和田河流域耕地多功能評價及其時空演變分析*

王潓琳，劉新平

(新疆農業大學公共管理學院，烏魯木齊市，830052)

0 引言

《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》指出優先發展農業農村，全面推進鄉村振興，提高農業質量效益和競爭力，而耕地作為農業生產的重要物質基礎，對于實現農業高質量發展具有重要意義。在新時期新背景下，耕地所具有的功能不斷拓展，目前已在農業生產這一基礎性功能上衍生出多種功能，它是生態文明建設的重要支撐，是發展現代農業的資源基礎，也是旅游觀光的新型空間載體。

因此，耕地保護的新職責是在穩固社會經濟發展的自然資源根基的同時，突出顯化耕地多種功能，提高耕地綜合利用能力[1]。開展耕地多功能評價，不僅是為滿足保障國家糧食安全的需要，而且是為更好地適應耕地多元目標保護的需求。

耕地多功能的概念起源于日本稻米文化中的農業多功能性[2]。國外學者耕地多功能的研究多集中在功能分類以及價值的測算[3-8]。國內的相關研究多集中在闡釋多功能內涵[9-14]、劃分評價功能[15-22]以及研究空間分異規律[23-29]等方面。但現有耕地多功能評價的評價尺度多立足于省市級層面，流域層面的研究相對較少。而且近年來國家對西部地區政策傾斜，和田河流域具備發展耕地多功能的先行條件和現實需求，但長期以來人們對于耕地功能的認識局限于單一的生產功能，亟待提升耕地的綜合能力。

在此背景下，基于和田河流域耕地利用情況，構建耕地多功能評價指標體系，采用熵權TOPSIS模型從時間和空間兩個維度全面評價耕地的多種功能，揭示其時空演變規律，明確各縣域耕地主導功能，有利于豐富耕地多功能利用的內涵和外延，為和田河流域耕地多功能利用提供理論參考和案例支持，幫助人們轉變以及牢固樹立耕地多功能價值觀，鞏固和加強新疆農業的戰略地位。

1 研究區概況

和田河(77°5′～81°43′E，34°52′～40°28′N)是塔里木河流域重要的補給水源，由玉龍喀什河、喀拉喀什河在闊什拉什處交匯而成，流經位于流域西部的皮山縣，中部的和田縣、和田市、墨玉縣和洛浦縣以及東部的策勒縣，最終注入塔里木河。流域東臨巴音郭楞自治州，西鄰喀什地區，北部有塔克拉瑪干沙漠，南依昆侖山，總體呈現出“高原—綠洲—沙漠”的地貌特征。獨特的自然環境和地理位置使其形成典型的暖溫帶干旱沙漠氣候，流域內耕地多分布在河流沿岸和綠洲平原地區。隨著鄉村振興戰略的不斷深入，和田河流域耕地利用水平有望得到進一步提升和優化。

2 研究方法與數據來源

2.1 研究方法

2.1.1 構建評價指標體系

耕地是一個自然人工復合系統，構建耕地多功能評價指標體系應遵循典型性、可行性、科學性原則，結合和田河流域耕地利用特點，立足農業生產、社會保障、生態服務和景觀休憩4項功能，甄選出能夠衡量各單項功能的典型指標，既具有代表性又不冗余重復，并且考慮數據的可獲取性，同時也要保證指標計算過程標準規范，促使評價指標體系更加科學完整。

本文采用熵權法[30]為各項指標賦權。熵權法屬于客觀賦權法，是依據熵的數值來判定各項指標影響耕地多功能評價的程度。為提高數據的可比性消除不同指標之間量綱方面的差異，采用極值標準化法對原始數據進行線性變換，將其映射到[0,1]之間[31]，權重計算公式如下，評價指標以及權重結果如表1所示。

表1 和田河流域耕地多功能評價指標體系

(1)

(2)

(3)

(4)

式中：i——評價指標，i=1,2,3,…,m；

j——評價年份，j=1,2,3,…,n；

Xij——原始數據矩陣；

Yij——標準化后的標準值矩陣；

Ei——第i項指標的熵值；

Wi——第i項指標的權重。

農業生產功能是耕地最基礎的功能，是指人類依托耕地自身的土壤肥力，通過勞動以控制作物的生長發育。選取糧食作物單產水平、土地墾殖率、復種指數、耕地地均產值、節水灌溉率5項指標來衡量耕地生產農產品的能力及其所產生的經濟價值。

社會保障功能主要指耕地對經濟發展、人民就業、糧食安全的保障能力。選取農業對GDP的貢獻表征耕地對經濟的貢獻，選取農業從業人員承載量和農業機械化水平表征耕地的利用價值對于農民基礎生活的保障能力，選取人均糧食占有量、糧食自給率和糧食品質保障表征耕地對于國家糧食安全的保障能力。

生態服務功能是指耕地內部也存在物質循環和能量流動，與林地、水域等地類在維護生態平衡方面發揮重要作用。選取固碳釋氧量、化肥施用強度、農用塑料薄膜強度、人均耕地生態承載力、農田生態系統多樣性指數5項指標來衡量耕地在調節大氣循環、豐富生物多樣性等方面的能力。

景觀休憩功能是指耕地通過開發整治可形成獨特的景觀序列，并且通過耦合周邊旅游資源承載鄉土文化。選取耕地聚集度、耕地規整度、道路通達度、現代農業園個數、現代農業園收入5項指標來衡量耕地具有的景觀美學價值和作為文化旅游資源供人們休憩觀光的功能。

2.1.2 熵權TOPSIS模型

傳統的TOPSIS模型是依據專家賦權法，通過計算評價對象與最優解和最劣解的距離進行評價，又稱“優劣解距離”法。但由于個人主觀性較強，最終評價結果可能存在偏差[32]。因此，為增強和田河流域耕地多功能評價的科學性，將熵權法與傳統的TOPSIS模型相結合，具體步驟如下。

第二步，構建加權矩陣。

(5)

式中：Zij——加權的標準化矩陣。

第三步，確定正負理想解。

(6)

(7)

式中：Z+——正理想解；

他一手將昔日的小廠發展成為國家農業產業化重點企業、國家肉制品龍頭企業，不僅“重新定義了火腿腸”“開啟中國冷鮮肉時代”，更是推動了行業全產業鏈發展創新模式，成為行業博興的中堅力量。

Z-——負理想解；

第四步，計算距離。

(8)

(9)

式中：U+——Zij到正理想解的距離；

U-——Zij到負理想解的距離。

第五步，計算貼近度。

(10)

式中：Uj——各年份與最優方案的貼近度。

參考已有學者的研究成果[33]，將貼近度劃分為6個等級，用以表征耕地的多功能性，如表2所示。

表2 和田河流域耕地多功能等級劃分

2.2 數據來源

本文數據來源為新疆維吾爾自治區和田地區政府官方網站的統計資料、各縣域國民經濟和社會發展統計公報以及《和田地區統計年鑒》《新疆統計年鑒》和《中國縣域統計年鑒》，依據統計年鑒更新情況，本文研究時限為2009—2019年。

3 結果與分析

3.1 綜合功能時空演變分析

時間維度上，2009—2019年流域耕地綜合功能經過“兩降一升”的演變，等級由Ⅲ(一般)上升至Ⅳ(較強)，如圖1所示。2009—2014年是下降階段，主要原因是耕地利用程度較低、農田水利設施不夠完善，耕地整體產出水平不高。2014—2016年是上升階段，一方面得益于逐漸加大農業投入，加快農田水利設施建設，帶動農業產值增加。另一方面得益于提高耕地利用的聚集性，完善農村道路網絡。同時鄉村旅游業發展形勢良好，實行一二三產業融合發展，利用二三產業反哺農業經濟發展，提高耕地產出綜合能力。

圖1 耕地多功能時序演變趨勢

2016—2019年是下降階段,主要原因包括2個方面:(1)灌區農作物種植雜亂不統一，灌溉管理復雜;(2)和田地區以“林糧間作”模式為主，林糧間作模式中果樹對糧食作物光合作用的影響較大，糧食單產逐年減少，并且和田河流域小麥收購量也呈下降態勢，糧食安全問題逐漸凸顯。

空間維度上，將中部4縣貼近度均值作為對比依據。2009—2019年流域耕地綜合功能演變穩定，西部地區不變，中部地區減弱，東部地區增強，如表3所示。2009年綜合功能最強的是和田市、和田縣和洛浦縣。2019年綜合功能最強的是墨玉縣、洛浦縣、和田縣、和策勒縣。其主要原因是，墨玉縣和洛浦縣位于和田河中游地區，地勢平坦水資源相對充足，和田縣依托較豐富的農業休閑旅游資源，拉動綜合功能增強，但和田市農業生產功能減弱對中部地區影響較大，導致中部地區綜合功能減弱。策勒縣近幾年農業發展態勢良好，防風治沙和環境治理成效明顯，耕地綜合功能也逐年提升。

表3 耕地綜合功能空間演變趨勢

3.2 農業生產功能時空演變分析

時間維度上，2009—2019年流域耕地農業生產功能經過“兩降一升”的演變依舊處于Ⅴ(強)等級，如圖1所示。2009—2010年為下降階段且幅度較大，主要原因是復種指數、耕地地均產值和節水灌溉率3項指標減少。2010—2016年為上升階段，主要原因是耕地地均產值、節水灌溉率2項指標大幅度增加，這主要得益于進一步深入科技興農戰略以及推進南疆大型灌區和高效節水項目。2016—2019年下降原因與前者有所不同，一方面是因為隨著新型城鎮化發展導致耕地面積有所減少，一定程度上影響了耕地產出水平。另一方面是因為在推廣實踐能夠帶來更高經濟效益的林糧間作模式過程中，果樹與糧食作物的結構不夠完善，管理水平有待提高，導致糧食單產水平下降。

空間維度上，2009—2019年流域耕地農業生產功能除和田市減弱幅度較大，其余縣域變化較為穩定。西部地區不變，中部地區減弱，東部地區增強，如表4所示。2009年農業生產功能整體水平較高，最高的區域是和田市、墨玉縣、洛浦縣，說明在經濟社會發展初期，農業生產功能主要受到地形、氣候、水資源等因素的影響。由于和田河流域氣候干燥，地勢南高北低，所以綠洲多分布于河流附近的平坦地區。2019年，農業生產功能最高的區域是策勒縣，主要原因是策勒縣糧食單產水平、土地墾殖率、耕地地均產值、節水灌溉率4項指標均增加。中部地區的所有縣域減弱，主要原因是農作物種植結構調整導致糧食單產水平降低，尤其是和田市、和田縣由于林糧間作矛盾加劇，糧食作物播種面積以及產量有所減少，等級分別由Ⅴ(強)和Ⅲ(一般)下降至Ⅱ(較弱)。

表4 耕地農業生產功能空間演變趨勢

3.3 社會保障功能時空演變分析

時間維度上，2009—2019年流域耕地社會保障功能在波動中等級由Ⅱ(較弱)上升至Ⅲ(一般)，如圖1所示。其主要原因是農業對GDP的貢獻、農業人員承載量和糧食品質保障3項指標增大，其中農業對GDP的貢獻增長約1.8倍，說明耕地對和田河流域就業和經濟的保障能力顯著提升，主要得益于南疆特色林果業的發展，帶動農業產值迅速增長，從而吸引更多的勞動力從事農業。但是近幾年糧食產量下降，人均糧食占有量、糧食自給率2項指標減少，說明耕地對流域糧食安全的保障能力還有提升的空間。

空間維度上，2009—2019年流域耕地社會保障功能呈現出西部、中部和東部地區整體增強的趨勢，如表5所示。2009年耕地社會保障功能最強的是和田縣，其次是洛浦縣和策勒縣。2019年耕地社會保障功能最強的是策勒縣，其次是和田市、墨玉縣、洛浦縣和皮山縣。和田市、墨玉縣和洛浦縣是和田地區核心城市群，便于應用農業新技術以及銷售農產品，一定程度上保障了許多農業從業人員的就業問題。皮山縣和策勒縣在其輻射帶動下，耕地對就業和糧食安全的保障能力也逐步增強。和田縣農藥施用量高于農藥施用安全標準，導致耕地對糧食數量和品質安全的保障能力下降。

表5 耕地社會保障功能空間演變趨勢

3.4 生態服務功能時空演變分析

時間維度上，2009—2019年流域耕地生態服務功能演變趨勢與綜合功能相似，但等級由Ⅲ(一般)下降至Ⅱ(較弱)，如圖1所示。2009—2014年為下降階段，主要原因是化肥施用強度、農用塑料薄膜強度2項負向指標增加。說明農民可能一味追求農作物產量，過度依賴化肥和農用塑料薄膜。2014—2016年為上升階段，主要原因是化肥施用強度、農用塑料薄膜強度減少和固碳釋氧量、農田生態系統多樣性增加。主要得益于流域近年來開始注重農業轉型，特別是“三品一標”事業的發展和申請創建全國綠色食品原料標準化生產基地。2016—2019年為下降階段，主要原因是固碳釋氧量、人均耕地生態系統承載力和農田生態系統多樣性3項指標減少幅度較大，說明農作物播種面積和產量減少，不僅會影響耕地農業生產功能而且與生態服務功能也密切相關。

空間維度上，2009—2019年流域耕地生態服務功能呈略微下降趨勢，西部、中部地區減弱，東部地區不變，如表6所示。2009年耕地生態服務功能最強的是和田縣、洛浦縣和皮山縣。2019年耕地生態功能最強的是和田縣和墨玉縣。墨玉縣、和田縣分別作為國家和自治區重點生態功能區，近年來生態建設和環境保護工作對耕地生態服務功能帶來積極影響。但由于和田市和洛浦縣固碳釋氧量下降，導致中部地區生態服務功能減弱。皮山縣生態服務功能減弱的主要原因是化肥施用強度和農用塑料薄膜強度仍表現出增加的趨勢，亟待優化耕作方式。

表6 耕地生態服務功能空間演變趨勢

3.5 景觀休憩功能時空演變分析

時間維度上，2009—2019年流域耕地景觀休憩功能經過“兩升一降”的演變等級由Ⅰ(弱)上升至Ⅲ(一般)，如圖1所示。2009—2012年為緩慢增長期，主要原因是城鎮化進程加快，耕地面積擴大，耕地聚集度持續提高，連片程度趨勢明顯，但此階段農業休閑旅游為探索階段。2012—2015年為快速下降期，主要原因初顯效益的休憩功能受到經濟社會大環境的不利影響。2015—2019年為加速上升期，主要得益于多種措施相結合。第一，推進土地整理項目，優化耕地空間分布格局。第二，自治區啟動農村公路“富民暢通”工程，道路通達度的提高促使游客在節假日體驗農耕文化更為便捷，從而助推農業休閑旅游發展。第三，建設發展和田國家農業科技園，不僅促進一二三產業融合發展，同時為改善干旱荒漠區生態環境等方面發揮了積極作用。

空間維度上，2009—2019年流域耕地景觀休憩功能呈現出西部、中部和東部地區整體增強的趨勢，如表7所示。2009年耕地景觀休憩功能最強的是和田市和和田縣，2019年耕地景觀休憩功能最強的是和田市。和田市耕地聚集度與規整度較高，并且作為和田地區的中心城市，是重要的交通樞紐，道路通達程度高。和田縣主要依托相對豐富的星級農家樂、4A級風景區等農業休閑旅游資源，發展耕地景觀休憩功能。墨玉縣和洛浦縣區位條件相對較好，作為和田國家農業科技園核心區和示范區，輻射帶動耕地景觀休憩功能增強。皮山縣和策勒縣受地形地勢影響，耕地聚集度和規整度低于中部地區，旅游資源也相對匱乏，但通過積極引進先進的方法和技術，并結合本地人文和自然特色發展特色鄉村旅游，景觀休憩功能得到一定程度的提升。

表7 耕地景觀休憩功能空間演變趨勢

3.6 明確耕地主導功能

基于熵權TOPSIS模型對耕地農業生產、社會保障、生態服務、景觀休憩功能的評價結果，將各縣域2019年貼近度數值的最大值作為該地區耕地的主導功能，具體可以劃分為農業主導型、社會主導型、生態主導型和景觀休憩主導型4種類型。以農業生產功能為主導的是洛浦縣、策勒縣，以社會保障功能為主導的是皮山縣，以生態服務功能為主導的是墨玉縣、和田縣，以景觀休憩功能為主導的是和田市。

4 結論與建議

4.1 結論

立足和田河流域耕地資源稟賦，構建和田河流域耕地多功能評價指標體系，把耕地功能劃分為農業生產、社會保障、生態服務和景觀休憩4種類型，甄選出表征各項功能的評價指標，運用熵權TOPSIS模型分析其時空演變規律，明確各縣域耕地主導功能。主要結論如下。

1) 從時間維度上，2009—2019年和田河流域耕地綜合功能穩定增強由Ⅲ(一般)上升至Ⅳ(較強)等級。農業生產功能穩定于Ⅴ(強)等級。社會保障功能逐漸增強由Ⅱ(較弱)上升至Ⅲ(一般)等級。生態服務功能略微減弱由Ⅲ(一般)下降至Ⅱ(較弱)等級。景觀休憩功能較快增強由Ⅰ(弱)上升至Ⅲ(一般)等級。

2) 從空間維度上，2009—2019年和田河流域耕地多功能空間分布特征顯著。綜合功能和農業生產功能西部不變中部減弱東部增強。社會保障、景觀休憩功能西部、中部和東部地區均增強。生態服務功能西部中部減弱東部不變。

3) 依據各縣域貼近度數值的最大值，流域內耕地主導功能為生產型(洛浦縣、策勒縣)、社會型(皮山縣)、生態型(墨玉縣、和田縣)、景觀休憩型(和田市)4種類型。

4.2 建議

以農業生產功能為主導的區域，后期不僅應夯實農產品生產基礎，繼續強化生產能力，以確保農產品的供應和儲備。還應該注重耕地的生態價值，實施測土配方施肥，推廣有機肥以及保護性耕作技術，力求做到合理施肥和培肥地力。并且積極拓展景觀休憩功能，依托和田河流域獨特的干旱區綠洲農業景觀和少數民族風俗風情，構建農村產業融合發展體系，從而提高耕地產出的經濟效益，保障和改善民生。

以社會保障功能為主導的區域，該區域耕地的經濟效益較高，但糧食產出水平較低。后期不僅要著力于糧食安全問題，通過引進高產新品種、調整果樹種植密度、完善糧食補貼政策等措施，積極探索實現“林糧間作”效益最大化的模式，提升耕地農業生產能力。而且要以可持續發展為核心，改善農業生態環境為突破口，運用先進的節水灌溉、耕作、覆膜等技術，提高農業系統物質循環和能量轉化效率，維護耕地生態系統的穩定，實現生態與農業協調發展。

以生態服務功能為主導的區域，該區域耕地生態環境良好，后期可以加強農業生產主導性，推進綠色農產品生產基地建設，以提升農產品產量和品質為核心，建立健全農產品質量安全追溯體系和責任追究體系。還可以繼續完善農村道路體系，開展農村土地整理，不僅可以便于機械化耕作，而且能夠提高景觀美學價值，吸引更多城市及郊區游客，助力發展農業休閑觀光旅游，在發展綠色農業的同時帶動農產品加工業、交通運輸業、旅游服務業發展，在穩定耕地生態功能的基礎上，增強社會保障功能，發掘耕地潛在功能。

以景觀休憩功能為主導的區域，后期不僅可以通過土地整治、建立生態補償機制、提高農業節水關鍵技術等手段，加強農業生產和生態服務功能，還可以把“一鄉一業”、“一村一品”的理念融入豐富的旅游資源。提高農業休閑示范園、星級農家樂的基礎設施建設水平，發展特色采摘以及優質的住宿、餐飲服務。依托農村文化能人，開發具有民族特色的手工藝品和繪制作品等旅游產品，追求耕地經濟、社會、生態、景觀、旅游多效益的統一。