延安市耕地利用动态变化及其驱动力研究

台灵啸

(长安大学土地工程学院，陕西 西安 710054)

耕地是人类赖以生存与发展的资源和条件，合理利用耕地资源是保障国家粮食安全，促进国民经济可持续发展的需要，十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地是我国的基本国策，我国始终贯彻执行最严格的耕地保护制度和节约集约用地制度。但随着工业化、城镇化快速发展，耕地利用中存在的问题日益凸显，耕地保护也面临严峻挑战。因此，在此大背景之下，研究耕地利用动态变化规律，鉴别其驱动因素，对耕地保护与管理工作、保障国家粮食安全与生态安全、实施乡村振兴战略、促进农业现代化，具有重要参考价值和理论与现实意义。目前，国内外学者对耕地利用变化也进行了大量研究。国外学者主要通过建立回归模型分析耕地利用变化对经济发展的影响，缺乏经济发展对耕地变化的影响[1]。刘明达等运用空间分析法研究耕地资源，在空间上的差异与特定地区的耕地发展波动上加大研究力度，驱动力变化的定量方法有很多，大多数专家学者更倾向于多元统计方法，在多元统计法中，更多人进行因子分析、多元线性回归分析等分析方法[2]。本文以延安市为研究区域，以2010—2019年土地利用数据为基础，结合耕地利用动态度、主成分分析等模型，对近10a延安市不同时段耕地利用情况进行梳理，并确定其主导因素，以期为延安市耕地保护与可持续发展提供重要依据。

1 研究区概况

延安市地处陕西北部，黄河流域中部，黄土高原中南地区，是陕西省水土流失最为严重的地区之一。位于N35°21′～37°31′，E107°41′～110°31′，北与榆林相连，南与渭南、铜川、咸阳3市相临，东隔黄河与山西相望，西与甘肃庆阳接壤，面积约37037km2，人口226万。市辖宝塔、安塞2区，子长市1个县级市，延长、延川、志丹、吴起、甘泉、富县、洛川、宜川、黄龙、黄陵等10县。地貌以黄土高原、丘陵为主，地势东南低西北高。气候属暖温带半湿润易旱气候区，春季干燥少雨，夏季炎热多雨，秋季降温迅速，冬季雨雪稀少，光照充裕，年均气温9～12℃，年均降水量100～800mm。

图1 延安市行政区划图

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

以延安市2010年、2014年、2019年三期土地利用现状数据及延安市2010—2019年社会经济数据为基础，分析其耕地利用时空格局变化。土地利用现状数据来源于2010年、2014年、2019年变更调查数据；驱动因子数据主要来源于延安市和陕西省2011—2020年统计年鉴。

2.2 研究方法

2.2.1 耕地利用动态度

耕地利用动态度是反映特定地区特定时间内耕地数量变化程度的指数[3]，表达式：

式中，K为单一耕地利用动态度；Ua和Ub分别表示研究初期和末期耕地的数量；T为变化时间段。

2.2.2 主成分分析法

主成分分析法是指通过降维方式，将多个相关变量转换成少数不相关的变量，这些新的变量所包含的信息互相不重复，能够反映原始多个变量的大部分信息，减少变量之间共性问题干扰[4]。本文运用主成分分析法建立延安市2009—2019年耕地数量变化的驱动力模型，分析驱动因子对耕地变化的影响。

3 结果分析

3.1 耕地动态变化

3.1.1 耕地数量变化

由表1可知，延安市2010—2014年耕地面积整体呈增加趋势，共增加9665.61hm2，耕地利用动态度为0.0022%，其中，水田减少13.12hm2，水浇地减少562.20hm2，旱地增加10240.93hm2。2014—2019年耕地面积整体呈急剧下降趋势，共减少138855.97hm2，耕地利用动态度为-0.0477%，其中，水田减少625.85hm2，水浇地减少2835.84hm2，旱地减少135394.28hm2。旱地是延安市范围内最主要的耕地利用类型，与其气候条件密切相关，一定程度上造成延安市耕地质量水平总体偏低[5]。

表1 2010—2019年延安市耕地利用类型面积变化情况

3.1.2 耕地空间分布变化

由图2可知，延安市耕地主要分布在北部黄土梁峁状丘陵区、东部黄土残塬沟壑区以及南部黄土高塬沟壑区。2010—2019年延安市旱地变化最为明显，主要发生在研究区北部以吴起县、延川县、延长县、志丹县4个区县为主；2010—2019年水浇地空间格局变化呈分散状，各个区县均有发生，没有明显的集中区域；延安市水田主要分布于中部、西南部即宝塔区、富县县、甘泉县、黄陵县4个区县，2010—2019年该区域内水田均在不同程度上减少。

图2 2010年、2014年、2019年延安市耕地利用变化分布图

3.2 耕地变化驱动因素

耕地的时空动态演变受到自然、经济、社会、政策等因素交互作用，本文结合延安市区域特点，并以国内学者提出的综合新个、主导性、定性定量相结合原则为基础，选取延安市X1日照时数(h)、X2降水量(mm)、X3常住人口(万人)、X4GDP(亿元)、X5城镇化水平(%)、X6农业机械总动力(万kW)、X7第一产业(亿元)、X8第二产业(亿元)、X9第三产业(亿元)、X10农民人均纯收入(元)10个驱动因子，探究其对延安市耕地利用变化的影响。社会经济数据来源于延安市和陕西省2010—2020年统计年鉴。

为消除各变量间量纲关系，使数据具有可比性，利用SPSS 24.0对各个指标进行标准化处理，见表2，通过KMO和Bartlett检验后，再对各个指标进行主成分分析，得到其相关系数矩阵见表3，主要特征值及贡献率见表4，因子载荷矩阵见表5。根据分析结果，有3个主成分特征值大于1，贡献率分别为56.93%、23.372%、10.734%，当累积贡献率高于70%时，表明因子对总体解释度越高。所提取3个主成分累计贡献率为91.036%，满足数据分析要求。

表2 2010—2019年延安市各驱动因子标准化处理结果

表3 耕地变化驱动因子相关系数矩阵

结果表明，第一主成分与X3(常住人口)、X4(GDP)、X5(城镇化水平)、X7(第一产业)、X9(第三产业)、X10(农民人均纯收入)相关度较高，且均呈正相关。第二主成分与X1(日照时数)、X6(农业机械总动力)相关度较高，且均呈正相关。第三主成分与X6(农业机械总动力)相关度较高，且呈正相关。在主成分分析基础上，结合研究区实际情况，影响延安市耕地利用变化的主要因素可概况为人口因素、产业结构、农业技术、经济因素等4方面。人口上，2010年以来延安市常住人口由218.87万人上升至225.57万人，增幅为2.97%，人口的增加使人们对农副产品需求上升，加剧了对耕地资源的占用；随着延安市城市化进程，大量农村人口流向城市，造成耕地撂荒，且非农建设需要一定程度上导致耕地数量减少。产业结构上，农民为满足自身经济需要，将大量耕地转为果园等经济价值更高的土地利用类型，调整农业产业结构，且延安市一二三产业结构比例为11.9∶55.3∶32.8，产业结构上更加倚重工业、服务业，土地利用方式随之发生改变，使耕地面积减少。农业技术上，随着现代农业发展，更加注重培肥技术，单产提高一定程度上弥补了耕地数量减少带来的损失。社会经济发展水平上，2010年以来延安市GDP由863亿元上升至1663.89亿元，经济水平的上涨，加之西部大开发战略的提出，城镇建设需求增加，势必导致耕地面积的减少。

表4 特征值及贡献率

表5 载荷矩阵

4 结论

本文利用耕地利用动态度方法，确定2010—2019年延安市耕地利用动态变化特征，并用主成分分析确定影响延安市耕地利用变化驱动因子，所得结论如下。

2010—2019年延安市耕地呈现先增加后减少态势，但总体趋向减少，耕地利用动态度由0.0022%降为-0.0477%。2010—2014年共增加9665.61hm2，水田减少13.12hm2，水浇地减少562.20hm2，旱地增加10240.93hm2；2014—2019年共减少138855.97hm2，水田减少625.85hm2，水浇地减少2835.84hm2，旱地减少135394.28hm2。

延安市耕地面积在空间上主要分布于北部黄土梁峁状丘陵区、东部黄土残塬沟壑区以及南部黄土高塬沟壑区，各时期耕地变化空间差异特征不明显。

主成分分析结果表明，选取的10个驱动因子中，常住人口、GDP、城镇化水平、农民人均纯收入、三大产业、农业机械总动力最为显著，即影响延安市耕地利用变化的主要因素为人口因素、经济因素、产业结构、农业技术。