河南省耕地面積空間集聚格局及影響因素分析

張鳴鳴

(河海大學(xué) 公共管理學(xué)院 土地資源管理系，江蘇 南京 211100)

0 引言

耕地作為人類生存與發(fā)展最重要的自然資源和物質(zhì)基礎(chǔ)，是人民生活水平提高和國(guó)家長(zhǎng)治久安的關(guān)鍵所在。中國(guó)作為世界上耕地資源十分稀缺的國(guó)家，以占全球7%的耕地養(yǎng)活了全球22%的人口。在我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷提高、經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得輝煌成就的背景下，人地矛盾激化、糧食價(jià)格飛升，耕地非農(nóng)化加快，耕地?cái)?shù)量遞減、質(zhì)量下降等問(wèn)題日趨嚴(yán)重，因此，對(duì)耕地資源的保護(hù)刻不容緩[1-2]。2000～2014年，河南省耕地面積從811.030萬(wàn)hm2下降到809.465萬(wàn)hm2，占全國(guó)總耕地面積比重從6.24%下降到5.98%，耕地?cái)?shù)量的銳減威脅到了該省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和糧食安全。

由于耕地資源數(shù)量有限又不可再生，所以對(duì)耕地資源的相關(guān)研究一直都是中國(guó)關(guān)注的重點(diǎn)。目前，我國(guó)對(duì)于耕地的研究主要集中于耕地變化、耕地流轉(zhuǎn)、耕地效率等方面。在耕地變化方面，許多學(xué)者利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行了耕地的時(shí)空格局變化及特征分析，并從氣候變化[3]、建設(shè)用地占用[4]、經(jīng)濟(jì)發(fā)展[5]等方面進(jìn)行了研究，認(rèn)為各因素不同時(shí)期對(duì)耕地面積都產(chǎn)生了不同影響。在耕地流轉(zhuǎn)方面，目前研究主要集中在耕地流轉(zhuǎn)的時(shí)空變化[6]、流轉(zhuǎn)意愿[7]、流轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力[8-10]、流轉(zhuǎn)制度[11]等方面。研究發(fā)現(xiàn)，中國(guó)耕地流轉(zhuǎn)面積呈持續(xù)增長(zhǎng)狀態(tài)，東部發(fā)達(dá)地區(qū)的流轉(zhuǎn)程度大于西部地區(qū)，文化水平、勞動(dòng)力構(gòu)成、經(jīng)濟(jì)水平、非糧化程度等都對(duì)農(nóng)民的流轉(zhuǎn)意愿有較大影響；土地流轉(zhuǎn)制度的不斷完善，產(chǎn)權(quán)的不斷明晰，增進(jìn)了農(nóng)民流轉(zhuǎn)土地的意愿，促進(jìn)了農(nóng)地流轉(zhuǎn)市場(chǎng)的發(fā)展。在耕地效率方面，相關(guān)研究側(cè)重于耕地效率的測(cè)度[12-13]、時(shí)空格局特征[14-15]、驅(qū)動(dòng)力[16]、提升對(duì)策[17-18]等方面，認(rèn)為中國(guó)耕地效率呈東高西低態(tài)勢(shì)，氣候條件、農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)、外商直接投資、教育水平、受災(zāi)面積占農(nóng)作物播種面積比重、耕地施肥量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等對(duì)耕地效率有顯著影響。本文以2000～2014年為主要研究時(shí)段，分析了河南省耕地面積的時(shí)空變化及集聚特征，并從農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、人力等方面進(jìn)行了耕地變化的驅(qū)動(dòng)力分析，為耕地資源的保護(hù)提出了可行性意見(jiàn)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源和方法

河南省位于我國(guó)中部地區(qū)，屬暖溫帶-亞熱帶、濕潤(rùn)-半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年平均氣溫在15 ℃左右，年平均降水量在500～900 mm。河南省自古以來(lái)都是戰(zhàn)略要地，地理位置十分優(yōu)越，擁有廣闊的平原可供糧食生產(chǎn)。河南省地處東部沿海城市與中西部地區(qū)的中間地帶，對(duì)于推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)反哺內(nèi)陸城市具有重要作用。隨著國(guó)家促進(jìn)中部崛起戰(zhàn)略部署的實(shí)施，河南獨(dú)特的區(qū)位優(yōu)勢(shì)更加明顯。作為農(nóng)業(yè)大省，維護(hù)河南省耕地面積的平衡對(duì)我國(guó)的糧食安全起著至關(guān)重要的作用。

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文以河南省18個(gè)地級(jí)市為研究單元，研究時(shí)段為2000～2014年，以農(nóng)村耕地面積為研究對(duì)象來(lái)進(jìn)行耕地的時(shí)空變化分析。以農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力來(lái)衡量農(nóng)業(yè)技術(shù)水平，以鄉(xiāng)村從業(yè)人員來(lái)衡量耕地勞動(dòng)力規(guī)模，以農(nóng)民人均純收入來(lái)衡量農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，以農(nóng)作物播種面積和有效灌溉面積來(lái)衡量農(nóng)村的耕作條件(表1)。研究區(qū)歷年耕地?cái)?shù)據(jù)及相關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于《河南統(tǒng)計(jì)年鑒》(2001～2015)、《中國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)年鑒》(2001～2015)、《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》(2001～2015)、2015年河南省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)以及河南統(tǒng)計(jì)網(wǎng)。

表1 變量解釋

1.2 研究方法

1.2.1 空間自相關(guān)分析 (1)全局空間自相關(guān)。本文采用全局空間自相關(guān)來(lái)檢驗(yàn)耕地面積的集聚問(wèn)題。采用全局莫蘭指數(shù)I來(lái)判斷耕地面積的空間集聚特征。全局莫蘭指數(shù)I取值在-1和1之間，I越趨于1，表示空間正相關(guān)程度越大；I越趨于-1，表示空間負(fù)相關(guān)程度越強(qiáng)。如果耕地面積在空間上是隨機(jī)分布的，則I值接近0。全局莫蘭指數(shù)I的計(jì)算公式[19]如下：

公式(1)、(2)中，n為研究區(qū)域地級(jí)市總數(shù)；yi表示第i個(gè)地級(jí)市的耕地面積；wij為空間權(quán)重矩陣的元素值，表示各區(qū)域單元的鄰近關(guān)系。

(2) 局部空間自相關(guān)。局部空間自相關(guān)用來(lái)揭示局部區(qū)域的集聚現(xiàn)象。本文采用局部莫蘭指數(shù)Ii來(lái)衡量地級(jí)市間耕地面積的差異度，其公式[20]如下：

公式(3)中：xi、xj分別表示空間單元i和j的耕地面積；wij是空間權(quán)重矩陣，表示各區(qū)域單元的鄰近關(guān)系。

根據(jù)局部Moran’sI值能夠得出各城市間耕地面積的相互關(guān)系，高-高值或低-低值分別表示城市間存在著較高或較低程度的集聚。高-低值和低-高值分別表明某個(gè)地區(qū)與相鄰地區(qū)的耕地面積存在較大差異。

1.2.2 空間回歸模型 本文采用空間自回歸模型來(lái)分析耕地面積的影響因素?？臻g自回歸模型包括空間滯后模型(Spatial Lag Model，SLM)和空間誤差模型(Spatial Error Model，SEM)。當(dāng)模型的誤差項(xiàng)在空間上相關(guān)時(shí)，即為空間誤差模型SEM；當(dāng)變量間的空間依賴性對(duì)模型顯得非常關(guān)鍵而導(dǎo)致空間相關(guān)時(shí)，即為空間滯后模型SLM。兩個(gè)模型的公式如下所示：

SLM：Y=ρW1Y+βX+ε

(4)

SEM：Y=βX+ε，ε=λWε+μ

(5)

公式(4)、(5)中，Y為因變量，X為自變量，W為n×n的空間權(quán)重矩陣，W1為空間滯后模型的因變量系數(shù)，ε為隨機(jī)誤差項(xiàng)，μ是符合正態(tài)分布的隨機(jī)誤差項(xiàng)，λ為殘差相關(guān)系數(shù)，ρ為空間相關(guān)系數(shù)，β是自變量的系數(shù)，反映了自變量X對(duì)因變量Y的影響。

2 結(jié)果和討論

2.1 河南省耕地面積空間分析

2000～2014年，河南省耕地面積總體上呈先增長(zhǎng)后下降趨勢(shì)。耕地面積從2000年的687.53萬(wàn)hm2增加到2014年的812.61萬(wàn)hm2，共增加了125.08萬(wàn)hm2，增長(zhǎng)率為18.2%。具體來(lái)說(shuō)，2000～2002年，河南省耕地面積從687.53萬(wàn)hm2增加到726.28萬(wàn)hm2。2003～2008年，河南省耕地面積基本保持不變，這表明河南省新增耕地和占用耕地基本保持一致。2008～2011年，河南省耕地面積從720.22萬(wàn)hm2增加到916.19萬(wàn)hm2。2011～2014年，河南省耕地面積從916.19萬(wàn)hm2減少到812.61萬(wàn)hm2(圖1)。

2014年，河南省耕地資源的分布區(qū)域性差異相當(dāng)明顯，總體而言，耕地主要分布在南陽(yáng)市、商丘市、 信陽(yáng)市、駐馬店市和周口市，這5個(gè)市區(qū)的耕地面積 總和占到了全省耕地面積的52.6%(圖2)。全省耕地資源在地理環(huán)境和氣候溫差的作用下，呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域差異特征。平原地區(qū)擁有全省約75%土質(zhì)肥沃的耕地，另外約有25%則主要集中于貧瘠的山丘地帶。南陽(yáng)市、商丘市、信陽(yáng)市、駐馬店市和周口市主要分布于河南省南部地區(qū)，且耕地資源占有量也居于全省前五位。

圖1 河南省耕地面積(2000～2014年)

圖2 2014年河南省各市耕地面積

利用Geoda軟件對(duì)2000年和2014年的河南省各市耕地面積做空間自相關(guān)分析，得出耕地面積的莫蘭指數(shù)分別為0.190和0.269，且通過(guò)了5%顯著性檢驗(yàn)。這表明河南省各市耕地面積分布在2000和2014年一直存在很強(qiáng)的空間正相關(guān)，且空間自相關(guān)強(qiáng)度增強(qiáng)，說(shuō)明空間因素在耕地的空間集聚過(guò)程中作用不斷加強(qiáng)。由于2000年和2014年集聚所得結(jié)果中高高值區(qū)域只有駐馬店和信陽(yáng)，其他地區(qū)集聚不顯著，這表明河南省耕地面積存在較強(qiáng)的正相關(guān)，耕地面積高值集聚區(qū)位于河南省南部。

2.2 河南省耕地面積的驅(qū)動(dòng)力分析

表2是2000年和2014年河南省耕地面積的OLS估計(jì)結(jié)果。根據(jù)空間依賴性判別規(guī)則，2000年耕地面積的LM-LAG和LM-ERR的估計(jì)結(jié)果都通不過(guò)顯著性檢驗(yàn)，表明各市耕地面積在空間分布上是隨機(jī)的；而2014年耕地面積的LM-LAG結(jié)果通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)，需要引入空間依賴性進(jìn)行修正。2014年耕地面積的Robust LM-LAG估計(jì)結(jié)果通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)，所以SLM模型更適合。

表2 河南省耕地面積的OLS模型估計(jì)(2000、2014年)

注： *、**、***分別表示顯著性水平為10%、5%、1%。下同。

表3為河南省各市耕地面積在2000年的OLS模型估計(jì)和2014年的SLM模型的估計(jì)結(jié)果。2014年耕地面積空間模型的R2為0.983，高于OLS模型的0.977，這就說(shuō)明SLM的估計(jì)結(jié)果比OLS模型估計(jì)的結(jié)果好。由此可見(jiàn)，耕地面積分布在空間上不是獨(dú)立的，鑒于OLS估計(jì)的線性回歸模型遺漏空間相關(guān)性，需要通過(guò)引入空間依賴性對(duì)線性回歸模型進(jìn)行修正。2014年耕地面積的SLM的空間滯后項(xiàng)系數(shù)ρ為0.170，通過(guò)了1%顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明耕地在區(qū)域間存在著明顯的空間擴(kuò)散效應(yīng)。

農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力對(duì)2000年耕地面積有顯著影響，對(duì)2014年耕地面積影響不顯著。具體而言，如果農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力增加1萬(wàn)kW，則耕地面積在2000年會(huì)增加139.391 hm2。農(nóng)業(yè)機(jī)械化能加快農(nóng)村經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，提高耕地的生產(chǎn)力，能夠不斷提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)條件[21]。在2000年，農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平較20世紀(jì)80～90年代有了較大提升，解放了勞動(dòng)力，改善了農(nóng)民的生活水平，有效提高了生產(chǎn)效率，提高了農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值，使得農(nóng)民有意愿去進(jìn)行耕作[22]。而在2014年，農(nóng)村機(jī)械水平已經(jīng)有了較大的提高，其對(duì)農(nóng)民進(jìn)行耕作的影響有所下降，而使得農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力對(duì)耕地面積影響不顯著。

農(nóng)業(yè)從業(yè)人員對(duì)2000年耕地面積有顯著影響，對(duì)2014年耕地面積影響不顯著。具體而言，如果農(nóng)業(yè)從業(yè)人員每增加1人，耕地面積在2000年就會(huì)增加0.036 hm2。2000年，我國(guó)城鎮(zhèn)化處于較低水平，城市沒(méi)有較多的崗位來(lái)提供農(nóng)民就業(yè)，在農(nóng)村，大部分勞動(dòng)力仍從事耕作，種植農(nóng)作物成為農(nóng)民的主要收入來(lái)源，從而使得耕地面積的增加。而到2014年，大量農(nóng)民外出務(wù)工，且農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)速度加快，土地的規(guī)?；蜋C(jī)械化經(jīng)營(yíng)使得人們?nèi)ミM(jìn)行規(guī)模經(jīng)營(yíng)，造成農(nóng)業(yè)從業(yè)人員對(duì)耕地面積的影響不顯著。

農(nóng)作物播種面積對(duì)2000年和2014年耕地面積均有顯著影響。具體而言，如果農(nóng)作物播種面積每增加0.1 萬(wàn)hm2，耕地面積在2000年就會(huì)增加493.370 hm2，在2014年就會(huì)增加510.193 hm2，2014年農(nóng)作物播種面積對(duì)耕地面積的影響增大。近年來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)稅的取消、土地制度改革、耕地的規(guī)模化經(jīng)營(yíng)、科技水平的提高，糧食單產(chǎn)上升，耕地的復(fù)種指數(shù)有了很大提高，因此，農(nóng)作物播種面積對(duì)耕地面積的影響逐漸增強(qiáng)。

有效灌溉面積對(duì)2000年耕地面積有顯著影響，對(duì)2014年耕地面積沒(méi)有顯著影響。具體而言，有效灌溉面積每增加1 hm2，耕地面積在2000年就會(huì)減少0.408 hm2。1986～2004年，由于建設(shè)用地占用、退耕上升等原因，我國(guó)有效灌溉面積逐步減少[23]。2000年，我國(guó)尚未實(shí)行最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度，與此同時(shí)，我國(guó)實(shí)行了退耕還林政策，大大減少了灌溉面積，灌溉面積與耕地面積的不均衡減少，可能致使有效灌溉面積與耕地面積呈負(fù)相關(guān)。

農(nóng)民人均純收入對(duì)2000年和2014年耕地面積均有顯著影響。具體而言，如果農(nóng)民人均純收入每增加1元，耕地面積在2000年就會(huì)減少29.436 hm2，而在2014年就會(huì)增加13.173 hm2。在2000年，我國(guó)經(jīng)濟(jì)處于通縮時(shí)期，基礎(chǔ)設(shè)施投入較少，居民購(gòu)買力下降，農(nóng)民的生活也受到了顯著影響，從而使得農(nóng)民人均純收入與耕地面積呈負(fù)相關(guān)。而到2014年，隨著機(jī)械化水平的提高，農(nóng)民進(jìn)城務(wù)工人數(shù)逐漸增多，有效拉高了農(nóng)民的人均純收入，同時(shí)，國(guó)家政策對(duì)農(nóng)業(yè)的扶持逐步加大，使得農(nóng)民的收入增多，農(nóng)民也更有意愿去進(jìn)行規(guī)模化經(jīng)營(yíng)，促進(jìn)了耕地面積的增加。

表3 河南省耕地面積2000年的OLS和2014年的SLM模型估計(jì)

3 結(jié)論

以河南省18個(gè)地級(jí)市為空間分析單元，采用空間自相關(guān)和空間回歸方法分析了2000～2014年河南省耕地面積空間集聚格局及影響因素，得出如下結(jié)論：2000～2014年，河南省耕地面積呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)。耕地面積在各城市間存在著較大的時(shí)空差異，河南南部的耕地面積普遍大于北部地區(qū)的耕地面積；2000～2014年，河南省耕地面積的集聚程度逐漸增強(qiáng)，河南省耕地面積的空間集聚格局未發(fā)生變化，高值集聚區(qū)位于駐馬店市和信陽(yáng)市?？臻g回歸分析表明：在2000年農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、農(nóng)村從業(yè)人員、農(nóng)作物播種面積、有效灌溉面積、農(nóng)民人均純收入對(duì)河南省耕地面積有顯著影響；2014年，農(nóng)作物播種面積和農(nóng)民人均純收入對(duì)耕地面積有顯著影響。