湖南省耕地面積變化預(yù)測及其驅(qū)動力研究*

彭志剛，胡賢輝，李艷超，曹秋平

(湖南師范大學資源與環(huán)境科學學院，湖南 長沙 410081)

湖南省耕地面積變化預(yù)測及其驅(qū)動力研究*

彭志剛，胡賢輝，李艷超，曹秋平

(湖南師范大學資源與環(huán)境科學學院，湖南 長沙 410081)

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，建設(shè)用地占用耕地的需求量增大，湖南省耕地面積逐年減少。通過灰色預(yù)測方法，依據(jù)2000－2008年統(tǒng)計年鑒資料，預(yù)測未來幾年湖南省耕地面積變化情況。同時，使用SPSS17.0對耕地面積變化進行主成分分析，結(jié)果顯示，經(jīng)濟發(fā)展和人口密度是導(dǎo)致湖南省耕地面積變化的主要驅(qū)動因子。因此，控制人口增長，提高人口素質(zhì)，集約利用土地等是實現(xiàn)湖南省耕地可持續(xù)利用的有效途徑。

耕地面積預(yù)測;灰色預(yù)測模型;主成分分析;湖南省

湖南作為中國的一個農(nóng)業(yè)大省和全國最重要的商品糧基地，其耕地數(shù)量的變化直接影響到湖南省乃至全國的糧食安全態(tài)勢。改革開放以來，隨著湖南省經(jīng)濟的高速發(fā)展和城鎮(zhèn)規(guī)模的迅速擴張，大量耕地在城市化過程中消失，人多地少的矛盾日益突出，目前人均耕地只有0.055公頃。耕地資源的變化是區(qū)域土地利用變化的核心，受自然、社會、經(jīng)濟、技術(shù)和歷史等因素的影響，因此，耕地的變化和流向反映了社會經(jīng)濟發(fā)展的基本態(tài)勢［1］。耕地資源的變化是影響中國可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題［2］。研究湖南省耕地面積變化過程及其驅(qū)動力，對制定有針對性的符合湖南省實際情況保護耕地的政策法規(guī)及優(yōu)化資源配置、提高耕地的綜合利用效益，引導(dǎo)湖南省耕地可持續(xù)利用具有積極意義。筆者試圖通過定性與定量相結(jié)合的方法，研究湖南省2000－2008年耕地資源變化的驅(qū)動力并建立模型，以此揭示湖南省耕地面積變化及其驅(qū)動力。

一 湖南省耕地利用變化情況

由于我國耕地面積統(tǒng)計口徑的變化，本文選取2000年以后耕地面積數(shù)據(jù)作為研究對象。根據(jù)表1所示，自2000年起到2007年湖南省耕地面積逐年減少，到2007年耕地面積有所回升，但回升速度明顯低于下降速度。

本文通過資料收集分析認為導(dǎo)致湖南省耕地面積回升的原因主要是自2001年起我國及湖南省政府出臺的各項嚴格保護耕地政策，如∶《耕地占補平橫考核辦法》、《關(guān)于切實做好耕地占補平衡工作的通知》、《關(guān)于規(guī)范補充耕地驗收有關(guān)問題的通知》等政策開始發(fā)揮效力，有效地遏制了耕地面積的減少。根據(jù)湖南省土地利用總體規(guī)劃，2010年湖南省耕地保護量為378.73萬公頃，2020年為377.00公頃［3］。規(guī)劃期內(nèi)耕地面積與實際增長趨勢相反。為了更好地反映耕地保護目標與耕地面積變化的實際情況，文章使用灰色預(yù)測模型對湖南近幾年的耕地面積進行預(yù)測。

表1 湖南省近年來耕地面積變化表

二 湖南省耕地面積預(yù)測

(一)灰色模型原理

灰色預(yù)測模型由鄧聚龍教授于20世紀80年代初提出，研究包含已知信息和未知信息的灰色系統(tǒng)問題［4］。耕地變化系統(tǒng)中，影響要素之間的關(guān)系既具有確定型關(guān)系，也有難以確定關(guān)系的要素。本文利用時間序列對應(yīng)的耕地變化數(shù)據(jù)使用灰色模型預(yù)測未來耕地變化量。建模過程如下∶

給定原始數(shù)據(jù)∶

x(0)={x(0)(1)，x(0)(2)，x(0)(3)，…，x(0)(n －1)，x(0)(n)}

對原始數(shù)據(jù)做第一次累計相加∶

x(1)={x(1)(1)，x(1)(2)，x(1)(3)，…，x(1)(n －1)，x(1)(n)}

相應(yīng)微分方程為∶dx(1)/dt+ax(1)=u

其中a為待辨識參數(shù)，u為待辨識參數(shù)內(nèi)生變量。

結(jié)果相應(yīng)處理得灰色預(yù)測的時間響應(yīng)函數(shù)為∶

x(1)(k+1)=(x(0)(1)－u/a)eak+u/a

根據(jù)^x(0)(k)=(^x(1)(k)－^x(1)(k－1))可得模型預(yù)測值序列為∶

^x(0)={x(0)(2)，x(0)(3)，…，x(0)(n －1)，x(0)(n)}

灰色模型建立后一般要進行關(guān)聯(lián)度檢驗及小誤差概率檢驗。關(guān)聯(lián)度是模型數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)的相近程度，一般r＞ρ為滿意(ρ為分辨因數(shù)，0≤ρ≤1，一般取 ρ=0.5)。小誤差概率P越大越好。

(二)灰色模型建立

根據(jù)灰色模型原理和方法，以湖南省各年份耕地面積數(shù)據(jù)(見表2)建立GM(1，1)模型。

表2 數(shù)據(jù)擬合值及2011－2013年預(yù)測值

(三)預(yù)測結(jié)果討論

由于2020年耕地保有量的測算是通過部門預(yù)測法、人口預(yù)測法、多元分析法、城市化分析法等方法經(jīng)過加權(quán)分析等得出最終的結(jié)果，能作為湖南省耕地保護長期堅持的目標值。耕地面積的變化在未來時間序列內(nèi)具有不確定性，通過灰色模型能預(yù)測某一時刻的特征量，通過對這一時刻的特征量與耕地保護總體目標的對比，我們可以制定相對應(yīng)的耕地保護力度或耕地占用指標。如模型分析結(jié)果顯示，到2009年，湖南省耕地面積就已經(jīng)突破377.0萬公頃的界限，并且每年以勻速減少。通過對這一結(jié)果的分析，文章認為應(yīng)該堅持不懈地堅持我國耕地保護政策，同時通過土地整理開發(fā)復(fù)墾等項目平衡建設(shè)用地對耕地的占用，保持湖南省耕地面積不低于377.0萬公頃。為了更好地掌握耕地面積變化情況，制定靈活可行的政策，文章以下內(nèi)容對湖南省耕地面積變化驅(qū)動進行分析。

三 湖南省耕地面積變化驅(qū)動力分析

(一)指標選取

生態(tài)退耕、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和建設(shè)占用是耕地數(shù)量下降的主要原因［5］。因此，本文主要選取以下經(jīng)濟因素指標作為驅(qū)動因子∶城市化水平(X1)、地區(qū)生產(chǎn)總值(X2)、規(guī)模以上工業(yè)總產(chǎn)值(X3)、社會消費品零售總額(X4)、人口密度(X5)、糧食總產(chǎn)量(X6)、地方財政收入(X7)、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入(X8)。

(二)驅(qū)動力分析

利用統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，使用SPSS17.0軟件進行主成分分析，得出特征值、各個主成分的貢獻率、累計貢獻率以及主成分載荷矩陣。經(jīng)KMO和Bartlett檢驗，KMO值為0.559，卡方值為145.31，對應(yīng)的相伴概率值為0.0001，小于指定的顯著水平0.05，表明相關(guān)系數(shù)矩陣不是單位陣，原有變量之間存在相關(guān)性，適合進行主成分分析。

表3 KMO和Bartlett的檢驗

表4 特征值及累計貢獻率

表5 主成分載荷矩陣

根據(jù)表4第一主成分的累計貢獻率已達到85.035%?？梢哉J為包含了全部變量的信息。從表5可以看出，第一主成分主要包括 X1、X2、X5、X7、X8。即城市化水平、地區(qū)生產(chǎn)總值、人口密度、地方財政收入和城鎮(zhèn)居民人均可支配收人可以認為是影響耕地變化的主要原因。從以上4個因素可以歸納為經(jīng)濟發(fā)展、人口發(fā)展驅(qū)動。

(三)結(jié)果分析

(1)經(jīng)濟發(fā)展驅(qū)動。地區(qū)生產(chǎn)總值、地方財政收入、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入和城市化水平為經(jīng)濟發(fā)展驅(qū)動。在驅(qū)動力因子中位居前列，表明其對耕地變化具有重要的驅(qū)動作用。湖南省地區(qū)生產(chǎn)總值從2000年的3551.49億元增長到2008年的11156.64億元;城市化水平由2000年30%增長到2008年的42.01%，年均增長1.33%，增長速度較快。同時，隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，各行業(yè)對土地需求量不斷增加，人均住宅面積的擴大，城市綠地的面積和其他公共設(shè)施用地面積的持續(xù)擴大，各類高速、高鐵以及水利設(shè)施用地等基礎(chǔ)設(shè)施用地面積不斷增加，導(dǎo)致建設(shè)用地的擴張日益侵占耕地，加速了耕地面積的減少，造成人地矛盾進一步尖銳，耕地保護的任務(wù)進一步加劇。但是經(jīng)濟發(fā)展并不一定會造成耕地面積的減少，只要集約利用土地，經(jīng)濟發(fā)展和耕地保護可以實現(xiàn)良性互動。

(2)人口驅(qū)動。人口也是構(gòu)成耕地面積變化的主要驅(qū)動因子之一。耕地面積的持續(xù)減少，除了由于經(jīng)濟的發(fā)展驅(qū)動外，人口增長也是不可忽視的重要因子之一。人類是最具活力的耕地利用變化的主要驅(qū)動力之一，人口密度與耕地面積變化成正相關(guān)，人口增長速度越快則土地利用變化越快，因而人口密度對耕地面積變化起著重要的作用。湖南省2000年人口為321.34人/平方公里，2008年增加到323.19人/平方公里。人均耕地面積由2000年的0.05976公頃減少到2008年的0.05536公頃，人均凈減少0.0044公頃。同時，城鎮(zhèn)居民和農(nóng)村居民的人均居住面積也在逐年增大。人口的持續(xù)增加和居住水平的不斷提高，引起了住宅用地的需求量不斷增加，這種逆向發(fā)展將使人地矛盾進一步尖銳，耕地負荷越來越重。

通過分析得出，影響湖南省耕地面積變化的主要是經(jīng)濟發(fā)展和人口密度等因子，在今后一段時間內(nèi)，它們?nèi)詫⑵鹬鲗?dǎo)作用。通過進一步的主成分分析及回歸分析，可以看出具體是城市化水平、地區(qū)生產(chǎn)總值、人口密度、地方財政收入和城鎮(zhèn)居民人均可支配收人因素。因此，為了保證耕地總量動態(tài)平衡，保障糧食安全，實現(xiàn)耕地資源的可持續(xù)利用，采取合理的經(jīng)濟、行政和法律手段控制人口增長和提高人口素質(zhì)及經(jīng)濟發(fā)展對耕地的占用和破壞，進一步提高土地的執(zhí)法力度，提高土地的集約利用水平，認真貫徹我國“珍惜和合理利用土地，切實保護耕地”的基本國策才是當務(wù)之急。

［1］李仕利.耕地資源變化驅(qū)動力研究——以湖南寧遠為例［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2007，(16).

［2］李秀彬.中國近20年來耕地面積的變化及其政策啟示［J］.自然資源學報，1999，(4).

［3］中華人民共和國國土資源部.湖南國土資源廳土地利用總體規(guī)劃(2006 －2020)［EB/OL］.http://www.mlr.gov.cn/tdsc/tdgh/201012/t20101210_800715.htm，2010 －12 －10.

［4］鄧聚龍.灰色預(yù)測與決策［M］.武漢:華中理工大學出版社，1989.

［5］陳百明.中國近期耕地資源與糧食綜合生產(chǎn)能力的變化態(tài)勢［J］.資源科學，2004，(5).

(責任編校:譚緯緯)

F323.211

A

1008－4681(2012)01－0032－03

2011－11－22

國家社會科學基金項目，編號∶10CJY027、10BGL062;湖南省教育廳資助科研項目，編號∶09W026;湖南省情與決策咨詢研究課題，編號∶0910BZZ6;湖南師范大學社會科學青年學術(shù)骨干課題，編號∶09XGG37。

彭志剛(1984－)，男，江西九江人，湖南師范大學資源與環(huán)境科學學院碩士生。研究方向∶土地經(jīng)濟學。胡賢輝(1978－)，男，江西上饒人，湖南師范大學資源與環(huán)境科學學院講師，博士。研究方向∶土地經(jīng)濟學。