湖南省耕地面积变化预测及其驱动力研究*

彭志刚，胡贤辉，李艳超，曹秋平

(湖南师范大学资源与环境科学学院，湖南 长沙 410081)

湖南省耕地面积变化预测及其驱动力研究*

彭志刚，胡贤辉，李艳超，曹秋平

(湖南师范大学资源与环境科学学院，湖南 长沙 410081)

随着经济社会的快速发展，建设用地占用耕地的需求量增大，湖南省耕地面积逐年减少。通过灰色预测方法，依据2000－2008年统计年鉴资料，预测未来几年湖南省耕地面积变化情况。同时，使用SPSS17.0对耕地面积变化进行主成分分析，结果显示，经济发展和人口密度是导致湖南省耕地面积变化的主要驱动因子。因此，控制人口增长，提高人口素质，集约利用土地等是实现湖南省耕地可持续利用的有效途径。

耕地面积预测;灰色预测模型;主成分分析;湖南省

湖南作为中国的一个农业大省和全国最重要的商品粮基地，其耕地数量的变化直接影响到湖南省乃至全国的粮食安全态势。改革开放以来，随着湖南省经济的高速发展和城镇规模的迅速扩张，大量耕地在城市化过程中消失，人多地少的矛盾日益突出，目前人均耕地只有0.055公顷。耕地资源的变化是区域土地利用变化的核心，受自然、社会、经济、技术和历史等因素的影响，因此，耕地的变化和流向反映了社会经济发展的基本态势［1］。耕地资源的变化是影响中国可持续发展的关键问题［2］。研究湖南省耕地面积变化过程及其驱动力，对制定有针对性的符合湖南省实际情况保护耕地的政策法规及优化资源配置、提高耕地的综合利用效益，引导湖南省耕地可持续利用具有积极意义。笔者试图通过定性与定量相结合的方法，研究湖南省2000－2008年耕地资源变化的驱动力并建立模型，以此揭示湖南省耕地面积变化及其驱动力。

一 湖南省耕地利用变化情况

由于我国耕地面积统计口径的变化，本文选取2000年以后耕地面积数据作为研究对象。根据表1所示，自2000年起到2007年湖南省耕地面积逐年减少，到2007年耕地面积有所回升，但回升速度明显低于下降速度。

本文通过资料收集分析认为导致湖南省耕地面积回升的原因主要是自2001年起我国及湖南省政府出台的各项严格保护耕地政策，如∶《耕地占补平横考核办法》、《关于切实做好耕地占补平衡工作的通知》、《关于规范补充耕地验收有关问题的通知》等政策开始发挥效力，有效地遏制了耕地面积的减少。根据湖南省土地利用总体规划，2010年湖南省耕地保护量为378.73万公顷，2020年为377.00公顷［3］。规划期内耕地面积与实际增长趋势相反。为了更好地反映耕地保护目标与耕地面积变化的实际情况，文章使用灰色预测模型对湖南近几年的耕地面积进行预测。

表1 湖南省近年来耕地面积变化表

二 湖南省耕地面积预测

(一)灰色模型原理

灰色预测模型由邓聚龙教授于20世纪80年代初提出，研究包含已知信息和未知信息的灰色系统问题［4］。耕地变化系统中，影响要素之间的关系既具有确定型关系，也有难以确定关系的要素。本文利用时间序列对应的耕地变化数据使用灰色模型预测未来耕地变化量。建模过程如下∶

给定原始数据∶

x(0)={x(0)(1)，x(0)(2)，x(0)(3)，…，x(0)(n －1)，x(0)(n)}

对原始数据做第一次累计相加∶

x(1)={x(1)(1)，x(1)(2)，x(1)(3)，…，x(1)(n －1)，x(1)(n)}

相应微分方程为∶dx(1)/dt+ax(1)=u

其中a为待辨识参数，u为待辨识参数内生变量。

结果相应处理得灰色预测的时间响应函数为∶

x(1)(k+1)=(x(0)(1)－u/a)eak+u/a

根据^x(0)(k)=(^x(1)(k)－^x(1)(k－1))可得模型预测值序列为∶

^x(0)={x(0)(2)，x(0)(3)，…，x(0)(n －1)，x(0)(n)}

灰色模型建立后一般要进行关联度检验及小误差概率检验。关联度是模型数据与实际数据的相近程度，一般r＞ρ为满意(ρ为分辨因数，0≤ρ≤1，一般取 ρ=0.5)。小误差概率P越大越好。

(二)灰色模型建立

根据灰色模型原理和方法，以湖南省各年份耕地面积数据(见表2)建立GM(1，1)模型。

表2 数据拟合值及2011－2013年预测值

(三)预测结果讨论

由于2020年耕地保有量的测算是通过部门预测法、人口预测法、多元分析法、城市化分析法等方法经过加权分析等得出最终的结果，能作为湖南省耕地保护长期坚持的目标值。耕地面积的变化在未来时间序列内具有不确定性，通过灰色模型能预测某一时刻的特征量，通过对这一时刻的特征量与耕地保护总体目标的对比，我们可以制定相对应的耕地保护力度或耕地占用指标。如模型分析结果显示，到2009年，湖南省耕地面积就已经突破377.0万公顷的界限，并且每年以匀速减少。通过对这一结果的分析，文章认为应该坚持不懈地坚持我国耕地保护政策，同时通过土地整理开发复垦等项目平衡建设用地对耕地的占用，保持湖南省耕地面积不低于377.0万公顷。为了更好地掌握耕地面积变化情况，制定灵活可行的政策，文章以下内容对湖南省耕地面积变化驱动进行分析。

三 湖南省耕地面积变化驱动力分析

(一)指标选取

生态退耕、农业结构调整和建设占用是耕地数量下降的主要原因［5］。因此，本文主要选取以下经济因素指标作为驱动因子∶城市化水平(X1)、地区生产总值(X2)、规模以上工业总产值(X3)、社会消费品零售总额(X4)、人口密度(X5)、粮食总产量(X6)、地方财政收入(X7)、城镇居民人均可支配收入(X8)。

(二)驱动力分析

利用统计年鉴数据，使用SPSS17.0软件进行主成分分析，得出特征值、各个主成分的贡献率、累计贡献率以及主成分载荷矩阵。经KMO和Bartlett检验，KMO值为0.559，卡方值为145.31，对应的相伴概率值为0.0001，小于指定的显著水平0.05，表明相关系数矩阵不是单位阵，原有变量之间存在相关性，适合进行主成分分析。

表3 KMO和Bartlett的检验

表4 特征值及累计贡献率

表5 主成分载荷矩阵

根据表4第一主成分的累计贡献率已达到85.035%。可以认为包含了全部变量的信息。从表5可以看出，第一主成分主要包括 X1、X2、X5、X7、X8。即城市化水平、地区生产总值、人口密度、地方财政收入和城镇居民人均可支配收人可以认为是影响耕地变化的主要原因。从以上4个因素可以归纳为经济发展、人口发展驱动。

(三)结果分析

(1)经济发展驱动。地区生产总值、地方财政收入、城镇居民人均可支配收入和城市化水平为经济发展驱动。在驱动力因子中位居前列，表明其对耕地变化具有重要的驱动作用。湖南省地区生产总值从2000年的3551.49亿元增长到2008年的11156.64亿元;城市化水平由2000年30%增长到2008年的42.01%，年均增长1.33%，增长速度较快。同时，随着经济社会的快速发展，各行业对土地需求量不断增加，人均住宅面积的扩大，城市绿地的面积和其他公共设施用地面积的持续扩大，各类高速、高铁以及水利设施用地等基础设施用地面积不断增加，导致建设用地的扩张日益侵占耕地，加速了耕地面积的减少，造成人地矛盾进一步尖锐，耕地保护的任务进一步加剧。但是经济发展并不一定会造成耕地面积的减少，只要集约利用土地，经济发展和耕地保护可以实现良性互动。

(2)人口驱动。人口也是构成耕地面积变化的主要驱动因子之一。耕地面积的持续减少，除了由于经济的发展驱动外，人口增长也是不可忽视的重要因子之一。人类是最具活力的耕地利用变化的主要驱动力之一，人口密度与耕地面积变化成正相关，人口增长速度越快则土地利用变化越快，因而人口密度对耕地面积变化起着重要的作用。湖南省2000年人口为321.34人/平方公里，2008年增加到323.19人/平方公里。人均耕地面积由2000年的0.05976公顷减少到2008年的0.05536公顷，人均净减少0.0044公顷。同时，城镇居民和农村居民的人均居住面积也在逐年增大。人口的持续增加和居住水平的不断提高，引起了住宅用地的需求量不断增加，这种逆向发展将使人地矛盾进一步尖锐，耕地负荷越来越重。

通过分析得出，影响湖南省耕地面积变化的主要是经济发展和人口密度等因子，在今后一段时间内，它们仍将起主导作用。通过进一步的主成分分析及回归分析，可以看出具体是城市化水平、地区生产总值、人口密度、地方财政收入和城镇居民人均可支配收人因素。因此，为了保证耕地总量动态平衡，保障粮食安全，实现耕地资源的可持续利用，采取合理的经济、行政和法律手段控制人口增长和提高人口素质及经济发展对耕地的占用和破坏，进一步提高土地的执法力度，提高土地的集约利用水平，认真贯彻我国“珍惜和合理利用土地，切实保护耕地”的基本国策才是当务之急。

［1］李仕利.耕地资源变化驱动力研究——以湖南宁远为例［J］.安徽农业科学，2007，(16).

［2］李秀彬.中国近20年来耕地面积的变化及其政策启示［J］.自然资源学报，1999，(4).

［3］中华人民共和国国土资源部.湖南国土资源厅土地利用总体规划(2006 －2020)［EB/OL］.http://www.mlr.gov.cn/tdsc/tdgh/201012/t20101210_800715.htm，2010 －12 －10.

［4］邓聚龙.灰色预测与决策［M］.武汉:华中理工大学出版社，1989.

［5］陈百明.中国近期耕地资源与粮食综合生产能力的变化态势［J］.资源科学，2004，(5).

(责任编校:谭纬纬)

F323.211

A

1008－4681(2012)01－0032－03

2011－11－22

国家社会科学基金项目，编号∶10CJY027、10BGL062;湖南省教育厅资助科研项目，编号∶09W026;湖南省情与决策咨询研究课题，编号∶0910BZZ6;湖南师范大学社会科学青年学术骨干课题，编号∶09XGG37。

彭志刚(1984－)，男，江西九江人，湖南师范大学资源与环境科学学院硕士生。研究方向∶土地经济学。胡贤辉(1978－)，男，江西上饶人，湖南师范大学资源与环境科学学院讲师，博士。研究方向∶土地经济学。