最小人均耕地面積，耕地為保障糧食安全承受的壓力明顯。其中2007年為2.095，2018年為1.794。總體看，除2008-2010年呈上升趨勢外，2011-2018年均呈波動式下降趨勢，與中國同期耕地壓力指數(shù)呈下降趨勢一致[17]，與云南省同期耕地壓力指數(shù)呈上升趨勢相反[15]。

圖5 2007—2018年文山州耕地壓力指數(shù)變化特征

從圖6可知，文山州各縣2003-2018年耕地壓力指數(shù)均值為1.428～2.785，依次為西疇縣(2.785)>廣南縣(2.676)>麻栗坡縣(2.193)>富寧縣(1.982)>馬關(guān)縣(1.838)>文山縣(1.825)>硯山縣(1.604)>丘北縣(1.428)。除丘北縣外，2007-2008年西疇縣耕地壓力指數(shù)呈上升趨勢，2009-2018年呈波動式下降趨勢；2007-2009年文山縣耕地壓力指數(shù)呈上升趨勢，2010-2018年呈波動式下降趨勢；2007-2010年硯山縣、麻栗坡縣、馬關(guān)縣、廣南縣和富寧縣呈上升趨勢，2011-2018年呈波動式下降趨勢；與文山州的耕地壓力指數(shù)變化趨勢一致。總體看，除丘北縣外，文山州下轄各縣耕地壓力指數(shù)均呈下降趨勢，其中西疇縣下降速率最大，其余依次為麻栗坡縣、馬關(guān)縣、廣南縣、硯山縣、文山縣和丘北縣。

圖6 2007-2018年文山州各縣耕地壓力指數(shù)的變化

2.2 文山州耕地壓力指數(shù)變異系數(shù)的變化

從圖7看出，在文山州縣級層面上，馬關(guān)縣2007-2018年耕地壓力指數(shù)變異系數(shù)最大，說明馬關(guān)縣耕地壓力指數(shù)的年際變化幅度相對較大，其次依次為麻栗坡縣、西疇縣、廣南縣、富寧縣、硯山縣、丘北縣和文山縣；在文山州層面上，2007-2018年間，文山州下轄各縣之間耕地壓力指數(shù)變異系數(shù)呈波動式下降趨勢，說明文山州境內(nèi)各縣之間耕地壓力指數(shù)的區(qū)域差異逐漸減小。

圖7 2007-2018 年文山州耕地壓力指數(shù)的時空間變化

2.3 2021-2025年耕地壓力指數(shù)變化預(yù)測

基于灰色預(yù)測模型GM(1,1)預(yù)測得到2021-2025年文山州耕地壓力指數(shù)的方差比和小誤差概率分別為0.450和0.857，精度檢驗(yàn)為合格[13-14]，說明預(yù)測效果較好。從圖8可知，2021-2025年文山州耕地壓力指數(shù)呈持續(xù)下降趨勢，但耕地壓力指數(shù)均大于1，說明文山州未來5年依然面臨較嚴(yán)峻的糧食安全壓力。

圖8 2021-2025年文山州耕地壓力指數(shù)預(yù)測

2.4 2007-2018年文山州各縣耕地壓力指數(shù)與耕地面積、人均糧食占有量和糧食單產(chǎn)的相關(guān)性

從表1和表2看出，除富寧縣外，文山州下轄各縣2007-2018年耕地面積均呈下降趨勢，而人均糧食占有數(shù)量和糧食單產(chǎn)均呈上升趨勢。從州層面看，耕地面積、人均糧食占有量和糧食單產(chǎn)與耕地壓力指數(shù)均呈負(fù)相關(guān)，說明文山州耕地面積增加和糧食單產(chǎn)提高均在一定程度上有利于緩解區(qū)域耕地壓力；其中，糧食單產(chǎn)與耕地壓力指數(shù)相關(guān)系數(shù)的絕對值高于耕地面積、人均糧食產(chǎn)量與耕地壓力指數(shù)相關(guān)系數(shù)絕對值，說明糧食單產(chǎn)對耕地壓力指數(shù)的影響大于耕地總面積對耕地壓力指數(shù)的影響。從州轄各縣層面看，文山州各縣耕地壓力指數(shù)與耕地面積的相關(guān)系數(shù)為-0.876～0.715，除文山縣、丘北縣和富寧縣的耕地面積與耕地壓力指數(shù)呈負(fù)相關(guān)外，其余各縣耕地面積與耕地壓力指數(shù)均呈正相關(guān)，說明硯山縣、西疇縣、麻栗坡縣、馬關(guān)縣、廣南縣耕地面積減少在一定程度上增強(qiáng)了其耕地壓力；文山州各縣人均糧食占有量和糧食單產(chǎn)的相關(guān)系數(shù)分別為-0.969～0.182和-0.967～0.212，除馬關(guān)縣人均糧食占有量與耕地壓力指數(shù)呈正相關(guān)，丘北縣糧食單產(chǎn)與耕地壓力指數(shù)呈正相關(guān)，其余各縣人均糧食占有量、糧食單產(chǎn)與耕地壓力指數(shù)呈負(fù)相關(guān)。說明人均糧食占有量、糧食單產(chǎn)的提升在一定程度上可緩解區(qū)域耕地壓力。從州層面和州轄各縣層面看，耕地總面積與耕地壓力指數(shù)相關(guān)系數(shù)的絕對值均小于糧食單產(chǎn)與耕地壓力指數(shù)的絕對值，說明文山州下轄各縣耕地壓力指數(shù)更容易受到糧食單產(chǎn)的影響。

表1 2007-2018年文山州耕地面積、人口數(shù)量和糧食單產(chǎn)的一元線性回歸一次方程斜率

表2 2007-2018年文山州耕地壓力指數(shù)與耕地總面積、人口數(shù)量和糧食單產(chǎn)的相關(guān)系數(shù)

3 討論

在脫貧攻堅(jiān)成效鞏固和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略全面推進(jìn)期，推動城鄉(xiāng)發(fā)展轉(zhuǎn)型升級，在西部地區(qū)通過投資拉動需求導(dǎo)向的城鄉(xiāng)建設(shè)和耕地占用，在一段時期內(nèi)仍可能呈持續(xù)增長趨勢，可能導(dǎo)致區(qū)域土地利用持續(xù)受保障城鄉(xiāng)發(fā)展、養(yǎng)活眾多人口和支撐生態(tài)建設(shè)的歷史性考驗(yàn)[18]，進(jìn)而一定程度上影響區(qū)域糧食安全。研究結(jié)果表明，2007-2018年文山州總?cè)丝诔示徛仙厔荩昃鲩L2.23萬人；文山州耕地面積呈波動式上升趨勢，至2018年止共計(jì)增加2 393.89 hm2；糧食播種面積占作物播種面積的比例呈下降趨勢；糧食產(chǎn)量和人均糧食占有量呈持續(xù)上升趨勢；人均實(shí)際耕地面積除2008年相較2007年略有上升外，2009-2018年文山州人均實(shí)際耕地面積呈持續(xù)下降趨勢；人均最小耕地面積除2007—2010年略呈上升趨勢外，2011—2018年呈下降趨勢；耕地壓力指數(shù)為1.794～2.196，耕地壓力指數(shù)均大于1，說明其實(shí)際人均耕地面積低于最小人均耕地面積，耕地為保障糧食安全承受的壓力明顯；文山州各縣耕地壓力指數(shù)為1.428～2.785，依次為西疇縣(2.785)>廣南縣(2.676)>麻栗坡縣(2.193)>富寧縣(1.982>馬關(guān)縣(1.838)>文山縣(1.825)>硯山縣(1.604)>丘北縣(1.428)；文山州各縣耕地面積的相關(guān)系數(shù)為-0.876～0.715，除硯山縣、西疇縣、麻栗坡縣和馬關(guān)縣的耕地面積與耕地壓力指數(shù)呈正相關(guān)外，其余各縣耕地面積與耕地壓力指數(shù)均呈負(fù)相關(guān)；各縣人均糧食占有量和糧食單產(chǎn)的相關(guān)系數(shù)分別為-0.969～0.182和-0.967～0.212，除馬關(guān)縣人均糧食占有量和丘北縣糧食單產(chǎn)與耕地壓力指數(shù)呈正相關(guān)外，其余其余各縣人均糧食占有量和糧食單產(chǎn)與耕地壓力指數(shù)均呈負(fù)相關(guān)。提高糧食單產(chǎn)可一定程度上緩解耕地壓力。在中國耕地資源尤其是優(yōu)質(zhì)耕地資源十分有限的前提下，提高耕地生產(chǎn)力是降低人均耕地面積、減輕耕地資源壓力、提高區(qū)域糧食安全的最根本和最有效的途徑[6]。張鵬巖等[19]研究指出，科技進(jìn)步水平、物質(zhì)投入因子、環(huán)境與氣候因子和政策因子等是糧食單產(chǎn)的重要影響要素。在客觀認(rèn)識區(qū)域特征基礎(chǔ)上，通過增強(qiáng)科技研發(fā)和相應(yīng)的物質(zhì)投入，進(jìn)一步提升耕地生產(chǎn)力以提升區(qū)域糧食安全保障。孫波等[20]認(rèn)為，化肥投入有助于提高耕地生產(chǎn)力，但在使用過程中，應(yīng)依據(jù)區(qū)域耕地特征，構(gòu)建并應(yīng)用化肥減施增效的耕地地力綜合管理模式，采用精確施肥、替代施肥和施用高效肥料提高當(dāng)季化肥利用率，培育和提升耕地地力，推動長期穩(wěn)定提高化肥養(yǎng)的分利用效率，實(shí)現(xiàn)藏肥于地，以減輕其對環(huán)境的影響[21]。耕地資源的多功能特點(diǎn)及比較經(jīng)濟(jì)效益差異決定了耕地向非農(nóng)用轉(zhuǎn)移的必然趨勢[6,21]。在人口增長和人均消費(fèi)持續(xù)提升背景下，糧食需求量持續(xù)增加。通過良好的土地管制政策，推動耕地資源利用與管理實(shí)施調(diào)控，推動土地資源的的優(yōu)化配置勢在必行。應(yīng)落實(shí)“珍惜和合理利用每一寸土地”的基本國策，進(jìn)一步強(qiáng)化行政管制，嚴(yán)格限制耕地資源向非農(nóng)利用轉(zhuǎn)移，消減耕地過度性損失，加強(qiáng)耕地保護(hù)、耕地整理和耕地修復(fù)，保證耕地資源數(shù)量，保證實(shí)際人均耕地面積，同時提高耕地利用效率，以保障和提升國家和區(qū)域糧食安全。

4 結(jié)論

研究結(jié)果表明，2007-2018年文山州耕地壓力指數(shù)呈下降趨勢，全州各縣之間耕地壓力指數(shù)的區(qū)域差異逐漸減小，但歷年耕地壓力指數(shù)均大于1，說明文山州耕地壓力指數(shù)偏大，區(qū)域面臨實(shí)際人均耕地不足的威脅。糧食單產(chǎn)與文山州耕地壓力指數(shù)的相關(guān)性較大，全州的相關(guān)系數(shù)為-0.937，是影響文山州耕地壓力指數(shù)的主要因素。在耕地面積、總?cè)丝诤图Z食單產(chǎn)均呈上升趨勢的背景下，耕地面積增加及糧食總產(chǎn)量上升速率均跟不上人口總量的上升速率，同時區(qū)域面臨非糧作物擴(kuò)張導(dǎo)致的農(nóng)地需求競爭的威脅，一定程度上也威脅區(qū)域糧食安全。因此，增強(qiáng)科技研發(fā)和相應(yīng)的物質(zhì)投入，提升耕地生產(chǎn)力，提高單位面積糧食產(chǎn)量，同時嚴(yán)格限制耕地資源向非農(nóng)利用轉(zhuǎn)移，加強(qiáng)耕地保護(hù)、耕地整理和耕地修復(fù)，是降低文山州耕地壓力并提升區(qū)域糧食安全的保障。