基于“三生”功能的河南省耕地利用綜合效益評(píng)價(jià)

周嘉昕，楊永芳，全江濤

(河南大學(xué) 環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，河南 開封 475004)

0 引言

耕地是最為寶貴的資源，我國人多地少的基本國情決定了必須實(shí)行最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度，在確保耕地?cái)?shù)量的基礎(chǔ)上、提升耕地質(zhì)量，才能有效保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、糧食安全及社會(huì)穩(wěn)定。截止到2017年，我國共有農(nóng)用地64512.66萬hm2，其中耕地13492.10萬hm2(20.24億畝)，占全國農(nóng)用地面積的20.91%，相較于2016年13499.87萬hm2(20.25億畝)的耕地面積，年內(nèi)凈減少耕地面積7.69萬hm2(0.01億畝)[1]。隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化發(fā)展和人口日益增長的趨勢(shì)，糧食需求數(shù)量和結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化。2004年中國首次邁入糧食“凈進(jìn)口”時(shí)代，2015年糧食凈進(jìn)口量高達(dá)9902萬t，相當(dāng)于全國產(chǎn)量的16%，等同于0.49億hm2虛擬耕地產(chǎn)量，截至2017年，糧食凈進(jìn)口量13062萬t，超過全國糧食總產(chǎn)量的1/5[2]。由此可見，耕地面積的不斷減少及其糧食需求數(shù)量和結(jié)構(gòu)的變化，使我國耕地功能面臨眾多挑戰(zhàn)。因此，在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、堅(jiān)守耕地紅線的同時(shí)，高效地利用耕地資源，最大限度地提升耕地的功能效益，有助于保障國家糧食安全、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定。

近年來，我國學(xué)者針對(duì)土地利用綜合效益評(píng)價(jià)進(jìn)行了多方位、多視角、多方法的研究，學(xué)者們從不同視角構(gòu)建了指標(biāo)體系。孔祥斌等[3]從全球視角、農(nóng)戶視角、時(shí)空監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)角度入手，選取具有代表性的指標(biāo)對(duì)耕地質(zhì)量發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探討；張曉慧等[4]從宏觀與微觀結(jié)合角度，利用各地市土地利用動(dòng)態(tài)度、耕地相對(duì)變化率及耕地重心分布進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建；劉超等[5]基于耕地利用中的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)3個(gè)方面效益，對(duì)目標(biāo)地區(qū)耕地利用效益做出量化評(píng)價(jià)，利用協(xié)調(diào)度模型判斷3種效益之間的協(xié)調(diào)關(guān)系與發(fā)展趨勢(shì)；王建慶等[6]從投入強(qiáng)度、利用程度及產(chǎn)出效益等方面對(duì)耕地利用效益進(jìn)行了分析；李紅等[7]從經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、自然條件、區(qū)位因素、政策作用4個(gè)方面構(gòu)建了耕地利用效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；覃事婭等[8]則從生產(chǎn)功能、生態(tài)功能、社會(huì)功能及文化功能方面構(gòu)建了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；朱向楠等[9]從微觀的村域尺度出發(fā)，利用GDI指數(shù)與障礙度評(píng)價(jià)了模型評(píng)價(jià)耕地效益，并分析了影響耕地效益的主導(dǎo)因素。

在研究方法上，劉瓊峰等[10]通過ArcGIS對(duì)研究地區(qū)耕地利用綜合效益進(jìn)行了時(shí)空差異分析，直觀地反映出目標(biāo)地區(qū)耕地利用效益指數(shù)及各評(píng)價(jià)指標(biāo)的空間分布格局；梁流濤等[11]基于DEA的方法，將耕地利用綜合技術(shù)效率分解為純技術(shù)效率與規(guī)模效益進(jìn)行分析后，對(duì)耕地利用效率變化影響因素進(jìn)行了討論，最后得出建議及政策啟示；李佳等[12]從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)3個(gè)方面構(gòu)建了耕地利用效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系并利用協(xié)調(diào)度模型判斷影響耕地利用效益的各個(gè)子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)程度；鄭華偉等[13]通過GIS手段與PSR模型的結(jié)合,利用TOPSIS對(duì)模型中指標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)劣檢驗(yàn)，不僅通過子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)程度反映了耕地資源效益的均衡程度，同時(shí)發(fā)現(xiàn)“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”系統(tǒng)中的“響應(yīng)”層需要提高重視程度；梁雪石等[14]基于SBM模型，從碳排放效率視角對(duì)耕地效益與碳排放進(jìn)行一致性分析、技術(shù)效率分析及規(guī)模效益分析，并將耕地類型進(jìn)行高效率-高集約、高效率-低集約、低效率-高集約與低效率-低集約4種類型，從而提出了相對(duì)應(yīng)的優(yōu)化策略。

綜上所述，大部分學(xué)者的研究側(cè)重于指標(biāo)因子的選取、模型框架的構(gòu)建及研究方法的選用，多為單一的耕地利用綜合效益評(píng)價(jià)而未進(jìn)行其他相關(guān)研究。因此，基于上述研究并結(jié)合河南省實(shí)際情況，本研究以耕地可持續(xù)利用為目標(biāo)，在前人研究的基礎(chǔ)上，以河南省為例，基于耕地的生態(tài)功能、生產(chǎn)功能、生活功能構(gòu)建綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系并進(jìn)行三生功能的協(xié)調(diào)度分析，對(duì)2000～2016年河南省耕地利用效益進(jìn)行了評(píng)價(jià)，以期為河南省耕地今后發(fā)展提出建議，為相關(guān)研究提供參考。

1 研究區(qū)概況

河南省位于中國中東部、黃河中下游，界于北緯31°23′～36°22′，東經(jīng)110°21′～116°39′之間，地理位置優(yōu)越，地處沿海開放地區(qū)與中西部地區(qū)的結(jié)合部，地跨淮河、長江、黃河及海河四大流域。河南省地勢(shì)西高東低，是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大省和人口大省，又是新興的經(jīng)濟(jì)大省和工業(yè)大省。河南省國土面積16.7萬km2，居全國各省區(qū)市第17位，約占全國總面積的1.73%；截至2018年，全省常用耕地面積810.60萬hm2、糧食總產(chǎn)量6168.3萬t，以全國1/16的耕地面積生產(chǎn)出了1/10的糧食，在全國糧食安全保障方面發(fā)揮著尤為重要的作用。然而隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，耕地的生產(chǎn)功能、生態(tài)功能及生活功能等方面也出現(xiàn)了較大波動(dòng)。因此，以河南省為例，研究耕地利用綜合效益，不僅對(duì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收具有現(xiàn)實(shí)意義，更對(duì)確保國家糧食安全、推動(dòng)“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略具有極其重大的意義。

2 指標(biāo)選擇與研究方法

2.1 指標(biāo)選擇

本研究以河南省為例，從耕地利用的生產(chǎn)功能、生態(tài)功能和生活功能的“三生”功能進(jìn)行分析，建立耕地利用綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。生產(chǎn)功能即為人類生活和生存提供食物和原料的功能，表現(xiàn)為糧食生產(chǎn)、能源礦產(chǎn)生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)及間接生產(chǎn)等。耕地的生產(chǎn)功能主要取決于耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量的投入程度，因此選取農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度、單位面積糧食產(chǎn)量、土地生產(chǎn)力、單位面積勞動(dòng)力投入4項(xiàng)指標(biāo)作為生產(chǎn)功能的指標(biāo)因子，以便較好地反映研究區(qū)耕地生產(chǎn)功能。生態(tài)功能指耕地系統(tǒng)利用過程中對(duì)水資源、土壤、生物、能源等的耦合與協(xié)同能力，表現(xiàn)為水源涵養(yǎng)、氣候調(diào)節(jié)、廢物與污染、生物多樣性與土壤形成與保護(hù)等。一方面農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程與地表水資源和土壤質(zhì)量關(guān)系緊密，另一方面我國大量使用農(nóng)藥、化肥等，使土壤有機(jī)質(zhì)含量不斷減少，耕地糧食生產(chǎn)能力對(duì)化肥的依賴越來越嚴(yán)重，對(duì)耕地質(zhì)量減損的同時(shí)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)也造成了極大損害。其次是農(nóng)業(yè)與水的矛盾，統(tǒng)計(jì)表明，水利灌溉直接影響到我國糧食生產(chǎn)，當(dāng)前我國超過20%的水利灌溉設(shè)施已失去了效益，因此，在生態(tài)功能中以復(fù)種指數(shù)表征研究區(qū)耕地利用程度、以耕地平均施肥量表征面源污染情況、以有效灌溉面積表征水源利用情況。生活功能是指耕地利用對(duì)社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)造成的影響和產(chǎn)生的宏觀社會(huì)效應(yīng)及對(duì)農(nóng)民生活福祉的影響，表現(xiàn)為空間承載、物質(zhì)生活保障及精神生活保障等，因此在生活功能中，選取人均耕地面積、農(nóng)民人均純收入、社會(huì)需求滿足度、恩格爾系數(shù)、人均糧食產(chǎn)量5項(xiàng)指標(biāo)因子。本研究通過上述12項(xiàng)指標(biāo)因子從生產(chǎn)、生活和生態(tài)3個(gè)層面來表征耕地利用的綜合效益(表1)。

表1 河南省耕地利用效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2 研究方法

2.2.1 熵值法 熵是對(duì)不確定性的度量，熵值法是利用信息的有序度差異，即信息效用值來確定權(quán)重的一種綜合評(píng)價(jià)方法[12]。信息量越大，不確定性就越小，熵也就越?。恍畔⒘吭叫?，不確定性越大，熵也越大。

2.2.2 耕地利用綜合指標(biāo)體系 耕地利用綜合指標(biāo)體系是一個(gè)多層次、多指標(biāo)組成的綜合評(píng)價(jià)體系，從生態(tài)功能、生產(chǎn)功能及生活功能3個(gè)方面入手，通過加權(quán)來構(gòu)建形成耕地利用效益系數(shù)(Index of Land use Efficiency，ILE)。

現(xiàn)設(shè)耕地利用效益指數(shù)為ILE，生產(chǎn)功能、生態(tài)功能及生活功能3個(gè)效益層次分別為X1、X2、X3，而各個(gè)效益下的細(xì)化指標(biāo)分別用下標(biāo)的第二位表示，即X1i表示生產(chǎn)功能的各個(gè)細(xì)化指標(biāo)，X2j表示生態(tài)功能的各個(gè)細(xì)化指標(biāo)，X3k表示生活功能的各個(gè)細(xì)化指標(biāo)。各個(gè)效益的權(quán)重表示為R1、R2、R3，而各個(gè)細(xì)化指標(biāo)的權(quán)重則分別表示W(wǎng)i、Wj、Wk，公式為：

可以看出，各個(gè)具體指標(biāo)的權(quán)重對(duì)ILE將會(huì)產(chǎn)生很大的影響，因此如何確定這2個(gè)層次的權(quán)重將是研究方法的重點(diǎn)內(nèi)容。此外，上述的各個(gè)具體指標(biāo)的值，是經(jīng)過無量綱標(biāo)準(zhǔn)化處理后的值(表2)。

表2 協(xié)調(diào)度取值范圍與意義

2.2.3 空間分析 選取2000、2005、2010及2016年4個(gè)時(shí)間截面，根據(jù)所獲得的耕地利用綜合效益值將其均等劃分為5個(gè)等級(jí)[15]：Ⅰ級(jí)(0.20

2.2.4 協(xié)調(diào)度分析法 本研究從生產(chǎn)功能、生態(tài)功能及生活功能方面表征河南省耕地利用綜合效益，從系統(tǒng)論的角度出發(fā)，生產(chǎn)、生態(tài)、生活功能與綜合效益之間存在沖突、權(quán)衡及協(xié)同的關(guān)系，但由于無法以量化形式對(duì)其進(jìn)行分析，因此本研究引入?yún)f(xié)調(diào)分析法對(duì)生產(chǎn)、生態(tài)、生活功能與綜合效益之間的沖突及協(xié)同關(guān)系進(jìn)行分析，只研究耕地利用綜合效益與三生功能效益協(xié)調(diào)與否，定量描述一個(gè)系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的發(fā)展協(xié)調(diào)關(guān)系。其公式如下:

Di=1-Ti/Pi(i=1，2，…，n)

(2)

式中，Di為第i個(gè)樣本的協(xié)調(diào)系數(shù)；Ti為第i個(gè)樣本的各準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)值的標(biāo)準(zhǔn)差；Pi為第i個(gè)樣本的各準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)值的平均值。

協(xié)同理論認(rèn)為：協(xié)調(diào)度C在0～1之間,當(dāng)C>0.8時(shí),協(xié)調(diào)度極大,耕地利用綜合效益各指標(biāo)因子高度集中；當(dāng)0.6

3 結(jié)果與分析

3.1 三生功能效益評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

由數(shù)據(jù)及公式運(yùn)算得到圖1，可以發(fā)現(xiàn)2000～2016年河南省耕地利用生產(chǎn)功能效益總體呈下降趨勢(shì)，大概分為4個(gè)階段，第一階段為2000～2003年，從2000年的0.14上升至2001年的0.16卻又在2002年下滑至0.11并保持穩(wěn)定狀態(tài)，觀察生產(chǎn)功能中各項(xiàng)指標(biāo)因子，發(fā)現(xiàn)單位面積勞動(dòng)力投入呈下降趨勢(shì)，說明該階段單位面積勞動(dòng)力投入對(duì)生產(chǎn)功能效益值影響較大進(jìn)而限制耕地利用綜合效益的發(fā)展。第二階段為2004～2007年，該階段生產(chǎn)功能效益值直線上升，由2004年的0.5上升至2008年的0.22，該階段農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度、單位面積糧食產(chǎn)量、土地生產(chǎn)力及單位面積勞動(dòng)力投入4項(xiàng)指標(biāo)因子皆處于上升態(tài)勢(shì)。第三階段為2008～2009年，該階段處于急速下降階段并在2009年生產(chǎn)功能效益值達(dá)到17年最低值0.1，分析發(fā)現(xiàn)，除了全國第二次土地調(diào)查與第一次土地調(diào)查選用標(biāo)準(zhǔn)不一樣的原因外，一方面由于2008～2009年間全省遭遇百年一遇的洪澇暴雪等災(zāi)害天氣，另一方面農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度及單位面積勞動(dòng)力投入大幅度下降直接導(dǎo)致單位面積糧食產(chǎn)量與土地生產(chǎn)力下降。第四階段為2010～2016年，發(fā)展較為平穩(wěn)，生產(chǎn)功能效益值在2014、2015、2016年分別達(dá)到0.14、0.16、0.13，此時(shí)農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度對(duì)生產(chǎn)功能效益值影響較大，由2014年的211.8 W/hm2上升至2015年的216.15 W/hm2，在2016年下降至180.45 W/hm2，與生產(chǎn)功能效益值發(fā)展趨勢(shì)一致。

圖1 2000～2016年河南省耕地利用綜合效益值

從圖1和表3可以看出：生態(tài)功能效益值處于波動(dòng)下降狀態(tài)，分為4個(gè)階段。第一階段為2000～2002年，呈下降趨勢(shì)，從2000年的0.29下降至2002年的0.21，該階段復(fù)種指數(shù)由1.91降為1.84，有效灌溉面積比率由0.69降至0.66，化肥使用量大幅度上升，從0.620 t/hm2上升至0.646 t/hm2，對(duì)生態(tài)功能在一定程度上造成了負(fù)作用。第二階段為2003～2007年，該階段發(fā)展較為平穩(wěn)，生態(tài)功能效益值始終處于0.24～0.26區(qū)間，其中化肥施用量與有效灌溉面積均呈直線增長態(tài)勢(shì)，化肥使用量依舊過高并在2008年達(dá)到0.79 t/hm2，并未得到有效遏制。第三階段為2008～2009年，處于急速下降階段，由0.24降至0.05，除全國第一次土地調(diào)查與全國第二次土地調(diào)查選用標(biāo)準(zhǔn)不一致的原因外，該階段對(duì)化肥施用量進(jìn)行了有效遏制，減少了8.3%，從0.84下降至0.77，但復(fù)種指數(shù)及有效灌溉面積比率仍大幅度下降，復(fù)種指數(shù)由1.97降至1.73，下降了12.1%；有效灌溉面積比率由0.69降至0.61，下降了11.6%，說明此時(shí)耕地對(duì)化肥的依賴已較為嚴(yán)重。第四階段(2010～2016年)處于波動(dòng)上升趨勢(shì)，從2010年的0.04上升至2016年的0.07，其中化肥施用量、復(fù)種指數(shù)及有效灌溉面積皆處于緩慢增長狀態(tài)，增長比例分別為4.8%、1.7%、4.8%。

從圖1和表3可知：生活功能效益值可以分為4個(gè)階段。第一階段為2000～2003年，呈先上升后下降的態(tài)勢(shì)，從2000年的0.03上升至2003年的0.04并在2002年達(dá)到最高值0.08，與社會(huì)需求滿足度及人均耕地面積發(fā)展趨勢(shì)相同。第二階段為2004～2007年，該階段處于直線上升趨勢(shì)，由2004年的0.07上升至2007年的0.13，除人均耕地面積下降了1.75%，農(nóng)民人均純收入、社會(huì)需求滿足度、恩格爾系數(shù)及人均糧食產(chǎn)量均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。第三階段為2008～2009年，生活功能效益值由0.14上升至0.26，除人均耕地面積從0.073 hm2/人增加至0.082 hm2/人，農(nóng)民人均純收入、社會(huì)需求滿足度、恩格爾系數(shù)及人均糧食產(chǎn)量均呈現(xiàn)負(fù)增長，這種態(tài)勢(shì)在一定意義上表明耕地面積的增加并沒有使耕地產(chǎn)量得到提升，因此應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平，利用技術(shù)手段提高糧食產(chǎn)量，貫徹落實(shí)“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略。第四階段為2010～2016年，處于平穩(wěn)上升態(tài)勢(shì)，從0.22上升至0.32，觀察生活功能各項(xiàng)指標(biāo)因子發(fā)現(xiàn)：除人均耕地面積從0.078 hm2/人下降至0.076 hm2/人，農(nóng)民人均純收入、社會(huì)需求滿足度、恩格爾系數(shù)及人均糧食產(chǎn)量均處于正增長態(tài)勢(shì)。

3.2 綜合效益評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

由圖1和表3數(shù)據(jù)可知，河南省耕地利用綜合效益總體呈上升趨勢(shì)，大概分為4個(gè)階段。

第一階段為2000～2003年，2000年河南省耕地利用綜合效益值為0.46，在2001年達(dá)到本階段最高值0.48，但在2002與2003年降至0.4，其中生產(chǎn)功能效益值與綜合效益值發(fā)展趨勢(shì)完全一致，在2001年由0.14上升至0.16卻又在2002年下滑至0.11并保持穩(wěn)定狀態(tài)，其中生產(chǎn)功能各項(xiàng)指標(biāo)因子中，單位面積勞動(dòng)力投入呈先增后減的趨勢(shì)，對(duì)生產(chǎn)功能及耕地綜合效益影響較大，表明此時(shí)單位面積勞動(dòng)力投入對(duì)提高耕地利用綜合效益有著重要的作用。

表3 河南省耕地利用綜合效益值

第二階段為2004～2007年，此階段呈直線上升趨勢(shì)，其中生產(chǎn)功能效益值從0.15直線上升至0.22、生活功能效益值從0.07直線上升至0.13、而生態(tài)功能效益值則在0.24～0.26區(qū)間內(nèi)呈波動(dòng)下降趨勢(shì)。觀察生產(chǎn)功能與生活功能指標(biāo)因子發(fā)現(xiàn)：此時(shí)生產(chǎn)功能指標(biāo)因子中農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度從10.49 kW/hm2上升至12.11 kW/hm2、單位面積勞動(dòng)力投入從7.15人/hm2上升至7.26人/hm2，生活功能指標(biāo)因子中人均糧食產(chǎn)量由2004年的0.438 t/人上升至2007年的0.531 t/人，不難發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度與單位面積勞動(dòng)力投入是使耕地增產(chǎn)、效益提升的有效手段。

第三階段為2008～2010年，該階段處于急速下降態(tài)勢(shì)并在2010年達(dá)到17年耕地利用綜合效益最低值0.38，其中耕地的生產(chǎn)和生活功能效益值皆處于波動(dòng)變化狀態(tài)，而生態(tài)功能效益值則從0.24直線下降致0.04，觀察生態(tài)功能指標(biāo)因子發(fā)現(xiàn)：復(fù)種指數(shù)從1.97下降至1.73、有效灌溉面積比率從0.693下降至0.615。研究表明：此時(shí)耕地效益的提升主要依靠復(fù)種指數(shù)與有效灌溉面積，河南省在追求耕地利用經(jīng)濟(jì)效益提升的過程中導(dǎo)致生態(tài)效益有所損失，因此，在今后耕地利用過程中應(yīng)注意保護(hù)生態(tài)環(huán)境、統(tǒng)籌生態(tài)效益。

第四階段為2011～2016年，綜合效益值由0.4上升為0.52，處于直線上升階段，其中生產(chǎn)功能及生態(tài)功能皆處于波動(dòng)變化，而生活功能發(fā)展趨勢(shì)與耕地利用綜合效益發(fā)展趨勢(shì)完全一致，從2011年的0.23上升至2016年的0.32，呈現(xiàn)出直線上升態(tài)勢(shì)。研究表明：人均糧食產(chǎn)量的提升是提升社會(huì)需求滿足度與減少恩格爾系數(shù)的重要指標(biāo)因子，而人均糧食產(chǎn)量的增加則要依靠有效提升農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度，因此在未來的發(fā)展中應(yīng)大力提高農(nóng)機(jī)化程度、實(shí)現(xiàn)耕地的高效利用。

3.3 河南省耕地利用效益空間差異分析

為了研究河南省耕地利用綜合效益水平在地域空間上的分布差異，分別選取了2000、2005、2010和2016年4個(gè)時(shí)間截面，以河南省18個(gè)地市的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行耕地利用綜合效益空間差異分析(圖2)。

圖2 河南省耕地利用效益值空間差異

由圖2分析可知，除鄭州和濟(jì)源外，其他地市耕地利用效益均呈上升趨勢(shì)，其中洛陽、開封、安陽、鶴壁、南陽、平頂山、三門峽、信陽、許昌、周口、駐馬店11個(gè)地市耕地利用綜合效益呈直線上升趨勢(shì)。結(jié)合圖2-a與圖2-b可以發(fā)現(xiàn)，此時(shí)耕地利用綜合效益上升最快的是洛陽市和信陽市，而下降最明顯的則是鄭州市和濟(jì)源市，通過實(shí)地調(diào)研可知，2000～2005年間洛陽市重點(diǎn)關(guān)注生產(chǎn)及生活功能效益，有效提高了農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平，在保證耕地?cái)?shù)量的同時(shí)提升了耕地質(zhì)量，強(qiáng)化了耕地產(chǎn)出，信陽則通過耕地流轉(zhuǎn)，集中發(fā)展促進(jìn)了規(guī)模經(jīng)濟(jì)的有效提高，而鄭州在該時(shí)間段單位勞動(dòng)力投入與有效灌溉面積均呈大幅度下降態(tài)勢(shì)，單位面積勞動(dòng)力投入減少了12%，有效灌溉面積比率下降了14%，嚴(yán)重制約了耕地利用綜合效益的提高。結(jié)合河南省農(nóng)業(yè)災(zāi)害數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，2000～2005年間濟(jì)源市經(jīng)歷了嚴(yán)重的夏旱和伏旱，夏季總降雨量121.0 mm，僅占常年同期的36.8%，尤其是7～8月，降水量僅占70.3 mm，創(chuàng)造了30年來最低值，造成秋作物大面積絕收，嚴(yán)重影響了秋作物產(chǎn)量。對(duì)比圖2-b與圖2-c發(fā)現(xiàn)：此階段所有地市耕地利用綜合效益均呈上升趨勢(shì)，但上升幅度不同，其中商丘、南陽及信陽市等河南省中南部地區(qū)城市耕地效益提升最快，其中商丘勞動(dòng)力充足，對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展具有一定程度的促進(jìn)作用，南陽和信陽通過《農(nóng)村土地承包法》等相關(guān)政策，一方面大力提倡耕地流轉(zhuǎn)、形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)以促進(jìn)其發(fā)展；另一方面通過遏制化肥等物資的過度使用，緩解了耕地污染、耕地地力下降等生態(tài)問題，強(qiáng)化了耕地利用的生態(tài)功能，從而提升了耕地利用綜合效益值。從圖2-c與圖2-d可以看出：除鄭州外，其他城市均有一定程度的變化，其中平頂山、許昌、開封和周口市變化最大，總體來看，2000～2005年、2005～2010年、2010～2016年，區(qū)域間耕地綜合效益變化差異明顯，由初期的“北高南低”發(fā)展至“南高北低”。

3.4 協(xié)調(diào)度分析

耕地利用生產(chǎn)功能、生態(tài)功能及生活功能之間存在相互關(guān)聯(lián)與耦合的關(guān)系，根據(jù)公式(2)采用耕地利用綜合效益的協(xié)調(diào)度作為參考，對(duì)耕地系統(tǒng)協(xié)調(diào)度發(fā)展趨勢(shì)及相對(duì)變化程度進(jìn)行了分析。因?yàn)楦乩镁C合協(xié)調(diào)度取決于各子系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)程度的高低，只有三生功能達(dá)到協(xié)調(diào)發(fā)展，耕地利用綜合效益才能達(dá)到最佳(圖3)。

圖3 2000～2016年河南省耕地利用協(xié)調(diào)度

從圖3分析可知，2000～2016年17年間河南省耕地利用協(xié)調(diào)度處于波動(dòng)狀態(tài)：2000～2002年，耕地利用協(xié)調(diào)度由不協(xié)調(diào)逐漸向基本協(xié)調(diào)發(fā)展，該階段生活功能發(fā)展趨勢(shì)與系統(tǒng)協(xié)調(diào)度發(fā)展趨勢(shì)較為相似。2002～2003年耕地利用協(xié)調(diào)度與生產(chǎn)、生態(tài)及生活功能都呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢(shì)，此時(shí)系統(tǒng)處于不協(xié)調(diào)狀態(tài)。2003～2008年耕地利用協(xié)調(diào)度逐漸上升，由不協(xié)調(diào)逐漸發(fā)展至比較協(xié)調(diào)，期間生產(chǎn)、生態(tài)及生活功能三者處于比較協(xié)調(diào)的狀態(tài)，該時(shí)間段內(nèi)河南省大力發(fā)展農(nóng)業(yè)、提高機(jī)械化水平的同時(shí)有效遏制了化肥施用量，使得生態(tài)功能發(fā)展較為穩(wěn)定、生產(chǎn)功能與生活功能得到不同程度的提高。2008～2009年耕地利用協(xié)調(diào)度呈直線急速下降態(tài)勢(shì)，處于不協(xié)調(diào)的狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)協(xié)調(diào)度與生產(chǎn)功能及生態(tài)功能發(fā)展趨勢(shì)較為相似，而與生活功能發(fā)展趨勢(shì)相反，說明此時(shí)系統(tǒng)協(xié)調(diào)度與生產(chǎn)功能及生態(tài)功能較協(xié)調(diào)，而與生活功能之間協(xié)調(diào)度偏低。2009～2016年系統(tǒng)協(xié)調(diào)度波動(dòng)上升狀態(tài)但一直處于不協(xié)調(diào)的狀態(tài)，在2014年達(dá)到17年間系統(tǒng)協(xié)調(diào)度最低值，此時(shí)系統(tǒng)協(xié)調(diào)度與生態(tài)功能發(fā)展趨勢(shì)基本吻合，與生產(chǎn)功能發(fā)展趨勢(shì)較為相似，與生活功能發(fā)展趨勢(shì)呈相反狀態(tài)，說明此時(shí)系統(tǒng)協(xié)調(diào)度與生態(tài)功能及生產(chǎn)功能較為協(xié)調(diào)而與生活功能不協(xié)調(diào)。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

(1)通過耕地利用生產(chǎn)功能、生態(tài)功能及生活功能構(gòu)建耕地利用綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，發(fā)現(xiàn)2000～2016年河南省耕地利用綜合效益評(píng)價(jià)值大概分為4個(gè)階段且總體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，河南省耕地利用綜合效益在空間上由“北高南低”向“北低南高”逐漸變化的發(fā)展態(tài)勢(shì)，其中生產(chǎn)功能指標(biāo)因子中農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度是影響耕地利用綜合效益最重要的因素，因此，在今后的發(fā)展中，應(yīng)大力發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械化，提高農(nóng)機(jī)械化水平，落實(shí)“藏糧于技”戰(zhàn)略，穩(wěn)步提升綜合農(nóng)機(jī)化水平，調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)以推進(jìn)多樣化發(fā)展，加強(qiáng)國內(nèi)與國際間的農(nóng)機(jī)化交流。

(2)利用協(xié)調(diào)度模型對(duì)2000～2016年河南省耕地利用綜合效益協(xié)調(diào)度進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，河南省耕地利用系統(tǒng)協(xié)調(diào)度呈波動(dòng)較大，總體呈小幅度上升趨勢(shì)。耕地系統(tǒng)初期與生活功能協(xié)調(diào)、中期與生產(chǎn)功能及生態(tài)功能協(xié)調(diào)、后期僅與生產(chǎn)功能協(xié)調(diào)，說明當(dāng)前社會(huì)發(fā)展過分強(qiáng)調(diào)了生產(chǎn)功能發(fā)展從而忽視了生態(tài)功能與生活功能發(fā)展，因此，在今后的發(fā)展中，應(yīng)注意提升生態(tài)功能與生活功能，促進(jìn)耕地系統(tǒng)不斷向協(xié)調(diào)發(fā)展。

4.2 討論

(1)本研究與李佳等[12]進(jìn)行的河南省耕地利用效益評(píng)價(jià)研究結(jié)果大體吻合，河南省耕地利用綜合效益波動(dòng)起伏但總體呈上升趨勢(shì)，說明本研究選取的指標(biāo)因子及研究方法能夠刻畫耕地利用效益情況。然而在協(xié)調(diào)度分析中，李佳等[12]得出的結(jié)論是2005～2009耕地利用系統(tǒng)處于基本協(xié)調(diào)狀態(tài)，本研究發(fā)現(xiàn)，2005～2008年耕地利用系統(tǒng)處于基本協(xié)調(diào)狀態(tài)，但在2009年，系統(tǒng)協(xié)調(diào)度直線下降，究其原因，一方面因?yàn)?個(gè)研究選取指標(biāo)有差別導(dǎo)致一定的出入，另一方面由于全國第二次土地調(diào)查與全國第一次土地調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)不一，導(dǎo)致耕地指標(biāo)變化較大。

(2)本研究基于市域尺度，對(duì)河南省18個(gè)地市進(jìn)行耕地利用綜合效益評(píng)價(jià)與協(xié)調(diào)度分析，在之后的研究中會(huì)選取更多的、典型的、具有代表意義的指標(biāo)因子，同時(shí)深入至縣域尺度進(jìn)行研究，以期對(duì)縣域尺度上的耕地利用效益進(jìn)行具有針對(duì)性的分析評(píng)價(jià)并提出相應(yīng)的對(duì)策與建議，以小見大、以點(diǎn)見面，為耕地利用效益研究提供參考。