黑龍江墾區(qū)耕地集約利用時(shí)空格局分析

沈志淇 徐嘉華

摘 要 為了準(zhǔn)確把握黑龍江墾區(qū)耕地集約利用水平及時(shí)空變化特征，以黑龍江墾區(qū)統(tǒng)計(jì)資料為數(shù)據(jù)源，基于PSR模型構(gòu)建指標(biāo)體系，采用熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重，利用綜合加權(quán)求和模型計(jì)算耕地集約利用度，并構(gòu)建PSR系統(tǒng)協(xié)調(diào)度模型評(píng)價(jià)子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性，對(duì)黑龍江墾區(qū)耕地集約利用時(shí)空演變特征及影響因素進(jìn)行深入探討。結(jié)果表明：研究期間黑龍江墾區(qū)耕地集約利用水平明顯提升，但2012—2014年呈波動(dòng)下降趨勢(shì);黑龍江墾區(qū)各管理局的耕地集約利用度差異顯著，整體呈現(xiàn)“東高西低”的空間分布格局;耕地集約利用協(xié)調(diào)度整體處于高協(xié)調(diào)狀態(tài)，但系統(tǒng)協(xié)調(diào)度和子系統(tǒng)帶動(dòng)作用未同時(shí)達(dá)到高水平，墾區(qū)耕地集約利用水平還有上升的空間。

關(guān)鍵詞 耕地集約利用;PSR模型;時(shí)空演變;協(xié)調(diào)性分析;黑龍江墾區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)：F301.24 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.23.092

耕地作為國(guó)土資源的重要組成部分，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，但其面積有限，隨著近些年工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，大量的耕地被非農(nóng)化，耕地資源亮起了紅燈。再加上土地生態(tài)污染、自然災(zāi)害和耕地浪費(fèi)等問(wèn)題，國(guó)家糧食安全受到了嚴(yán)重威脅。黑龍江墾區(qū)作為全國(guó)規(guī)模最大、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平最高的墾區(qū)，在保障國(guó)家糧食安全方面具有舉足輕重的作用。而耕地集約利用作為緩解耕地短缺與糧食安全矛盾的一個(gè)重要手段，能夠指導(dǎo)墾區(qū)向著產(chǎn)量更好的方向發(fā)展。因此，研究黑龍江墾區(qū)耕地集約利用的演變規(guī)律，以提高糧食產(chǎn)量，提升墾區(qū)耕地利用綜合效益，促進(jìn)耕地可持續(xù)利用。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

黑龍江墾區(qū)橫跨整個(gè)黑龍江省，位于東經(jīng)123°40′～134°40′，北緯40°10′～50°21′，地處我國(guó)東北部小興安嶺南麓、松嫩平原和三江平原的黑土地區(qū)，區(qū)域內(nèi)屬于溫帶大陸性氣候[1]。墾區(qū)下轄9個(gè)管理局，113個(gè)農(nóng)牧場(chǎng)，轄區(qū)內(nèi)土地總面積5.54萬(wàn)平方千米，現(xiàn)有耕地290.87萬(wàn)公頃，既是我國(guó)重要的商品糧基地，還是重要的糧食戰(zhàn)略后備基地。

本研究中關(guān)于集約度計(jì)算的數(shù)據(jù)均來(lái)自于黑龍江省農(nóng)墾總局統(tǒng)計(jì)局主編的《黑龍江省墾區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》。

2 研究方法

2.1 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

耕地集約利用與一定范圍耕地的地形、地質(zhì)、氣候、土壤和水文等自然要素及包括經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀、糧食需求、機(jī)械水平和政府政策的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素密不可分。本研究結(jié)合耕地集約利用內(nèi)涵和PSR模型，遵循全面性、科學(xué)性、系統(tǒng)性、可量化性和動(dòng)態(tài)性等原則，根據(jù)黑龍江墾區(qū)的實(shí)際情況，總結(jié)不同學(xué)者基于不同區(qū)域構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的經(jīng)驗(yàn)[2-4]，建立了黑龍江墾區(qū)耕地集約利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見(jiàn)表1，該體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層，包含壓力、狀態(tài)和響應(yīng)三個(gè)子系統(tǒng)，11個(gè)指標(biāo)。

2.2 集約度模型

熵值法是一種基于指標(biāo)本身所蘊(yùn)含信息量的多少所進(jìn)行的一種客觀(guān)賦權(quán)法，能夠避免主觀(guān)信息的影響，做到完全客觀(guān)，常常用于評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定[5]。本研究采用熵值法，通過(guò)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理等一系列步驟來(lái)確定指標(biāo)權(quán)重，并結(jié)合PSR系統(tǒng)計(jì)算出耕地集約度。

集約度計(jì)算公式（1）如下：

（1）

其中，F(xiàn)為耕地集約度，wij為指標(biāo)權(quán)重，xij為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值。

2.3 協(xié)調(diào)度函數(shù)

鑒于本研究中的耕地集約度指標(biāo)由PSR三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，且三個(gè)子系統(tǒng)間互相作用互相聯(lián)系，故引入?yún)f(xié)調(diào)度函數(shù)來(lái)度量此三個(gè)子系統(tǒng)之間的協(xié)同程度[6]。其公式如式（2）所示：

（2）

其中，C為系統(tǒng)協(xié)調(diào)度，P、S、R分別為三個(gè)子系統(tǒng)評(píng)價(jià)值。

3 結(jié)果與分析

3.1 墾區(qū)耕地集約利用時(shí)間變化分析

根據(jù)上述計(jì)算方法得到了黑龍江墾區(qū)2005—2017年耕地集約利用度，如圖1所示.通過(guò)分析集約度變化趨勢(shì)可知，2005—2017年總局耕地集約利用水平整體表現(xiàn)為上升趨勢(shì)，集約利用度從2005年的0.457 2上升到2017年的0.576 2。具體來(lái)說(shuō)可以分為三個(gè)階段，第一階段是2005—2011年，耕地集約度波動(dòng)增長(zhǎng);第二階段為2012年至2014年，耕地集約度呈階段性下降趨勢(shì);第三階段為2015年至2017年，耕地集約度雖有波動(dòng)下降但增長(zhǎng)迅速。

2005—2011年黑龍江墾區(qū)耕地集約度的波動(dòng)幅度較大，而增長(zhǎng)速度相對(duì)緩慢。此時(shí)黑龍江省經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低，受到技術(shù)條件的限制，生產(chǎn)要素投入水平也相對(duì)較低。與其他階段相比較，2005—2011年的地均勞動(dòng)力更多，但大量投入的勞動(dòng)力邊際效益不高，對(duì)于耕地集約利用的促進(jìn)作用不明顯，即在這一時(shí)期對(duì)于勞動(dòng)力的安排還不夠合理。這一階段的黑龍江墾區(qū)正在進(jìn)行轉(zhuǎn)型，從商品糧食生產(chǎn)基地轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｕ蠂?guó)家糧食安全的戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備基地，是通過(guò)對(duì)各種生產(chǎn)要素的投入進(jìn)行不斷調(diào)整來(lái)提高耕地集約度的一個(gè)時(shí)期。

2012—2014年，黑龍江墾區(qū)耕地集約度下降明顯，處在一個(gè)低水平的階段。除了這一時(shí)期洪水災(zāi)害導(dǎo)致產(chǎn)量較低的原因以外，2012—2014年的地均化肥投入、科技投入、勞動(dòng)力投入等指標(biāo)都有不同程度下降。這一時(shí)期主要外界環(huán)境的影響導(dǎo)致耕地集約水平不高。

2015—2017年黑龍江墾區(qū)耕地集約度呈現(xiàn)良好的上升勢(shì)頭，尤其是2015年，墾區(qū)耕地集約度相較于2014年增幅達(dá)到了17.36%。這一時(shí)期，黑龍江墾區(qū)充分保證了生產(chǎn)要素的投入，地均機(jī)械投入量、電力投入和有效灌溉指數(shù)等指標(biāo)都達(dá)到了最高值，而且這一時(shí)期是黑龍江農(nóng)墾政府行政職能改革的過(guò)渡期，正在向著墾區(qū)集體化、農(nóng)場(chǎng)企業(yè)化發(fā)展，這種變化改進(jìn)了墾區(qū)的工作模式，使墾區(qū)的耕地集約利用水平實(shí)現(xiàn)了大幅度提升，發(fā)展趨勢(shì)良好。

3.2 墾區(qū)耕地集約利用空間差異分析

黑龍江各墾區(qū)耕地集約利用度有顯著差異，且分布不均，總體上以哈爾濱管理局為界，呈現(xiàn)“東高西低”的空間分布格局。

2005—2017年間各管理局平均耕地集約利用度如表2所示。其中，集約利用度最高的是建三江管理局，為0.558 6，

集約利用度最低的是九三管理局，為0.196 5。

墾區(qū)耕地集約利用度空間分布圖如圖2所示。從空間分布來(lái)看，建三江管理局、寶泉嶺管理局、牡丹江管理局和紅興隆管理局（東四局）耕地平均集約利用度較高，均大于0.4。這些區(qū)域基本分布于三江平原地區(qū)，耕地自然條件優(yōu)越，地處黑龍江省東部地區(qū)，水資源豐富，氣候溫和，地勢(shì)平坦，適合種植業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，該區(qū)域生產(chǎn)規(guī)模大，農(nóng)機(jī)化程度高，國(guó)家政策的引導(dǎo)力度大，因而耕地集約化水平較高。哈爾濱管理局距離省會(huì)哈爾濱市較近，靠近需求市場(chǎng)，運(yùn)輸成本低，且農(nóng)產(chǎn)品需求量大，相應(yīng)的耕地集約利用度也偏高。齊齊哈爾管理局、綏化管理局、北安管理局和九三管理局（西四局）的耕地平均集約利用度較低，其中北安管理局和九三管理局的集約利用度均小于0.2。這些區(qū)域主要位于松嫩平原北部以及小興安嶺地區(qū)，地理位置相對(duì)靠北，光熱條件較差，氣候較干燥，地勢(shì)起伏相對(duì)較大，人口稀少，多種植旱作作物，投入強(qiáng)度和利用效率以及產(chǎn)出水平相對(duì)低下，相應(yīng)的耕地集約利用水平偏低。

3.3 協(xié)調(diào)度分析

黑龍江墾區(qū)管理局歷年的耕地集約度和PSR系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度（C）變化如圖3所示。通過(guò)分析可知，2005—2017年黑龍江墾區(qū)PSR系統(tǒng)協(xié)調(diào)度波動(dòng)幅度較大，總體呈上升趨勢(shì)，協(xié)調(diào)度值由2005年的1.653上升到2017年的1.667，其中在2011年協(xié)調(diào)度達(dá)到最高值1.701，在2013年協(xié)調(diào)度出現(xiàn)最低值1.642，各年P(guān)SR協(xié)調(diào)度處于較高水平。

基于協(xié)調(diào)度，結(jié)合時(shí)段和PSR準(zhǔn)則層中各指標(biāo)評(píng)價(jià)值來(lái)具體分析，見(jiàn)圖4、圖5、圖6。1）2005—2009年，協(xié)調(diào)度呈波動(dòng)增長(zhǎng)，協(xié)調(diào)度值由1.653上升到1.670。但該時(shí)段內(nèi)子系統(tǒng)之間發(fā)展不平衡，各指標(biāo)的變化幅度均較大，狀態(tài)系統(tǒng)中各指標(biāo)評(píng)價(jià)值均有上升，響應(yīng)系統(tǒng)和壓力系統(tǒng)中大部分指標(biāo)評(píng)價(jià)值有所上升，部分指標(biāo)評(píng)價(jià)值下降，但上升的指標(biāo)評(píng)價(jià)值彌補(bǔ)了下降值。2）2009—2011年，協(xié)調(diào)度值快速上升，并達(dá)到峰值。在這一階段，壓力系統(tǒng)呈下降趨勢(shì)，響應(yīng)系統(tǒng)呈上升趨勢(shì)，雖狀態(tài)系統(tǒng)為表現(xiàn)上升趨勢(shì)但系統(tǒng)中各指標(biāo)評(píng)價(jià)值較高，盡管系統(tǒng)內(nèi)部協(xié)調(diào)程度在不斷上升，但各子系統(tǒng)還并未實(shí)現(xiàn)均衡。3）2011—2013年，協(xié)調(diào)度值迅速下降，由1.701降至1.643，這一階段除壓力系統(tǒng)上升以外其余子系統(tǒng)都出現(xiàn)下降趨勢(shì)，尤其是狀態(tài)系統(tǒng)，下降幅度較大，以至于壓力系統(tǒng)協(xié)調(diào)值的增長(zhǎng)并不能彌補(bǔ)狀態(tài)和相應(yīng)系統(tǒng)的下降。4）2013—2017年，協(xié)調(diào)度呈波動(dòng)上升，各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)值都呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，壓力系統(tǒng)趨向均衡，另外兩個(gè)子系統(tǒng)的變化幅度仍然較大，沒(méi)有均衡發(fā)展的趨勢(shì)。

對(duì)耕地集約度和PSR協(xié)調(diào)度對(duì)比圖進(jìn)行分析，總體來(lái)看，墾區(qū)耕地集約水平與PSR系統(tǒng)協(xié)調(diào)度值呈現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)，耕地集約水平升高時(shí)，PSR系統(tǒng)的協(xié)調(diào)值也處在增長(zhǎng)階段。但在某些時(shí)刻耕地集約利用度與協(xié)調(diào)度表現(xiàn)出了相反的趨勢(shì)，例如在2008年和2010年，在這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)，協(xié)調(diào)度值較高，但耕地集約水平較低，處在一個(gè)趨勢(shì)上。結(jié)合這兩個(gè)時(shí)刻的指標(biāo)評(píng)價(jià)值可知，在這兩個(gè)時(shí)刻各指標(biāo)評(píng)價(jià)值都較低，雖然PSR中的三個(gè)子系統(tǒng)之間較為均衡，但是由于子系統(tǒng)的帶動(dòng)作用較差，導(dǎo)致了集約度水平不高。除此之外，2014年以前的集約度要高于2014年以后的集約度，但是2014年以前的集約度平均值要低于2014年以后的集約度平均值。即在2014年以后耕地集約水平的提高并沒(méi)有使PSR的各系統(tǒng)達(dá)到最佳平衡狀態(tài)，耕地集約度的提高很大一部分原因是PSR子系統(tǒng)的強(qiáng)帶動(dòng)作用。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

4.1.1 時(shí)序變化

2005—2017年，黑龍江墾區(qū)在原有耕地集約利用的基礎(chǔ)上，憑借優(yōu)越的耕地資源以及先進(jìn)的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品，耕地集約利用水平整體呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì);2012—2014年，由于受自然災(zāi)害和投入強(qiáng)度減少的不利影響，耕地集約利用度波動(dòng)下降。

4.1.2 空間布局

黑龍江墾區(qū)各管理局耕地集約利用度差異顯著，空間分布不均衡，總體呈現(xiàn)“東高西低”水平。并且，隨著時(shí)間的演變，東西部管理局耕地集約利用水平的差距沒(méi)有縮小，反而越來(lái)越大。墾區(qū)耕地受自然因素、生產(chǎn)要素投入以及政策導(dǎo)向的影響，東四局集約利用度水平普遍高于西四局，中部哈爾濱管理局區(qū)位條件便利，市場(chǎng)供求關(guān)系和運(yùn)輸成本導(dǎo)致其集約利用度處于較高水平。

4.1.3 PSR系統(tǒng)協(xié)調(diào)度

黑龍江墾區(qū)耕地集約利用協(xié)調(diào)度處于高協(xié)調(diào)度狀態(tài)，大多時(shí)刻耕地集約利用度與系統(tǒng)協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)相同變化趨勢(shì)。

4.1.4 影響因素

集約度水平受到協(xié)調(diào)度和PSR子系統(tǒng)帶動(dòng)作用兩方面的影響。在黑龍江墾區(qū)，耕地集約利用過(guò)程中并未實(shí)現(xiàn)使系統(tǒng)協(xié)調(diào)度和子系統(tǒng)帶動(dòng)作用同時(shí)達(dá)到高水平，黑龍江墾區(qū)耕地集約利用還有進(jìn)步的空間。

4.2 建議

在黑龍江墾區(qū)的耕地利用中，應(yīng)充分發(fā)揮不同地區(qū)自然條件的優(yōu)勢(shì)，因地制宜開(kāi)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，加大西部地區(qū)墾區(qū)的生產(chǎn)要素投入，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，注重墾區(qū)的均衡發(fā)展，縮小區(qū)域集約利用水平的差距。在注重生產(chǎn)要素投入強(qiáng)度的同時(shí)也要注重耕地集約利用壓力、狀態(tài)和響應(yīng)的各指標(biāo)之間的協(xié)調(diào)性，使耕地利用過(guò)程更加合理、科學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋戈，梁海鷗，林佳，等.黑龍江省墾區(qū)耕地利用綜合效益評(píng)價(jià)及驅(qū)動(dòng)力分析[J].經(jīng)濟(jì)地理.2010，30（5）：835-840.

[2] 梁倩倩.河南省耕地集約度時(shí)空差異及其影響因素分析[D].開(kāi)封：河南大學(xué)，2016.

[3] 呂曉，牛善棟，李振波，等.中國(guó)耕地集約利用研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31（18）：212-224.

[4] 杜國(guó)明，劉彥隨.黑龍江省耕地集約利用評(píng)價(jià)及分區(qū)研究[J].資源科學(xué)，2013，35（3）：554-560.

[5] 高珊，黃賢金.基于PSR框架的1953—2008年中國(guó)生態(tài)建設(shè)成效評(píng)價(jià)[J].自然資源學(xué)報(bào).2010，25（2）：341-350.

[6] 鄭華偉，劉友兆.基于PSR模型的耕地集約利用空間差異分析——以四川省為例[J].農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究.2011，27（3）：257-262.

（責(zé)任編輯：劉 昀）