中國31個省(區、市)21世紀以來耕地利用轉型時空演變分析

尚能飛，唐世凱，湯 利

(1.西南林業大學經濟管理學院，昆明 650024；2.西南林業大學綠色發展研究院，昆明 650024；3.云南農業大學資源與環境學院，昆明 650500)

【研究意義】中國城鄉正在經歷快速發展轉型，城鄉要素的交互作用導致土地利用正在發生劇烈轉型[1-2]。在轉型過程中，鄉村地域發展正面臨著農業生產要素非農化、農民社會主體老弱化、農村建設用地日益空廢化、農村水土環境污損化等諸多負面效應。同時，耕地利用布局的變化會導致耕地資源也發生變化，是影響中國可持續發展的主要因素。夯實農業生產能力基礎、深入實施藏糧于地藏糧于技、嚴守耕地紅線和提高糧食生產能力、推進耕地治理修復和種植結構調整、完善鄉村產業發展用地政策體系、明確用地類型和供地方式以及實行分類管理、堅決遏制耕地“非農化”“非糧化”、穩糧擴油、穩生產和穩用地，是農村土地資源保護和鄉村振興戰略目標的核心?！厩叭搜芯窟M展】耕地利用研究在發展過程中，已從耕地轉型的內涵[3]、研究框架[4]、轉型形態[5]、轉型特征[6-7]、轉型路徑[8]、轉型機理[9]、驅動機制[10-11]和影響因素[12-13]等，延伸至結合糧食產量[14-16]、生態服務[17-20]、農業產業結構升級[21]、農業經濟發展[22-23]、農民增收[24]、耕地資源保護[25]等方面進行研究。綜上，已有研究并未提出明確的標準或方法來評價耕地利用是否發生了轉型，也很少考慮樣本的時空異質性。【本研究切入點】根據耕地利用轉型和耕地資源保護的概念，制定了一個指標框架，選擇中國31個省(區、市)作為案例區，運用SPSS、Stata、Origin軟件對全國31個省(區、市)進行耕地利用轉型指數計算，并分析時空演變、耦合協調度下的耕地利用轉型情況?！緮M解決的關鍵問題】本研究基于全國31個省(區、市)(未包含港、澳、臺地區的數據)近20年的面板數據，從空間演變、耦合協調方面分析全國各地耕地利用的轉型情況，以期為中國耕地利用轉型、耕地資源保護和區域可持續發展提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

中國位于亞洲東部太平洋西岸的亞歐大陸東部，海陸兼備，大部分地區為溫帶，少部分地區為熱帶，無寒帶；陸地面積960×106km2，地勢西高東低，山地、高原和丘陵約占陸地面積的67%，盆地和平原約占陸地面積的33%，地勢復雜多樣。2021年中國常住人口城鎮化率為64.72%，農村人口比重為35.28%，糧食產量68 285×107kg。隨著中國人口與社會經濟的快速發展，人地關系日趨緊張，農業生產和耕地利用在發展過程中受到嚴峻挑戰，耕地轉型趨勢明顯。

1.2 數據來源

本研究所有數據均從《中國農村統計年鑒》、各省統計年鑒及統計公報、《中國統計年鑒》《中國環境統計年鑒》、國家統計局和中國經濟社會大數據研究平臺整理得到。

1.3 研究方法

耕地利用轉型指數測算與耦合協調度分析。參考相關文獻[2,26]，采用熵值法計算耕地利用轉型各指標權重并對耕地利用轉型指數進行測度。為檢驗耕地利用是否實現轉型，依據有關文獻[26]，引入“clemao1”命令，用于Stata中檢驗時間序列變量的結構性突變。

耦合協調度分析。結合柯善淦等[26]的研究，運用耦合協調度分析重點探索耕地利用轉型空間、功能和模式轉型的耦合協調情況，采用耕地利用轉型3個子系統的耦合協調水平來評估其耦合協調效果。在耦合協調度計算中，計算耦合度C值。結合耦合協調度等級劃分標準，協調等級為1～10共10級，分別用極度、嚴重、中度、輕度、瀕臨失調和勉強、初級、中級、良好和優質協調等表示耦合協調程度。

1.4 耕地利用轉型指標的選取

依據耕地利用轉型內涵，結合相關研究成果[2,26-27]和耕地資源特征，構建了一套評估耕地利用轉型的指標體系，由9組因素和21組指標組成，空間轉型包括結構和數量，結構由糧食作物播種面積比例、糧經比構成。數量由地均種植業總產值、人均耕地面積、土地墾殖率、復種指數、省增投入比構成。功能轉型分為生態功能、生產功能和生活功能，生態功能由地均化肥面源污染強度、農作物種類多樣性、節水灌溉面積比。生產功能由地均糧食產量、地均勞動力數量、人均農業收入占比構成。生活功能由人均糧食保證率、種植業從業比例等構成。模式轉型分為科技先進、空間集約、環境友好和資源節約，科技先進由人均農技人員數量、農田基本建設機械數量構成；空間集約為設施農業面積占比；環境友好為有機肥投入強度；資源節約由地均能源消耗、地均農機總動力等構成。采用熵值法計算耕地利用轉型各指標權重并對耕地利用轉型指數進行測度。

2 結果與分析

2.1 時序變化

在時間上，耕地利用轉型指數呈現出轉型指數總體較低但有明顯的上升趨勢。計算空間、功能和模式轉型指數的年增長率，并繪制正態分布曲線。由圖1-A可知，空間轉型指數年增長率的峰度系數為-0.42，峰度系數為負。平均增長率為0.23，標準偏差為0.06，偏度系數為-0.015，偏態系數小于零，呈現負偏態，表明2002—2021年的總體空間轉型指數呈增長趨勢；由圖1-B可知，功能轉型指數的增長率主要集中在[0.19, 0.34]，偏度系數為-0.71，峰度為0.16，呈現出左偏態，瘦尾分布；由圖1-C可知，模式轉型指數的分布曲線中，峰度為0.57，偏度系數為-0.103，模式轉型指數集中在[0.125，0.225]，呈現出與功能轉型相似的分布情況，即左偏態，瘦尾分布。

圖1 耕地利用轉型三大子系統轉型指數正態分布

為了檢驗結構性突變點，用Stata clemao1命令對中國31個省(區、市)的耕地利用轉型進行了檢驗，通過計算突變時間點和P值(P<0.1，則說明發生突變)來確定耕地利用的轉型是否已經實現。在圖2-A中，中國31個省(區、市)除天津市、四川省和安徽省外，2004年其他省(區、市)實現了耕地利用空間轉型(P值均小于0.1)，耕地利用數量、結構和形態均發生了根本改變。在圖2-B中，除河北省、廣西壯族自治區、西藏自治區和新疆維吾爾自治區外，中國各省在2004年前完成了耕地利用的功能轉型。圖2-C中，除山西省、黑龍江省、安徽省、江西省、山東省、河南省、湖北省、湖南省、云南省、陜西省、甘肅省等11省外，其他省份在2004年實現了模式轉型。圖2-D中，2010年前，除天津市、上海市、浙江省、福建省、陜西省和新疆維吾爾自治區外，中國各省(區、市)耕地利用綜合轉型初步實現，但轉型指數偏低，尚有較大提升空間。

圖2 耕地利用4種轉型模式節點與P值

2.2 空間變化

(1)空間轉型：東西部之間存在明顯差異(圖3-A)。增長地區(正增長)大多在西部、東北部和中部少數地區，而且增長速度較快。下降地區(負增長)多見于東部和中部地區以及一些西部省份，隨著時間的移動，高值地區似乎正在向中部和東部地區移動?？赡艿脑蚴牵孩僦胁亢蜄|部地區水資源豐富，地勢平坦；②耕地轉型的推進進一步增加了人均耕地數量和糧食產量；③耕地趨于集中連片，空間轉型更快。在西部地區，空間轉型的速度隨時間的移動逐漸加快。

(2)功能轉型：高值區主要由東部向西部轉移(圖3-B)。隨著時間的推移，功能轉型從東部向西部逐漸轉移?？赡艿脑蚴牵簴|部地區為發達型地區?，F代化農業發展迅速，非農人口多，非農產業從業人數多，農戶收入不再依賴農業，耕地的生活保障功能逐漸減弱，生產和生活功能在農業科技現代化過程中逐漸加強。反之，西部地區由于受地理地形和社會經濟發展的影響，以傳統農業為主的西部地區，耕地的生態功能強，但現代化農業發展水平弱，農業基礎設施不完善，勞動力外流嚴重影響了耕地的生產生活功能。

圖3 2002—2021年耕地利用轉型3個子系統的評價指數增長率

(3)模式轉型：高值地區集中在東部和中部地區，低值地區集中在西部地區，呈現出“東高西低”的趨勢(圖3-C)。模式轉型與農業機械使用密切相關且受到地形限制。中國西部地區到處都是梯田和山地，而且多山交通不便，很難運輸和使用大型農業機械。與中部和東部平原相比，這種困境比較明顯。隨著時間的推移，這種困境正在逐步改善，高值地區趨于向西部靠近。

總體上，耕地利用轉型指數偏低，數值較高的地區呈現“西移”趨勢。

2.3 耦合協調分析

由表1可以看出，2002年中國耕地利用轉型空間、功能和模式轉型的協調指數D值，上海市、江蘇省、安徽省、山東省、湖南省、西藏自治區和新疆維吾爾自治區的耦合協調度較小(小于0.7)，西藏自治區和新疆維吾爾自治區耦合協調程度瀕臨失調。其他24個省、區、市耦合協調度均大于0.7，耦合協調等級均大于8級，處于中級協調、良好協調和優質協調程度。2011年中國耕地利用轉型空間、功能和模式轉型的協調指數D值，上海市、江蘇省、安徽省、山東省、西藏自治區和新疆維吾爾自治區的耦合協調度較小(小于0.7)，上海市、安徽省、西藏自治區和新疆維吾爾自治區均瀕臨失調。其他25個省、區、市耦合協調度均大于0.7，耦合協調等級均大于8級，處于中級協調、良好協調和優質協調程度；2021年中國耕地利用轉型空間、功能和模式轉型的協調指數D值，上海市、江蘇省、安徽省、江西省、山東省、湖南省、西藏自治區和新疆維吾爾自治區的耦合協調度較小(小于0.7)，山東省、西藏自治區和新疆維吾爾自治區均瀕臨失調。其余23個省、區、市耦合協調度均大于0.7，耦合協調等級均大于8級，處于中級協調、良好協調和優質協調程度。

表1 2002年、2011年和2021年耦合協調度

續表1 Continued table 1

2002年、2011年和2021年的空間轉型、功能轉型和模式轉型的耦合度C值均較高，但失調現象日益凸顯，且隨時間變化表現出增長態勢，協調等級集中在6～10。2002年2個省、區處于瀕臨失調狀態，3個省、區、市處于優質協調；2011年有5個省、區、市處于瀕臨失調狀態，2021年有3個省、區、市處于瀕臨失調。其中，新疆和西藏在3個時間節點均處于瀕臨失調，山東省在2011年和2021年2個時間節點也處于瀕臨失調。2002—2021年，空間、功能、模式轉型處于中高水平耦合狀態，少部分地區瀕臨失調，總體上，三者相互促進，且耦合協調度在空間上有“向西”轉移的趨勢，但存在一定的非均衡趨勢。

3 討 論

耕地利用轉型時空演變是中國耕地利用研究領域的熱點問題，耕地利用轉型的實證研究是推動土地利用轉型研究深化的重要內容[28]。本研究利用中國31個省(區、市)耕地利用相關指標數據等對研究區耕地利用轉型時空分布特征、是否實現轉型和耦合協調情況進行研究，概述了2002—2021年中國31個省(區、市)耕地利用轉型的時空變化特征、時間節點和耦合協調情況。

研究發現，在中國城鄉轉型發展過程中，耕地利用轉化由持續下降轉為穩定增長。耕地利用方式轉變是中國現代化進程中人口遷移和耕地利用方式轉變的結果。耕地利用的變化為揭示區域人地關系的變化，特別是農村地區人地關系的演變提供了有益的參考。目前對耕地利用轉型的研究還有待完善，對耕地利用轉型的時間突變點檢驗也只是一些初步成果[29]。耕地利用轉型研究將是今后深化耕地利用轉型研究的重點內容[30]。根據不同區域的顯著差異深入分析耕地利用轉型的區域適宜性和適用性，將是耕地利用轉型理論應用于實踐的核心命題。耕地利用方式的轉變受農村轉型發展的影響，耕地利用方式轉變的過程也在一定程度上承載著農村轉型發展的歷史進程，將耕地利用的轉型過程融入城鄉一體化大背景中，是指導未來農業轉型發展的重要依據[31]。

總的來說，耕地利用轉型的空間分布、轉型節點和耦合協調情況是隨時間移動不斷發展、變化的過程，不同時間段的耕地政策、自然條件和社會經濟因素等對耕地利用轉型的空間分布、轉型節點和耦合協調情況影響有較大差異。摸清耕地利用轉型的空間分布格局及其特征、轉型情況、各地區耕地利用轉型耦合協調情況有利于在相關政策背景下實施恰當的農業結構調整和土地政策修改，同時，也可幫助和引導農戶對耕地進行正確利用。由于驅動耕地利用轉型的因素有較大差異，想更加精確、動態地了解研究區不同耕地利用轉型分布格局及特征、是否實現轉型、各區域耕地利用轉型耦合協調情況還需進一步探索和研究。

4 結 論

中國耕地利用轉型發展潛力和提升空間較大，尚存在較大發展障礙。時間上，耕地利用轉型指數呈現出總體較低但有明顯上升的趨勢。2010年前，除少部分省(區、市)外，耕地利用綜合轉型初步實現，但轉型指數偏低，尚有較大提升空間。空間上，中國耕地利用轉型基本形成以東部地區為主的高值區及西部地區為核心的低值區并存的空間格局，耕地利用轉型空間遷移呈現東北—西南轉移格局，地區差異明顯。耕地利用轉型空間、功能和模式3個子系統耦合較好，但失調現象日益凸顯?？傮w上，耕地利用轉型發展潛力較大，三者相互促進，且耦合協調度在空間上有“向西”轉移的趨勢，存在一定的非均衡趨勢。因此，應實施從東部發達地區到西部傳統農業區的多樣性、差別性和調控性的發展戰略，加強耕地利用轉型空間、功能和模式轉型3個子系統之間的聯動和協調作用，激活農業發展相關要素和推動農業現代化發展，實現耕地高質量利用。