基于脫鉤理論的川北傳統(tǒng)農業(yè)區(qū)城鎮(zhèn)化水平與耕地安全耦合研究
——以綿陽市三臺縣為例

侯蘭功，牟月華，喬 標

（1.西南科技大學土木工程與建筑學院，四川 綿陽 621000；2.中國電子信息產業(yè)發(fā)展研究院，北京 100048）

隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的快速推進，耕地保護的問題日漸凸顯，保護耕地“紅線”的壓力不斷增大，如何協(xié)調好城鎮(zhèn)化水平與耕地安全的矛盾，是保持中國社會穩(wěn)定和經濟可持續(xù)發(fā)展的重要問題。中國目前正處在城鎮(zhèn)化進程的加速階段，而城市的發(fā)展必須依托土地資源等生產要素，城鎮(zhèn)化作為經濟快速發(fā)展的驅動力，必然對耕地安全產生一定的壓力。在此背景下，研究城鎮(zhèn)化水平與耕地安全的脅迫關系，對緩解城鎮(zhèn)化發(fā)展和耕地保護之間的矛盾，促進城鎮(zhèn)化與耕地安全協(xié)調健康發(fā)展具有一定的意義［1］。

縱觀國內外的研究，發(fā)達國家在城鎮(zhèn)化與耕地安全二者關系的研究上更傾向于城鎮(zhèn)化過程中對農田景觀生態(tài)保護［2］、耕地生態(tài)環(huán)境的影響［3］、土地利用效益與生態(tài)城市發(fā)展［4］。而中國仍屬于發(fā)展中國家，國內學者在城鎮(zhèn)化與耕地安全之間關系的研究上，更偏重于如何在保持經濟高速增長的同時保障耕地和糧食安全。其中，在研究內容上主要集中在2 個方面，即城鎮(zhèn)化背景下耕地集約利用的耦合關系［5-9］、城鎮(zhèn)化對耕地的影響因素研究［10-13］；這些研究極大地豐富了中國在城鎮(zhèn)化與耕地保護兩者間關系的理論成果。但是現(xiàn)有研究多是從耕地數(shù)量角度分析耕地集約利用與城鎮(zhèn)化的耦合關系，基于耕地質量角度探討耕地安全與城鎮(zhèn)化水平的耦合研究還相對較少。此外，川北地區(qū)是中國21 世紀實施西部大開發(fā)的重要發(fā)展區(qū)域，也是中國重要的糧食生產基地，同時也面臨著較為嚴峻的耕地安全問題。脫鉤理論能夠通過兩者簡單的數(shù)量關系闡述兩者之間的內在聯(lián)系，并根據面板數(shù)據進行比較，從而能判斷兩者之間的關系并進行合理預測。因此，本研究以川北傳統(tǒng)農業(yè)區(qū)——綿陽市三臺縣為例，采用脫鉤理論，研究綿陽市三臺縣城鎮(zhèn)化水平與耕地安全脅迫指數(shù)之間的動態(tài)關系，在對當?shù)馗匕踩鸬揭欢ǚe極作用的同時，以期為川北地區(qū)耕地安全與城鎮(zhèn)化協(xié)調發(fā)展提供一定的理論基礎。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據來源

1.1 研究區(qū)概況

三臺縣位于四川盆地西北部，綿陽市東南部，地處 北 緯30°42′34″—31°26′35″，東 經104°43′04″—105°18′13″，是中國川北地區(qū)傳統(tǒng)農業(yè)大縣，其主導產業(yè)為種植業(yè)。截至2018年末，全縣戶籍總人口141.43 萬人，全年實現(xiàn)GDP 269.81 億元，農業(yè)總產值141.13 億元，其中，農業(yè)總產值占全縣GDP 的52.42%。2018年全縣實有耕地面積7.91 萬hm2，耕地有效灌溉面積為7.28 萬hm2，實有耕地面積占三臺縣國土面積的29.74%（圖1）。城鎮(zhèn)化率由2006年的26.42%逐步上升到2018年的38.9%，平均每年增長幅度為1.04%。

圖1 研究區(qū)概況

1.2 數(shù)據來源與處理

本研究數(shù)據主要來源于三臺縣統(tǒng)計部門提供的2006—2018年《三臺縣統(tǒng)計年鑒》及2006—2018年《三臺縣統(tǒng)計公報》和《綿陽市統(tǒng)計年鑒》等。采用標準化處理方法對原始數(shù)據進行處理，消除不同變量間量綱關系，使數(shù)據具有可比性。本研究城鎮(zhèn)化水平直接采用統(tǒng)計年鑒中的城鎮(zhèn)化率表示。

正向指標標準化公式：

反向指標標準化公式：

式（1）、式（2）中，x′ij為數(shù)據標準化后的值，xmax、xmin分別指原始數(shù)據中的最大值、最小值。

2 研究方法

2.1 耕地安全脅迫指數(shù)測算

通過構建耕地安全評價指標體系，分別計算其權重、各指標得分，最終計算出三臺縣耕地安全脅迫指數(shù)。其中，耕地安全評價指標體系中各指標的選取基于耕地安全已有研究成果［14，15］，結合研究區(qū)實際概況，從耕地數(shù)量、質量、生態(tài)3 個維度，選取耕地面積、有效灌溉面積、糧食單產、單位面積化肥施用量、單位面積農藥使用量、單位面積塑料薄膜使用量6 個指標（表1）。

表1 耕地安全評價指標體系

2.2 指標權重的確定

根據指標的特性，用熵值來判斷某個指標的離散程度，指標熵值越小，離散程度越大，該指標對綜合評價（權重）的影響也越大。

假設多屬性決策矩陣如下：

則用Pij表示第j個指標下第i個方案Ai的貢獻度

Ej表示所有方案中對屬性xi的貢獻總量，Ej=其中，常數(shù)，滿足K＞0，0 ≤Ej≤1

dj為信息熵冗余度，dj= 1-Ej

式中，Wj為各指標權重；x′ij為數(shù)據標準化處理后的數(shù)據。

2.3 脫鉤彈性系數(shù)

“脫鉤”一詞最早在物理領域出現(xiàn)，1966年首次引入到社會經濟領域［16，17］。隨著對脫鉤理論的不斷深入研究，脫鉤理論的應用逐步拓展到經濟績效、城市建設用地擴張、生態(tài)環(huán)境保護、能源消費等領域。就測算方法而言，主要有IPAT 模型法［18］、Tapio 彈性系數(shù)法［19］和脫鉤指數(shù)法等。本研究根據脫鉤指數(shù)的測度方法，構建該研究區(qū)城鎮(zhèn)化水平與耕地安全脅迫指數(shù)分析模型

式中，n為年份；In為第n年的脫鉤指數(shù)；Ils·n、Ils·n-1分別為第n年的耕地安全脅迫指數(shù)和第n-1年的耕地安全脅迫指數(shù)；Iu·n、Iu·n-1分別為第n年的城鎮(zhèn)化水平和第n-1年的城鎮(zhèn)化水平。

本研究城鎮(zhèn)化水平與耕地安全脅迫的脫鉤狀態(tài)劃分參考學者Tapio［19］的研究，將In=0.8 和In=1.2 當作脫鉤狀態(tài)的臨界值，從而將脫鉤狀態(tài)劃分為8 種類型。①當城鎮(zhèn)化水平與耕地安全水平兩者異向變化時，城鎮(zhèn)化水平上升（△U＞0）耕地安全脅迫指數(shù)下降（△LSI＜0），兩者脫鉤關系為“強脫鉤”（In＜0，位于I 區(qū)），此時兩者間的狀態(tài)是較理想的關系，城鎮(zhèn)化水平與耕地安全協(xié)調發(fā)展；城鎮(zhèn)化水平下降（△U＜0）耕地安全水平下降（△LS＞0），兩者脫鉤關系為“強負脫鉤”（In＜0，位于V 區(qū)），兩者關系極不協(xié)調。②當城鎮(zhèn)化水平與耕地安全水平兩者同向變化時，城鎮(zhèn)化水平上升（△U＞0）耕地安全脅迫指數(shù)上升（△LSI＞0），第一象限存在3 種脫鉤狀態(tài)，即“弱脫鉤”（0＜In＜0.8，位于II 區(qū)）、“擴張連接”（0.8＜In＜1.2，位于III 區(qū)）和“擴張負脫鉤”（In＞1.2，位于IV 區(qū)）；城鎮(zhèn)化水平下降（△U＜0），耕地安全脅迫指數(shù)也下降（△LSI＜0），此時的脫鉤狀態(tài)位于第三象限，也存在3 種狀態(tài)，“弱負脫鉤”（0≤In＜0.8，位于VI 區(qū)）、“衰退連接”（0.8≤In＜1.2，位于VII 區(qū)）和“擴張負脫鉤”（In＞1.2，位于VIII 區(qū)）。在這6 種脫鉤狀態(tài)中，當城鎮(zhèn)化水平變化率與耕地安全脅迫指數(shù)變化率相近（III 區(qū)和VII 區(qū)）時，或城鎮(zhèn)化水平變化率大于耕地安全脅迫指數(shù)變化率（II區(qū)和VIII區(qū)）時，城鎮(zhèn)化水平與耕地安全脅迫指數(shù)變化趨于合理，反之則是欠合理狀態(tài)。

圖2 城鎮(zhèn)化水平與耕地安全脅迫指數(shù)關系類型模型

3 結果與分析

3.1 耕地安全脅迫指數(shù)分析

相對于穩(wěn)步上升的城鎮(zhèn)化水平，耕地安全脅迫指數(shù)呈較為復雜的變化趨勢。如圖3 所示，耕地安全脅迫指數(shù)隨著時間的變化呈波動式下降趨勢。其中，2007年耕地安全脅迫指數(shù)最大，為0.7183；2016年達到最低點，為0.2699。究其原因，2007年城鎮(zhèn)化水平呈現(xiàn)負變化，糧食產量卻較前一年增長9.4619 萬t，化肥、農藥、塑料薄膜使用量增加，耕地生態(tài)質量下降，從而導致耕地安全脅迫指數(shù)上升；2007年以后城鎮(zhèn)化水平開始穩(wěn)步上升，科學技術的蓬勃發(fā)展促使人們更加合理利用土地，并逐漸對生態(tài)環(huán)境提高重視，減少化肥、農藥等使用量，使2007年后耕地安全脅迫指數(shù)開始逐漸下降，2016年指數(shù)降至最低。如圖4 所示，耕地安全脅迫指數(shù)變化率反映的是耕地安全脅迫指數(shù)變化的速度，耕地安全脅迫指數(shù)變化率的波動與耕地安全脅迫指數(shù)基本呈相反的趨勢。2008年變化速度達到最低點，2017年變化速度達到最高點。變化速度在前期（2007—2008年）較為劇烈，中期（2009—2016年）略微平緩，后期（2017—2018年）再次出現(xiàn)劇烈變化。

圖3 2006—2018年三臺縣耕地安全脅迫指數(shù)分析

圖4 2006—2018年三臺縣耕地安全脅迫指數(shù)變化率分析

3.2 脫鉤彈性系數(shù)動態(tài)分析

由表2 和圖5 可知，2006—2017年三臺縣的城鎮(zhèn)化水平與耕地安全脅迫指數(shù)脫鉤態(tài)勢主要呈現(xiàn)4種：強負脫鉤、強脫鉤、擴張負脫鉤、弱負脫鉤，且呈動態(tài)交替變化，變化趨勢可分成2 個不同階段。

3.2.1 2006—2011年階段 三臺縣城鎮(zhèn)化水平與耕地安全脅迫指數(shù)兩者脫鉤-耦合狀態(tài)極不穩(wěn)定，經歷了強負脫鉤、強脫鉤、擴張負脫鉤、弱負脫鉤4種狀態(tài)的變化過程，波動范圍較大，整個脫鉤狀態(tài)特征由極不理想逐漸向好的趨勢轉變，城鎮(zhèn)化水平與耕地安全兩者耦合關系由前期不合理開始逐漸優(yōu)化調整。其中，2006—2007年脫鉤狀態(tài)呈現(xiàn)強負脫鉤程度，表明在此階段三臺縣城鎮(zhèn)化水平下降，但耕地安全脅迫指數(shù)上升，兩者極不協(xié)調；在2007—2008年呈現(xiàn)強脫鉤程度，表明在此階段城鎮(zhèn)化水平逐步上升，耕地安全脅迫壓力逐漸減小，兩者耦合度較高，處于最理想狀態(tài)；2008—2009年呈現(xiàn)擴張負脫鉤程度，表明城鎮(zhèn)化水平上升，耕地安全脅迫指數(shù)上升，耕地安全脅迫指數(shù)變化率的變化速度大于城鎮(zhèn)化水平變化率的變化速度；2009—2010年呈現(xiàn)弱負脫鉤程度，表明城鎮(zhèn)化水平下降，耕地安全脅迫指數(shù)下降，耕地安全脅迫指數(shù)變化率的下降速度大于城鎮(zhèn)化水平變化率的下降速度；2010—2011年再次呈現(xiàn)擴張負脫鉤程度。通過對相關資料及信息的分析，究其緣由，三臺縣在此階段過于注重城鎮(zhèn)化水平的發(fā)展，對耕地安全保護意識較為淡薄，為提高糧食產量，對耕地投入強度較大，化肥、農藥、地膜的使用量較大，同時由于城鎮(zhèn)化水平上升，城市建設占用耕地面積，致使耕地面積總量減少，利用程度下降。雖然耕地安全脅迫指數(shù)總體上呈下降趨勢，但城鎮(zhèn)化與耕地安全之間的發(fā)展協(xié)調性并不理想，所以在2007、2009、2011年出現(xiàn)耕地安全脅迫指數(shù)上升的趨勢。此外，2008年汶川地震對三臺縣生態(tài)環(huán)境的影響，也造成了三臺縣耕地安全脅迫指數(shù)的波動。

3.2.2 2012—2018年階段 2012—2018年三臺縣的城鎮(zhèn)化水平與耕地安全脅迫指數(shù)脫鉤狀態(tài)基本呈現(xiàn)強脫鉤、擴張負脫鉤交替出現(xiàn)，整體表現(xiàn)出脫鉤狀態(tài)震蕩穩(wěn)定在合理狀態(tài)與較消極狀態(tài)，城鎮(zhèn)化水平與耕地安全兩者耦合關系也基本穩(wěn)定在協(xié)調與較協(xié)調狀態(tài)。其中，各年份的脫鉤狀態(tài)為：2011—2013年呈現(xiàn)強脫鉤程度；2013—2014年呈現(xiàn)擴張負脫鉤程度；2014—2016年再次呈現(xiàn)強脫鉤程度；2016—2017年呈現(xiàn)再次擴張負脫鉤程度；2017—2018年呈現(xiàn)強脫鉤程度。擴張負脫鉤表示城鎮(zhèn)化水平與耕地安全指數(shù)同向增長，但耕地安全指數(shù)變化率大于城鎮(zhèn)化水平變化率，屬于較消極的狀態(tài)，兩者間的協(xié)調性不高。強脫鉤表示城鎮(zhèn)化水平逐步增長，而耕地安全脅迫指數(shù)逐步下降，屬于較理想的狀態(tài)，城鎮(zhèn)化水平與耕地安全協(xié)調性較佳。通過查閱三臺縣相關政策與資料顯示，三臺縣自2012年以來經濟快速增長，截至2018年，城鎮(zhèn)化水平從2012年的30.94%快速上升到2018年的38.9%，城鎮(zhèn)化開始轉型，逐漸減弱對耕地的依賴性，耕地數(shù)量得到有效的保障。同時由于科學技術的進步與發(fā)展，人們開始注重耕地與生態(tài)環(huán)境保護，使用化肥、農藥的數(shù)量大幅下降，傳統(tǒng)農業(yè)逐漸向生態(tài)農業(yè)轉型，耕地生態(tài)與質量逐步提升，致使三臺縣在此階段脫鉤狀態(tài)多以較理想狀態(tài)呈現(xiàn)。

表2 2006—2017年三臺縣城鎮(zhèn)化水平與耕地安全脅迫指數(shù)及其脫鉤關系

圖5 2006—2018年三臺縣城鎮(zhèn)化水平與耕地安全脅迫指數(shù)脫鉤彈性系數(shù)分析

4 小結與建議

本研究基于脫鉤理論對三臺縣城鎮(zhèn)化水平與耕地安全脅迫指數(shù)進行了動態(tài)分析。研究表明，三臺縣2006—2018年城鎮(zhèn)化水平穩(wěn)步上升，耕地安全脅迫指數(shù)呈波動式下降趨勢，2006—2018年三臺縣的城鎮(zhèn)化水平與耕地安全脅迫指數(shù)脫鉤態(tài)勢主要呈現(xiàn)強負脫鉤、強脫鉤、擴張負脫鉤、弱負脫鉤4 種，且呈動態(tài)交替變化。從脫鉤-耦合關系來看近13年的脫鉤狀態(tài)變化，雖然部分年份存在著較消極的狀態(tài)，但大致上表現(xiàn)為從畸形到理想狀態(tài)的轉變。脫鉤狀態(tài)呈階段性變化趨勢，可分為2 個階段：2007—2011年，該階段脫鉤狀態(tài)表現(xiàn)為由極不理想到逐步改善的趨勢，城鎮(zhèn)化水平與耕地安全兩者間的協(xié)調關系從前期不合理到逐漸優(yōu)化調整；2012—2018年，該階段整體表現(xiàn)出脫鉤狀態(tài)震蕩穩(wěn)定在合理狀態(tài)與較消極狀態(tài)，城鎮(zhèn)化水平與耕地安全兩者耦合關系也基本穩(wěn)定在協(xié)調與較協(xié)調狀態(tài)。

三臺縣屬于中國西部的人口大縣，農業(yè)人口較多，城鎮(zhèn)化水平增長有一定的局限，耕地數(shù)量較大，因此保護耕地安全具有相對的難度。本研究基于三臺縣城鎮(zhèn)化水平與耕地安全脅迫研究分析，就如何保持城鎮(zhèn)化水平與耕地保護協(xié)調發(fā)展提出一定的建議。①城鎮(zhèn)化建設必然要占用耕地，應當有效控制城鎮(zhèn)化占用耕地的質量和數(shù)量，合理釋放耕地，減少對耕地安全的脅迫，促進城鎮(zhèn)化與耕地健康協(xié)調。②在政策方面，三臺縣應明確自身定位，健全相關法律法規(guī)，完善耕地保護機制，從法律上承認耕地資源價值存在，依據耕地價值對耕地占用進行差別化補償，對耕地用地性質改變有一定的抑制作用，保護糧食安全。同時由于很多村莊存在空心村，大量宅基地廢棄，開展宅基地土地整理，將優(yōu)質宅基地復墾為耕地，農村產業(yè)實行規(guī)?；洜I，增強耕地資源安全生態(tài)意識，促進城鎮(zhèn)化與耕地安全的協(xié)調發(fā)展。

需要指出的是，本研究城鎮(zhèn)化水平直接采用年鑒上的城鎮(zhèn)化率，研究層面以縣級層面切入，研究成果有待于進一步驗證。耕地安全脅迫不僅受到城鎮(zhèn)化的影響，還與自然災害、政策偏移、農業(yè)結構調整等有關，這些都有待于深入研究。