喀斯特地區耕地多功能評價及權衡與協同關系分析
——以廣西龍勝各族自治縣為例

覃璐園，陸汝成，李思旗

(1.南寧師范大學 地理科學與規劃學院，廣西 南寧 530001；2.南寧師范大學 自然資源與測繪學院，廣西 南寧 530001)

耕地資源是人類生存和發展中賴以生存的物質基礎，也是促進生態安全、糧食生產安全與社會經濟安全可持續發展的基礎；國土空間規劃是當前我國正在火熱實施的規劃，耕地保護與利用也是國土空間規劃中的重要部分。近年來，為了城市的快速擴張，人們追求快速的經濟發展，使得許多農業用地不斷向非農用地轉換，耕地被城市所占用，過度開發與利用導致我國耕地的數量與質量不斷減少和下降，且長期面臨著耕地難以按量按質保護的挑戰。因此，為了解決耕地問題，在新一輪國土空間規劃中，我國要實行嚴格的耕地保護政策。耕地除了承擔食物生產功能外，還具備其它多種功能，這是由耕地本身所具備的特點和性質所決定的，耕地多功能性的提出不僅強調了耕地利用的合理方向，還增強了嚴格保護耕地的說服力和行動力[1]。合理分析耕地的多功能利用與演變，有利于人類正確認識與保護耕地，促進耕地的可持續發展。

耕地多功能研究是農用地多功能研究的重要組成部分[2]，研究耕地多功能利用能夠促進農用地保護與利用，能夠有效提高農用地經濟發展。國內學者對耕地多功能進行了研究，從研究內容上看，諸多學者除了從耕地生產、社會和生態[3,4]3種功能方面進行研究外，還從城鎮阻隔[5,6]、景觀[7,8]、文化[9,10]、建設空間儲備[11]等功能方面分析了耕地的多功能利用；隨著研究的深入，耕地多功能空間差異和演變[12,13]也成為了耕地多功能研究的熱點。從研究方法來看，主要有層次分析法[5]、灰色關聯度法[9]、加權求合法[7]、Spearman秩相關和空間自相關法[13-14]等；通過研究方法對內容進行分析后，姜廣輝等[15]提出了耕地多功能具有層次性，與社會和經濟發展階段利益相耦合；伍國勇等[10]提出要通過提高耕地征用的價值補償來抑制亂占耕地行為，才能保障糧食安全，促進經濟可持續發展。無論是從耕地多功能概念，還是研究方法與構建相應的評價指標體系，許多學者都得出了不一樣的研究結論，隨著對耕地多功能的深入研究，耕地多功能利用及權衡與協同關系成為了當前研究的熱點。但是對于貧困地區，特別是喀斯特貧困地區的耕地多功能研究較少，耕地作為農民生活與生產中不可替代的資源，對農民脫貧與否產生一定的影響，喀斯特地區耕地資源尤為稀缺，耕地數量與質量的空間分布不均勻，對于地區的經濟發展反而形成了一定的阻礙。因此，研究喀斯特地區耕地多功能利用及權衡與協同關系，尋求解決農村貧困地區耕地問題與提高經濟發展的有效措施，能夠為喀斯特地區耕地保護利用奠定堅實的基礎，為新一輪國土空間規劃提供一定的支撐。

1 研究區概況

龍勝各族自治縣屬桂林市直轄縣，位于廣西東北部，地處越城嶺山脈西南麓，廣西最高山峰貓兒山西側，地理位置為25°29′21″～26°12′10″ N、109°43′28″～110°21′ 14″ E之間。龍勝地處亞熱帶，屬季風性氣候，雨量充沛，氣候宜人。東接興安縣與資源縣，西與融安縣和三江縣為鄰，南靠靈川、臨桂，北毗湖南城步，轄6鎮4鄉。全縣為高山地區，高差大，山峰連綿起伏，群山環繞，河谷幽深，平均海拔700 m以上的山地占全縣土地面積的47.26%。全縣最高點福平包海拔1916 m，最低點為海拔163 m的桑江出縣處石門塘，從最低海拔至最高海拔垂直高差1777 m；16°以上的陡坡占全縣土地總面積的87.2%，15°以下的緩坡僅占12.8%，是我國典型的喀斯特地形地貌發育區。

2019年全縣地區生產總值(GDP)58.82億元，按可比價格計算，同比增長6.0%。其中第一產業增加值同比增長5.4%；第二產業增加值同比增長4.6%；第三產業增加值同比增長6.8%。第一、二、三產業增加值占地區生產總值的比重分別為21.1%、23.6%和55.3%，對經濟增長的貢獻率分別為19.4%、18.3%和62.3%。按常住人口計算，全年人均地區生產總值36273元，比上年增長5.4%。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

以2009、2014和2019年為研究時間節點，2009～2019年為研究時段，所使用的基礎數據包括數字影像數據、研究區矢量數據、社會經濟數據，社會經濟數據來源于研究時段的廣西統計年鑒、桂林經濟社會統計年鑒、龍勝縣政府工作報告、龍勝縣政府官網統計數據、龍勝各族自治縣土地利用總體規劃(2006～2020)調整完善方案(2015年調整)，輔助數據則為廣西以及龍勝縣行政邊界矢量數據。

2.2 指標選取

本研究結合上述學者對耕地多功能指標的選取與構建，最終主要從生產功能、社會功能和生態功能三大功能出發，綜合選取了11個指標構成龍勝縣耕地多功能評價指標體系。

經濟生產功能是指耕地對農民與農業所產生的經濟效益，主要是耕地所生產出的經濟作物對國民經濟所產生的支撐作用，也是保障農民基本生活的資源。龍勝縣地處亞熱帶季風氣候，耕地種植以油料、蔬菜以及糧食作物為主，因此選取油料產量、蔬菜產量以及糧食產量為生產功能的評價指標。

耕地除了滿足人們最基本的食物需求外，還能為社會經濟的發展帶來一定的促進作用；耕地除了滿足農民的基本生活需求外，還能間接地為農民創造收入。人均糧食保證率是指平均每人的糧食產量與每人糧食需求量的比值，是衡量一個地區糧食供給是否充沛的重要指標[4]；農業產值比重是指農業在國內生產總值中的占比，代表了耕地產出對國民經濟的貢獻率，比值越大，說明耕地產出的經濟效益對社會經濟發展的貢獻率越高；農業從業人數代表了耕地的就業保障功能；農民人均收入反映了農民對社會經濟的貢獻水平；耕地占農業用地比例反映耕地對第一產業的貢獻率。因此，選取了上述5個指標來評價耕地的社會功能。耕地的生態功能主要是指耕地對氣候氣體調節、水源涵養、土壤保護、維持生物多樣性、改善生態環境方面的功能[4]。因此本文主要選取了農用化肥使用強度、農用塑料薄膜使用強度、農藥使用強度這3個指標作為耕地生態功能的評價指標(表1)；主要是通過農業在生產過程中對生態環境所造成的影響來反映耕地對生態的負面作用。

表1 龍勝縣耕地多功能評價指標體系

2.3 數據標準化處理

由于指標原始數據的量綱不同，因此采用極差標準化法進行無量綱化處理：

由于跨境物流路途遙遠，運費相對高。而高成本的物流運輸便帶來了高價的商品。國內物流體系總體較國外要落后，雖然涉及跨境進口的大型電商平臺多擁有自建或合作的成熟的第三方物流，平均物流速度快，服務質量好，但其他的中小型電商平臺和物流公司都存在各自的短板和不足，給跨境電商帶來了不少問題。

(1)

(2)

上式中：R為實際指標值標準化后的數值；xij為第i年第j項指標的原始值；xmin為第j項指標的原始最小值；xmax為第j項指標的原始最大值。

2.3.1 指標權重的確定 為使指標權重具有科學性，本次研究采用熵權法確定指標權重。

(1)將第j項指標的熵值定義為Fj，計算j項指標的熵值公式如下：

(3)

(2)計算指標的差異性系數，將第j項指標的差異性系數定義為fj，則計算公式為：

fj=1-Fj

(4)

(3)計算j指標的權重：

(5)

表2 耕地功能指標的權重

(4)最后采用多因素綜合評價法來計算各項功能值：

Y(j)=wjxj

(6)

Y(j)為j功能的綜合值，wj為各項指標權重，xj為標準化后的指標值。

2.3.2 相關分析法 相關分析的方法能讓權衡與協同結果更加直觀，已被廣泛應用于生態系統服務權衡與協同的研究中[16]。因此，本研究采用相關系數方法分析龍勝縣耕地各功能之間的權衡與協同關系，相關系數為正則表示兩種耕地功能之間存在協同關系，為負則表示兩種功能之間存在權衡關系。設樣本為(Xi,Yi)，則樣本相關系數計算公式如下：

(7)

3 結果與分析

3.1 耕地多功能時序特征分析

3.1.1 生產功能時序特征分析 根據上述指標，經過計算與研究，龍勝縣耕地生產功能時序特征如圖1所示。2009～2019年，龍勝縣油料生產和蔬菜生產功能都顯著性增強，其量綱化值都達到1，說明油料與蔬菜生產優勢明顯。龍勝縣糧食生產功能在2009年達到最大值，2010年迅速下降，隨后呈緩慢增強轉而下降的趨勢，整體發展具有一定的波動性。糧食作物作為龍勝縣最大的農作物，是支撐整個龍勝縣的基本生活基礎來源，在龍勝縣未來發展中，要進一步加強耕地的糧食生產功能，保障人均糧食安全。

圖1 2009～2019年龍勝縣耕地生產功能變化

3.1.2 社會功能時序特征分析 從圖2可以看出：2009～2019年龍勝縣農民人均收入與農業產值比重無量綱化值顯著性上升，分別達到1與0.86，說明農民生活水平在不斷提高。人均糧食保證率呈現先持續上升后又逐漸下降的趨勢，無量綱化值從0.40上升到1后下降至0.26，說明耕地糧食安全保證率處于不斷波動的狀態。農業從業人數比例無量綱化值在2009～2016年期間持續性下降至0后，到2017年又上升至0.85，2018、2019年又呈現下降趨勢，說明在2009～2016年間，龍勝縣農業從業人數在不斷下降，耕地就業功能顯著性減弱，存在大部分人都選擇放棄從事農業工作而選擇外出務工的可能。2009～2019年，耕地占農用地比例呈現不斷下降的趨勢，其無量綱化值從1.0下降至0.13，說明耕地面積占農用地面積比例在不斷的減少，存在耕地轉為其他非耕地的可能性。

圖2 2009～2019年龍勝縣耕地社會功能變化

3.1.3 生態功能時序特征分析 耕地生態功能用逆向指標來表示。2009～2019年間龍勝縣農用化肥使用強度和農藥使用強度呈現上升后又下降的趨勢。在2010年，農用化肥使用強度和農藥使用強度均達到1，對龍勝縣耕地生態環境功能的影響最小；從2010年到2019年，農用化肥使用強度無量綱化值下降至0.56，農藥使用強度無量綱化值下降至0，說明2010年后農用化肥使用強度和農藥使用強度增加了，加大了對耕地生態環境的影響。農用塑料薄膜使用強度在2009年對龍勝耕地生態環境的影響最??；在2009～2019年其無量綱化值持續性下降至0，說明農用塑料薄膜使用強度在不斷增加(圖3)。

圖3 2009～2019年龍勝縣耕地生態功能變化

3.1.4 耕地綜合功能時序特征分析 從圖4中可得出，2009～2019年龍勝縣耕地各功能呈現不同的變化趨勢。耕地生產功能總體呈現不斷上升的趨勢，總體變化最為明顯，從2010年至2019年無量綱化值上升至0.70，說明龍勝縣近年來耕地生產方式有所改變，耕地生產功能不斷提高。耕地社會功能呈現下降后保持基本平衡后又逐漸上升、最后又下降的趨勢，總體上變化幅度較低，2009年為0.48，2019年為0.57，增加了0.09，雖然耕地社會功能有所增強，但是處于不穩定狀態。耕地生態功能從2009年到2010年處于上升的狀態，隨后至2019年處于不斷下降的趨勢，從0.42減少至0.18，下降了0.24，說明龍勝縣近年來對耕地生態環境的保護力度還不夠，在發展經濟的同時忽視了對生態環境的保護。從龍勝縣耕地總體功能來看，龍勝縣耕地綜合功能呈現比較穩定的狀態，變化幅度較小，從2009年至2010年處于下降趨勢，隨后逐漸緩慢提升，說明近年來龍勝耕地的綜合功能受到了一定的重視，耕地的多功能利用還是有了一定的成果。

圖4 2009～2019年龍勝縣耕地各功能變化趨勢

3.2 耕地多功能權衡與協同關系

利用Spss軟件計算出龍勝縣2009～2019年耕地各功能間的相關系數(表3)，分析各功能間的權衡與協同關系。

由表3統計檢驗結果可知，龍勝縣耕地生產功能與社會功能之間存在正相關關系，相關系數為0.827，說明生產功能與社會功能之間是協同關系，相互促進，這是因為耕地在生產過程中所使用的農用基礎設施與經濟之間存在正向關系，農用基礎設施的改善能夠不斷優化與提高耕地的生產能力，使糧食、油料和蔬菜產出提升，從而促進耕地經濟發展，其社會功能顯著，因此生產功能與社會功能是相互促進，協同發展的。而耕地生產功能與生態功能之間的相關系數為-0.891，存在負相關關系，為權衡關系，這是因為耕地在生產過程中投入大量的化肥、農藥與塑料薄膜，雖然提高了耕地的產能，但是同時對耕地的生態環境也造成了一定的破壞，過量地使用化肥會導致空氣中的氮氧化合物增加，從而導致酸雨和酸沉降的形成；農用塑料薄膜在自然界中較難降解，降解時間長，容易造成“白色污染”。社會功能與生態功能之間則存在負相關關系，即為權衡關系，雖然化肥、農藥與塑料薄膜的使用會在一定程度上促進經濟的發展，但是對耕地生態環境的破壞與污染是不可避免的，化肥的使用容易對耕地造成污染，農藥的大量使用也有可能會導致農副產品中殘留農藥，危害人體健康。

表3 生產、社會、生態功能間的相關系數

4 結論

本文將龍勝縣耕地作為研究對象，從耕地生產功能、社會功能和生態功能構建了龍勝縣耕地多功能評價指標體系，同時對耕地總功能也進行了評價，分析了2009～2019年龍勝縣耕地各功能時序的變化特征以及權衡與協同關系，得到了主要結論。

龍勝縣耕地各功能在時序上的變化較為明顯。2009～2019年耕地各功能都呈現了不一致的變化趨勢，變化程度也不同，生產功能總體呈現上升趨勢，社會功能則是下降后緩慢上升，而生態功能變化最大，總體呈現大幅度下降的趨勢，綜合三大功能，龍勝縣耕地綜合功能的變化趨勢較小，但總體呈上升的趨勢。

龍勝耕地生產功能和社會功能表現出正關聯性，為協同關系，兩者間存在相互影響的因果關系，耕地生產功能提升會促進耕地經濟收入，提高農民的生活水平，是耕地功能相互作用的外在表現；耕地生態功能與生產功能、社會功能均存在負相關關系，均為權衡關系，其中生態功能和社會功能負關聯性最強，說明社會功能越大，對生態功能的影響就越大。因此，龍勝縣應加強對耕地的保護，加強退化土地的修復，對于被污染的土地應建設生態溝渠進行綜合治理；優化產業種植結構，提升耕地產能；綜合區域自身發展優勢與特色，多鼓勵發展高新技術產業，開展“特色農業+旅游業”與高標準農田建設，改善耕地生態環境與耕地生產發展條件，促進龍勝縣耕地生態功能與其它功能的協同關系，優化國土空間規劃布局，使耕地的效益從土地效益上升到空間效益。