陕西省旬邑县耕地面积变化及驱动力分析

白小梅,李壁成,白均堂,方炫,赵仁义

（1.中国科学院 教育部 水土保持与生态环境研究中心,陕西 杨陵 712100;2.中国科学院研究生院,北京100039;3.陕西科技大学,西安 710021;4.陕西省旬邑县人民政府,陕西 旬邑 711300）

近年来,我国耕地面积在全国范围内呈现逐年减少的趋势[1]。我国是一个农业大国,随着工业化进程加快,人口数量不断增加,耕地面积的减少无疑会直接威胁到十几亿人口的粮食安全及农业的可持续发展。这一问题引起了政府部门和相关研究者的广泛关注[1-2]。国家及各地政府相继出台了一系列的政策性措施来遏制耕地面积的持续缩减;一些学者则从不同时空尺度分析引起这一问题的原因[3-7],旨在为合理利用及保护有限的耕地资源提供科学依据。

陕西省旬邑县属黄土高原沟壑区,生态环境脆弱,农业人口所占比例相对较高,2008年底农业人口仍占到92%,人均耕地面积仅有0.099 hm2,占建国初期该县人均耕地面积的26.8%。由于研究区耕地资源变化受到社会经济因素的强烈影响,因此,分析该区耕地资源动态变化必须首先考虑社会经济因素。本文通过当地统计部门1989-2009年的耕地、社会经济统计资料以及相关统计年鉴数据,利用DPS软件的相关性分析和主成分分析法[8],对旬邑县近二十年来耕地变化趋势及其与社会经济因素之间的相关关系进行分析,以期为当地实现耕地资源可持续利用提供参考。

1 研究区概况

旬邑县位于陕西省中部、咸阳市北部,地处渭北黄土旱塬沟壑区,境内地势由东北向西南倾斜,境内以山地和塬面为主,东北部为山区,西南部为高原沟壑区;平均海拔960～1 350 m,总面积1 811 km2;辖10个镇、4个乡、187个行政村;截止2009年底,总人口达到28.2万;旬邑县属暖温带大陆性季风气候,四季分明,雨热同期,昼夜温差较大,年平均气温为9℃,无霜期179 d,降雨量约600 mm。其自然条件发展农业生产得天独厚,历史上曾为周人所居,是中国农耕文化的发源地之一,经过四千多年如今仍是陕西重要农产品生产基地。

2 旬邑县耕地面积变化态势

根据统计资料,1989年以来旬邑县耕地面积经历了稳步减少―缓慢减少―平稳3个变化阶段,人均耕地面积变化趋势与耕地面积基本一致(图1)。1989-2009年间旬邑县耕地面积总体上呈减少趋势,1989年耕地面积3.50万hm2,人均耕地面积0.15 hm2。2009年底减少至2.75万hm2,人均占有0.098 hm2。共减少耕地7 480 hm2,人均减少0.055 hm2。减少耕地主要流向为建设用地、果园、林地和弃耕地,建设用地包括居民点、工矿用地、交通用地及水利建设用地。但其中有两个阶段共7 a时间耕地面积是增加的,分别为2000-2001年和2004-2009年。

图1 耕地面积与人均耕地面积变化曲线

1989-2000年,耕地面积稳步减少,11 a间共减少耕地6 700 hm2,平均每年减少606.06 hm2,占到了1989-2009年间全部减少量的89.1%。人均占有耕地减少了0.047 hm2,占全部减少量的85.4%。可见,耕地面积的缩减主要集中在这11 a间。这种现象产生的原因主要包括两个方面:一是人口数量急剧增加及城镇化速度加快,导致非农建设用地面积增加,平均每年新增建设用地92.3 hm2;二是农业结构调整,耕地转变为果园等其它用地,仅果园面积平均每年增加750 hm2。

2000-2003年,耕地面积缓慢减少,本阶段耕地面积从2.83万hm2减少到2.71万hm2,平均每年减少404.5 hm2,占研究阶段内耕地面积缩减量的16.2%。人均耕地占有量从0.105 hm2降至0.101 hm2,变化不大。其中2001年一改往年下降态势,耕地面积略有增加,从2000年底的2.83万hm2增加到2.89万hm2,增加耕地626.7 hm2。据统计,这一年建设用地面积居二十年间最低,仅有19.77 hm2,减缓了其占用耕地的速率。

2003-2009年,耕地面积变化趋于平稳,该阶段耕地面积在保持原有水平的同时略有增加,由2003年底的2.71万 hm2增加到2009年底的 2.75万hm2,平均每年增加66.7 hm2。由于人口数量不断增加,人均耕地面积仍呈下降趋势,但幅度有所减缓,从2003年的0.101 hm2降至2009年的0.098 hm2,减少量0.003 hm2,变化不明显。

3 耕地面积变化的驱动力分析

3.1 分析方法及影响因子的选取

耕地面积的变化主要受自然环境和人类活动的影响,在短时期来看,人类社会活动的影响更为直接和强烈。据研究区实际状况,选取10个社会经济方面的指标来分析社会经济的发展对耕地面积动态变化的影响。这10个指标分别是:国内生产总值GDP(X1)、第一产业产值(X2)、第二产业产值(X3)、第三产业产值(X4)、人均GDP(X5)、总人口数量(X6)、城镇化水平(X7)、农业机械化水平(X8)、新增建筑或建设用地(X9)和果园面积(X10)。并将耕地面积(Y)与这些指标一起进行单因子关联性分析(表1)。

由表1中的数据可以看出,总人口数量、城镇化水平、农业机械总动力、第三产业产值和果园面积等与耕地面积的关联程度极显著(在0.01水平),相关系数＞0.63;第二产业产值与耕地面积的关系较显著(在0.05水平),相关系数为0.49;而新增建设用地面积与耕地面积的关联程度则不显著。由此可以判断,影响耕地面积变化的主要因素是人口数量、农业科技实力和GDP构成中的第三产业产值;工业产值对耕地的影响次之;建设用地对耕地的影响最小。

表1 耕地面积变化驱动因子相关系数半矩阵

进一步对各因子进行回归分析发现,关联程度最高的3个因子与耕地面积变化呈线性关系(图2);其它因子与耕地之间虽然不是明确的线性关系,但可以看出其关联程度较高,以相关系数最低的GDP为例:R=0.63＞0.55(a=0.01时,r=0.55)。所以可以明确经由回归趋势分析各因子与耕地之间关系同样极为显著,而且呈负相关,即它们的增加意味着耕地面积的减少。

从表1可以看出,各因子不仅与耕地之间存在直接的关联,而且它们相互之间也存在着较高程度的关联,如:X5与 X1,X2,X3,X4,以及 X10与 X1-X8相关程度均较高,除了X9与其它因子相关性不显著外,各个因子之间大都存在高度相关。这说明社会经济各因素与耕地之间不仅存在简单、直接的关系,而且也存在着错综复杂的间接关系,因此,分析社会因素对耕地面积变化的影响,不仅要进行单因子分析还要进行多因子分析。

图2 各因子与耕地面积变化的回归分析

应用DPS数据处理统计软件对样本进行多因子主成分(PAC)分析,得出特征值、主成分贡献率与累计贡献率(表2)。分析结果表明,不同的社会因素对耕地面积变化产生的影响可以组合成不同的组分(即主成分1-9),其中前两个组分累计贡献率已达到90.45%,说明耕地面积变化的影响力主要有两个合成因素,二者对耕地变化的影响高达90%以上。由此可以提取两个主成分,并进一步得出主成分载荷矩阵(表3)。主成分载荷矩阵反映了所提取主成分与各因子之间的相关关系,系数越大表明影响越大。第1主成分与X4,X2,X5,X1,X10,X7,X8,X3,X6都有较大正相关,其载荷均在0.89以上;第2主成分与X9有较大相关性。因此,旬邑县耕地面积变化的驱动因素可以归纳为经济发展、人口增长和农业科技进步3个方面。

表2 特征值与主成分贡献率

3.2 影响耕地面积变化的驱动力分析

3.2.1 经济发展驱动 GDP、人均GDP、第一产业产值、第三产业产值、城镇化水平是反映旬邑县社会经济发展水平的重要指标。主成分1中,第三产业产值的载荷最大,与之紧密相关的是第一产业产值和GDP,它们是影响耕地面积变化的最主要驱动因素。旬邑县第三产业总产值由1989年的0.13亿元增至2009年的6.38亿元,增长了47.7倍。第三产业的快速增长主要受益于该地区苹果产业的发展,近年来苹果生产已成为旬邑农民增收的主要来源,也成为该县主导产业。2009年苹果产量达到46.8万t,产值8.0亿元,GDP贡献率23.1%,农业总产值贡献率85%。苹果的生产、加工、包装、贮藏等已形成产业链条,果品企业、交通运输、金融业等迅速发展直接导致第三产业产值的增加。同时农业总产值增长9.8倍,GDP增长33.4倍。农村经济发展必然带动其城镇化水平的加快,同1989年相比,2009年城镇化水平提高了5.2%。伴随着经济发展,大批耕地非农化,尤其是城镇建设、基础设施建设和农村宅基地建设,1989-2009年新增建设用地面积共1 478.3 hm2,平均每年增加73.9 hm2。表明经济发展和耕地减少之间有着极为显著的负相关关系,耕地数量随着GDP、第三产业产值的增加而减少。

表3 主成分载荷矩阵

3.2.2 人口增长驱动 人口数量的增长无疑会加大耕地的压力,一方面需要增加粮食供给,另一方面需要增加建设用地,占用更多耕地。旬邑县总人口从1989年的22.98万增至2009年的28.16万,增加了22.6%。人均耕地面积从 0.15 hm2降至 0.098 hm2,减少了36%。人口不断增加,耕地持续减少或保持不变,会导致人地矛盾更加突出,耕地的负荷将越来越重。

3.2.3 农业科技进步驱动 经济发展造成耕地面积减少,人口增长客观上要求通过增加农业投入和农业科技进步来提高耕地利用效率增加粮食产量。该县农业科技投入逐年加大,农业机械数量从1989年的2 034台增至2009年的 10 409台,增加了4.2倍。同时,科技进步使农民收入增加,在解决了基本的生存问题后,人们开始寻找新的土地经营方式来提高收入。因此加快农业结构调整,使大量的低产值耕地逐步转化为高产值的果园、经济林地等。特别是国家取消农业特产税后,更加速了这种转化。20 a间果园面积拓展了3.2万hm2,扩大了17.2倍。另外旬邑县从1998年开始退耕还林,到2006年9 a时间共退耕2.07万hm2。耕地不断向其它农用地或林地转化,导致耕地面积逐年减少。

4 结论

(1)1989-2009年旬邑县耕地面积总体上呈下降趋势,经历了稳步减少、缓慢减少到平稳的发展阶段;随着人口数量不断增加,人均耕地面积占有量呈逐年下降趋势,但速度较缓。

(2)主成分分析结果表明,旬邑县耕地面积变化的驱动因素主要是社会经济发展驱动、人口增长驱动及农业科技进步驱动。其中与耕地面积变化关系较为密切的因子包括第三产业总产值、农业总产值、GDP、人均GDP、果园面积、城镇化水平、农业机械化及人口数量8个因子。另外1998年以来退耕还林措施也在较大程度上影响了耕地面积的变化。

(3)研究区属于西北黄土高原干旱区,山地、沟壑较多,生态环境脆弱,土地利用不当会加剧生态环境恶化[9]。保护有限耕地资源,应该坚持质量与数量并重,切实保护良田,提高其利用效率,不宜耕种土地应坚决退耕;合理规划土地利用,尽量减少建设用地及工矿企业用地,开发土地须审慎,应充分考虑其生产性、保护性、安全性和生态的可行性,以实现土地资源的可持续利用。

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