云南省快速城镇化进程中耕地资源与粮食安全预警研究

肖 冉， 李智国

(云南财经大学国土资源与持续发展研究所， 云南昆明 650221)



云南省快速城镇化进程中耕地资源与粮食安全预警研究

肖 冉， 李智国

(云南财经大学国土资源与持续发展研究所， 云南昆明 650221)

耕地资源和粮食安全状况关系到区域的经济发展和社会稳定，是人类生存发展的物质基础。该研究在明确城镇化、耕地资源与粮食安全的内在关联的基础上，基于P-S-R模型构建预警指标体系，运用熵值法对各项指标进行测算得到警度判定值，以对云南省17年以来耕地资源和粮食安全的发展演变态势进行综合评价，并对云南省1996～2012年的耕地资源与粮食安全指标总价值进行三次曲线拟合，通过系数分析云南省耕地资源与粮食安全的发展现状及趋势，最后分析结论并提出相应的对策。

预警；耕地资源；粮食安全；城镇化；云南省

城镇化是区域经济发展水平的重要衡量标志，同时也是区域经济增长的重要推动力[1]。随着城镇化的加快，人们在充分享受其带来的物质生活便捷的同时，耕地资源作为人类不可替代的自然资源的基础[2]，正在面临着日益加深的威胁。粮食安全作为国家安全的重要组成部分，与耕地资源有着密不可分的联系，耕地资源的质量、数量等因素直接影响到粮食的安全问题。

结合当前耕地资源和粮食安全现状并对未来的发展变化趋势做出科学准确的预测，即进行预警研究，能为未来城镇化和耕地资源的协调发展提供重要指导。耕地资源与粮食安全预警将成为保护耕地和实现耕地资源可持续利用的有效手段[3]。当前有众多学者在相关领域进行了不同程度的研究：黄贤金等对耕地生态经济预警系统所包含的4个方面的基本内容进行了阐述，并提出构建我国耕地生态经济预警系统的基本思路及方法[4]；彭补拙等将有关经济、环境预警的基本方法引入耕地预警研究中，运用统计法与模型法对城市边缘区耕地数量变化进行了探讨[5]；蔡运龙等提出了最小人均耕地面积和耕地压力指数概念，并以此为基础提出了构建耕地资源利用和管理调控机制的思路[6]；葛向东等在耕地占补的定位监测和基于耕地基础地力指数的耕地地力等级划分基础上，对耕地总量动态平衡进行了预警分析[7]；肖顺武提出了粮食安全预警的组织机构、信息采集以及将其传递给有关职能部门的我国粮食安全预警机制的3个核心问题[8]；赵婷婷等选取一元回归、二元回归、灰色GM(1,1)和神经网络4种方法分别预测，进而应用变权组合法对4个预测值进行权重拟合，最终测算出唯一预测值[9]；王穗等通过对云南省1997～2005年多项数据进行处理并建立相应的模型，预测出云南省近期(2010年)和远期(2020年)的耕地需求量[10]；雷勋平等建立了基于熵权可拓决策模型的区域粮食安全预警模型[11]； Luca Salvati等通过对意大利1960～2008年主要因素的变化监测建立了一个早期预警评估土地退化敏感性的预警系统，并对2015年的情况提供了一个短期的评估[12]。

上述可知，当前各位专家学者对耕地资源和粮食安全预测、预警领域的研究方法主要处于探索阶段，而且一些方法在应用中存在对现实数据预测、预警准确性不高等问题。另一方面，现有的研究方法大多侧重于数量上和时空上的预测，且多限于某一特定年份或较短时间跨度的耕地资源评价[13]，尚未有一套科学全面准确的预警机制。笔者选取云南省1996～2012年耕地资源与粮食安全的相关数据作为研究对象，基于P-S-R模型建立预警指标体系，通过熵值法对各项指标进行测算得到警度判定值，同时对云南省1996-2012年的耕地资源与粮食安全指标总价值进行三次曲线拟合，通过系数分析云南省耕地资源与粮食安全的发展现状及趋势，预测城镇化与两者间的发展态势，对协调云南省未来社会经济发展与耕地资源利用、粮食生产等具有重要的理论和现实意义。

1 指标选取、数据来源与研究方法

1.1 预警指标体系的建立及数据来源

1.1.1预警指标体系构建的理论依据。城镇化发展与耕地资源和粮食安全之间的关系是相互和双面的。在快速城市化的大背景下，短期内受科学技术和发展水平等方面的限制，耕地数量迅速减少；同时，支撑城镇化的粮食不断挤占口粮，从而进一步威胁到粮食安全；城镇化水平的提高带来了非农业人口的连年增长，农民的种粮积极性下降，非农产值的比重逐年上升，耕地利用和粮食生产受到影响。另一方面，由于土地面积的有限性，城镇化的发展也受到约束。但不可否认的是，城市的产生需要农村，农村的发展离不开城市。由于城镇化水平的提升，城市支援农村、工业支持农业，技术、资金、人才等现代生产要素向农业转移，从而提高农业发展水平。然而，目前来说，工业技术、资金等有利因素向农业生产的转移仍然存在很多薄弱环节，面向农业的技术流向仍然存在诸多障碍。

云南省地处我国西南边境，是一个典型的地理位置特殊、地形地貌复杂的低纬高原山区省份。近年来，随着人口和社会经济的加速发展，云南省耕地利用的结构、深度和强度不断发生变化，这严重影响着全省的粮食生产和安全，加剧了山区省份特殊自然地理条件下的人地矛盾[14]。同时，《云南省城镇体系规划(2011-2030)》明确提出，到2015年城镇化水平达到42%～43%，2020年将达到48%～50%，2030年将实现60%～65%的城镇化水平目标[15]。这一规划的实施将会给耕地资源与粮食安全问题带来更严峻的挑战。

1.1.2预警指标体系的构建及数据来源。通过对上述的理论依据和现实依据的分析，耕地资源和粮食安全的影响因素有很多，本文基于P-S-R模型在压力(P)、状态(S)、相应(R)3个方面对耕地资源和粮食安全状况的影响因素进行选取和分析并将其转化为相应指标，从而构建了全面的指标体系[16]。该指标体系分为目标层、准则层、指标层3个层次，如表1所示。

表1 云南省耕地资源与粮食安全预警指标体系

注：*为 1997～2013年《云南统计年鉴》、《中国农村统计年鉴》数据；**数据综合测算数据；***数据由1996～2008年云南省土地更新调查数据预测取得。

1.2 预警方法熵值法是一种统计学的客观赋权法，避免了人为因素的影响，它通过计算指标的信息熵，根据指标的相对变化程度对系统整体的影响来决定指标的权重。

1.2.1熵值法。通过以下5个步骤得到样本的评价指数：

(1)数据的标准化处理。由于各指标的量纲、数量级均存在一定的差异，因此需要对各指标进行标准化处理。

设X为某地区耕地资源与粮食安全指数对应于m个年份与n个评价指标的样本矩阵，有X={Xij}m×n，对初始数据矩阵进行标准化处理。

式中，maxxij、minxij分别是第j个指标的最大值和最小值。正指标即所用指标值越大越好，负指标即所用指标值越小越好。经过标准化和调整后，得到了一个新的数值矩阵：

c=(cij)m×n

(2)指标权重的确定。第j项指标下第i样本指标的比重为pij，计算公式为：

(3)指标熵值的确定。第j项指标的熵值为ei，计算公式为：

注意：某项指标的信息效用价值取决于该指标的信息熵ej与1之间的差值，它的值直接影响权重的大小，信息效用值越大，对评价的重要性就越大，权重也就越大，对评价结果的贡献越大。因此，指标的效用值dj=1-ej。

(4)评价指标权重的确定。第j项指标的权重为wj，计算公式为：

(5)计算样本的评价指数。采用加权求和公式计算出样本的评价指数U，计算公式为：

式中，U为耕地资源与粮食安全的评价指数。

1.2.2 警度确定标准。根据计算得出的综合评价指数，依据预警指数并参考相关文献[17]，同时结合正态分布(即高斯分布)的规律，将云南省的耕地资源与粮食安全警度分为5个等级，即无警、轻警、中警、重警和巨警等5种，判定标准见表2。

表2 云南省耕地资源与粮食安全警度判定标准

2 结果与分析

2.1 预警结果分析通过上述熵值法的运算过程计算得到1996～2012年云南省耕地资源与粮食安全各子系统的综合预警指数。图1显示了云南省耕地资源与粮食安全在压力、状态、响应3个方面的预警指数及发展趋势。

由图1可知，1996～2012年云南省耕地资源与粮食安全的压力指标指数处于明显下降趋势；状态指标指数波动较大，整体表现为上升趋势；响应指标指数呈现明显大幅波动上升趋势。

结合1996～2012年云南省耕地资源与粮食安全预警指标体系内的各指标值，运用熵值法对各指标值进行运算处理，得到综合的评价指数，如图2。如图所示，结合表2警度判定标准，1996～1997年云南省耕地资源与粮食安全处于重警状态，1998～2010处于中警状态，2011～2012年则处于轻警状态。1996～2006年上升趋势平缓，2007～2012年上升迅速。由此可见，1996～2012年云南省耕地资源与粮食安全的安全水平整体呈现波动上升趋势，表示云南省的耕地资源与粮食安全的发展趋势有所改善，但仍需引起重视。

除此以外，通过对图1和图2的分析进一步可得到：1996～2012年云南省耕地资源与粮食安全警度转好的主要原因在于农田水利化水平、农业机械总动力等响应指标指数均呈现连年上升趋势；状态指标中乡村就业人员持续上升，人均粮食产量、粮食总产量呈现波动上升；同时耕地总面积的下降趋势有所减缓。但应注意的是，压力指标指数的持续下降以及状态指标中部分指标(耕地总面积、粮播比)指数的平缓下降，其中，城镇化水平、从事非农产业人口等指标呈现较大涨幅，耕地总面积下降趋势明显。表明云南省耕地资源与粮食安全综合评价指数上升、警度转好，是由于响应指标的增强，以及状态指标的部分增强，而不是压力指标的减弱。

2.2 三次曲线拟合分析结合现有基础数据，通过Excel分析，得到云南省耕地资源与粮食安全的指标总价值发展趋势，并进行三次曲线拟合得到趋势线y=β1x+β2x2+β33+ε，具体如下：

y=0.000 3x3-1.782 7x2+3 568.046 5x-2 380 499.302 4

模型的R2=0.953 1，拟合度较好。β1>0，β2>0，β3>0，表示云南省城镇化与耕地资源与粮食安全之间的关系为“N”型，在经济增长的一段时期内与“倒U”型关系相似，但当城镇化进一步发展时，耕地资源与粮食安全状态会随城镇化加速而恶化。城镇化不断上升的过程中，耕地资源与粮食安全状态先恶化再改善，又陷入恶化境地[18]。反映出云南省的耕地资源与粮食安全在现阶段趋于改善，但具有一定的敏感性和不稳定性，基础性较差，根本状况没有改变。

3 结论及对策

3.1 结论

(1)云南省在研究时段内(1996～2012年)，1996～1997年耕地资源与粮食安全处于重警状态，1998～2010年处于中警状态,2011～2012年处于轻警状态。1996～2012年云南省耕地资源与粮食安全水平整体发展趋势趋于转好，但仍然不稳定。总体上云南省耕地资源与粮食安全的警情依然存在，处于不安全状态。

(2)全面合理的评价指标体系是预警结果真实有效的关键。然而，由于受多方面因素的影响，部分数据难以获取，部分指标考虑不全面，指标体系不一定健全，有待今后的进一步改进[19]。

(3)云南省耕地资源与粮食安全不安全状况没有得到根本性的转变。经过测算和预测总评价指数呈现良好趋势，但发展过程中各种不可预估的现象以及过度消耗资源、城镇化快速扩张等不合理的因素依然存在。云南省耕地资源与粮食安全存在的根本性问题仍然存在，未来云南省耕地资源与粮食安全的危机仍不容忽视。耕地资源与粮食安全“N”型曲线只是社会发展过程中的一个片断[18]。

3.2 对策建议通过对以上数据和图表的进一步分析可以得出，云南省耕地与生态系统的安全度的提高、警情的排除需要一套科学全面的措施来保证。

3.2.1加快经济发展方式的转变。经济发展方式的转变是一项复杂的系统工程，主要是经济增长的方式由不可持续性向可持续性转变，在指标体系中主要表现为第三产业占GDP的比重的不断提升等。云南省应基于本省的自然、经济和社会特点，努力发展资源节约型产业，提高土地的集约度，实现产业结构的不断优化。耕地资源和粮食安全的研究应站在全局的角度，充分考虑当地实际，因地制宜，不可盲目冒进。2011年8月，云南省政府出台了《政府关于加强耕地保护促进城镇化科学发展的意见》，正式提出建设用地上山战略；落实“最严格的土地管理制度、最严格的耕地保护制度，最严格的节约用地制度”；推进保发展、保红线“双保工程”；采取建设用地实施占补平衡等措施[20]。

3.2.2缩小城乡差距。云南省由于其独特的自然、交通等环境的限制，农民人均纯收入虽不断提高，但提升幅度和速度不大，如何统筹城乡发展、增加农民收入是云南省新阶段面临的重大问题。解决“三农”问题，应该从根本出发，提出惠民利民政策的同时，保证其落实到位。同时，加大人才的引进，科技水平的提升以及优良品种的推广等一系列措施提高耕地资源的质量和粮食产单，发挥当地特色，切实提高农民收入。

3.2.3建立一套科学的预警机制。加强粮食安全预警机制的科学性、系统性、高效性和及时性，及时发现警情，对出现的警情采取及时有效的排警措施，将危险扼杀在萌芽阶段，保证社会经济平稳发展。

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Research on Early-warning of Cultivated Land Resources and Food Security in the Course of Rapid Urbanization in Yunnan Province

XIAO Ran, LI Zhi-guo

(Institute of Land & Resources and Sustainable Development, Yunnan University of Finance and Economics, Kunming, Yunnan 650221)

Cultivated land resources and food security which have been related to regional economic development and social stability is the material base for existence and development of mankind. With the clear of understanding of the internal connection among urbanization, cultivated land resources and food security, early-warning index system has been built based on the P-S-R model and calculating every index to get alert degree determination value by means of entropy, which is to evaluate comprehensively the two development situation since 17 years before in Yunnan Province. Through three curve-fittings of cultivated land resources and food security general index value, this paper discusses the development and trend of cultivated land resources and food security of Yunnan Province by coefficients and puts forward corresponding countermeasures.

early-warning; cultivated land resources; food security; urbanization; Yunnan Province

云南省哲学社会科学规划项目(JCZX201204)；云南省教育厅科学研究基金资助项目(09Y0280)。

肖冉(1990- )，女，山东聊城人，硕士研究生，研究方向:生态安全与区域可持续发展。

2014-11-28

S 26

A

0517-6611(2015)02-310-03