河南省耕地變化與經(jīng)濟發(fā)展的時空特征研究

魯春陽，文 楓，司 錦

(河南城建學(xué)院測繪學(xué)院，河南平頂山 467036)

耕地資源是承載人類生存與經(jīng)濟發(fā)展的基本生產(chǎn)要素。但隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的快速發(fā)展，我國耕地資源流失問題引起了政府和學(xué)界的廣泛關(guān)注[1]。國外學(xué)者對區(qū)域土地利用與經(jīng)濟社會發(fā)展的互動關(guān)系有了深刻的認識，柯布和道格拉斯采用生產(chǎn)函數(shù)模型定量地分析了土地、資本、勞動力等要素對經(jīng)濟增長的貢獻。我國學(xué)者對耕地變化與經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系也進行了積極的探索，并取得了一定的研究成果[2-3]。目前，學(xué)者普遍認為耕地資源減少的主要誘因之一是經(jīng)濟發(fā)展，表現(xiàn)出耕地面積隨經(jīng)濟發(fā)展而減少的趨勢。有學(xué)者認為耕地變化與經(jīng)濟發(fā)展呈線性負相關(guān)關(guān)系，有學(xué)者對部分地區(qū)的研究顯示，耕地面積隨人均GDP的增加而減少，表現(xiàn)為指數(shù)遞減趨勢[4]。也有學(xué)者認為，耕地面積與經(jīng)濟發(fā)展之間表現(xiàn)出類似于庫茲涅茨的倒“U”形曲線特征，如曲福田等對天津和山東、楊桂山對長江三角洲等經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)耕地面積流失與經(jīng)濟發(fā)展關(guān)系的定量分析，驗證了類似庫茲涅茨曲線的存在[5-6]。如何在保障經(jīng)濟快速增長的同時，保障耕地紅線，確保我國糧食安全，既是國家宏觀調(diào)控的目標之一，也是學(xué)者們研究的焦點問題[7]。從已有的研究成果來看，學(xué)者們主要關(guān)注經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，也有學(xué)者對西部(如陜西、重慶、甘肅等區(qū)域)的耕地變化與經(jīng)濟發(fā)展關(guān)系進行了一些探討[8-10]。但對我國中部地區(qū)糧食核心區(qū)的相關(guān)研究還不多。本研究以國家糧食核心區(qū)之一——河南省為實證對象，分析其耕地變化與經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)聯(lián)，為完善耕地變化與經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)聯(lián)提供更多的素材，同時挖掘這一類型區(qū)域耕地變化的一般特征，為本區(qū)域的資源、經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 資料來源

社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來源于2015年《河南省統(tǒng)計年鑒》[11]。土地數(shù)據(jù)來源于河南省土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)和《河南改革開放30年(1978—2008)》[12]。

1.2 研究方法

1.2.1 回歸分析 采用回歸分析法來表示經(jīng)濟增長與耕地面積之間的函數(shù)關(guān)系?；貧w分析是探究隨機變量Y與變量x(它可能是多維向量)之間的關(guān)系，當自變量x確定之后，因變量Y的值并不隨著確定，而是按一定的統(tǒng)計規(guī)律(即隨機變量Y的分布)取值，這時我們將他們之間的關(guān)系表示為

Y=f(x)+ε。

(1)

式中：f(x)是一個確定的函數(shù)，稱之為回歸函數(shù)，ε為隨機項，且ε服從N(0，σ2)。因變量為經(jīng)濟增長變量，用GDP(Y)表示，自變量為耕地面積變量，用x表示。

1.2.2 土地彈性系數(shù) 采用王愛民等在研究深圳市土地供給與經(jīng)濟增長關(guān)系中的土地彈性系數(shù)[13]，即耕地面積年減少率與GDP年增長率之間的比值，反映土地利用的集約性和可持續(xù)性的變化情況。土地利用彈性系數(shù)T的計算公式為

T=X/Y。

(2)

式中：T為土地利用彈性系數(shù)，X為耕地面積年減少率，Y為GDP年增長率。

1.2.3 區(qū)位熵 區(qū)位熵用于衡量某一區(qū)域要素的空間分布情況、反映某一產(chǎn)業(yè)部門的專業(yè)化程度，以及體現(xiàn)某一區(qū)域在高層次區(qū)域的地位和作用。本研究將區(qū)位熵運用于分析河南省各城市經(jīng)濟發(fā)展對耕地變化的影響程度。

(3)

式中：Pi為第i個市耕地面積減少量，Mi為第i個市耕地面積減少量占全省耕地減少總面積的比重；Gi為第i個市同時期GDP增加量；Ni為第i個市GDP增加量占全省GDP增加總量的比重；Qi為第i個市的區(qū)位熵值。

2 研究區(qū)域概況

河南省位于我國中部黃河中下游地區(qū)，土地總面積 16.55萬km2，全省共轄18個市、108個縣(市)。2014年，全省總?cè)丝?0 662萬人，其中城鎮(zhèn)人口4 819萬人，城鎮(zhèn)化率為45.2%，比同期全國城鎮(zhèn)化率低9.57百分點。同期，全省實現(xiàn)國民生產(chǎn)總值37 072億元，一、二、三產(chǎn)業(yè)比重為 11.91 ∶50.99 ∶37.10，人均GDP為37 072元，是同期全國人均GDP的79.50%。糧食產(chǎn)量為5 772.30萬t，占全國糧食產(chǎn)量的9.51%，不僅養(yǎng)活了我國1/13以上的人口，同時每年還輸出原糧及制成品1 500萬t，為我國糧食安全做出了積極貢獻。

根據(jù)《河南糧食生產(chǎn)核心區(qū)建設(shè)規(guī)劃的實施意見》，到2020年河南省糧食生產(chǎn)能力提高到6 500萬t，占全國總增長量的近1/3，這對全省耕地保護提出了更高的要求。當前，河南省正處于加快中原經(jīng)濟區(qū)建設(shè)的重要戰(zhàn)略機遇期，結(jié)構(gòu)調(diào)整、城鄉(xiāng)建設(shè)、社會發(fā)展等各方面對建設(shè)用地的需求呈剛性增長。如何協(xié)調(diào)經(jīng)濟發(fā)展與耕地保護的關(guān)系，確保河南省在國家糧食安全戰(zhàn)略中的地位，有必要科學(xué)厘定全省耕地變化與經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系，為實現(xiàn)耕地保護和經(jīng)濟發(fā)展雙贏目標提供決策參考。

3 結(jié)果與分析

3.1 耕地面積變化分析

2001—2014年，河南省耕地資源從2001年的690.7萬hm2變?yōu)?014年的812.4萬hm2，13年間耕地數(shù)量凈增加了121.7萬hm2。在此期間，耕地面積最多的年份是2009年，達819.2萬hm2，最少的是2001年。總體上，河南省耕地變化經(jīng)歷了明顯的下降、回升和穩(wěn)定3個階段(圖1)。下降階段為2002—2003年，耕地面積共減少了約7.6萬hm2，耕地年減少率為1.04%；耕地面積快速回升階段為2003—2004年、2008—2009年，這2個時期政府加強對耕地保護的力度，控制了耕地資源快速銳減的勢頭，耕地面積凈增加分別為 73.9萬、26.6萬hm2。穩(wěn)定階段為2004—2008年、2009—2014年，這2個時期，耕地面積波動不大，耕地面積分別在 792.6萬、819.2萬hm2上下浮動。

人均耕地面積的變化特征則與耕地面積變化不同，基本保持上升的趨勢。河南省人均耕地面積由2001年的 0.10 hm2/人上升到2014年的0.14 hm2/人。人均耕地上升是隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，農(nóng)村人口不斷向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，第二、三產(chǎn)業(yè)不斷向城鎮(zhèn)聚集，使得農(nóng)村人口不斷下降，人均耕地面積逐步上升。

3.2 耕地面積與GDP總量的關(guān)系

耕地變化對經(jīng)濟發(fā)展的貢獻主要體現(xiàn)在GDP及各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的變化等方面。本研究主要以GDP來反映經(jīng)濟發(fā)展水平。伴隨著耕地面積的變化，河南省GDP從2001年的 5 533.01 億元增長到2014年的34 938.24億元，年均增長 2 261.94 億元，年均增長率高達40.88%。利用SPSS軟件，對河南省耕地面積總量與GDP總值進行相關(guān)分析。

理論上，在經(jīng)濟發(fā)展水平較低的階段，經(jīng)濟增長對耕地的占用十分有限，隨著城市化和工業(yè)化快速發(fā)展，經(jīng)濟發(fā)展對耕地占用的壓力陡增，耕地流失的速度隨經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高而增加。在經(jīng)濟發(fā)展相對穩(wěn)定的較高階段，隨著耕地保護意識不斷加強與技術(shù)進步、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級，經(jīng)濟發(fā)展對耕地的占用會趨于平穩(wěn)，耕地流失的趨勢逐步得到扭轉(zhuǎn)。從圖2耕地和GDP變化的相關(guān)曲線可以看出，河南省耕地變化和經(jīng)濟發(fā)展之間還沒有完全呈現(xiàn)倒“U”形曲線關(guān)系，GDP增長對耕地的需求趨勢呈現(xiàn)不斷波動的特征，說明GDP增長還無法擺脫對耕地的依賴。

3.3 耕地年變化率和GDP年變化率的關(guān)系

河南省耕地面積變化與經(jīng)濟發(fā)展在總體相關(guān)的背景下，還呈現(xiàn)出不同的變化特點。受宏觀經(jīng)濟背景以及政策等因素的影響，耕地資源用于非農(nóng)業(yè)建設(shè)，其經(jīng)濟效應(yīng)須要一定的時間建成運營后才能體現(xiàn)，即具有一定的時滯性。因此，以GDP變化率和耕地變化率為主要分析指標，河南省耕地面積年變化率最大的年份是2004年的-10.28%，而GDP增長的波峰期則出現(xiàn)在2004年和2005年，年增長率分別為 24.55%、23.77%(圖3)。

由表1可知，從2005年開始，河南省的土地利用彈性系數(shù)變化基本為0，說明耕地銳減的勢頭基本得到控制。從2010年開始河南省土地利用彈性系數(shù)呈現(xiàn)明顯的波動性變化特征，河南省耕地利用的集約程度還不高，其土地利用彈性系數(shù)從0.010上升到0.023。

3.4 河南省經(jīng)濟發(fā)展與耕地面積變化的區(qū)位熵

運用區(qū)位熵公式，探究河南省耕地變化與經(jīng)濟發(fā)展的時空分異特征。劃分為3個時段，分別是2001—2005年、2006—2010年、2011—2014年。通過河南省18個城市的區(qū)位熵計算結(jié)果，劃分為3種類型，即區(qū)位熵≤0、0<區(qū)位熵<1、區(qū)位熵≥1。其中，2001—2005年的區(qū)位熵均為正值(表2)。0<區(qū)位熵<1：共有11個城市區(qū)位熵介于此，按區(qū)位熵大小依次排列分別是漯河市、三門峽市、安陽市、許昌市、濮陽市、濟源市、鶴壁市、洛陽市、焦作市、平頂山市、鄭州市。該類型經(jīng)濟發(fā)展對耕地減少的作用不大，區(qū)位熵均值為 0.52，處于全省平均水平之下；區(qū)位熵≥1：在此水平共有7個城市，按區(qū)位熵大小依次排列分別是信陽市、開封市、商丘市、新鄉(xiāng)市、周口市、駐馬店市、南陽市。最大值屬信陽市，其值約為5.56，耕地利用的非農(nóng)化造成耕地面積的大量減少，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，這7個城市的經(jīng)濟發(fā)展對耕地面積減少的影響較大。

表1 河南省土地利用彈性系數(shù)變化

注：表中2001年、2002年、2004年和2009年的耕地均有不同程度的增加，其年減少率為負值。為便于比較，文中統(tǒng)一用正值表示。

2006—2010年的區(qū)位熵變化情況見表3。區(qū)位熵≤0：在此水平共有4個城市，按照區(qū)位熵由大到小依次排列分別是許昌市、三門峽市、開封市、商丘市。這4個城市的區(qū)位熵均為負值，說明這些地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展有助于耕地面積的增加。0<區(qū)位熵<1：在此水平共有7個城市，按照區(qū)位熵由大到小依次排列分別是周口市、平頂山市、洛陽市、漯河市、焦作市、鄭州市、安陽市。其中安陽的區(qū)位熵值為0.06，表示安陽的經(jīng)濟發(fā)展對耕地面積的變化基本無影響。在這5年之間區(qū)位熵的均值為0.32，表明這些城市的經(jīng)濟水平的發(fā)展對耕地面積變化影響程度不大。區(qū)位熵≥1：在此水平共有7個城市，按照區(qū)位熵由大到小依次排列分別是駐馬店市、信陽市、鶴壁市、南陽市、濮陽市、新鄉(xiāng)市、濟源市。其中區(qū)位熵值最大的是駐馬店市，約為6.05，遠遠超過其他6個城市的區(qū)位熵。該期間均值約為3.14，由此得出經(jīng)濟的發(fā)展對于耕地面積的減少影響還是比較大的。

表2 2001—2005年河南省經(jīng)濟發(fā)展與耕地面積變化的區(qū)位熵

表3 2006—2010年河南省經(jīng)濟發(fā)展與耕地面積變化的區(qū)位熵

2011—2014年，河南省的經(jīng)濟處于穩(wěn)步增長階段，均值約為15.84%，耕地面積則處于穩(wěn)定時期，為814.6萬hm2。區(qū)位熵≤0：在此水平共有3個城市，按照區(qū)位熵由大到小順序排列分別是平頂山市、新鄉(xiāng)市、三門峽市。這3個城市區(qū)位熵的均值約為-0.21，區(qū)位熵最小為三門峽市，約為-0.3。表示這3個地區(qū)在這4年期間經(jīng)濟的發(fā)展對于耕地面積的增加有推動作用。0<區(qū)位熵<1：在此水平共有7個城市，區(qū)位熵的均值約為0.35，按照區(qū)位熵由大到小順序排列分別是漯河市、鄭州市、洛陽市、濮陽市、焦作市、信陽市、安陽市。其中漯河市和鄭州市的區(qū)位熵較大，分別是0.99和0.98，而其余5個城市的均值基本徘徊0.096左右，表明這5個地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展對耕地面積的變化影響基本不大。區(qū)位熵≥1：在此水平共有8個城市，按照區(qū)位熵由大到小排列分別是鶴壁市、駐馬店市、濟源市、開封市、南陽市、商丘市、周口市、許昌市。在這4年期間區(qū)位熵的均值為2.01，鶴壁市區(qū)位熵最大，為3.62(表4)，表明經(jīng)濟發(fā)展對耕地面積的影響程度較大。

表4 2011—2014年河南省經(jīng)濟發(fā)展與耕地面積變化的區(qū)位熵

2011年以來，區(qū)位熵未變化的有7個城市，分別是安陽市、焦作市、洛陽市、鄭州市、漯河市、南陽市及駐馬店市。在這14年間，前5個城市的區(qū)位熵介于0與1之間，包括省會鄭州市在內(nèi)的5個城市屬于經(jīng)濟較為發(fā)達的地區(qū)，2014年，該5個城市的GDP占全省GDP總量的52%，有效地帶動了全省經(jīng)濟的發(fā)展，雖然經(jīng)濟的發(fā)展消耗了大量的耕地資源，但是增減掛鉤政策的推行使得耕地面積變化基本不受影響。但同時，南陽市和駐馬店市的區(qū)位熵值一直保持≥1，表明這2座城市經(jīng)濟發(fā)展對耕地依賴的程度一直較強。

由圖4至圖6可看出，區(qū)位熵小于0的城市分布不是很穩(wěn)定，區(qū)位熵介于0與1之間的城市主要分布在河南省中部城市，區(qū)位熵≥1的城市主要分布在東部城市。

4 結(jié)論與討論

通過對河南省耕地變化與經(jīng)濟發(fā)展的時空特征分析?？芍?1)20世紀以來，河南省耕地面積變化經(jīng)歷了回升、下降、平穩(wěn)的演化歷程，人均耕地面積則呈現(xiàn)上升趨勢。(2)總體上，河南省耕地利用的集約程度還不高，但耕地大量銳減的勢頭基本得到控制。耕地面積與經(jīng)濟發(fā)展呈4次曲線的擬合關(guān)系，經(jīng)濟發(fā)展尚未擺脫對耕地占用的依賴。(3)河南省耕地變化與經(jīng)濟發(fā)展的區(qū)位熵結(jié)果顯示，區(qū)位熵≤0的城市分布較散；0<區(qū)位熵<1的城市主要集中在河南省中部地區(qū)；區(qū)位熵≥1的城市主要集中在河南東部地區(qū)。

當前，河南省正處于全面建設(shè)“四個河南”的關(guān)鍵機遇期，同時也是進一步夯實國家糧食生產(chǎn)核心區(qū)的關(guān)鍵時期。因此，在追求經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，必須探索一條經(jīng)濟發(fā)展與糧食安全共贏的崛起之路，既要在加快工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程中促進糧食穩(wěn)定增產(chǎn)，又要以農(nóng)業(yè)化促進新型城鎮(zhèn)化。首先，應(yīng)建立耕地保護的激勵機制，根據(jù)區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展水平，合理確定耕地保護補償標準，以調(diào)動政府、農(nóng)戶等相關(guān)利益主體的耕地保護積極性；其次，要建立耕地集約利用評價體系，構(gòu)筑耕地資源利用評價的方法體系和評價標準，為提升耕地集約利用水平提供科學(xué)、有效的操作平臺；再次，要加強節(jié)地技術(shù)的研究與開發(fā)，創(chuàng)新經(jīng)濟發(fā)展模式和經(jīng)濟分配機制，重視耕地的生態(tài)保護；最后，不斷探索土地整治+的新模式，加大對農(nóng)村閑置建設(shè)用地、農(nóng)村居民點等用地的復(fù)墾。