区域耕地总量动态平衡时空特征及对策研究——以黄河三角洲高效生态经济区为例

范恺悦,闫弘文*,李 申

1.山东师范大学地理环境学院,山东 济南250358

2.山东省土地综合治理服务中心,山东 济南250014

随着经济快速发展，如何合理利用耕地资源实现社会经济可持续发展成为人们关注的问题[1]。在此背景下，我国提出了“耕地总量动态平衡”，即保证该区域的土地在一定时期内粮食产量不降低，耕地总量不减少[2]。黄河三角洲作为我国最年度攃轻嗄的三角洲之一，其流域生态保护和高质量发展已上升为国家战略[3]。2020 年8 月31 日，中共中央政治局审议了《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》等文件[4]，强调黄河三角洲的高质量发展要坚持最严格的节约用地制度，生态保护要坚持数量、质量和生态“三位一体”保护的原则[5]。近年来，对于黄河三角洲的研究多集中于生态方面，如侯学会等[6]利用遥感数据提取黄河三角洲近30 年的植被绿度、干度、湿度的信息，在此基础上分析了该区域生态环境变化状况；许学工等[7]提出生态环境交错带理并结合“环境潜在指数”对该区域生态质量展开了现状及预警机制评估；关元秀等[8]为防止盐碱地进一步退化，通过遥感技术（RS）对黄河三角洲盐碱地的地理分布及盐渍化程度进行了实时可靠的评价。总体来看，对黄河三角洲生态环境状况研究较多，但针对黄河三角洲耕地数量、质量和生态的“三位一体”保护的研究较少。

因此，本文以2011-2018 年山东省黄河三角洲19 个县区的土地变更调查数据和统计年鉴为依据，从耕地数量、质量和生态的角度对黄河三角洲耕地总量动态平衡形势进行分析，为黄河三角洲生态环境保护和土地资源持续利用与管理提供科学依据。

1 研究区域概况

黄河三角洲地处黄河最末端的渤海湾南岸和莱州湾西岸且位于海洋、陆地、河流三相交汇处[9]，以其优越的地理位置连接了京津冀和山东半岛[10]，总面积达2.65 万km2。该区位于E117°31′-119°18′，N36°55′-38°16′之间，是黄河携带的泥沙淤积沉淀形成的扇状冲积平原。黄河三角洲盐渍化土地及盐碱地数量大、分布广，土壤盐渍化面积占总面积的50%以上[11]。黄河三角洲作为我国最后一个待开发的大河三角洲，后发优势明显，开发潜力巨大。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本研究基础数据主要来自山东省2011 和2018 年度耕地质量等别更新调查成果，从中提取了黄河三角洲2011 年度和2018 年度的耕地分等单元，通过ARGGIS 叠加和擦除操作得到黄河三角洲新增和减少的耕地面积、地类编码等信息。人口及相关经济资料来自研究区19 个县（市、区）的统计年鉴。

2.2 生态足迹模型构建

生态足迹指依据一定的人口数量，生产满足这些人的资源并且吸纳产生废弃物的生物资源性面积[12]。关于生态足迹的计算公式如下：

式中，EF为总生态足迹；ef为人均生态足迹；Ci为i种生物资源的人均消费量；Yi为世界上i种生物资源的平均产量；rj为均衡因子；N为人口数。

生态承载力指在不破坏某一地区生态质量的条件下，利用当地自然资源在一段时间内能够供给的最大人口数[13]。在计算生态承载力时需要乘上均衡因子和产量因子[14]。其计算公式为：

式中：EC为人均生态承载力，N为人口数，Ai为不同土地类型的生物生产性面积；rj为均衡因子；yi产量因子。

生态赤字/盈余是生态环境承载力评价结果系统内呈现的两种状态。生态赤字(盈余)计算公式为：

式中：ES为生态盈余；ED为生态赤字。

2.3 耦合协调度模型构建

2.3.1 综合评价指数 对系统内各指标进行线性加权得到综合评价指数(F)，用于衡量系统综合发展水平。其计算公式为：

式中：Wj为各指标权重，且；Uj为各指标标准化后的值；F为综合评价指数。

2.3.2 耦合度 根据耦合协调模型，得到耕地数量、质量、生态三者耦合度(O)的测算公式：

式中，O∈[0,1]；F1、F2、F3分别代表耕地数量、质量、生态的综合评价指数。

2.3.3 耦合协调度 耦合度虽能体现耕地数量、质量和生态相互作用程度，但在反映三者协同发展水平方面仍有不足，故引入耦合协调度(D)以判定三者的协同发展效应[15]。其计算公式为：

耦合协调度介于0～1 间，能体现出各个子系统协调状况的好坏以及良性耦合程度的高低。式中：M为三者的综合协调指数；a、b、c为待定系数。在征求专家意见基础上，基于德尔菲法将a、b、c分别赋0.3、0.3、0.4。

根据耦合协调度的大小并以已有文献的研究结果所提出的分类规范为基础，把系统之间的耦合协调发展情况进行分类[16]（表1）。

表1 黄河三角洲耕地数量、质量、生态耦合协调分类体系以及等级划分标准Table 1 Coupling coordination classification system and standards of farmland amount,quality and ecology

3 结果与分析

3.1 黄河三角洲耕地数量水平分析

2011-2018 年来，黄河三角洲地区耕地资源总量增长了13639.81 hm2，其二级地类以水浇地类型为主，占增长量的72.47%。数据显示黄河三角洲区域耕地总量呈上升趋势，由图1 可知，该区域基本实现了耕地总量动态平衡，但19 个县区中，8 个县区呈现不平衡的状态，主要集中在滨城区、惠民县以及寿光市，这些县区的耕地面积减少量均在700 hm2以上。且大部分县区的二级地类无法收实鹅现耕对地总量的动态平衡。

图1 黄河三角洲耕地数量动态平衡县区分布图Fig.1 Distribution of dynamic balance of cultivated lands in counties of Yellow River Delta

图2 黄河三角洲耕地质量动态平衡县区分布图Fig.2 Distribution of dynamic balance of cultivated land qualities in counties of Yellow River Delta

2011-2018 年间，黄河三角洲的耕地总量整体实现了平衡，但各县区的耕地总量仍有部分县区仍呈现不平衡的状态。

3.2 黄河三角洲耕地质量水平分析

根据黄河三角洲地区2011-2018 年耕地质量等别成果，以冬小麦实际单产为基准，根据标准粮换算系数把冬小麦及夏玉米实际单产换算为标准粮实际单产，核算研究区的实际产能变化[17,18]。

通过测算发现，2011-2018 年黄河三角洲耕地产能提高了30.48 kg/hm2，耕地质量总体提高。由图2 可知，黄河三角洲19 个县区中有13 个县区的耕地产能均有提高，提升最大的为东营市河口区，提升了171.45 kg/hm2；产能降低的县区有6 个，其中东营市垦利区的耕地产能单产下降最大，下降了210.19 kg/hm2。从产能变化结果来看，黄河三角洲耕地质量总体提高，仅小部分区域呈现降低的趋势。

3.3 黄河三角洲耕地生态水平分析

生物资源和能源资源消耗支撑了评价区内人口生产生活的主要活动，而由于基础数据限制，该次评价数据来源仅为各县区2018 年统计年鉴数据。经测算，2018 年黄河三角洲地区耕地总人均生态足迹为6.5191 hm2/人，实际总人均生态承载力大小为11.15 hm2/人，总人均生态盈余为3.3.0 hm2/人。总体来看，黄河三角洲人均生态承载力大于人均生态足迹，呈可持续发展的状态。通过对生态环境承载力进行分级（表2），同时对分级结果进行可视化处理（图3），黄河三角洲19 个县区中只有东营区和高青县为生态赤字，属于不可持续，其余县区均为生态盈余，由此可知在县区尺度上大部分县区均处于可持续发展状态。

表2 生态环境承载力定级Table 2 Grading of ecological en vironment carrying capacity

3.4 黄河三角洲各县区耦合协调度分析

根据极差标准化法对黄河三角洲各县区耕地总面积变化、耕地产能变化和耕地人均生态盈余/赤字三个指标进行标准化处理，根据专家打分法对耕地数量、质量和生态系统动态平衡的权重分别赋值0.3、0.3 和0.4，根据耦合协调模型，计算黄河三角洲19 个县（区）的耦合协调度（见图4）。

图3 黄河三角洲2018 年生态承载力Fig.3 Ecological carrying capacity of the Yellow River Delta in 2018

图4 黄河三角洲各县区耕地数量、质量、生态总体耦合协调情况Fig.4 Overall coupling coordination of cultivated land quantity,quality and ecology

由图4 可知，黄河三角洲19 个县区耕地数量、质量和生态的耦合度差异不大且耦合协调类型以中度耦合协调为主。东营市河口区耦合协调度最高为0.58，该区2011-2018 年新增耕地面积4908.17 hm2，产能单产提高171.45 kg//hm2，人均生态盈余0.492 hm2/人，远超过其余18 个县区，使得三个指标的综合指数均居于偏上的水平。东营市垦利区、滨州市滨城区和淄博市高青县属于极度失调衰退型，从属低耦合度协调。垦利区由于产能单产下降了201.19 kg/hm2，使得耕地质量综合指数最低；滨城区由于耕地面积减少量达1131.74 hm2，为该区域最多的地区，使得耕地数量综合指数最低；高青县因其生态赤字1.079 hm2/人，使其耕地生态综合指数最低。

4 结论与讨论

从耕地数量角度来看，2011-2018 年间黄河三角洲地区耕地总量增加，整体实现了动态平衡；从质量角度来看，耕地耕地质量总体提高；从生态角度来看，大部分地区呈可持续发展的状态。从耕地数量、质量和生态三者角度来看，耦合协调类型以中度耦合协调为主。针对以上结论，提出以下建议：

（1）实行建设用地总量和强度双控制。黄河三角洲各县区城市化程度不同，在县区尺度上难以全部实现总量的动态平衡。对于耕地总量不平衡的县区，实行建设用地总量和强度双控的硬约束，充分发挥土地规划总体管控和用途管制作用从而保持耕地总量稳定；

（2）构建高效生态产业体系。实现耕地总量动态平衡的前提，是必须协调经济发展、耕地保护和生态保护三者之间的平衡关系。通过对土地利用功能进行分区，科学布局，从而合理规划出农村生产、生活、生态空间，最终构建高效的生态产业体系[19]；

（3）转变思路，探索高质量发展新道路。为了提高黄河三角洲各县区的耕地质量，应该围绕该区域农业高质量发展的新目标，转变思路，走绿色开发、高效益开发的新渠道，发展高效、高值、高质的现代化农业，同时设立农业高质量发展科技-产业融合基金，共同解决其发展中面临的技术难题。