城镇化对耕地集约利用影响的典型相关分析及其政策启示

2013-11-22柯新利马才学

中国土地科学 2013年11期

柯新利，马才学

（华中农业大学土地管理学院，湖北武汉 430070）

1 引言

耕地利用变化表现为耕地面积的变化和耕地利用集约度的变化两个方面[1]。城镇化与耕地面积变化的关系已经受到了学术界和政府部门的广泛关注[2]。目前学术界关于城镇化对耕地面积变化的影响存在着两种代表性的观点：（1）城镇化有利于土地利用集约度的提高，可以起到保护耕地的作用[3]；（2）快速城镇化造成了耕地的迅速流失，是中国耕地资源减少的主要原因之一[4]。城镇化的快速推进造成耕地面积的减少已经成为不争的事实和难以逆转的趋势[5-6]，然而，城镇化对耕地集约利用水平的影响并没有得到足够的重视。当前在耕地面积减少的背景下提升耕地集约利用水平是实现城镇化与耕地保护和粮食安全协调的重要途径。

作为耕地利用变化的重要方面，耕地利用集约度对中国粮食安全作出了巨大的贡献。1980年以来，中国耕地利用集约度呈现出持续上升的趋势[7]。快速城镇化进程中耕地面积持续减少的背景下，耕地利用集约度的提高促使中国粮食总产量稳步上升[8]。从耕地利用集约度的结构特征看，中国耕地利用集约度在总体呈上升趋势的背景下，劳动集约度呈现快速下降的趋势，资本集约度呈现明显的上升趋势，尤其是省工性投入的增加尤为明显[9]。经济发展水平、劳动力务农机会成本、城镇化率和人均耕地面积等被认为是耕地利用集约度的重要影响因素[10]，但城镇化水平对耕地集约利用水平的影响学术界还缺乏深入的认识。

城镇化通过人口城镇化、经济城镇化、社会城镇化和土地城镇化等方面影响着耕地集约利用水平的各个方面。人口城镇化是人口由农村向城镇集中的过程，从而影响耕地利用的劳动力投入。经济城镇化则通过影响产业结构、经济发展水平等的变化影响耕地利用中劳动力和资本的投入。社会城镇化通过影响人们的生活方式从而影响耕地利用行为。土地城镇化通过影响城乡空间结构和耕地面积从而对耕地利用方式和耕地集约利用水平产生一定的影响。深入剖析人口城镇化、经济城镇化、社会城镇化、土地城镇化和耕地集约利用水平各个方面之间的关系，对协调城镇化与粮食安全的关系、有序推进新型城镇化具有重要意义。

本文以武汉市为例，基于1996—2011年的统计数据，采用典型相关分析剖析了城镇化各个方面和耕地集约利用水平各方面的关系，揭示了城镇化进程中人口城镇化过程、经济城镇化过程、社会城镇化过程和土地城镇化过程对耕地利用过程中的劳动力集约度、资本集约度的影响，为武汉市新型城镇化的健康发展提供决策参考。

2 研究区域与数据来源

2.1 研究区域

武汉市位于长江与其最大支流汉江的交汇处，东西宽约134 km，南北长约155 km。全市土地面积8494.41 km2，辖江汉、江岸、洪山、青山、汉阳、武昌、硚口7个主城区和江夏、新洲、蔡甸、黄陂、东西湖、汉南6个远城区和武汉经济技术开发区、武汉吴家山经济技术开发区和东湖高新技术开发区3个国家级开发区。

作为中部崛起战略的龙头城市和湖北省的省会城市，武汉市经济发展十分迅猛、城镇化进程稳步推进。截至2011年底，武汉市常住人口1002万人，非农业人口占总人口的比重达到66.07%，国内生产总值达到6762.20亿元，占湖北省国内生产总值的34.51%，其中，第二产业产值和第三产业产值分别占国内生产总值的48.12%和48.94%。可见，武汉市人口城镇化水平、经济城镇化水平均处于较高的水平。

武汉市耕地资源十分丰富，但耕地面积在快速城镇化进程中迅速减少。2011年，武汉市耕地面积为206520 hm2，占全市土地总面积的24.31%。1998—2011年期间，武汉市耕地面积累计减少15330 hm2，平均每年减少1179 hm2。有研究表明，城镇化水平、社会经济发展及农业技术的推广是武汉市耕地面积减少的关键驱动因素[11]。可见，武汉市城镇化与耕地保护和粮食安全的矛盾比较突出。

2.2 数据来源

本文涉及的数据主要包括武汉市城镇化水平的衡量指标和耕地集约利用水平的测度指标。具体而言，主要包括1996—2011年期间武汉市耕地面积、农业劳动力投入、农用化肥施用量、农药使用量、农业机械总动力、人口总数、二三产业就业人口数量、人均GDP、人均工业总产值、建成区面积、人均道路铺设面积。本文所用数据均来自于1997—2012年《武汉市统计年鉴》和《湖北统计年鉴》。

3 研究方法

3.1 典型相关分析

由于城镇化水平包括人口城镇化、经济城镇化、土地城镇化和社会城镇化等方面，耕地集约利用水平包括耕地利用的劳动力集约水平、农药化肥的集约水平和农业机械的集约水平，因此城镇化与耕地利用集约度之间的关系是典型的多因变量和多自变量之间的关系，而典型相关分析正是用于揭示两组变量之间相关关系的数学方法。因此，本文选用典型相关分析剖析城镇化水平与耕地集约利用水平之间的关系。

典型相关分析是用于分析两组随机变量相关关系的经典多元统计方法，它通过对线性函数空间进行线性变换达到对数据降维的目的[12]。其基本思路为：首先根据相关性最大的原则，从变量空间中找出每组变量的一个线性组合，使两组变量线性组织之间的相关性最大；然后从剩下的线性组合中，找出两组变量线性组合之间相关性最大但与第一对线性组合之间相关性最小的线性组合；依此思路对两组变量的相关关系进行循环提取，直至两组变量之间的相关关系被提取完毕为止[13]，据此揭示两组变量之间的相关关系。

在本文的研究中，采用典型相关分析分析城镇化水平的各个方面与耕地集约利用水平各个方面之间的关系。设定两组变量，一组变量为y1，y2，…，yp，代表耕地集约利用水平的各个方面；另一组变量为x1，x2，…，xq，代表城镇化水平的各个方面。在此基础上，根据两组变量的n组观测值xij和yij求出线性组合的系数akj和bkj，从而得到两组变量的线性组合并生成新的变量uk和vk。

据此可以求出典型荷载akj和bkj，并得到典型相关变量uk和vk及其相关系数rk，进而揭示两组变量之间的关系。

3.2 城镇化水平指标

城镇化水平是一个国家或地区社会经济发展水平的重要标志[14]。城镇化水平的测度可以概括为两类方法：（1）以单一的人口城镇化指标衡量城镇化发展水平[15]；（2）从城市经济、社会、环境等方面选择多项指标对城镇化水平进行综合测度[16]。用单一的城镇化指标衡量城镇化水平简单易行，然而城镇化是综合的概念，是经济、社会、人口和空间等多方面发生根本性转变的过程，涉及结构的调整和新兴产业的发展、城乡社会结构的转型和调整、基础设施的建设等诸多方面[17]，单一的人口城镇化率难以测度真实的城镇化水平。

本文研究的城镇化水平不仅包括人口由农村向城镇聚集的过程，也包括经济结构的调整和增长方式的转换、社会结构的调整和生活方式的转变、空间结构的调整和土地利用方式的转变。然而，由于城镇化涉及社会经济的各个方面，难以构建涵盖所有方面的指标体系进行测度。本文重在研究城镇化水平的各个方面与耕地集约利用水平各方面之间的相关关系，因此，本文分别从人口城镇化、经济城镇化、社会城镇化和土地城镇化4个方面选择一个代表性指标，并据此分析城镇化水平各方面与耕地集约利用水平各方面之间的相关关系。具体而言，本文选择二三产业从业人口比例作为人口城镇化的衡量指标，选择人均GDP作为经济城镇化的衡量指标，选择人均道路铺设面积作为社会城镇化的衡量指标，选择人均建成区面积作为土地城镇化的衡量指标。

3.3 耕地集约利用水平指标

耕地集约利用实质是上耕地利用主体增加单位面积的劳动投入和资本投入以期获得更多经济产出的过程。概括而言，耕地集约利用水平的测度主要有三种思路：（1）使用单位耕地面积上资本、劳动力投入的实物量或货币量衡量耕地集约利用水平[7]；（2）从单位耕地面积的产出出发衡量耕地集约利用水平[9]；（3）从投入强度、利用程度和利用效率等方面构建综合指标体系评估耕地集约利用水平[10]。然而，耕地集约利用本质上是资本、劳动力和技术对土地投入的替代以提高产出的过程[18]。因此，可借鉴德国经济学家Brinkmann的思路[19]，按一定时期内单位耕地面积投入的资金及劳动力的视角测度耕地集约利用水平。因此，本文选择农业劳动力和主要农业生产资料的实物投入量作为耕地集约利用水平的衡量指标。具体而言，本文选择单位耕地劳动力投入、单位耕地化肥使用量、单位耕地农药使用量、单位耕地农业机械总动力4个代表性指标作为耕地集约利用水平的衡量指标，拟通过典型相关分析，剖析城镇化水平的各个方面对耕地集约利用各个方面的影响，为合理推进城镇化进程、实现新型城镇化的健康发展提供决策依据。

4 结果

4.1 武汉市城镇化水平变化趋势

本文旨在揭示武汉市城镇化水平各个方面对耕地集约利用水平各个方面的影响，因此，并不需要采用综合评价的方法根据城镇化水平的各个衡量指标合成综合城镇化指标表达武汉市城镇化水平，仅需要对城镇化的各个方面进行分析，形成对武汉市城镇化各个方面的基本认识（图1）。可见，作为人口城镇化衡量指标的二三产业从业人口比重呈现出3个阶段：1996—2001年的缓慢上升阶段，2001—2006年的加速上升阶段，2007—2011的快速上升阶段，可以判断武汉市人口城镇化水平在1996—2011年期间迅速提高。作为经济城镇化水平衡量指标的人均GDP在1996—2011年期间呈现出相对平稳的变化规律，2006年以后人均GDP的增长呈现加速的趋势。作为土地城镇化衡量指标的人均建成区面积呈现明显的阶段性：1996—2007年人均建成区面积在28 m2附近呈现波动下降的趋势；2007年以后，人均建成区面积急速上升。说明武汉市土地城镇化水平近年来呈加速趋势。作为社会城镇化水平衡量指标的人均道路铺设面积在1996—2001年期间较为稳定，2001—2002年期间有较大幅度的提升，2002—2011年呈现波动上升的趋势。

4.2 武汉市耕地集约利用水平变化趋势

本文对耕地集约利用水平的衡量是采用农业劳动力和主要农业生产资料投入的实物量进行衡量的，无法将其合成综合指标衡量耕地集约利用水平。加之本文旨在揭示武汉市城镇化水平的各个方面对耕地集约利用水平各个方面的影响，所以也无需测算耕地集约利用的综合水平，仅需对武汉市耕地集约利用水平的各个方面形成基本认识（图2）。可见，武汉城市耕地利用过程中，农业劳动力投入在经过1996—1999年的波动上升阶段之后呈现明显的下降趋势，尤其是2006年以后下降趋势更加明显。单位耕地面积的化肥使用量和农药使用量均表现为1996—2005年的明显上升趋势，到2005年达到峰值以后出现波动。单位耕地面积的农业机械总动力呈现稳定的上升趋势，尤其是2000年以来，武汉市农业机械总动力呈现加速上升的趋势。

4.3 武汉市城镇化水平与耕地集约利用的典型相关分析

以单位耕地农业劳动力投入、单位耕地化肥使用量、单位耕地农药使用量和单位耕地农业机械总动力为耕地集约利用水平的表征变量，以二二产业从业人员比重、人均GDP、人均建成区面积和人均道路铺设面积

作为城镇化水平的表征变量，采用Stata软件进行典型相关分析，得到4对典型相关变量，Pr＞F的概率分别为0.0000、0.0035、0.1270和0.3086，只有前2对典型变量通过显著性检验。通过显著性检验的典型变量相关系数分别为0.9974和0.9036，说明所选自变量和因变量之间存在着较强的相关关系。各变量的典型荷载如表1。

图1 武汉市1996—2011年城镇化指标变化情况Fig.1 Change of urbanization index during 1996—2011 in Wuhan City

图2 武汉市1996—2011耕地集约利用水平表征指标变化情况Fig.2 Change of index of cultivated land utility intensity during 1996—2011 in Wuhan City

表1 各变量典型荷载Tab.1 Canonical loading of variables

典型相关分析的结果表明，对各变量而言，典型荷载绝对值较大的变量对典型变量起决定性作用。由表1可见，在第一对典型变量中，自变量组中代表经济城镇化的人均GDP被分离出来，典型荷载为0.7442；因变量组中单位耕地面积农业劳动力和单位耕地面积农业机械总动力被分离出来，典型荷载分别为-0.5058和0.5454。这说明，经济城镇化会对耕地利用过程中劳动力集约度和农业机械集约度产生影响，并且对两者的影响方向是相反的,即随着经济城镇化水平的提高，劳动力集约度下降，而农业机械集约度上升。第二组典型变量中，自变量组中代表人口城镇化水平的二三产业从业人口比重和代表社会城镇化水平的人均道路铺设面积被分离出来，典型荷载分别为3.0054和-1.8759；因变量组中还是单位耕地面积农业劳动力和单位耕地面积农业机械总动力被分离出来，典型荷载分别为-2.1996和-1.9379。这说明，人口城镇化和社会城镇化均影响劳动力集约度和农业机械集约度，但两者的影响方向是相反的。随着人口城镇化水平的提升，耕地利用的劳动力集约度和农业机械集约度均下降，而随着社会城镇化水平的提升，耕地利用的劳动力集约度和农业机械集约度均上升。

5 结论与讨论

5.1 研究结论

本文以武汉市为例，分别选择城镇化水平和耕地集约利用水平的代表性指标，采用典型相关分析方法，剖析了城镇化各个方面对耕地集约利用水平各代表指标的影响，结果表明：（1）对耕地集约利用水平有显著影响的城镇化过程包括人口城镇化、经济城镇化和社会城镇化，土地城镇化对耕地集约利用水平的影响并不显著；（2）受城镇化水平影响的耕地集约利用水平主要是劳动力集约度和农业机械集约度，农药化肥的投入水平受城镇化水平影响并不显著；（3）经济城镇化水平的提升会使得耕地利用过程中的劳动力集约度下降，而农业机械集约度上升；（4）人口城镇化水平的提升会使得耕地利用过程中的劳动力集约度和农业机械集约度均下降；（5）社会城镇化水平的提升会使得耕地利用过程中的劳动力集约度和农业机械集约度均上升。

5.2 政策启示

上述研究结论对武汉市城镇化进程中提升耕地集约利用水平、协调城镇化与粮食安全的矛盾具有重要的意义，对推进武汉市新型城镇化进程的健康发展具有如下政策启示：（1）在武汉市新型城镇化进程中，应着力推进社会城镇化水平，促进社会结构和居民生活方式的转变，以此达到在快速城镇化进程中促进耕地利用劳动力集约度和农业机械集约度的提升，以协调城镇化与粮食安全的矛盾。（2）人口城镇化是新型城镇化的核心，人口城镇化水平的提升不可避免。然而，人口城镇化会带来耕地利用劳动力集约度和农业机械集约度的双双下降。因此，在推进人口城镇化水平提升的同时，应加强经济城镇化和社会城镇化的提升，以防止由于人口城镇化水平提升带来的耕地集约利用水平的整体下降。（3）土地城镇化对耕地利用集约度并无显著影响，因此，应尽可能控制土地城镇化的规模，减少土地城镇化对耕地资源的消耗，以保证区域粮食生产能力不下降。

本文通过揭示城镇化水平的各个方面对耕地集约利用水平诸方面的影响机制，提炼了武汉市新型城镇化进程中促进耕地集约利用水平提升的政策启示，对新型城镇化建设具有参考意义。在进一步的研究中，有待于在全国尺度上，遴选更为科学合理的城镇化水平和耕地集约利用水平表征指标，开展全国城镇化水平与耕地集约利用水平的典型相关分析，为中国新型城镇化进程中的耕地保护和合理利用提供决策参考。

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