鄂尔多斯准格尔旗耕地动态变化及驱动力研究



鄂尔多斯准格尔旗耕地动态变化及驱动力研究

巩 灿 旺,谷 俊 杰,胡 君 德

(内蒙古农业大学 生态环境学院，内蒙古 呼和浩特 010018)

摘要：根据鄂尔多斯市准格尔旗1988-2012年的统计资料，计算耕地资源变动情况，准格尔旗耕地总面积呈先增加后减少趋势，1988年到2000年耕地面积呈增长趋势，年增加耕地面积为361.08hm2， 2000年至2012年期间，准格尔旗耕地面积呈逐年减少趋势，年平均减少312.92hm2，人均耕地面积呈减少趋势，年均减少19.05 hm2/人。利用主成分方法，分析影响准格尔旗耕地变化的驱动因子，将其概括为人口经济、产业和农业科技因子，取三个因子变量的方差贡献率为权重，计算得到耕地利用变化的综合得分为：F=0.7311*F1+0.1784*F2+0.0905*F3。将耕地面积标准化处理，作为因变量(Y)，三大驱动力因子作为自变量，得到的回归方程为：Y=0.71F1+0.629F2+0.38F3+0.285。

关键词：耕地动态变化；驱动力分析；准格尔旗

土地，是人类赖以生存和发展的最根本的物质基础，是一切物质生产最基本的源泉[1-2]。而耕地是国土资源中最重要的类型，是农业乃至国民经济的基础，耕地资源的动态变化是影响区域可持续发展的核心问题之一[3]。但由于社会经济的发展，人口的增加，导致耕地面积日益减少，因此加强耕地变化研究，分析影响耕地减少的主要因素，对于合理利用耕地资源、控制耕地面积进一步减少具有重要意义。国际上，P.C Stem、Turnerll、IHDP等分别对于土地利用变化的社会、人类、社会经济驱动力进行了研究分析[4-5]。国内不少学者也相继开展研究，宋开山等利用GIS空间分析对三江源土地利用变化从人口和国家农业政策两方面进行了深入分析[6]，王思远等通过建立数学模型，利用土地利用动态度模型、土地利用程度模型、垦殖指数模型对我国土地利用的时间和空间动态进行了定量研究[7]。

1.研究区概况

准格尔旗地处内蒙古西南部、鄂尔多斯市东部，地跨东经110°50′— 110°27′, 北纬39°16′— 40°20′，黄河沿北、东、南流经197km，隔河与山西、陕西毗邻，有“鸡鸣三省”之称。全旗总面积7.551×103km2，总人口36.69×104人，现有耕地面积67 967km2，占土地总面积的9.10%，林地面积219 627km2，占土地总面积的29.08%，草地面积388644km2，占土地总面积的51.47%。近24年的耕地变化呈先增加后减少的趋势，1988-2000耕地面积逐渐增加，2000-2012年耕地面积逐渐减少。

2.数据来源与研究方法

2.1　数据来源

本文采用了《改革开放30年内蒙古统计年鉴》中研究区数据，1988年至2012年的《内蒙古统计年鉴》和准格尔旗国土资源和房屋管理局官方网站公布的相关资料，采用人机交互判读的方式生成土地利用现状图和动态数据。

2.2　研究方法

耕地动态变化主要采用Excel统计分析；驱动因子分析主要采用基于SPSS软件的主成分分析方法，它可以把原来多个指标化为少数几个指标，这些新指标既能满足尽量多地反映原来较多指标的信息，彼此之间又相互独立；计算1988年到2012年准格尔旗耕地利用变化的综合得分，并采用驱动力机制的回归分析，通过建立驱动因素模型，分析主要驱动因素对于耕地变化的影响。

3耕地动态变化趋势分析

3.1　耕地资源总量动态变化

区域土地利用变化包括土地利用类型的面积变化、空间变化和质量变化。面积变化是首要变化，通过分析面积变化，可以了解耕地变化的总体趋势。准格尔旗耕地面积变化大体呈两个阶段(图1)。

1988年到2000年耕地面积由66 098hm2，增加至70 431hm2，年增加耕地面积为361.08hm2，其中1992年到1995年间耕地面积增长较为缓慢，193.3hm2；2000年至2012年期间，准格尔旗耕地面积呈逐年减少趋势，耕地面积共减少3 755hm2，年平均减少312.92hm2，主要原因有以下两点：一是政策因素，2000以后，国家和地方政府十分重视准格尔旗地区生态环境的保护与建设，积极退耕还林还草，重建和恢复生态环境，提高区域生态承载力，逐步优化生态环境；二是资源开发，准格尔旗煤炭资源丰富，随着煤矿的开发，城镇面积不断扩大，围绕煤田相关的配套设施建设加快，一些良田因建设需要转化为非农用地。人均耕地面积大体呈逐渐减少趋势，主要原因有：一是人口因素，准格尔旗人口近25年来一直呈上升趋势，人口的增长一方面对土地产生极大压力，大量的农用地转化为为非农用地，另一方面人口的增加使人均耕地面积计算的基数增加，单位人均耕地面积减少；二是经济因素，经济的发展引起农业结构的调整，导致土地利用结构发生变化，种植业比重不断降低，畜牧业和林业比重逐年增加，耕地面积相对减少，人均耕地占有量减少。

图1：准格尔旗1988-2012年耕地面积变化

4耕地资源变化驱动力分析

4.1　指标的选取

根据主成分分析法的思路和要求[8]，考虑到选取因子要能够量化并结合所搜集的资料，选择1988—2012年的数据为分析样本，将耕地面积(万公顷)作为因变量Y，并选取10个因子作为自变量进行主成分分析：X1为年末总人口数(万人)，X2为总产值(万元)，X3为社会固定资产投资总额(万元)，X4为非农人口比重(%)，X5为农业总产值(万元)，X6为第二产业比重(%)，X7为第三产业比重(%)，X8为粮食单产(吨)，X9为农民人均纯收入(元)，X10为农用化肥施用量(吨)等10个指标为自变量，运用SPSS软件进行主成分分析。

4.2　驱动力分析

应用SPSS软件进行主成分分析[9]，通过降维将多个变量划分为几个综合指标，得出耕地变化驱动力要素的相关系数矩阵(表1)，特征值、主成分贡献率和主成分载荷矩阵(表2)。从表2可知，各因子之间存在着不同程度的相关性，说明进行主成分分析的必要性。由表3可知，第一、二、三主成分的贡献率已达到94.979%，符合分析要求，由此进一步得出主成分载荷矩阵。从第一主成分中可以看出，X1、 X2、 X3、 X5、X9和X10与之有显著的正相关性，分别代表年末总人口数、总产值、社会固定资产投资总额、农业总产值(万元)、农民人均纯收入、农用化肥施用量。第二主成分X6和X7与之有显著的正相关性，分别代表第二产业比重、第三产业比重。第三主成分与X7有显著的正相关性，为粮食单产产量。因此准格尔旗耕地面积变化驱动力因子可归纳为人口经济驱动力因子、产业驱动力因子和农业科技因子。

4.3.1人口经济驱动力因子

人口因素对于土地利用变化的影响比较典型，也是比较活跃的驱动因子之一。人口作为一种外界压力，对耕地数量的变化起着双向调控作用：一方面，人口的增加需要更多的耕地提供粮食以满足人们生存的需要；另一方面，人口增加导致居民点用地、公共设施、交通等各项建设用地需求增加，其中很大一部分来自耕地的占用，造成耕地数量的减少。人口因素使土地利用结构和空间分布不断发生变化。准格尔旗现有人口36.69万，人口数量由1988年的22.35万增加到2012年的30.88万，持续增长的人口，对土地和区域生态造成极大的压力，使土地利用结构发生变化。由于城镇扩大及配套设施建设的发展，大量农用地转化为非农用地，优质耕地比重下降。

表1：耕地变化驱动力要素的相关系数矩阵

表2：特征值、主成分贡献率和主成分载荷矩阵

4.3　因子分析

经济因素引起农业用地结构的调整，对耕地变化有很大的影响，使土地资源在产业上重新分配，导致土地利用结构发生变化[10]。经济的发展使本区农业生产总值增加，种植业比重不断下降，畜牧业和林业比重逐年上升。纵观1988-2012年，准格尔旗的总产值由2.55亿元增长到1 000.39亿元，增长了近1 000多倍；固定资产投资由0.31亿元增长到550.12亿元，增长了1700多倍。随着不断增长的社会经济和逐渐富裕的人民，对城市功能的要求也不断增加，城市基本建设项目增加，城市建成区日益扩大，农村城镇化加快，工业企业增加。以此导致了大量耕地占用,耕地的持续减少,农业人地矛后不断增加。

4.3.2产业驱动力因子

土地利用类型结构模式是在特定的经济系统和产业环境下形成的，产业因素受经济发展的影响，引起农业用地结构的变化，使的土地利用机构发生变化的同时也影响农业人口的数量，随着人均国内生产总值的提高和经济的进一步发展，对第二、第三产业的产品需求大于对第一产业的产品需求，生产要素从第一产业转移到第二、第三产业，因而第一产业在产量和就业人员等各方面份额逐渐下降，第二、三产业的份额相对上升。越来越多的人从种植业调整到各行各业，从事农业的劳动力变化，不断改变耕地数量的变化。因此，区域的生产力和产业结构是土地特别是耕地动态变化的直接决定因素。然而，准格尔旗的第二、第三产业比重由1988年的0.21、0.51分别增加到2012年的0.64、0.65。

产业结构的转变会通过相对应的土地利用变化得到反应，具体主要表现在土地资源及其他资源在各产业部门间的重新分配和组合。产业结构的变动，对土地利用变化的的控制和影响具有不确定性，在区域上有不平衡性。在经济快速发展区域，土地利用变化于产业结构的调整具有相对敏感性，导致大量耕地转变为建设用地。

4.3.3农业科技因子

农业科技的发展受市场的引导，引导土地利用结构发生变化。农业科技的进步，使生产力不断提高，化肥农药的使用、农业机械的普及等导致粮食产量发生量的变化，单位粮食产量逐渐提高。科技发展，技术进步，使的农业生产相关的灌溉等配套施施设逐渐完善，提高水利化程度，在一定水平上提高了粮食单产，增加耕地产出率，缓解了耕地的生产压力，在一定程度上放宽了耕地占用的门槛，同时，在农业技术的指引下，本区加强农田建设和防护林带建设，成为稳定高产的粮食生产基地。

5耕地变化驱动机制的回归分析

表3：因子得分矩阵

F1=0.138×1+0.127×2+0.1234×3-0.141×4+0.141×5+0.091×6+0.043×7+0.072×8+0.141×9+0.127×10

F2=-0.003×1-0.241×2-0.133×3+0.063×4-0.075×5+0.426×6+0.541×7+0.103×8-0.1×9+0.103×10

F3=-0.108×1-0.171×2-0.209×3+0.041×4+0.083×5-0.221×6-0.179×7+0.974×8-0.057×9+0.191×10

在上述分析的基础上，以F1、F2、F3为因子变量，取三个因子变量的方差贡献率为权重，可以得到以下计算公式：

F=a1×F1+a2×F2+a3×F3

即：F=0.7311×F1+0.1784×F2+0.0905×F3

计算1988年到2012年准格尔旗耕地利用变化的综合得分(图2)，1988-2012年准格尔旗的耕地利用变化的综合得分逐渐增加，整体呈台阶式波动增加。1988-1989年驱动力综合得分均为负值，分别为-0.0861、-0.0156；1990-2012年驱动力综合得分均为正值。1988-1996年综合得分增加比较缓慢，表明所选取的三个公共因子对准格尔旗的耕地变化的驱动力影响比较弱，1997年之后，综合得分的增加逐渐加快，表明影响准格尔旗耕地变化的驱动力逐渐加强，影响最大的驱动力因子为人口经济、产业、农业科技。

图2:准格尔旗耕地变化驱动力分值图

回归分析是一种揭示因变量与自变量之间变化规律的分析方法，将准格尔旗1988年到2012年的耕地面积做标准化处理，将其作为回归分析的因变量(Y)，把驱动力因子F1、F2、F3作为回归分析的自变量，得到如下的回归方程：Y=0.71F1+0.629F2+0.38F3+0.285。从回归方程中可以看出，三个公共因子对耕地变化影响作用大小不同，第一公共因子对耕地变化影响较大。

6结论

本文采用1988-2013年土地利用变化数据，对准格尔旗耕地利用现状、耕地利用动态变化进行分析，同时结合社会经济统计数据，利用spss软件主成分分析方法，对于影响准格尔旗土地利用变化的驱动因子进行分析，计算1988年到2012年准格尔旗耕地利用变化的综合得分，并进行回归建模分析，可以得到以下结论：

(1)截止到2013年，准格尔旗耕地面积69 767hm2，占土地总面积的9.10%。自1988以来，准格尔旗的耕地面积呈先上升后减少的趋势，但人均耕地面积不断下降，1988年到2000年由于人口增加和开垦荒地等原因耕地面积由66 098hm2，增加至70 431hm2，年增加耕地面积为361.08hm2，其中1992年到1995年间耕地面积增长较为缓慢；2000年至2012年期间，国家和地方政府积极改善区域生态环境，退耕还林还草，准格尔旗耕地面积呈逐年减少趋势，耕地面积共减少3 755hm2，年平均减少312.92hm2。

(2)采用SPSS软件，运用因子分析和主成分分析方法对准格尔旗耕地利用变化的社会人文因素进行综合定量的分析，得出耕地变化驱动力要素的相关系数矩阵，特征值、主成分贡献率和主成分载荷矩阵，得出影响准格尔旗耕地变化的主要有三个公共因子，三个公共因子的主成分公式分别为：在此分析的基础上，以F1、F2、F3为因子变量，取三个因子变量的方差贡献率为权重，可以得到以下计算公式：F=0.7311×F1+0.1784×F2+0.0905×F3

准格尔旗的耕地动态变化驱动因素归纳起来可分为人口经济、产业、农业科技三大因素。人口经济是导致准格尔旗耕地数量减少的主要驱动力，产业和农业科技是耕地数量变化的直接因素。随着经济的发展、人口增加和农业科技的投入，未来一段时间内，准格尔旗的经济发展引起的耕地数量减少仍将继续。

(3)采用回归分析方法，将准格尔旗1988年到2012年的耕地面积做标准化处理，作为回归分析的因变量，把F1、F2、F3三大驱动力因子作为自变量，得到如下的回归方程：Y=0.71F1+0.629F2+0.38F3+0.285。从回归方程中可以看出，三个公共因子对耕地变化影响作用大小不同，第一公共因子对耕地变化影响较大。

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Dynamic Change of Cultivated Land and Its Driving Forces in Zhungeer

GONG Can-wang,GU Jun-jie,HU Jun-de

(Eco-Environmental College,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot 010018)

Abstract:According the statistical data of zhungeer ordos city from 1988 to 2012, to calculate the changing situation of cultivated land resources.The total area of cultivated land showed a trend of increasing firstly and decreasing later.Totally, the cultivated land area had been increasing 361.08 hm2per year from 1988 to 2000, however, during 2000 to 2012, the cultivated land area showed a trend of decreasing by an average of 312.92 hm2year by year.Average arable land area reduced 19.05 hm2by person per year.Using the principal component method to analyze the driving factors of cultivated land changing that affected Zhungeer.It summarized as the population economic, industrial and agricultural science and technology factor.Taking three factors variable of the variance contribution rate as weight, calculating the comprehensive score of cultivated land changing: F=F2+0.1784*0.1784*0.7311*F1F3.Processing standardization for cultivated land as the dependent variable (Y), the three major driving factors as independent variables, the regression equation is: Y=0.71F1F2F3+0.285+0.38+0.629).

Key words:Dynamic change of cultivated land;Driving force analysis;Zhungeer

中图分类号：S28

文献标识码：A

文章编号：1004-1869(2015)02-0041-05

作者简介：巩灿旺(1988-),山东省新泰市人，硕士研究生，研究方向：土地信息技术。

收稿日期：2014-10-04