2007-2018年文山州耕地压力的变化特征

李 靖， 彭海英*， 刘新有

(1.云南财经大学 国土资源与持续发展研究所， 云南 昆明 650221； 2.云南省滇中引水工程建设管理局 昆明分局， 云南 昆明 650021)

0 引言

【研究意义】消除贫困和饥饿，是2030年可持续发展议程规划中可持续发展目标(Sustainable Development Goals, SDGs)的重要内容，在当前及今后相当长时期内，粮食生产和供给对人类社会经济繁荣和政治稳定至关重要。耕地资源是农业生产最基本的物质条件，其数量和质量变化必将引起粮食产量变化，影响粮食有效供给及区域粮食安全水平[1]，探明文山州耕地压力的变化特征，对保证其粮食有效供给及区域粮食安全水平具有重要意义。【前人研究进展】改革开放以来，我国工业化及城镇化进程加快，耕地资源日益受到工业和城市土地利用的经济竞争。DENG等[2]研究发现，1986-2000年，全国耕地数量净增加1.9%，但耕地生产潜力却减少2.2%。刘纪远等[3]研究表明，20世纪80年代末至2010年，中国耕地面积增加1.82万km2，新增耕地面积主要集中在东北、华北和西北农牧交错区，耕地面积减少主要是因为东南沿海的城镇化建设用地及工矿用地占用所致。2000-2015年，全国城镇化建设用地和工业化用地占用耕地的比例仍呈上升趋势，中国东、南部地区减少的耕地大多转化为建设用地，且其空间格局呈现由东、南部地区向中、西部转移的趋势[4]。究其原因：由于耕地生产潜力受到光、热、水等自然资源和生产、生活方式空间异质性的影响较大，东北、华北和西北地区大量新增耕地的光、热、水等资源配置较差，其生产潜力低；而东、南部地区被新增建设用地占用耕地的光、热、水等资源配置较好，其生产潜力较高。【研究切入点】中国是世界人口大国，人均耕地资源十分有限且区域差异较大。区域粮食安全是国家整体粮食安全的重要组成部分，在人口增加、优质耕地持续减少、人民生活水平不断提高的背景下，既要满足对粮食消费增长要求，又要实现农作物增产、农民增收和改善生态环境三者的有机统一，必须充分认识和理解区域耕地资源利用现状及存在问题，探究耕地压力变化产生的原因，得出可提供科技支撑的研究案例。【拟解决的关键问题】选取2007-2018年文山州耕地面积、粮食播种面积和农作物播种总面积等数据，探明2007-2018年文山州人口及耕地面积的变化特征，分析区域耕地压力的变化及其主要影响因子，为文山州粮食安全水平保障及耕地的恢复与保护提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

文山州地处云南省东南部，全境辖文山县、砚山县、西畴县、麻栗坡县、马关县、丘北县、广南县和富宁县，区域总面积31 456 km2，其中山区和半山区占区域总面积的97%，境内喀斯特地貌发育；区域内气候属亚热带季风气候，年均气温19℃，年均降雨量779 mm，旱、雨季节明显；全州2018年年末常住人口363.6万人，其中少数民族人口210.9万人(占总人口的58.49%)，人口城镇化率40.75%；全年国内总产值859.06亿元，其中农业总产值249.73亿元，年粮食总产量163.62万t，其中稻谷和玉米分别为45.34万t和80.72万t，油料、三七、辣椒、烤烟、甘蔗和蔬菜等经济作物产量分别为7.52万t、1.06万t、22.48万t、5.02万t、154.25万t和97.76万t。

1.2 数据来源

粮食播种面积、作物总播种面积、人口总量、粮食产量来源于2008-2019年《云南年鉴》和《云南农业统计年鉴》，耕地面积来源于2008-2019年《文山州统计年鉴》。

1.3 研究方法

1.3.1 人均最小耕地面积 粮食产量变动系数、粮食自给率、粮食储备水平、人均粮食占有量、低收入阶层粮食保障水平等，是当前国内外研究中用于测度粮食安全程度的常规指标[5-6]。基于最小耕地法构建的耕地压力指数模型，运算简便、易于操作，能科学合理反映耕地变化与粮食安全之间的关系[7-8]，其测算公式如下。

Smin=β×(Gr/1 000×P×q×k)

式中，Smin为最小人均耕地面积(hm2/人)，是指在一定区域范围内，一定的食物自给水平和耕地生产力条件下，为满足人口正常生活的食物消费所需的耕地面积；β为食物自给率，研究取100%；P为粮食单产(t/hm2)；q为粮食播种面积占作物总播种面积的比例；k为复种指数(区域全年作物总播种面积与区域总耕地面积的比例)[9]；Gr为人均粮食需求量(kg/人·a)，研究取400 kg/(人·a)[10]。

1.3.2 耕地压力指数 耕地压力指数为最小人均耕地面积与实际人均耕地面积之比。通过耕地压力指数可衡量一个地区耕地资源的稀缺和冲突程度，确定耕地保护的阈值，是耕地保护的重要调控指标，也是测度粮食安全程度的重要指标[6,11]。

Y=Smin/Sa

式中，Y为耕地压力指数；Smin为最小人均耕地面积(hm2/人)；Sa为实际人均耕地面积(hm2/人)。Y值越大，则该地区耕地资源压力越大，粮食安全问题越显著。当Y>1时，人均实际耕地面积低于最小人均耕地面积，耕地压力突出，不利于保障粮食安全，应立即采取紧急措施，加大耕地保护和恢复力度；Y=1时，应适当加强耕地保护力度，尽可能防止耕地流失，保障正常的粮食需求；Y<1时，耕地压力不明显[12]。

1.3.3 耕地总面积、人均粮食占有量和粮食单产的变化趋势 运用一元线性回归模型描述文山州耕地面积、人均粮食占有量和粮食单产等要素变化特征，其一元线性回归方程的斜率表示该要素的变化速率，方程斜率为正表示要素值随时间变化呈上升趋势，方程斜率为负则表示要素值随时间变化呈下降趋势[13]。

1.3.4 耕地压力指数与人口、粮食产量和耕地面积的相关性 采用皮尔逊相关分析方法[13]进行。

1.3.5 未来耕地压力指数变化预测 采用灰色预测模型[13-14]预测文山州2021-2025年耕地压力指数的变化。

2 结果与分析

2.1 文山州耕地压力指数的变化

2.1.1 人口 从图1看出，2007年文山州总人口为340.90万人，至2018年为365.40万人，2007-2018年文山州总人口呈缓慢上升趋势，年均增长2.23万人；2007-2018年全国大陆人口(全国年度统计公报)和云南省人口(云南省统计年鉴)年均增长分别为673.55万人和28.68万人。2007-2018年文山州总人口的变化趋势与2008-2019年全国人口和云南省人口的变化趋势一致。

图1 文山州2007—2018年人口数的变化

2.1.2 耕地面积与粮食播种面积 从图2可知，2007—2018年文山州耕地面积和粮食作物播种面积占作物总播种面积比例的变化。耕地面积：2007—2018年为22.399～22.638万hm2，其中2007年最小，为22.399万hm2；2018年最大，为22.638万hm2。总体看，2007—2018年文山州耕地面积呈波动式上升趋势，至2018年止共计增加2 393.89 hm2，与同期中国和云南省耕地总面积增长的变化趋势一致[2-3,15]。粮食作物播种面积占比：2007—2018年为51.724%～65.948%，其中，2007年占比最大，为65.948%；2018年占比最小，为51.724%。总体看，文山州层面上，2007-2018年文山州粮食播种面积占作物播种面积的比例呈下降趋势，说明期间粮食作物种植比例下降，可见粮食生产受其他作物的竞争较大。

图2 2007-2018年文山州耕地面积的变化

2.1.3 粮食产量和人均粮食占有量 从图3看出，2007—2018年文山州粮食产量和人均粮食占有量的变化。粮食产量：2007—2018年为5.071～7.024 t/hm2；其中2007年最低，为5.17 t/hm2；2018年最高，为7.14 t/hm2。总体看，2007-2018年文山州粮食产量呈持续上升趋势，2018年较2007年提高42.06%。人均粮食占有量：2007—2018年为333.00～442.30 kg/人，其中，2007年最低，为333.00 kg/人；2018年最高，为442.30 kg/人。总体看，2007-2018年文山州人均粮食占有量呈持续上升趋势，与中国同期人均粮食占有量增长的变化趋势一致[16]。

图3 2007—2018年文山州粮食单产和人均粮食占有量的变化

2.1.4 人均实际耕地面积和最小耕地面积 从图4可知，2007—2018年文山州人均实际耕地面积和最小耕地面积的变化。人均实际耕地面积：2007—2018年为0.061～0.066 hm2/人，其中2007年为0.066 hm2/人，2018年为0.061 hm2/人。总体看，除2008年相较2007年略有上升外，2009-2018年文山州人均实际耕地面积呈持续下降趋势，2018年较2007年下降7.34%。同期文山州总人口和耕地总面积均呈上升趋势，但由于耕地总面积的增长速率小于总人口增长速率，导致区内人均耕地面积呈下降趋势。人均最小耕地面积：2007—2018年为0.106～0.142 hm2/人，其中，2007年为0.138 hm2/人，2018年为0.106 kg/人。总体看，除2007—2010年略呈上升趋势外，2011—2018年呈下降趋势。

图4 2007-2018年文山州人均实际耕地面积和最小耕地面积的变化

2.1.5 耕地压力指数 从图5看出，2007—2018年文山州耕地压力指数为1.794～2.196，耕地压力指数均大于1，说明其实际人均耕地面积低于最小人均耕地面积，耕地为保障粮食安全承受的压力明显。其中2007年为2.095，2018年为1.794。总体看，除2008-2010年呈上升趋势外，2011-2018年均呈波动式下降趋势，与中国同期耕地压力指数呈下降趋势一致[17]，与云南省同期耕地压力指数呈上升趋势相反[15]。

图5 2007—2018年文山州耕地压力指数变化特征

从图6可知，文山州各县2003-2018年耕地压力指数均值为1.428～2.785，依次为西畴县(2.785)>广南县(2.676)>麻栗坡县(2.193)>富宁县(1.982)>马关县(1.838)>文山县(1.825)>砚山县(1.604)>丘北县(1.428)。除丘北县外，2007-2008年西畴县耕地压力指数呈上升趋势，2009-2018年呈波动式下降趋势；2007-2009年文山县耕地压力指数呈上升趋势，2010-2018年呈波动式下降趋势；2007-2010年砚山县、麻栗坡县、马关县、广南县和富宁县呈上升趋势，2011-2018年呈波动式下降趋势；与文山州的耕地压力指数变化趋势一致。总体看，除丘北县外，文山州下辖各县耕地压力指数均呈下降趋势，其中西畴县下降速率最大，其余依次为麻栗坡县、马关县、广南县、砚山县、文山县和丘北县。

图6 2007-2018年文山州各县耕地压力指数的变化

2.2 文山州耕地压力指数变异系数的变化

从图7看出，在文山州县级层面上，马关县2007-2018年耕地压力指数变异系数最大，说明马关县耕地压力指数的年际变化幅度相对较大，其次依次为麻栗坡县、西畴县、广南县、富宁县、砚山县、丘北县和文山县；在文山州层面上，2007-2018年间，文山州下辖各县之间耕地压力指数变异系数呈波动式下降趋势，说明文山州境内各县之间耕地压力指数的区域差异逐渐减小。

图7 2007-2018 年文山州耕地压力指数的时空间变化

2.3 2021-2025年耕地压力指数变化预测

基于灰色预测模型GM(1,1)预测得到2021-2025年文山州耕地压力指数的方差比和小误差概率分别为0.450和0.857，精度检验为合格[13-14]，说明预测效果较好。从图8可知，2021-2025年文山州耕地压力指数呈持续下降趋势，但耕地压力指数均大于1，说明文山州未来5年依然面临较严峻的粮食安全压力。

图8 2021-2025年文山州耕地压力指数预测

2.4 2007-2018年文山州各县耕地压力指数与耕地面积、人均粮食占有量和粮食单产的相关性

从表1和表2看出，除富宁县外，文山州下辖各县2007-2018年耕地面积均呈下降趋势，而人均粮食占有数量和粮食单产均呈上升趋势。从州层面看，耕地面积、人均粮食占有量和粮食单产与耕地压力指数均呈负相关，说明文山州耕地面积增加和粮食单产提高均在一定程度上有利于缓解区域耕地压力；其中，粮食单产与耕地压力指数相关系数的绝对值高于耕地面积、人均粮食产量与耕地压力指数相关系数绝对值，说明粮食单产对耕地压力指数的影响大于耕地总面积对耕地压力指数的影响。从州辖各县层面看，文山州各县耕地压力指数与耕地面积的相关系数为-0.876～0.715，除文山县、丘北县和富宁县的耕地面积与耕地压力指数呈负相关外，其余各县耕地面积与耕地压力指数均呈正相关，说明砚山县、西畴县、麻栗坡县、马关县、广南县耕地面积减少在一定程度上增强了其耕地压力；文山州各县人均粮食占有量和粮食单产的相关系数分别为-0.969～0.182和-0.967～0.212，除马关县人均粮食占有量与耕地压力指数呈正相关，丘北县粮食单产与耕地压力指数呈正相关，其余各县人均粮食占有量、粮食单产与耕地压力指数呈负相关。说明人均粮食占有量、粮食单产的提升在一定程度上可缓解区域耕地压力。从州层面和州辖各县层面看，耕地总面积与耕地压力指数相关系数的绝对值均小于粮食单产与耕地压力指数的绝对值，说明文山州下辖各县耕地压力指数更容易受到粮食单产的影响。

表1 2007-2018年文山州耕地面积、人口数量和粮食单产的一元线性回归一次方程斜率

表2 2007-2018年文山州耕地压力指数与耕地总面积、人口数量和粮食单产的相关系数

3 讨论

在脱贫攻坚成效巩固和乡村振兴战略全面推进期，推动城乡发展转型升级，在西部地区通过投资拉动需求导向的城乡建设和耕地占用，在一段时期内仍可能呈持续增长趋势，可能导致区域土地利用持续受保障城乡发展、养活众多人口和支撑生态建设的历史性考验[18]，进而一定程度上影响区域粮食安全。研究结果表明，2007-2018年文山州总人口呈缓慢上升趋势，年均增长2.23万人；文山州耕地面积呈波动式上升趋势，至2018年止共计增加2 393.89 hm2；粮食播种面积占作物播种面积的比例呈下降趋势；粮食产量和人均粮食占有量呈持续上升趋势；人均实际耕地面积除2008年相较2007年略有上升外，2009-2018年文山州人均实际耕地面积呈持续下降趋势；人均最小耕地面积除2007—2010年略呈上升趋势外，2011—2018年呈下降趋势；耕地压力指数为1.794～2.196，耕地压力指数均大于1，说明其实际人均耕地面积低于最小人均耕地面积，耕地为保障粮食安全承受的压力明显；文山州各县耕地压力指数为1.428～2.785，依次为西畴县(2.785)>广南县(2.676)>麻栗坡县(2.193)>富宁县(1.982>马关县(1.838)>文山县(1.825)>砚山县(1.604)>丘北县(1.428)；文山州各县耕地面积的相关系数为-0.876～0.715，除砚山县、西畴县、麻栗坡县和马关县的耕地面积与耕地压力指数呈正相关外，其余各县耕地面积与耕地压力指数均呈负相关；各县人均粮食占有量和粮食单产的相关系数分别为-0.969～0.182和-0.967～0.212，除马关县人均粮食占有量和丘北县粮食单产与耕地压力指数呈正相关外，其余其余各县人均粮食占有量和粮食单产与耕地压力指数均呈负相关。提高粮食单产可一定程度上缓解耕地压力。在中国耕地资源尤其是优质耕地资源十分有限的前提下，提高耕地生产力是降低人均耕地面积、减轻耕地资源压力、提高区域粮食安全的最根本和最有效的途径[6]。张鹏岩等[19]研究指出，科技进步水平、物质投入因子、环境与气候因子和政策因子等是粮食单产的重要影响要素。在客观认识区域特征基础上，通过增强科技研发和相应的物质投入，进一步提升耕地生产力以提升区域粮食安全保障。孙波等[20]认为，化肥投入有助于提高耕地生产力，但在使用过程中，应依据区域耕地特征，构建并应用化肥减施增效的耕地地力综合管理模式，采用精确施肥、替代施肥和施用高效肥料提高当季化肥利用率，培育和提升耕地地力，推动长期稳定提高化肥养的分利用效率，实现藏肥于地，以减轻其对环境的影响[21]。耕地资源的多功能特点及比较经济效益差异决定了耕地向非农用转移的必然趋势[6,21]。在人口增长和人均消费持续提升背景下，粮食需求量持续增加。通过良好的土地管制政策，推动耕地资源利用与管理实施调控，推动土地资源的的优化配置势在必行。应落实“珍惜和合理利用每一寸土地”的基本国策，进一步强化行政管制，严格限制耕地资源向非农利用转移，消减耕地过度性损失，加强耕地保护、耕地整理和耕地修复，保证耕地资源数量，保证实际人均耕地面积，同时提高耕地利用效率，以保障和提升国家和区域粮食安全。

4 结论

研究结果表明，2007-2018年文山州耕地压力指数呈下降趋势，全州各县之间耕地压力指数的区域差异逐渐减小，但历年耕地压力指数均大于1，说明文山州耕地压力指数偏大，区域面临实际人均耕地不足的威胁。粮食单产与文山州耕地压力指数的相关性较大，全州的相关系数为-0.937，是影响文山州耕地压力指数的主要因素。在耕地面积、总人口和粮食单产均呈上升趋势的背景下，耕地面积增加及粮食总产量上升速率均跟不上人口总量的上升速率，同时区域面临非粮作物扩张导致的农地需求竞争的威胁，一定程度上也威胁区域粮食安全。因此，增强科技研发和相应的物质投入，提升耕地生产力，提高单位面积粮食产量，同时严格限制耕地资源向非农利用转移，加强耕地保护、耕地整理和耕地修复，是降低文山州耕地压力并提升区域粮食安全的保障。