保定市耕地資源演變特征及驅(qū)動因素分析

閆文智 謝鵬飛 胡國浩 張元賀

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，河北保定071001）

耕地是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。近幾年，隨著我國城鎮(zhèn)化進程不斷加快，大量耕地被占用，加之耕地資源的不合理利用，對我國耕地質(zhì)量造成了嚴重威脅，導(dǎo)致耕地已逐漸成為我國社會發(fā)展的稀缺資源［1］。耕地面積變化的驅(qū)動力包括自然和社會2個方面，但由于自然驅(qū)動力研究的困難性和一定時期內(nèi)自然條件的變化較緩，短期的驅(qū)動力研究往往只考慮社會經(jīng)濟因素。近年來，研究區(qū)域的耕地面積受自然、社會、經(jīng)濟、技術(shù)和歷史文化等要素的綜合影響不斷減少，隨著社會的快速發(fā)展，非農(nóng)業(yè)用地面積不斷擴大，土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化。

1 研究區(qū)域概況

保定市地處河北省中部，太行山東麓，冀中平原西部，介于北緯38°10′～40°00′，東經(jīng)113°40′～116°20′。保定市位于北京、天津、石家莊三角地帶，北鄰北京市和張家口，東接廊坊市和滄州市，南與衡水市相連，西與山西省接壤。

2 研究數(shù)據(jù)和方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

選擇研究區(qū)2013—2017年《保定經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒》和《中國統(tǒng)計年鑒》相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)為資料來源。

2.2 研究方法

通過查閱資料，選取反映耕地面積動態(tài)變化的因素有耕地面積（hm2）、人均耕地面積（hm2）。本研究分別從社會生活、經(jīng)濟發(fā)展、農(nóng)業(yè)科技3個方面選取影響耕地面積變化的10個驅(qū)動因子：社會生活包括X1常住人口（萬人），經(jīng)濟發(fā)展包括X2農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值（萬元）、X3工業(yè)總產(chǎn)值（萬元）、X4國內(nèi)生產(chǎn)總值（億元）、X5城市化水平（%），農(nóng)業(yè)科技包括X6糧食總量（t）、X7每公頃糧食產(chǎn)量/kg、X8農(nóng)業(yè)機械總動力（kW）、X9化肥用量（t）和X10農(nóng)藥用量（t）本文利用MATLAB軟件定量分析5年間研究區(qū)耕地面積的空間變化規(guī)律，采用相關(guān)分析和主成分分析的方法探究影響耕地面積變化的驅(qū)動因子［2］。

3 保定市耕地資源演變特征

3.1 耕地面積演變特征

5年里，保定市耕地面積減少了8 045 hm2，人均耕地面積由0.070 hm2減少至0.068 hm2。人均耕地面積呈現(xiàn)下降趨勢，保定市人均耕地面積下降的幅度總體來說較小，基本上維持在0.069 hm2左右。耕地面積的變化整體上呈現(xiàn)出減少的趨勢，且減少速率較為緩慢。

3.2 耕地數(shù)量變化驅(qū)動因素確定

主成分分析可以把原來多個指標化為少數(shù)幾個指標，這些新指標既能盡量多地反映原來較多指標的信息，又能使彼此之間獨立。因此，按照主成分分析法的方法和要求，本文結(jié)合保定市耕地面積變化特征和已有資料數(shù)據(jù)，以耕地面積（hm2）作為因變量（Y），把10個指標（X）作為自變量分析影響耕地變化的驅(qū)動力［3］。運用MATLAB軟件進行主成分分析，計算得出耕地變化驅(qū)動力變量相關(guān)系數(shù)矩陣、特征值、主成分的貢獻率與累計貢獻率、主成分載荷矩陣［7］。

影響耕地面積變化的10個因子間存在著不同程度的相關(guān)關(guān)系，如表1所示。其中，X1和X2、X1和X4、X1和X5、X2和X4、X4和X5間均具有高度的相關(guān)性，其相關(guān)系數(shù)分別為0.9 758、0.9 902、0.9 934、0.9 798、0.9 880。此外，X1和X8、X1和X10、X2和X5、X2和X6、X2和X7、X2和X10、X5和X8、X5和X10、X6和X7、X7和X10之間的相關(guān)性也非常大，這充分證實了運用主成分分析法的必要性。通過進一步分析因子荷載矩陣，第一主成分與X1、X2、X4、X5、X6、X7、X10存在較大的相關(guān)性，第二主成分與X3、X9存在較大的相關(guān)性。由因子載荷矩陣的意義可以得出，人口增長、經(jīng)濟發(fā)展、農(nóng)業(yè)科技進步是影響保定市耕地資源數(shù)量變化的3類主要驅(qū)動因素。

表1 因子荷載矩陣

3.3 耕地資源變化的驅(qū)動力分析

3.3.1 人口因素對耕地變化的影響。2013—2017年保定市常住人口從1 022.93萬人增長至1 046.92萬人，增長了23.99萬人，增長速率為2.3%。在第一主成分中，人口因素是主要組成因子之一，人口增長越快，土地利用變化越快。人口對耕地面積的變化具有兩方面作用，一是人們占用耕地建設(shè)住房，這一作用由人口與城市化水平的相關(guān)性高達0.9 934體現(xiàn)；二是人口的增長需要更多的糧食作為保障。目前，保定市人均耕地面積維持在0.069 hm2左右，隨著人口的增長，耕地資源不斷被占用，這一數(shù)字將會不斷減小。

3.3.2 經(jīng)濟發(fā)展對耕地變化的影響。農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、國內(nèi)生產(chǎn)總值、城市化水平是組成第一主成分的主要因子，工業(yè)總產(chǎn)值是組成第二主成分的主要因子，這說明經(jīng)濟因素也是影響耕地數(shù)量變化的主要原因［4］。2013—2017年，保定市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值不斷上漲，上漲了16.2%。保定市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值的不斷上漲說明保定市注重因地制宜發(fā)展農(nóng)業(yè)。保定市城市化水平從42.90增長至50.88，說明城市化進程在加快，城市用地規(guī)模不斷擴大，導(dǎo)致部分耕地轉(zhuǎn)變成城市建設(shè)用地，使得原本緊張的耕地面積進一步減少。保定市5年內(nèi)工業(yè)總產(chǎn)值上漲1 589 240萬元，上漲了3.0%，國內(nèi)生產(chǎn)總值從568 845.2億元增長至827 121.7億元，增長了1.45倍。經(jīng)濟的發(fā)展必定會加大城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)力度，一定程度上會以犧牲一定數(shù)量的耕地為代價。

3.3.3 農(nóng)業(yè)科技進步對耕地變化的影響。第一主成分的其他主要因子還存在糧食總量、每公頃糧食產(chǎn)量、農(nóng)業(yè)機械總動力、農(nóng)藥用量，在第二主成分中化肥用量居主導(dǎo)地位，這幾個因子充分證明了農(nóng)業(yè)科技進步影響著耕地數(shù)量的變化。5年內(nèi)保定市糧食總量從5 244 968 t減少到4 716 045 t，但農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值卻從5 823 916萬元增長到6 766 000萬元，這說明保定市人民開始尋找更加增加收益的土地利用方式，土地利用方式的改變會引起農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的改變，使得耕地面積進一步減少。

4 結(jié)論

2013—2017年，保定市耕地面積呈現(xiàn)出減少的趨勢，減少速率較為緩慢，人均耕地面積也呈逐年下降的趨勢。結(jié)合研究區(qū)的具體情況，采用因子分析的數(shù)學(xué)方法，將影響保定市耕地面積變化的驅(qū)動因子歸納為人口增長、經(jīng)濟發(fā)展、農(nóng)業(yè)科技進步3類主要因素。在未來的一段時間內(nèi)，隨著保定市人口的增加、經(jīng)濟的快速發(fā)展以及農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的進步，耕地資源將面臨越來越大壓力。