延安市耕地利用動態(tài)變化及其驅(qū)動力研究

臺靈嘯

(長安大學(xué)土地工程學(xué)院，陜西 西安 710054)

耕地是人類賴以生存與發(fā)展的資源和條件，合理利用耕地資源是保障國家糧食安全，促進(jìn)國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的需要，十分珍惜、合理利用土地和切實保護(hù)耕地是我國的基本國策，我國始終貫徹執(zhí)行最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度和節(jié)約集約用地制度。但隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，耕地利用中存在的問題日益凸顯，耕地保護(hù)也面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，在此大背景之下，研究耕地利用動態(tài)變化規(guī)律，鑒別其驅(qū)動因素，對耕地保護(hù)與管理工作、保障國家糧食安全與生態(tài)安全、實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，具有重要參考價值和理論與現(xiàn)實意義。目前，國內(nèi)外學(xué)者對耕地利用變化也進(jìn)行了大量研究。國外學(xué)者主要通過建立回歸模型分析耕地利用變化對經(jīng)濟發(fā)展的影響，缺乏經(jīng)濟發(fā)展對耕地變化的影響[1]。劉明達(dá)等運用空間分析法研究耕地資源，在空間上的差異與特定地區(qū)的耕地發(fā)展波動上加大研究力度，驅(qū)動力變化的定量方法有很多，大多數(shù)專家學(xué)者更傾向于多元統(tǒng)計方法，在多元統(tǒng)計法中，更多人進(jìn)行因子分析、多元線性回歸分析等分析方法[2]。本文以延安市為研究區(qū)域，以2010—2019年土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合耕地利用動態(tài)度、主成分分析等模型，對近10a延安市不同時段耕地利用情況進(jìn)行梳理，并確定其主導(dǎo)因素，以期為延安市耕地保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展提供重要依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

延安市地處陜西北部，黃河流域中部，黃土高原中南地區(qū)，是陜西省水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)之一。位于N35°21′～37°31′，E107°41′～110°31′，北與榆林相連，南與渭南、銅川、咸陽3市相臨，東隔黃河與山西相望，西與甘肅慶陽接壤，面積約37037km2，人口226萬。市轄寶塔、安塞2區(qū)，子長市1個縣級市，延長、延川、志丹、吳起、甘泉、富縣、洛川、宜川、黃龍、黃陵等10縣。地貌以黃土高原、丘陵為主，地勢東南低西北高。氣候?qū)倥瘻貛О霛駶櫼缀禋夂騾^(qū)，春季干燥少雨，夏季炎熱多雨，秋季降溫迅速，冬季雨雪稀少，光照充裕，年均氣溫9～12℃，年均降水量100～800mm。

圖1 延安市行政區(qū)劃圖

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

以延安市2010年、2014年、2019年三期土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)及延安市2010—2019年社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析其耕地利用時空格局變化。土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)來源于2010年、2014年、2019年變更調(diào)查數(shù)據(jù)；驅(qū)動因子數(shù)據(jù)主要來源于延安市和陜西省2011—2020年統(tǒng)計年鑒。

2.2 研究方法

2.2.1 耕地利用動態(tài)度

耕地利用動態(tài)度是反映特定地區(qū)特定時間內(nèi)耕地數(shù)量變化程度的指數(shù)[3]，表達(dá)式：

式中，K為單一耕地利用動態(tài)度；Ua和Ub分別表示研究初期和末期耕地的數(shù)量；T為變化時間段。

2.2.2 主成分分析法

主成分分析法是指通過降維方式，將多個相關(guān)變量轉(zhuǎn)換成少數(shù)不相關(guān)的變量，這些新的變量所包含的信息互相不重復(fù)，能夠反映原始多個變量的大部分信息，減少變量之間共性問題干擾[4]。本文運用主成分分析法建立延安市2009—2019年耕地數(shù)量變化的驅(qū)動力模型，分析驅(qū)動因子對耕地變化的影響。

3 結(jié)果分析

3.1 耕地動態(tài)變化

3.1.1 耕地數(shù)量變化

由表1可知，延安市2010—2014年耕地面積整體呈增加趨勢，共增加9665.61hm2，耕地利用動態(tài)度為0.0022%，其中，水田減少13.12hm2，水澆地減少562.20hm2，旱地增加10240.93hm2。2014—2019年耕地面積整體呈急劇下降趨勢，共減少138855.97hm2，耕地利用動態(tài)度為-0.0477%，其中，水田減少625.85hm2，水澆地減少2835.84hm2，旱地減少135394.28hm2。旱地是延安市范圍內(nèi)最主要的耕地利用類型，與其氣候條件密切相關(guān)，一定程度上造成延安市耕地質(zhì)量水平總體偏低[5]。

表1 2010—2019年延安市耕地利用類型面積變化情況

3.1.2 耕地空間分布變化

由圖2可知，延安市耕地主要分布在北部黃土梁峁?fàn)钋鹆陞^(qū)、東部黃土殘塬溝壑區(qū)以及南部黃土高塬溝壑區(qū)。2010—2019年延安市旱地變化最為明顯，主要發(fā)生在研究區(qū)北部以吳起縣、延川縣、延長縣、志丹縣4個區(qū)縣為主；2010—2019年水澆地空間格局變化呈分散狀，各個區(qū)縣均有發(fā)生，沒有明顯的集中區(qū)域；延安市水田主要分布于中部、西南部即寶塔區(qū)、富縣縣、甘泉縣、黃陵縣4個區(qū)縣，2010—2019年該區(qū)域內(nèi)水田均在不同程度上減少。

圖2 2010年、2014年、2019年延安市耕地利用變化分布圖

3.2 耕地變化驅(qū)動因素

耕地的時空動態(tài)演變受到自然、經(jīng)濟、社會、政策等因素交互作用，本文結(jié)合延安市區(qū)域特點，并以國內(nèi)學(xué)者提出的綜合新個、主導(dǎo)性、定性定量相結(jié)合原則為基礎(chǔ)，選取延安市X1日照時數(shù)(h)、X2降水量(mm)、X3常住人口(萬人)、X4GDP(億元)、X5城鎮(zhèn)化水平(%)、X6農(nóng)業(yè)機械總動力(萬kW)、X7第一產(chǎn)業(yè)(億元)、X8第二產(chǎn)業(yè)(億元)、X9第三產(chǎn)業(yè)(億元)、X10農(nóng)民人均純收入(元)10個驅(qū)動因子，探究其對延安市耕地利用變化的影響。社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來源于延安市和陜西省2010—2020年統(tǒng)計年鑒。

為消除各變量間量綱關(guān)系，使數(shù)據(jù)具有可比性，利用SPSS 24.0對各個指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，見表2，通過KMO和Bartlett檢驗后，再對各個指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得到其相關(guān)系數(shù)矩陣見表3，主要特征值及貢獻(xiàn)率見表4，因子載荷矩陣見表5。根據(jù)分析結(jié)果，有3個主成分特征值大于1，貢獻(xiàn)率分別為56.93%、23.372%、10.734%，當(dāng)累積貢獻(xiàn)率高于70%時，表明因子對總體解釋度越高。所提取3個主成分累計貢獻(xiàn)率為91.036%，滿足數(shù)據(jù)分析要求。

表2 2010—2019年延安市各驅(qū)動因子標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果

表3 耕地變化驅(qū)動因子相關(guān)系數(shù)矩陣

結(jié)果表明，第一主成分與X3(常住人口)、X4(GDP)、X5(城鎮(zhèn)化水平)、X7(第一產(chǎn)業(yè))、X9(第三產(chǎn)業(yè))、X10(農(nóng)民人均純收入)相關(guān)度較高，且均呈正相關(guān)。第二主成分與X1(日照時數(shù))、X6(農(nóng)業(yè)機械總動力)相關(guān)度較高，且均呈正相關(guān)。第三主成分與X6(農(nóng)業(yè)機械總動力)相關(guān)度較高，且呈正相關(guān)。在主成分分析基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)實際情況，影響延安市耕地利用變化的主要因素可概況為人口因素、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)技術(shù)、經(jīng)濟因素等4方面。人口上，2010年以來延安市常住人口由218.87萬人上升至225.57萬人，增幅為2.97%，人口的增加使人們對農(nóng)副產(chǎn)品需求上升，加劇了對耕地資源的占用；隨著延安市城市化進(jìn)程，大量農(nóng)村人口流向城市，造成耕地撂荒，且非農(nóng)建設(shè)需要一定程度上導(dǎo)致耕地數(shù)量減少。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上，農(nóng)民為滿足自身經(jīng)濟需要，將大量耕地轉(zhuǎn)為果園等經(jīng)濟價值更高的土地利用類型，調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，且延安市一二三產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例為11.9∶55.3∶32.8，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上更加倚重工業(yè)、服務(wù)業(yè)，土地利用方式隨之發(fā)生改變，使耕地面積減少。農(nóng)業(yè)技術(shù)上，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，更加注重培肥技術(shù)，單產(chǎn)提高一定程度上彌補了耕地數(shù)量減少帶來的損失。社會經(jīng)濟發(fā)展水平上，2010年以來延安市GDP由863億元上升至1663.89億元，經(jīng)濟水平的上漲，加之西部大開發(fā)戰(zhàn)略的提出，城鎮(zhèn)建設(shè)需求增加，勢必導(dǎo)致耕地面積的減少。

表4 特征值及貢獻(xiàn)率

表5 載荷矩陣

4 結(jié)論

本文利用耕地利用動態(tài)度方法，確定2010—2019年延安市耕地利用動態(tài)變化特征，并用主成分分析確定影響延安市耕地利用變化驅(qū)動因子，所得結(jié)論如下。

2010—2019年延安市耕地呈現(xiàn)先增加后減少態(tài)勢，但總體趨向減少，耕地利用動態(tài)度由0.0022%降為-0.0477%。2010—2014年共增加9665.61hm2，水田減少13.12hm2，水澆地減少562.20hm2，旱地增加10240.93hm2；2014—2019年共減少138855.97hm2，水田減少625.85hm2，水澆地減少2835.84hm2，旱地減少135394.28hm2。

延安市耕地面積在空間上主要分布于北部黃土梁峁?fàn)钋鹆陞^(qū)、東部黃土殘塬溝壑區(qū)以及南部黃土高塬溝壑區(qū)，各時期耕地變化空間差異特征不明顯。

主成分分析結(jié)果表明，選取的10個驅(qū)動因子中，常住人口、GDP、城鎮(zhèn)化水平、農(nóng)民人均純收入、三大產(chǎn)業(yè)、農(nóng)業(yè)機械總動力最為顯著，即影響延安市耕地利用變化的主要因素為人口因素、經(jīng)濟因素、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)技術(shù)。