東北糧食主產區耕地利用綠色轉型的時空格局及驅動因素

高佳 楊宇

摘要：研究目的：探究東北糧食主產區2010—2020年耕地利用綠色轉型的時空格局演變特征和驅動因素，為實現農業高質量發展、耕地保護戰略目標提供科學參考。研究方法：熵權法、空間自相關分析和地理探測器。研究結果：（1）2010—2020年研究區耕地利用綠色轉型處于中等水平，呈上升趨勢，且存在顯著的空間異質性，由西北向東南遞減；研究期內耕地利用綠色轉型指數極差持續擴大；（2）2010—2020年研究區耕地利用綠色轉型全局莫蘭指數均為正值，空間依賴性及空間溢出效應顯著；（3）社會因素、環境因素、農業現代化因素對東北糧食主產區耕地利用綠色轉型有顯著影響，農業產業發展程度是研究區耕地利用綠色轉型的核心驅動因素。研究結論：東北糧食主產區耕地利用綠色轉型水平區域差異顯著，需制定差異化東北糧食主產區耕地利用綠色轉型發展策略。

關鍵詞：耕地利用；綠色轉型；時空格局；驅動機制；東北糧食主產區

中圖分類號：F301.24 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8158（2023）10-0114-10

基金項目：國家自然科學基金項目（42101254，41971247，42101260）；中央高校基本科研業務費項目（N2314011）；遼寧省經濟社會發展研究課題（2024lslqnkt-009）。

耕地作為承擔糧食生產、保障人類生存的基礎性資源，是保障農業生產、實現社會經濟可持續發展的根本要素[1]。不合理的耕地利用和農業生產行為會導致耕地質量下降、土壤污染、生態環境破壞，降低耕地生產力，阻礙農業高質量發展，威脅國家糧食安全[2-3]。中共二十大報告提出要堅持農業綠色低碳發展，鄉村振興戰略也強調了推進農業綠色全面轉型的重要性。耕地利用綠色轉型成為綠色發展理念不斷深化的現實背景下，保障國家糧食安全，實現耕地可持續利用和生態文明可持續發展的重要途徑[4]。

東北糧食主產區是國家重要的糧食生產基地，但在追求產量提升和經濟效益的目標驅動下，大規模開墾、重用輕養等不合理的耕種方式使其面臨水土流失、土層變薄、耕地退化等問題[5-6]，嚴重阻礙耕地可持續利用。據國家統計局數據顯示，2021年東北糧食主產區耕地總面積占全國耕地總面積的22.2%，糧食商品率達到60%以上，化肥施用量約為592.7萬t，約占全國農用化肥施用量的11.4%。化肥農藥過量使用導致東北糧食主產區農業面源污染加重，農業生產資源約束加強[4]。鑒于東北糧食主產區在保障國家糧食安全方面的重要戰略地位，在國家糧食安全向數量與質量并重、產量與產能并重、生產與生態并重的更高層次要求躍升的新階段，分析東北糧食主產區耕地利用綠色轉型的時空格局及驅動因素，對進一步深化農業高質量發展有重要意義。

隨著綠色發展理念上升到國家戰略層面，耕地利用綠色轉型受到了學界廣泛關注。現有研究主要基于耕地利用轉型的基本內涵和理論研究框架，圍繞耕地利用的顯性空間轉型和隱性功能轉型分析其轉型形態與特征[7-9]，探討其動力機制[10-12]。耕地利用綠色轉型對糧食安全[13-15]、生態環境[9，16-19]、社會經濟發展[20-21]的影響等也受到學者的廣泛關注，但已有研究主要關注耕地綠色利用的靜態效率評價或單一轉型維度，從理念、方式、效果上尋找邏輯依據，對于動態視角下的耕地利用綠色轉型研究較為匱乏。不僅如此，當前耕地利用綠色效率研究主要集中在國家或省級尺度[7-8，22-23]，較少關注特定主體功能區、市級尺度的耕地利用綠色轉型動態變化；現有研究對于耕地利用綠色轉型的影響因素主要考慮自然與社會經濟因素，對農村自身發展等相關因素考慮不足。

綜上，本文聚焦東北糧食主產區耕地利用綠色轉型的時空格局演變特征與驅動因素，通過厘清研究區耕地利用綠色轉型的變化趨勢及關鍵影響因子，從市級尺度探索農村社會經濟系統與耕地轉型系統的互饋機理，探討耕地利用綠色轉型的空間異質特征，并從農業現代化視角分析耕地利用綠色轉型動力，增進了耕地利用轉型與綠色發展之間的互嵌性和關聯性，實現空間、功能、模式轉型的多維協調，對深入理解耕地利用綠色轉型、促進東北糧食主產區耕地可持續利用具有重要意義，對深化農業高質量發展具有重要參考價值。

1 研究數據與方法

1.1 研究區概況

東北糧食主產區由黑龍江省、吉林省、遼寧省和內蒙古自治區的209個縣市組成，考慮數據可得性，本文選取東北糧食主產區中的34個地級市為研究區，主要分布于黑龍江、吉林和遼寧三省。研究區地形以平原為主，地勢低平，耕地面積約占國土面積的1/3，大部分地區緯度偏高，處于中溫帶，雨熱同季，夏季白晝時間長，作物熟制多為一年一熟。東北糧食主產區是中國最大的玉米、水稻、小麥、大豆產區和商品糧基地，平均糧食商品率高達70%。

1.2 數據來源

本文涉及的社會經濟數據主要來自于2011—2021年《中國城市統計年鑒》、《中國農村統計年鑒》、《黑龍江省統計年鑒》、《吉林省統計年鑒》、《遼寧省統計年鑒》以及相關地級市統計年鑒、國民經濟與社會發展統計公報，部分缺失數據采用線性插值法補齊。使用的地理空間數據來源于全國地理信息資源目錄服務系統（http：//www.webmap.cn）提供的矢量數據。

1.3 研究方法

耕地利用綠色轉型是耕地系統在時間與空間上的動態、連續轉變。本文將界定耕地利用綠色轉型內涵，測算研究區耕地利用綠色轉型水平，并基于耕地利用綠色轉型的內在增長機制與空間異質性特征探究耕地利用綠色轉型的驅動機制。運用熵權法測算耕地利用綠色轉型水平，通過GIS可視化描述耕地利用綠色轉型的動態發展趨勢，利用空間自相關分析探究研究區耕地利用綠色轉型的空間聯動效應，使用地理探測器分析耕地利用綠色轉型時空演變的驅動因素。

1.3.1 熵權法

2 東北糧食主產區耕地利用綠色轉型時空格局分析

2.1 耕地利用綠色轉型內涵

耕地利用轉型從顯性空間轉型和隱性功能轉型描述耕地利用的趨勢性轉折[14]。顯性空間轉型是耕地利用在數量和結構上的轉變，隱性功能轉型是在生產、生活、生態三種情景下的不同表達，以及耕地資源市場價值顯化帶來的經營方式轉變。耕地利用綠色轉型除強調“轉型”外，更注重“綠色”，強調耕地利用和生態環境協調發展[25-27]。但耕地利用綠色轉型并不是耕地綠色發展與耕地利用轉型的簡單結合，而是將綠色發展核心理念嵌入耕地利用系統，推動耕地利用系統內部要素的復合、疊加、重組，進而實現結構和功能的根本性轉變[21]。“耕地利用”包含了鄉村領域內人地之間的交互作用過程[28]，“綠色轉型”是在日益嚴峻的耕地生產環境和糧食供給安全問題驅動下，對農業高質量發展的主動回應[28-29]。因此，耕地利用綠色轉型包括兩層含義：第一，“綠色”是在保證耕地自然屬性的基礎上，將耕地利用與環境保護融為一體，通過要素替代，在資源承載力約束下實現節約保護耕地與耕地生態系統良性循環的目標[8，20-21]；第二，“轉型”是在包含顯性空間轉型和隱性功能轉型的基礎上，實現資源節約、技術進步、綠色生產等更深層次的利用模式轉型，表現為農業投入要素中土地要素的規模化經營，技術要素的現代化革新，達到耕地利用與環境協調發展的目標[14，19，30]。最終實現顯性空間轉型、隱性功能轉型和利用模式轉型的有機融合（圖1）。

2.2 耕地利用綠色轉型評價

基于耕地利用綠色轉型內涵，結合東北糧食主產區的國家戰略定位，考慮數據可得性，參考現有成果[7-8，13，16-17，20-22，25-27，29-34]，構建涵蓋空間轉型、功能轉型和模式轉型的東北糧食主產區耕地利用綠色轉型評價指標體系（表1）。空間轉型體現耕地利用的顯性變化特征，構建數量與結構雙重屬性層面的模式轉型能夠提高評價體系韌性，因此，從耕地利用數量和結構兩方面選擇指標，其中土地墾殖率可以表征研究區整體耕地利用程度，人均耕地面積從個體層面表現耕地利用情況。功能轉型主要體現耕地利用的隱性變化特征，從生產功能、生活功能和生態功能角度選擇指標，其中種植業產值以及糧食單產是耕地生產功能的直接體現，耕地生活功能轉型則體現在對糧食安全以及農業勞動力就業的保障力度方面，耕地生態功能轉型主要由耕地受污染程度以及承載力變化表征。模式轉型主要體現耕地利用在資源節約、技術進步和綠色生產等層面的變化特征[8，35]，對應綠色核心發展理念，從綠色生產、技術進步和環境友好等方面選擇指標，使用單位面積農機總動力、有效灌溉率、單位面積農藥使用強度①等反映耕地綠色利用的現代化、集約化、綠色化模式轉型。2010—2020年研究區耕地利用綠色轉型指數評價結果如表2所示。

由表2可知，研究區2010年、2015年、2020年耕地利用綠色轉型指數平均值分別為0.32、0.35和0.38，總體呈上升趨勢，表明在“雙碳”戰略目標驅動下，耕地綠色利用和生態保護逐漸受到關注。東北糧食主產區耕地集中連片，在土地流轉政策驅動下，研究區耕地經營規模擴張，集約化、規模化經營優勢明顯，有利于在農業現代化發展的基礎上推動耕地利用綠色轉型。

各地級市中，研究期內耕地利用綠色轉型指數均處于較高水平的是佳木斯和黑河。佳木斯位于三江平原腹地，耕地資源稟賦優越，具有良好的農業發展基礎，在較強的經濟實力與科技支撐下，其耕地利用綠色發展水平不斷提升；黑河主要通過挖掘生態資源優勢，調整耕地種植結構，發展農業綠色經濟，為耕地利用綠色轉型奠定良好的基礎。各地級市中，研究期內耕地利用綠色轉型指數均處于較低水平的是本溪和白山。本溪和白山均屬于資源型城市，礦產開采造成了耕地污染和耕作層破壞等問題，導致耕地利用效率低下，耕地利用綠色轉型指數偏低，轉型進程緩慢。

從極差角度來看，研究區2010年、2015年、2020年耕地利用綠色轉型指數極差分別為0.26、0.25和0.38，存在擴大趨勢，說明研究區各地級市之間的耕地利用綠色轉型水平存在較大差異。隨著時間的推移，部分地級市耕地利用綠色轉型指數接近0.6，有的則維持在0.2左右。從增長幅度看，2010—2015年、2015—2020年研究區耕地利用綠色轉型指數增幅平均值分別為9.96%和8.78%，說明研究區耕地利用綠色轉型指數增長率呈先增后減態勢，耕地利用綠色轉型水平有所下降，對實現耕地綠色利用和可持續利用較為不利。

2.3 耕地利用綠色轉型時空演變特征

研究區2010—2020年耕地利用綠色轉型時空格局如圖2所示。研究期內東北糧食主產區耕地利用綠色轉型指數整體呈上升趨勢，空間格局呈北高南低、由西北向東南遞減的特征。2010—2020年，東北糧食主產區耕地利用綠色轉型指數的高值區主要分布在研究區西北部，由東向西呈增高趨勢，白城、松原、齊齊哈爾的耕地利用綠色轉型指數一直保持在較高水平。低值區主要集中在研究區南部，尤其是東南部。隨著時間推移，耕地利用綠色轉型高值區逐漸增加，增加區域主要集中在研究區東北部；研究區內耕地利用綠色轉型水平南北分異顯著。

分區域看，盡管研究區北部的耕地利用綠色轉型指數整體較高，但伊春的耕地利用綠色轉型指數整體維持在較低水平，2010—2015年間明顯下降，2015年之后顯著回升，由糧食種植結構調整及災害性天氣導致的耕地利用效率下降可能是造成此種趨勢的主要原因。除伊春外，大慶、哈爾濱的耕地利用綠色轉型指數在2020年顯著下降，雙鴨山、雞西的耕地利用綠色轉型水平在研究期內顯著提升。研究區南部地區，吉林、遼寧的耕地利用綠色轉型指數普遍偏低，轉型進程緩慢。

分省份看，黑龍江耕地利用綠色轉型指數總體較高且波動較小。黑龍江地勢平坦，機械化水平高，減量增效以及種養結合的糧食生產方式加快了黑龍江省耕地利用綠色轉型進程。遼寧和吉林工業經濟較為發達，地方政府為追求經濟效益犧牲農業發展導致耕地利用綠色轉型受阻。遼寧部分地級市耕地利用綠色轉型的水平較低，一方面，隨著農作物種植面積的擴大和產量的提高，農業生產資料投入大幅增加，耕地機械化程度的提升和農藥化肥的過量使用，一定程度上抵消了耕地綠色利用的有效產出，抑制了耕地利用綠色轉型。另一方面，經濟相對發達使非農從業人員比重較高，農業從業人員減少在一定程度上削弱了耕地的功能轉型。

2.4 耕地利用綠色轉型空間集聚特征

基于一階鄰接權重矩陣的研究區2010—2020年耕地利用綠色轉型全局莫蘭指數計算結果見表3。由表3可知，2010—2020年，全局莫蘭指數均為正，且在1%顯著性水平下通過檢驗。說明2010—2020年間，研究區34個地級市的耕地利用綠色轉型指數之間并非孤立、隨機分布，彼此間存在著空間依賴性和空間溢出效應。根據全局莫蘭指數的大小可知，研究區耕地利用綠色轉型指數存在正空間自相關性，且在2019年集聚性最明顯。從全局莫蘭指數的變化趨勢來看，2010—2020年整體上先減后增，說明研究區耕地利用綠色轉型指數空間集聚不斷增強。

為進一步分析研究區耕地利用綠色轉型的內在聯系與變化規律，對研究區34個地級市耕地利用綠色轉型進行局部自相關分析，得到耕地利用綠色轉型LISA聚類圖（圖3），通過耕地利用的高—高或低—低和低—高或高—低的時空變化和分異格局，分析研究區耕地利用綠色轉型的空間格局演變特征。

從整體看，研究區耕地利用綠色轉型非顯著區多于顯著區，顯著區以高—高、低—低的空間集聚類型為主。高—高型集聚隨時間推移產生由西向東轉移的趨勢，2010年和2015年主要分布于白城、大慶和松原，2020年主要分布于雙鴨山和大慶。低—低型集聚時空分異特征不顯著，研究期內基本分布在研究區東南部的本溪、通化、遼陽和丹東一帶。呈高—低型集聚和低—高型集聚的地區較少，2010年高—低型集聚主要分布在營口，2015和2020年高—低型集聚主要分布于盤錦；低—高型集聚僅在2020年出現，主要分布在七臺河。

3 東北糧食主產區耕地利用綠色轉型驅動因素

由前文可知，東北糧食主產區耕地利用綠色轉型存在空間相關性。耕地利用綠色轉型指標評價體系是從耕地內在本質及被利用的屬性考量其綠色轉型，而耕地利用綠色轉型的時空動態演變是對外在環境機制的有效反饋，因此，有必要從區域自然環境條件、社會經濟發展、農業發展進程等方面進一步挖掘其驅動因素。結合國內外研究，本文從以下方面選取指標進行耕地利用綠色轉型驅動因素分析（表4）。

社會因素方面，選取人口密度和城鎮化水平兩個指標。區域人口密度高，會加劇區域耕地生態環境和資源利用壓力，造成區域人地矛盾[29，36]，城鎮化吸引農村人口不斷向城鎮轉移，勞動力非農化驅使耕地利用向規模化和機械化轉變[19，21]，進而影響耕地利用綠色轉型。

經濟因素方面，選取人均國內生產總值和農業產值比重兩個指標。在不同經濟發展水平下，耕地生產要素投入數量和規模會存在較大差異[37]，直接影響耕地資源稟賦與配置效率，影響耕地利用綠色轉型。而某一區域農業產值比重直接表征其農業經濟發展程度，影響耕地利用主體對耕地綠色利用以及耕地生態可持續保護的認知及接受度[5，38-39]，會直接推動耕地利用綠色轉型。

環境因素方面選取降雨量和氣溫兩個指標。自然因素是影響耕地綠色利用格局與潛力的基礎性因素，氣溫、降水等是糧食生產中最為基礎的影響因素，影響耕地利用系統內部各要素、系統整體以及與外部的物質循環與能量交換，改變耕地利用中各類要素的調整和功能發揮[5，8，29，38]，進而作用于耕地利用綠色轉型。土壤、光照等因素也與耕地利用密切相關，但其數據直觀度量性較弱，因此未選用上述指標。

農業現代化因素方面，選取農業機械化水平、灌溉指數和農民人均收入增長率三個指標。農業機械化水平和有效灌溉率的提高會改善區域糧食生產條件，提高生產效率和耕地利用率，提升耕地綠色利用水平[10，23，39-41]。農業現代化水平可由農民人均收入增長率表征[20，41]，農民人均收入增加有利于綠色生產行為的投入，為避免與耕地利用綠色轉型測度指標重復，選取農民人均收入增長率作為指標之一。

將上述指標在ArcGIS中進行標準差分類，并將分類結果與耕地利用綠色轉型指數導入地理探測器模型，分別得出2010年、2015年、2020年各影響因素對耕地利用綠色轉型的影響力值，探究2010—2020年各影響因素的時間變化特征（表5）。

由表5可知，研究區耕地利用綠色轉型的重要影響因子是農業生產總值比重、農業機械化水平、氣溫。東北糧食主產區是重要的糧食生產基地和黑土區，近年來國家頂層設計一直強調黑土地保護、保護性耕作推廣。黑土地保護政策的實行和國家糧食主產區的重要戰略地位，促使研究區地方政府推進與落實耕地保護和耕地綠色利用，改變傳統農業生產方式，進行農業現代化生產，對耕地利用綠色轉型產生重要影響。東北地區地廣人稀，為推廣農業機械化生產創造了有利條件，農業機械化水平的提高直接促進了耕地利用綠色轉型。農業生產與氣候變化密切相關，氣溫變化直接影響研究區耕地利用與農業生產、影響農業生產要素投入，對耕地利用綠色轉型產生影響。

4 結論與政策啟示

4.1 結論

本文以2010—2020年東北糧食主產區34個地級市為研究對象，分析了研究區耕地利用綠色轉型的時空格局演變特征及驅動因素，研究結論包括：（1）從時間趨勢來看，研究區2010—2020年耕地利用綠色轉型水平整體不高，但呈現出遞增態勢，存在顯著地區差異。（2）從空間格局來看，研究區耕地利用綠色轉型發展空間集聚明顯，南北分異顯著，高水平地級市較少。耕地利用綠色轉型指數較高的地級市主要集中在黑龍江，吉林、遼寧大多數地級市保持在中等以及較低水平。（3）研究區耕地利用綠色轉型是在社會、經濟、環境、農業現代化等因素綜合影響下的結果，不同因素在各時間階段對耕地利用綠色轉型驅動機制存在差異，關鍵影響因子是農業生產總值比重、農業現代化水平與氣溫。

4.2 政策啟示

耕地利用綠色轉型是一定時間范圍內耕地利用空間、功能、模式系統“博弈”與“均衡”的結果，是區域耕地利用狀態的直接反映，是耕地利用與自然生態協同發展的外部表達，在一定時間、空間范圍內呈現出特定的演變規律。東北糧食主產區耕地利用綠色轉型亟待進一步協調發展，要進一步加快研究區耕地利用綠色轉型進程，推進區域間耕地利用綠色轉型的均衡演進。本文的政策啟示如下：

第一，強化耕地利用綠色轉型空間、功能、模式三大子系統的聯動效應和協調關系。東北糧食主產區耕地利用綠色轉型正在不斷推進，存在較大提升空間。要積極尋求耕地空間、功能、模式轉型與耕地生產力之間的平衡點，細化耕地利用綠色轉型路徑設計，最大化各子系統間聯動效應。東北糧食主產區各地級市應完善耕地綠色利用機制、推動農業綠色生產，促進耕地利用空間、功能、模式系統轉型的協調發展。

第二，實行因地制宜的差異化耕地綠色利用策略。例如，在城鎮化與工業化的驅動下，遼寧省部分城市耕地利用綠色轉型進程緩慢。對于工業經濟以及城鎮化水平較高的城市，要根據實際用地需求轉變思維，從區域糧食生態安全的角度引入生態農業、有機高效農業來內化占用耕地損失的外部成本，通過優化耕地綠色利用模式轉型和功能轉型強化耕地生態保護，改變耕地生態服務價值低于農產品價格的局面。對于農業產值占比較高的城市，要推動農業生產從傳統農業向現代農業轉型，兼顧生態與經濟效益，實現人—地—生態耦合協調發展。

第三，發揮耕地利用綠色轉型驅動機制的內在活力。經濟因素、農業現代化因素是耕地利用綠色轉型的主要驅動力，只有保證農業生產的穩定發展，才能為耕地利用綠色轉型提供動力。應持續推進農業生產生態技術研發，嚴格控制生態效益低下的耕地利用模式，發揮農業科技對耕地利用綠色轉型的提升作用。提高農機補貼標準和農機化水平，促進耕地資源的高效利用，激發經濟、社會、環境、人口對耕地利用綠色轉型的驅動作用。通過農業生態化、現代化、產業化發展推進耕地利用綠色轉型。

通過分析發現，東北糧食主產區耕地利用綠色轉型指數逐步上升的時空變化特征是符合當下耕地可持續發展目標要求的[13，27-28]。本文通過分析研究區耕地綠色利用轉型時空格局演變的驅動因素提出未來轉型發展的針對性策略，為研究區耕地綠色利用轉型提供理論支撐，并對現有研究形成了一定補充[5，8，20，22，26]。然而，耕地利用綠色轉型是一項系統工程，與農業高質量發展、糧食安全等存在復雜的系統性關聯。因此，探索耕地利用綠色轉型與農業高質量發展、糧食安全之間的互饋機理，是未來重要的研究方向。

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Spatial-temporal Patterns and Driving Factors of Green Transformation for Cultivated Land Use of Major Grain-producing Areas in Northeastern China

GAO Jia1，2，3， YANG Yu1

（1. School of Humanities and Law， Northeastern University， Shenyang 110169， China； 2. Key Laboratory of Land Protection and Use， Department of Natural Resources of Liaoning Province， Shenyang 110169， China； 3. Research Base of Land Use and Protection of Liaoning Province， Shenyang 110169， China）

Abstract： The purpose of this study is to explore the characteristics and drivers of the evolution of the spatial-temporal patterns of green transformation of cultivated land use between 2010 and 2020 in the main grain-producing areas of Northeastern China， to provide scientific references for achieving the strategic goals of high-quality agricultural development and cultivated land conservation. The research methods include entropy power method， spatial autocorrelation model and GeoDetector. The results show that： 1） the level of green transformation of cultivated land use in the study area from 2010 to 2020 is at a medium level， and shows an upward trend. There is significant spatial heterogeneity in the green transformation of cultivated land use in the study area， the level of green transformation of cultivated land use decreases from northwest to southeast， and the range of green transformation index of cultivated land use between 2010 and 2020 increases. 2） The global Moran index of green transformation of cultivated land use from 2010 to 2020 is positive， with significant spatial dependence and spatial spillover effects. 3） Social factors environment factors and agricultural modernization factors have significant effects on green transformation of cultivated land use in the main grain-producing areas of northeast China， among which the degree of agricultural industry development is the core driver of green transformation of cultivated land use in the study area. It concludes that there are significant regional differences in the level of green transformation of cultivated land use in the main grain-producing regions of Northeastern China， and it is necessary to promote differentiated development strategies of green transformation of cultivated land use in the main grain-producing areas of Northeastern China.

Key words： cultivated land utilization； green transformation； spatial-temporal pattern； driving factors； main grainproducing area in Northeastern China

（本文責編：郎海鷗）

① 研究區農膜使用量相關統計數據缺失，因此在模式轉型的環境友好因素層中選擇單位面積農藥使用量作為測度指標。