縣域尺度的廣西休耕空間分區(qū)研究

陳展圖，李燁珈，黃新雨

1.廣西師范大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，廣西 桂林 541006

2.上海師范大學(xué)環(huán)境與地理科學(xué)學(xué)院，上海 200234

耕地是人類生存、社會發(fā)展、糧食生產(chǎn)的根本和載體。隨著有限的耕地資源被高強度利用，耕地出現(xiàn)了質(zhì)量退化、污染加重等問題。休耕是發(fā)達國家普遍采取的一種保護和修復(fù)耕地地力的措施。為有序開展休耕，我國從2016年起開始在地下水漏斗區(qū)、西南石漠化區(qū)、西北干旱區(qū)開展休耕制度試點，而后擴展到東北、長江下游等地區(qū)。“輪作休耕”已被寫入2019 年1 月1 日起實施的《中華人民共和國土壤污染防治法》。2020 年1 月1 日起施行的新的《中華人民共和國土地管理法》第三十六條明確指出“各級人民政府應(yīng)當(dāng)采取措施，引導(dǎo)因地制宜輪作休耕”。

此次研究以廣西111 個縣（市、區(qū)）為單元，基于耕地的多元功能構(gòu)建指標(biāo)體系，將其劃分為優(yōu)先休耕區(qū)、重點休耕區(qū)、一般休耕區(qū)、暫不休耕區(qū)4 個類型區(qū)，并針對各類型區(qū)提出差異化休耕建議，為廣西有規(guī)劃地推進休耕工作、建立休耕制度提供參考。

1 耕地休耕優(yōu)先性評價指標(biāo)體系構(gòu)建

耕地休耕需要考慮耕地的多元功能。研究小組參考已有研究成果，遵循系統(tǒng)性、科學(xué)性、數(shù)據(jù)可獲取性的原則，從耕地的生產(chǎn)功能、生活功能和生態(tài)功能出發(fā)，結(jié)合指標(biāo)數(shù)據(jù)預(yù)運算結(jié)果，選取耕地面積占比、復(fù)種指數(shù)、地均糧食產(chǎn)量、人均糧食保證率、農(nóng)地產(chǎn)值占比、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、有效灌溉面積占比、耕地化肥使用量負(fù)荷、耕地農(nóng)藥使用量負(fù)荷9 個指標(biāo)（見表1），綜合評價廣西111 個縣（市、區(qū)）在休耕上的優(yōu)先性。以上指標(biāo)的數(shù)據(jù)主要來源于《廣西統(tǒng)計年鑒2021》中的“111 個縣（市、區(qū)）主要經(jīng)濟指標(biāo)（2020 年）”，其中復(fù)種指數(shù)、耕地化肥使用量負(fù)荷、耕地農(nóng)藥使用量負(fù)荷等指標(biāo)的數(shù)據(jù)來源于各縣（市、區(qū)）國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報。

表1 廣西縣域尺度耕地休耕優(yōu)先性評價指標(biāo)體系表

1.1 生產(chǎn)功能指標(biāo)

此次研究采用耕地面積占比、復(fù)種指數(shù)、地均糧食產(chǎn)量來衡量耕地的生產(chǎn)功能。

（1）休耕的前提是堅守耕地面積不減少。研究小組考慮到廣西耕地資源不豐富的情況，引入了耕地面積占比這一指標(biāo)。

（2）復(fù)種指數(shù)受經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r、科學(xué)技術(shù)水平、水熱條件、土壤條件等因素制約，可從側(cè)面反映耕地生產(chǎn)能力的高低[1]。如水熱條件好、農(nóng)業(yè)科技投入大的地區(qū)，復(fù)種指數(shù)較高，不適宜優(yōu)先施行休耕。

（3）地均糧食產(chǎn)量的高低直接反映了耕地糧食供給生產(chǎn)能力的大小[2]。地均糧食產(chǎn)量越高，耕地生產(chǎn)能力越強，不宜優(yōu)先進行休耕；反之，則應(yīng)優(yōu)先進行休耕或退耕。

1.2 生活功能指標(biāo)

耕地的生活功能是耕地的一項重要功能，主要體現(xiàn)在維護社會安定、保障社會就業(yè)、保障人民生活等方面。此次研究采用人均糧食保證率、農(nóng)地產(chǎn)值占比、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來衡量耕地的生活功能。

（1）糧食作物是人們生產(chǎn)、生活最基本的原料，人均糧食保證率可反映耕地的糧食安全保障能力。此次研究參照國際慣例，以保障每年人均400 kg 糧食為基準(zhǔn)值進行測算[3]。人均糧食保證率數(shù)值越小，反映出該區(qū)域耕地保障社會生產(chǎn)、人民生活的能力越弱，不適宜進行休耕。

（2）農(nóng)地產(chǎn)值占比用于反映耕地經(jīng)濟產(chǎn)出水平和生產(chǎn)力的高低[4]。農(nóng)地產(chǎn)值占比大，按照用地集約、規(guī)模生產(chǎn)的原則，不宜優(yōu)先進行休耕。

（3）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)指標(biāo)，采用二三產(chǎn)業(yè)增加值占地區(qū)生產(chǎn)總值的比例來反映[5]。該比例越小，表明該地區(qū)對第一產(chǎn)業(yè)的依賴程度越大，休耕對其經(jīng)濟水平影響較大，不宜優(yōu)先進行休耕。

1.3 生態(tài)功能指標(biāo)

新時代背景下，耕地的生態(tài)功能逐漸顯化且重要性日益突出，不合理的開發(fā)利用方式會損害耕地的生態(tài)功能。此次研究采用有效灌溉面積占比、耕地化肥使用量負(fù)荷、耕地農(nóng)藥使用量負(fù)荷來衡量土地的生態(tài)功能。有效灌溉面積越大，在一定程度上表明耕地基礎(chǔ)設(shè)施越好，為繼續(xù)發(fā)揮水利基礎(chǔ)設(shè)施作用，耕地休耕的優(yōu)先性就越低；反之，則說明耕地灌溉條件不理想，應(yīng)通過休耕來彌補耕地基礎(chǔ)設(shè)施短板。由于耕地資源總量不足、分布零散，以及本底質(zhì)量不高，廣西主要通過增加化肥、農(nóng)藥使用量的方式來提高耕地單位面積產(chǎn)出。廣西耕地的農(nóng)藥、化肥施用量長期居高不下，單位耕地化肥施用強度（0.042）超過全國平均水平（0.036）[6]?；?、農(nóng)藥使用量負(fù)荷量大的耕地的休耕優(yōu)先程度高。

2 研究方法與數(shù)據(jù)處理

2.1 指標(biāo)權(quán)重計算

（1）此次研究采用因子分析法來確定準(zhǔn)則層3 個因子（生態(tài)功能、生活功能、生產(chǎn)功能）的權(quán)重。研究小組將所有指標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS 軟件并進行因子分析，結(jié)果顯示KMO 值為0.689 ＞0.6，同時指標(biāo)數(shù)據(jù)通過了Bartlett球形檢驗（P=0 ＜0.05），說明滿足因子分析的前提要求，意味著數(shù)據(jù)可用于進行因子分析（見表2）。運算結(jié)果如表3 所示，3 個因子的特征根值＞1[7]，旋轉(zhuǎn)后的方差解釋率分別為34.876%、27.082%、13.337%，累積方差解釋率超過75%，可見這3 個因子包含了絕大部分解釋。由旋轉(zhuǎn)后方差解釋率除以旋轉(zhuǎn)后累積方差解釋率，即可得到3 個因子的權(quán)重分別為0.463、0.360、0.177。

表2 KMO 和Bartlett 的檢驗表

表3 因子的特征根、累計貢獻率表

（2）采用旋轉(zhuǎn)后因子載荷系數(shù)來檢驗、確定各因子與指標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系情況，當(dāng)因子載荷系數(shù)絕對值＞0.4 時，說明該指標(biāo)和因子有對應(yīng)關(guān)系（見表4）。耕地化肥使用量負(fù)荷、耕地農(nóng)藥使用量負(fù)荷、有效灌溉面積占比、復(fù)種指數(shù)在因子1 上載荷較高。因此，研究小組把因子1 確定為生態(tài)功能，考慮到復(fù)種指數(shù)這一指標(biāo)和生態(tài)功能沒有對應(yīng)關(guān)系，所以將復(fù)種指數(shù)從因子1 中剔除，歸入因子3。農(nóng)地產(chǎn)值占比、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（絕對值）、人均糧食保證率在因子2 上載荷較高，研究小組將因子2 確定為耕地的生活功能。地均糧食產(chǎn)量、耕地面積占比在因子3 上載荷較高，研究小組將因子3 確定為耕地的生產(chǎn)功能。

表4 旋轉(zhuǎn)后因子載荷系數(shù)表

（3）研究小組利用SPSSAU 數(shù)據(jù)科學(xué)分析平臺進行熵權(quán)法的計算，確定各項指標(biāo)權(quán)重。首先，將所有指標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSSAU 數(shù)據(jù)科學(xué)分析平臺在線操作系統(tǒng)，依次進行“數(shù)據(jù)處理—生成變量—對正向指標(biāo)、負(fù)向指標(biāo)分別進行正向化處理（MMS）、負(fù)向化處理（NMMS）”的系列操作，完成對數(shù)據(jù)的處理；然后，選擇“綜合評價—熵值法”的操作，分3 次計算分別得出3 個準(zhǔn)則層所包括指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，即分別對生態(tài)功能因子、生產(chǎn)功能因子、生活功能因子所包含的指標(biāo)進行權(quán)重計算，結(jié)果如表5 所示；最后，將各個指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)與其對應(yīng)準(zhǔn)則層的權(quán)重相乘可得到各個指標(biāo)的最終權(quán)重（見表6）。

表5 利用熵權(quán)法得到的各指標(biāo)的熵權(quán)表

表6 休耕優(yōu)先性評價指標(biāo)體系及其權(quán)重表

2.2 指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化

由于指標(biāo)的單位不同（即存在不同量綱），因此要對各項指標(biāo)進行無量綱化處理（即標(biāo)準(zhǔn)化），此次研究采用極值標(biāo)準(zhǔn)化法處理。

（1）正向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法：

式（1）中，Yi為i指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值；Xi為i指標(biāo)的觀測值；min {Xi}為i指標(biāo)的最小值；max {Xi}為i指標(biāo)的最大值；n為i指標(biāo)的個數(shù)，即廣西111 個縣（市、區(qū)）。

（2）負(fù)向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法：

（3）休耕優(yōu)先性綜合得分：

式（3）中，F(xiàn)為綜合得分；WI、YI分別為對應(yīng)該指標(biāo)的權(quán)重值及其標(biāo)準(zhǔn)化值。

3 縣域尺度的廣西休耕空間分區(qū)

研究小組計算111 個縣（市、區(qū)）的休耕優(yōu)先性得分后，在ArcGIS 中對其采用自然間斷點分級法（Jenks）進行分級，并進行地理空間分布分析。

研究小組按自然斷點分級法將111 個縣（市、區(qū)）休耕優(yōu)先性得分分為4 個等級，分別為優(yōu)先休耕區(qū)[0.450，0.960]、重點休耕區(qū)（0.960，1.382]、一般休耕區(qū)（1.382，1.822]、暫不休耕區(qū)（1.822，2.674]4 個類型。得分越小的區(qū)域，休耕優(yōu)先性越強，宜優(yōu)先安排休耕；反之，休耕優(yōu)先性越弱，不宜安排休耕（見表7）。

3.1 優(yōu)先休耕區(qū)

從空間分布上來看，優(yōu)先休耕區(qū)大部分是城市特征較為明顯的地域，如崇左、柳州、桂林、南寧城市周邊區(qū)域。綜合分析以上區(qū)域休耕優(yōu)先性高的原因如下：一是這些區(qū)域緊鄰城市，為了滿足城市對農(nóng)產(chǎn)品的大量需求，農(nóng)戶普遍通過增加化肥、農(nóng)藥的使用量來縮短農(nóng)作物生長周期、提高作物產(chǎn)量，以獲得更多收益，耕地化肥、農(nóng)藥載荷較大。如桂林市七星區(qū)耕地農(nóng)藥施用量為0.061 t/hm2，南寧市青秀區(qū)耕地農(nóng)藥施用量為0.049 t/hm2，均遠(yuǎn)高于0.019 t/hm2的廣西平均水平；梧州市長洲區(qū)耕地化肥施用量達2.932 t/hm2，也遠(yuǎn)高于1.915 t/hm2的廣西平均水平。從耕地可持續(xù)利用的角度來看，化肥、農(nóng)藥負(fù)荷大的耕地應(yīng)該優(yōu)先休耕，盡快休養(yǎng)生息。二是這些區(qū)域大部分為城區(qū)，二三產(chǎn)業(yè)較為發(fā)達，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)良好，休耕對人們的生產(chǎn)、生活影響較小。即便進行休耕，二三產(chǎn)業(yè)也可以容納剩余勞動力。但是，這并不意味著優(yōu)先休耕區(qū)內(nèi)所有的耕地同時進行休耕，而應(yīng)有序進行。例如，城郊耕地可以有序退出生產(chǎn)領(lǐng)域，從生產(chǎn)功能向科教、景觀等功能轉(zhuǎn)變。

3.2 重點休耕區(qū)

重點休耕區(qū)主要分布在廣西西部和北部，有百色市的德?？h、凌云縣，河池市的鳳山縣、南丹縣，柳州的融水苗族自治縣、三江侗族自治縣等。重點休耕區(qū)的休耕優(yōu)先程度較高，應(yīng)承擔(dān)較多的休耕指標(biāo)。在空間分布上，重點休耕區(qū)的數(shù)量呈現(xiàn)自桂西北向桂東南逐漸減少的趨勢，這種分布趨勢可以從自然條件方面得到很好的解釋。廣西土地資源空間分布不均，桂西北喀斯特地貌廣泛發(fā)育，石漠化問題較嚴(yán)重，坡陡且土薄，耕地生態(tài)環(huán)境較差、生產(chǎn)率低、基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，人地矛盾突出；而桂東南耕地資源優(yōu)于桂西北。如忻城縣、隆林縣、巴馬瑤族自治縣耕地有效灌溉面積占比分別為15.24%、17.36%、19.26%，低于43%的廣西平均水平；都安瑤族自治縣、鳳山縣、巴馬瑤族自治縣地均糧食產(chǎn)量分別為2.969 t/hm2、3.418 t/hm2、3.481 t/hm2，低于4.726 t/hm2的廣西平均水平。因此，應(yīng)及時對重點休耕區(qū)質(zhì)量差、肥力低、產(chǎn)出少的耕地進行休耕，并且在休耕的同時采取還林還草、土地綜合整治、土壤培肥等方式恢復(fù)受損耕地地力，保護好脆弱的耕地生態(tài)。

3.3 一般休耕區(qū)

一般休耕區(qū)多分布在廣西南部和東部地區(qū)，代表性區(qū)域有玉林市的博白縣、容縣，梧州市的蒼梧縣、藤縣，欽州市的靈山縣、欽北區(qū)，南寧的橫州市等。一般休耕區(qū)的休耕優(yōu)先程度不高，可有選擇地進行小面積的休耕。桂東南地區(qū)多為低山丘陵、盆地和沖積平原，自然條件相對較好，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件較優(yōu)越，是廣西十分珍貴的耕地資源，承擔(dān)著農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)的功能，不太適合優(yōu)先、大規(guī)模地進行休耕，可有選擇地進行休耕。如欽州市欽北區(qū)、靈山縣耕地化肥施用量分別為4.621 t/hm2、4.435 t/hm2，耕地農(nóng)藥施用量分別為0.042 t/hm2、0.024 t/hm2，均高于廣西平均水平。因此，為了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，可在這兩地有選擇地開展休耕。博白縣、靈山縣這類人口超百萬的大縣應(yīng)該在保證本區(qū)域糧食安全、農(nóng)產(chǎn)品供給充足的情況下緩步推進休耕。

3.4 暫不休耕區(qū)

暫不休耕區(qū)代表性區(qū)域有南寧的武鳴區(qū)、賓陽縣，來賓的象州縣以及桂林的永?？h、恭城瑤族自治縣、全州縣等。從經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)特征來看，暫不休耕區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基較礎(chǔ)好（如桂林市陽朔縣、靈川縣、興安縣、永?？h耕地有效灌溉面積占比分別為95%、82%、73%、62%，均遠(yuǎn)高于43%的廣西平均水平），且擁有各自的地理標(biāo)志農(nóng)產(chǎn)品，如武鳴的沃柑、恭城的月柿、象州的紅米等。這些區(qū)域?qū)r(nóng)業(yè)的依賴程度較大，第一產(chǎn)業(yè)對于該區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定有著重要作用。暫不休耕并非意味著該區(qū)域內(nèi)所有的耕地都不進行休耕，一些特殊地區(qū)的耕地如靠近水源保護區(qū)、自然保護區(qū)、森林公園、地質(zhì)公園等和受到污染的耕地也應(yīng)適度安排休耕，但面積不宜過大。

4 科學(xué)推進廣西耕地休耕的對策

4.1 守住耕地總量紅線，休耕提高耕地質(zhì)量

廣西人均耕地面積較少，糧食供給處于緊平衡狀態(tài)，不宜進行大規(guī)模休耕。廣西實行休耕制度，應(yīng)在堅守耕地總量紅線的前提下推行。此外，廣西還存在因耕地破碎化而導(dǎo)致的生產(chǎn)難以機械化、規(guī)模化及效益低下等問題。因此，在休耕的同時應(yīng)整合耕地資源，通過土地置換、綜合整治等手段使耕地集中起來。具體來說，就是在保障糧食供給穩(wěn)定的前提下，對質(zhì)量差、貢獻低的耕地進行休耕，同時整合零散破碎的耕地資源，維持耕地資源總量的動態(tài)平衡與穩(wěn)定，提高耕地質(zhì)量。

4.2 科學(xué)劃分休耕類型，探索實施精準(zhǔn)休耕

耕地資源的差異性決定了分區(qū)分類休耕的必要性。優(yōu)先休耕區(qū)耕地生態(tài)脆弱，人地協(xié)調(diào)性差；耕地坡度較大，土層較薄，容易受侵蝕；農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施較為薄弱；耕地地力差，農(nóng)作物產(chǎn)量低。優(yōu)先休耕區(qū)耕地應(yīng)每年強制性休耕一定比例的耕地，發(fā)揮耕地的生態(tài)調(diào)節(jié)功能和生態(tài)治理干預(yù)作用，實現(xiàn)經(jīng)濟效應(yīng)和生態(tài)效應(yīng)同頻共振。在強制休耕的同時，要加強優(yōu)先休耕區(qū)農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，大力開展土地整治，努力提高耕地地力，為推廣休耕發(fā)揮帶動作用。

重點休耕區(qū)耕地條件比優(yōu)先休耕區(qū)稍好，但土壤肥力、耕地生態(tài)、農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施仍較差，也應(yīng)當(dāng)每年安排一定面積的耕地休耕。重點休耕區(qū)的休耕政策以引導(dǎo)性為主、強制性為輔，應(yīng)建立引導(dǎo)農(nóng)戶積極參與休耕的激勵機制，注重與農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革相銜接。

一般休耕區(qū)的休耕導(dǎo)向是農(nóng)戶自主申請，但要限制休耕規(guī)模并明確參與休耕的基本條件，如耕地地塊大小、耕地位置等。

暫不休耕區(qū)原則上暫不安排休耕項目，但一些特殊區(qū)域（如水源保護區(qū)、自然保護區(qū)等）的耕地具有特殊的生態(tài)價值或景觀價值，也可以適度安排休耕或者退耕。

4.3 加強休耕制度設(shè)計，完善休耕工作機制

休耕是一項系統(tǒng)工程。在推行休耕制度的過程中，相關(guān)部門要不斷完善輪作休耕補助政策，對參與休耕的農(nóng)民給予合理的補助，保障其基本生活，避免出現(xiàn)因利益得不到保障而導(dǎo)致休耕意愿減弱的情況。休耕不是撂荒，實行休耕制度的目的是讓耕地得到休養(yǎng)生息，同時加以治理，確保急用之時耕地用得上、糧食產(chǎn)得出。因此，在實施休耕的過程中要加強對休耕耕地的監(jiān)督管理。在休耕技術(shù)方面，既要積極采取行動改善耕地的質(zhì)量，也要對休耕后的植被種植、水利設(shè)施和道路維護等進行補貼或獎勵，做好對休耕耕地的監(jiān)測、休耕效益的評估等工作。此外，還要監(jiān)測農(nóng)民的休耕參與情況，了解休耕的落實情況，保證休耕工作正常持續(xù)進行。

5 結(jié)語

此次研究從耕地的生產(chǎn)功能、生態(tài)功能、生活功能3 個維度構(gòu)建耕地休耕優(yōu)先性評價指標(biāo)體系，將休耕優(yōu)先性劃分為4 個等級，將廣西111 個縣（市、區(qū)）的耕地分為優(yōu)先休耕區(qū)、重點休耕區(qū)、一般休耕區(qū)、暫不休耕區(qū)4 個類型，并針對不同類型提出差異化的休耕建議，但還存在一些不足。首先，在選取耕地休耕優(yōu)先性評價指標(biāo)時，土壤的理化性質(zhì)是影響耕地生產(chǎn)能力的一個重要因素，但限制于數(shù)據(jù)的可獲得性，此次研究所選指標(biāo)中缺乏直接反映耕地理化性質(zhì)和耕地質(zhì)量的指標(biāo)，如土壤pH 值、土壤有機質(zhì)含量、坡度、土壤肥力等級等，導(dǎo)致耕地休耕優(yōu)先性評價結(jié)果可能出現(xiàn)偏差。其次，耕地優(yōu)先性評價指標(biāo)的選擇及其權(quán)重的計算方法對評價結(jié)果的影響尤為重大，選取不同的指標(biāo)和權(quán)重計算方法可能會得到不同的結(jié)果。最后，此次研究是以縣（市、區(qū)）為研究單元，尺度較大，忽略了區(qū)域內(nèi)耕地資源內(nèi)在的差異性。因此，為了做到精準(zhǔn)休耕，下一步應(yīng)開展耕地地塊尺度的休耕研究，并明確不同休耕類型的具體規(guī)模，為“定量、定位、定序”休耕奠定基礎(chǔ)[8]。