黑龙江垦区耕地集约利用时空格局分析

2020-10-14沈志淇徐嘉华

南方农业·中旬 2020年8期

沈志淇徐嘉华

摘要为了准确把握黑龙江垦区耕地集约利用水平及时空变化特征，以黑龙江垦区统计资料为数据源，基于PSR模型构建指标体系，采用熵权法确定指标权重，利用综合加权求和模型计算耕地集约利用度，并构建PSR系统协调度模型评价子系统之间的协调性，对黑龙江垦区耕地集约利用时空演变特征及影响因素进行深入探讨。结果表明：研究期间黑龙江垦区耕地集约利用水平明显提升，但2012—2014年呈波动下降趋势;黑龙江垦区各管理局的耕地集约利用度差异显著，整体呈现“东高西低”的空间分布格局;耕地集约利用协调度整体处于高协调状态，但系统协调度和子系统带动作用未同时达到高水平，垦区耕地集约利用水平还有上升的空间。

关键词耕地集约利用;PSR模型;时空演变;协调性分析;黑龙江垦区

中图分类号：F301.24 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.23.092

耕地作为国土资源的重要组成部分，是农业生产的基础，但其面积有限，随着近些年工业化、城镇化的快速发展，大量的耕地被非农化，耕地资源亮起了红灯。再加上土地生态污染、自然灾害和耕地浪费等问题，国家粮食安全受到了严重威胁。黑龙江垦区作为全国规模最大、农业现代化水平最高的垦区，在保障国家粮食安全方面具有举足轻重的作用。而耕地集约利用作为缓解耕地短缺与粮食安全矛盾的一个重要手段，能够指导垦区向着产量更好的方向发展。因此，研究黑龙江垦区耕地集约利用的演变规律，以提高粮食产量，提升垦区耕地利用综合效益，促进耕地可持续利用。

1 研究区概况与数据来源

黑龙江垦区横跨整个黑龙江省，位于东经123°40′～134°40′，北纬40°10′～50°21′，地处我国东北部小兴安岭南麓、松嫩平原和三江平原的黑土地区，区域内属于温带大陆性气候[1]。垦区下辖9个管理局，113个农牧场，辖区内土地总面积5.54万平方千米，现有耕地290.87万公顷，既是我国重要的商品粮基地，还是重要的粮食战略后备基地。

本研究中关于集约度计算的数据均来自于黑龙江省农垦总局统计局主编的《黑龙江省垦区统计年鉴》。

2 研究方法

2.1 构建评价指标体系

耕地集约利用与一定范围耕地的地形、地质、气候、土壤和水文等自然要素及包括经济发展现状、粮食需求、机械水平和政府政策的社会经济因素密不可分。本研究结合耕地集约利用内涵和PSR模型，遵循全面性、科學性、系统性、可量化性和动态性等原则，根据黑龙江垦区的实际情况，总结不同学者基于不同区域构建的评价指标体系的经验[2-4]，建立了黑龙江垦区耕地集约利用评价指标体系，见表1，该体系分为目标层、准则层和指标层，包含压力、状态和响应三个子系统，11个指标。

2.2 集约度模型

熵值法是一种基于指标本身所蕴含信息量的多少所进行的一种客观赋权法，能够避免主观信息的影响，做到完全客观，常常用于评价指标权重的确定[5]。本研究采用熵值法，通过数据标准化处理等一系列步骤来确定指标权重，并结合PSR系统计算出耕地集约度。

集约度计算公式（1）如下：

（1）

其中，F为耕地集约度，wij为指标权重，xij为指标标准化值。

2.3 协调度函数

鉴于本研究中的耕地集约度指标由PSR三个子系统构成，且三个子系统间互相作用互相联系，故引入协调度函数来度量此三个子系统之间的协同程度[6]。其公式如式（2）所示：

（2）

其中，C为系统协调度，P、S、R分别为三个子系统评价值。

3 结果与分析

3.1 垦区耕地集约利用时间变化分析

根据上述计算方法得到了黑龙江垦区2005—2017年耕地集约利用度，如图1所示.通过分析集约度变化趋势可知，2005—2017年总局耕地集约利用水平整体表现为上升趋势，集约利用度从2005年的0.457 2上升到2017年的0.576 2。具体来说可以分为三个阶段，第一阶段是2005—2011年，耕地集约度波动增长;第二阶段为2012年至2014年，耕地集约度呈阶段性下降趋势;第三阶段为2015年至2017年，耕地集约度虽有波动下降但增长迅速。

2005—2011年黑龙江垦区耕地集约度的波动幅度较大，而增长速度相对缓慢。此时黑龙江省经济发展水平较低，受到技术条件的限制，生产要素投入水平也相对较低。与其他阶段相比较，2005—2011年的地均劳动力更多，但大量投入的劳动力边际效益不高，对于耕地集约利用的促进作用不明显，即在这一时期对于劳动力的安排还不够合理。这一阶段的黑龙江垦区正在进行转型，从商品粮食生产基地转变为保障国家粮食安全的战略储备基地，是通过对各种生产要素的投入进行不断调整来提高耕地集约度的一个时期。

2012—2014年，黑龙江垦区耕地集约度下降明显，处在一个低水平的阶段。除了这一时期洪水灾害导致产量较低的原因以外，2012—2014年的地均化肥投入、科技投入、劳动力投入等指标都有不同程度下降。这一时期主要外界环境的影响导致耕地集约水平不高。

2015—2017年黑龙江垦区耕地集约度呈现良好的上升势头，尤其是2015年，垦区耕地集约度相较于2014年增幅达到了17.36%。这一时期，黑龙江垦区充分保证了生产要素的投入，地均机械投入量、电力投入和有效灌溉指数等指标都达到了最高值，而且这一时期是黑龙江农垦政府行政职能改革的过渡期，正在向着垦区集体化、农场企业化发展，这种变化改进了垦区的工作模式，使垦区的耕地集约利用水平实现了大幅度提升，发展趋势良好。

3.2 垦区耕地集约利用空间差异分析

黑龙江各垦区耕地集约利用度有显著差异，且分布不均，总体上以哈尔滨管理局为界，呈现“东高西低”的空间分布格局。

2005—2017年间各管理局平均耕地集约利用度如表2所示。其中，集约利用度最高的是建三江管理局，为0.558 6，

集约利用度最低的是九三管理局，为0.196 5。

垦区耕地集约利用度空间分布图如图2所示。从空间分布来看，建三江管理局、宝泉岭管理局、牡丹江管理局和红兴隆管理局（东四局）耕地平均集约利用度较高，均大于0.4。这些区域基本分布于三江平原地区，耕地自然条件优越，地处黑龙江省东部地区，水资源丰富，气候温和，地势平坦，适合种植业的发展。同时，该区域生产规模大，农机化程度高，国家政策的引导力度大，因而耕地集约化水平较高。哈尔滨管理局距离省会哈尔滨市较近，靠近需求市场，运输成本低，且农产品需求量大，相应的耕地集约利用度也偏高。齐齐哈尔管理局、绥化管理局、北安管理局和九三管理局（西四局）的耕地平均集约利用度较低，其中北安管理局和九三管理局的集约利用度均小于0.2。这些区域主要位于松嫩平原北部以及小兴安岭地区，地理位置相对靠北，光热条件较差，气候较干燥，地势起伏相对较大，人口稀少，多种植旱作作物，投入强度和利用效率以及产出水平相对低下，相应的耕地集约利用水平偏低。

3.3 协调度分析

黑龙江垦区管理局历年的耕地集约度和PSR系统的协调度（C）变化如图3所示。通过分析可知，2005—2017年黑龙江垦区PSR系统协调度波动幅度较大，总体呈上升趋势，协调度值由2005年的1.653上升到2017年的1.667，其中在2011年协调度达到最高值1.701，在2013年协调度出现最低值1.642，各年PSR协调度处于较高水平。

基于协调度，结合时段和PSR准则层中各指标评价值来具体分析，见图4、图5、图6。1）2005—2009年，协调度呈波动增长，协调度值由1.653上升到1.670。但该时段内子系统之间发展不平衡，各指标的变化幅度均较大，状态系统中各指标评价值均有上升，响应系统和压力系统中大部分指标评价值有所上升，部分指标评价值下降，但上升的指标评价值弥补了下降值。2）2009—2011年，协调度值快速上升，并达到峰值。在这一阶段，压力系统呈下降趋势，响应系统呈上升趋势，虽状态系统为表现上升趋势但系统中各指标评价值较高，尽管系统内部协调程度在不断上升，但各子系统还并未实现均衡。3）2011—2013年，协调度值迅速下降，由1.701降至1.643，这一阶段除压力系统上升以外其余子系统都出现下降趋势，尤其是状态系统，下降幅度较大，以至于压力系统协调值的增长并不能弥补状态和相应系统的下降。4）2013—2017年，协调度呈波动上升，各子系统协调值都呈现上升趋势，压力系统趋向均衡，另外两个子系统的变化幅度仍然较大，没有均衡发展的趋势。

对耕地集约度和PSR协调度对比图进行分析，总体来看，垦区耕地集约水平与PSR系统协调度值呈现相同的变化趋势，耕地集约水平升高时，PSR系统的协调值也处在增长阶段。但在某些时刻耕地集约利用度与协调度表现出了相反的趋势，例如在2008年和2010年，在这两个时间点，协调度值较高，但耕地集约水平较低，处在一个趋势上。结合这两个时刻的指标评价值可知，在这两个时刻各指标评价值都较低，虽然PSR中的三个子系统之间较为均衡，但是由于子系统的带动作用较差，导致了集约度水平不高。除此之外，2014年以前的集约度要高于2014年以后的集约度，但是2014年以前的集约度平均值要低于2014年以后的集约度平均值。即在2014年以后耕地集约水平的提高并没有使PSR的各系统达到最佳平衡状态，耕地集约度的提高很大一部分原因是PSR子系统的强带动作用。

4 结论与建议

4.1 结论

4.1.1 时序变化

2005—2017年，黑龙江垦区在原有耕地集约利用的基础上，凭借优越的耕地资源以及先进的农机产品，耕地集约利用水平整体呈快速增长趋势;2012—2014年，由于受自然灾害和投入强度减少的不利影响，耕地集约利用度波动下降。

4.1.2 空间布局

黑龙江垦区各管理局耕地集约利用度差异显著，空间分布不均衡，总体呈现“东高西低”水平。并且，随着时间的演变，东西部管理局耕地集约利用水平的差距没有缩小，反而越来越大。垦区耕地受自然因素、生产要素投入以及政策导向的影响，东四局集约利用度水平普遍高于西四局，中部哈尔滨管理局区位条件便利，市场供求关系和运输成本导致其集约利用度处于较高水平。

4.1.3 PSR系统协调度

黑龙江垦区耕地集约利用协调度处于高协调度状态，大多时刻耕地集约利用度与系统协调度呈现相同变化趋势。

4.1.4 影响因素

集约度水平受到协调度和PSR子系统带动作用两方面的影响。在黑龙江垦区，耕地集约利用过程中并未实现使系统协调度和子系统带动作用同时达到高水平，黑龙江垦区耕地集约利用还有进步的空间。

4.2 建议

在黑龙江垦区的耕地利用中，應充分发挥不同地区自然条件的优势，因地制宜开展农业生产，加大西部地区垦区的生产要素投入，调整种植结构，注重垦区的均衡发展，缩小区域集约利用水平的差距。在注重生产要素投入强度的同时也要注重耕地集约利用压力、状态和响应的各指标之间的协调性，使耕地利用过程更加合理、科学。

参考文献：

[1] 宋戈，梁海鸥，林佳，等.黑龙江省垦区耕地利用综合效益评价及驱动力分析[J].经济地理.2010，30（5）：835-840.

[2] 梁倩倩.河南省耕地集约度时空差异及其影响因素分析[D].开封：河南大学，2016.

[3] 吕晓，牛善栋，李振波，等.中国耕地集约利用研究现状及趋势分析[J].农业工程学报，2015，31（18）：212-224.

[4] 杜国明，刘彦随.黑龙江省耕地集约利用评价及分区研究[J].资源科学，2013，35（3）：554-560.

[5] 高珊，黄贤金.基于PSR框架的1953—2008年中国生态建设成效评价[J].自然资源学报.2010，25（2）：341-350.