山東省南四湖流域耕地集約利用空間分異特征

魏寧寧，荊延德，張全景

耕地資源是農業生產最基本的生產資料［1］，也是保證國家糧食安全和可持續發展的基本條件。近年來，隨著人口的增長和社會經濟的發展，耕地資源受到的各方面壓力持續增大［2］，耕地資源銳減已表現為一個不可避免的長期趨勢［3］，加之我國后備耕地資源極度匱乏，通過擴張耕地面積的途徑來滿足人們各方面需求的做法是不可行的，因此，在耕地資源有限的情況下，提高耕地集約利用程度成為解決我國人地關系矛盾，促進社會經濟可持續發展的重要途徑。

山東省南四湖流域是全國重要的商品糧生產基地，農業是流域的主導產業，其中農、林、漁業等農用地的面積占流域總面積80%左右。作為我國重要的商品糧生產基地，該地區耕地的糧食產量和耕地集約利用水平直接關系到流域內的糧食安全以及國家的糧食安全。基于此，本文擬對2011年山東省南四湖流域的耕地集約利用進行分析，以揭示山東省南四湖流域耕地集約利用水平的空間差異特征，并為科學規劃山東省南四湖流域耕地資源，統籌區域農業發展提供參考。

耕地集約利用的概念最早出之于David Ricardo等［4］古典經濟學家在地租理論中對農業用地的研究，David Ricardo［5］認為農用地集約利用是指在單位面積土地上投入較多的資金、物質、勞動和技術以求獲得較高經濟效益的一種土地經營方式。后人對農用地（尤其是耕地）集約利用的解釋均在此基礎上發展而來。目前，盡管針對耕地集約利用內涵的界定尚未有統一且明確的定義［6］，但縱觀國內學者對耕地集約利用內涵的研究［7－10］存在兩種觀點，其中一種觀點認為，集約利用是相對粗放利用而言的，耕地集約利用是對耕地集中投入較多的物資、勞動、技術等生產要素，提高耕地利用效率，以取得耕地的最大經濟效益；另一種觀點則認為，隨著我國土地污染尤其是耕地污染問題的日趨加劇，耕地集約利用除了要追求較高的經濟效益外，還要改善耕地集約利用的生態效益和社會效益，即要全面提高耕地集約利用的綜合效益。我國農業現代化建設提出走資源節約型、環境友好型農業發展道路，這就對我國現階段的農用地（尤其是耕地）的充分利用提出了更高要求。本研究在參考相關專家對耕地集約利用理解的基礎上，對耕地集約利用的內涵界定為：以耕地可持續發展為指導思想，基于耕地資源合理配置和結構優化的前提，通過在有限的耕地面積上合理投入各種生產要素（生產性投入和基礎性投入），達到提高耕地的資源、經濟、生態、社會效益等綜合效益的目的，實現耕地資源的多功能性，從而在耕地利用上走內涵挖潛和可持續發展的道路。

1 耕地集約利用評價指標體系與評價模型

1.1 評價指標體系的構建

由于影響耕地集約利用水平的因素包括很多方面，依據科學性、綜合性、主導性、可操作性等原則，結合山東省南四湖流域耕地資源集約利用的實際情況，咨詢相關專家，在借鑒國內外相關研究成果的基礎上［11－15］，從耕地集約利用條件、耕地集約利用投入強度、耕地集約利用產出效果、耕地集約利用可持續狀況4個方面，選取18個指標構建評價指標體系（表1）。

表1 耕地集約利用評價指標體系

1.2 數據標準化

為消除各項評價指標計量單位和性質不同帶來的不可比性，需要先對樣本數據進行標準化處理，采用極差標準化法對指標層數據進行標準化處理，從而消除量綱的影響。選取的反映耕地集約利用的指標，除農藥投入為負向指標（取值越小越好）外，其它指標的取值均為正向指標（取值越大越好），采用極差標準化對各數據進行處理。公式為：

正向指標：xij′＝（xij－xjmin）／（xjmax－xjmin）；

負向指標：xij′＝（xjmax－xij）／（xjmax－xjmin）

式中：xij′——標準化后某指標的值；xij——某指標的原始值；xjmax——處理前同系列指標的最大值；xjmin——處理前同系列指標的最小值。

1.3 指標權重的確定

采用熵值法確定指標權重，熵值法能較客觀地反映各指標對評價目標的影響程度，能夠克服人為賦權值的主觀性和多指標變量間信息重疊的影響。其基本原理如下［16］，選取m個評價指標，n個被評價對象，則xij為第i個評價對象的第j個指標的數值 。

（1）計算第j項指標下第i個評價對象占該指標的比重：

（2）計算第j項指標的熵值：

式中：k＝1／lnn，ej≥0，k＞0

計算第j項指標的差異系數。對第j項指標，指標值的差異越大，對目標評價的左右就越大，熵值就越小，定義差異系數：

（4）求權值：

1.4 耕地集約利用評價模型

根據指標標準化值與指標權重，將各指標值加權求和，得到耕地集約利用綜合指數，公式為：

式中：Si——第i個評價單元耕地集約利用綜合指數；xij′——第i個評價單元在第j項指標上的標準化值；wj——第j項指標的權重；i——評價單元個數（i＝1，2，…，n）；j——指標個數（j＝1，2，…，m）。

2 山東省南四湖流域耕地集約利用評價

2.1 研究區概況

南四湖系淮河流域，是微山湖、昭陽湖、獨山湖、南陽湖等4個相連湖的總稱，是山東省乃至華北地區最大的淡水湖泊。山東省南四湖流域位于34°51′—36°02′N，114°65′—117°52′E之間，屬暖溫帶、半濕潤季風氣候區，流域年均降水量750mm左右，受湖區小氣候影響，流域內降水呈現不均勻的時空分布特征，一般東部地區大于西部地區，南部地區大于北部地區；流域年平均氣溫14℃，湖區年平均氣溫略高于流域其他地區年平均氣溫；年平均日照時數為2 273h；2011年山東省南四湖流域行政面積2.91×104km2，行政范圍包括濟寧市、菏澤市、棗莊市全部縣（市、區）以及泰安市的寧陽縣，共計28個縣（市、區），耕地面積1.51×104km2，占土地總面積的51.89%，總人口2 275.64萬人，其中鄉村人口1 550.26萬，占總人口的68.12%。整個南四湖流域行政范圍涉及蘇、魯、豫、皖四省32個縣（市、區），本研究所涉及山東省南四湖流域指山東省境內的28個縣（市、區），占整個流域面積的86.8%。

2.2 數據獲取

考慮到山東省南四湖流域耕地集約利用數據的可獲得性和可操作性，研究數據來源于《濟寧市2011年統計年鑒》《棗莊市2011年統計年鑒》《菏澤市2011年統計年鑒》《泰安市2011年統計年鑒》《山東農村統計年鑒2011年》《山東省土地利用總體規劃（2006—2020年）》。

表2 山東省南四湖流域各縣（市、區）耕地集約利用評價結果

根據國內外有關標準及相關文獻［13，15，17］，將山東省南四湖流域耕地集約利用水平以非等間距的形式劃分為4個集約等級（表3）。

2.3 耕地利用綜合集約度評價結果

從表2和圖1可以看出，山東省南四湖流域各縣（市、區）耕地綜合集約度指數顯示出明顯的空間分異性，表現為南四湖湖區四周地區和北部地區耕地集約利用水平高，西部和東南部地區次之，西北部地區一般，東北部和西南部地區最低。南四湖湖區四周地區和北部地區的魚臺縣、金鄉縣、汶上縣、兗州市、滕州市和臺兒莊區為耕地集約利用水平最高地區，這些區域的地理區位優勢明顯，社會經濟發展水平高，耕地條件優越，再加上農業生產性投入和基礎性投入水平在整個山東省南四湖流域都處于較高水平，因此，耕地利用效益好，耕地集約利用水平高。山東省南四湖流域西部和東南部的棗莊市中區、嶧城區、牡丹區、成武縣、定陶縣、曲阜市耕地集約利用水平處于中度集約，主要是這些地區處于經濟快速發展階段，城市化、工業化進程加速推進，導致耕地可持續狀況下降，且不合理的農業投入結構也是造成這些地區的耕地集約利用水平處于中度集約的原因；西北部的濟寧市中區、微山縣、嘉祥縣、梁山縣、寧陽縣、薛城區、曹縣、東明縣、鄆城縣、鄄城縣10個縣（市、區）耕地集約利用水平處于一般集約狀態；其主要原因為這些地區的農業生產性投入和基礎性投入的強度不足且結構不合理。山東省南四湖流域東北部和西南部的任城區、鄒城市、泗水縣、山亭區、單縣、巨野縣耕地集約利用水平最低，處于不集約狀態，主要是影響耕地集約利用水平的4個準則層分值均較低，即這6個縣（市、區）耕地利用條件、投入程度、產出效果和耕地可持續狀況均較差。

表3 耕地集約利用等級劃分標準

圖1 山東省南四湖流域各縣（市、區）耕地綜合集約度指數空間分異

2.4 耕地集約利用空間差異

2.4.1 耕地條件的空間差異 圖2為山東省南四湖流域各縣（市、區）耕地條件綜合指數空間分異圖，從耕地條件綜合指數來看，山東省南四湖流域各縣（市、區）耕地條件表現出較明顯的空間差異。金鄉縣、魚臺縣、汶上縣和臺兒莊區4個縣（區）耕地條件最優。其中，位于湖西沿岸的魚臺縣和金鄉縣耕地自然質量等指數最高，臺兒莊區和汶上縣分列第9和第10；這四個縣（市、區）的耕地安全指數中，金鄉縣和臺兒莊區分別處于第2位和第3位，魚臺縣列第5位，汶上縣列第9位；汶上縣的土地墾殖指數處于第1位，金鄉縣其次，魚臺縣和臺兒莊區也較高。耕地條件處于不集約水平的分別是濟寧市中區、泗水縣、微山縣、巨野縣、山亭區、薛城區；這6個區的耕地自然質量等指數和土地墾殖指數較低，其中，位于湖東北部低山丘陵區的泗水縣，耕地自然質量等指數最差；湖東的微山縣的土地墾殖指數最低。耕地條件中度集約的有牡丹區、成武縣、鄆城縣、定陶縣、東明縣、嶧城縣、滕州市、兗州市8個縣（市、區）。耕地條件一般集約的有曹縣、單縣、鄄城縣、棗莊市中區、任城區、曲阜市、鄒城市、嘉祥縣、梁山縣、寧陽縣10個縣（市、區）。

圖2 山東省南四湖流域各縣（市、區）耕地條件綜合指數空間分異

2.4.2 投入強度的空間差異 從圖3耕地投入強度綜合指數看，位于湖西沿岸的魚臺縣、金鄉縣和湖東沿岸的微山縣、滕州市以及棗莊市中區的耕地投入強度處于高度集約，由于區域耕地條件好，社會經濟發展水平較高，勞動力豐富等，因此，這5個地區無論是生產性投入還是基礎設施建設的資金投入都處于較高水平；相比之下，兗州市、曲阜市、汶上縣、嶧城區、牡丹區主要是基礎設施建設資金投入不足，山亭區、曹縣、成武縣、定陶縣的生產性投入不足，使得這9個縣（市、區）的耕地投入強度水平處于中度集約；耕地投入強度一般集約的區域有嘉祥縣、梁山縣、薛城區、臺兒莊區、單縣、鄄城縣，這6個縣（區）不論是生產性投入還是基礎設施建設的資金投入都處于一般水平；濟寧市中區、任城區、鄒城市、泗水縣、寧陽縣、巨野縣、鄆城縣、東明縣這8個縣（市、區）由于生產性投入和基礎設施建設資金投入都比較低，因此，耕地投入強度水平為研究區最低。

圖3 山東省南四湖流域各縣（市、區）耕地投入強度綜合指數空間分異

2.4.3 產出效果的空間差異 從圖4耕地產出效果綜合指數看，兗州市、曲阜市、滕州市、臺兒莊區和魚臺縣耕地產出效果最好，其中，糧食單產平均為7 297.20kg／hm2，人均產糧平均為763.81kg，地均產值平均為7 748.22元／hm2，土地收益率平均為4.66元／hm2均為研究區最高水平；濟寧市中區、金鄉縣、汶上縣、寧陽縣、東明縣、嶧城區6個縣（市、區）的產出效果綜合指數處于中度集約水平，這6個縣（市、區）的糧食單產平均為6 777kg／hm2，人均產糧為546.94kg，地均產值平均為6 521.63元／hm2，土地收益率平均為3.78元／hm2均處于中度水平，但是，產投比率平均11.06為研究區最高；任城區、嘉祥縣、梁山縣、棗莊市中區、薛城區、牡丹區、曹縣、成武縣、定陶縣9個縣（市、區）的產出效果綜合指數為一般集約水平，其中，糧食單產平均為6 180.33kg／hm2，人均產糧平均為535.72kg，地均產值平均為5 425.16元／hm2，產投比率平均為7.36，土地收益率平均為3.01元／hm2均為研究區的一般水平；鄒城市、泗水縣、微山縣、單縣、巨野縣、鄆城縣、鄄城縣、山亭區這8個縣（市、區）的產出效果綜合指數處于不集約利用水平。這8個縣（市、區）的糧食單產平均為5 990.81 kg／hm2，人均產糧平均為494.63kg，地均產值平均為4 386元／hm2，產投比率平均為6.29，土地收益率平均為2.81元／hm2，5項指標均為研究區最低水平。

圖4 山東省南四湖流域各縣（市、區）耕地產出效果綜合指數空間分異

2.4.4 可持續狀況的空間差異 圖5為耕地可持續狀況綜合指數空間分異圖。從圖5可以看出，山東省南四湖流域各縣（市、區）耕地利用可持續狀況綜合指數表現為兗州市、滕州市、魚臺縣、金鄉縣、臺兒莊區5縣（市、區）高度集約，主要是灌溉系數、旱澇保收指數和耕地平衡指數均較高，其中兗州市的灌溉系數和旱澇保收指數是最高的，臺兒莊區的耕地平衡指數最高；濟寧市中區、任城區、鄒城市、泗水縣、微山縣、山亭區、曹縣、單縣、巨野縣9個縣（市、區）耕地可持續狀況綜合指數為不集約水平，主要是灌溉系數和旱澇保收指數指標偏低所致，但這9個縣（市、區）的平均森林覆蓋率較高。梁山縣、嘉祥縣、汶上縣、寧陽縣、成武縣、牡丹區6個縣（市、區）的耕地可持續狀況綜合指數處于中度集約水平；鄆城縣、鄄城縣、東明縣、定陶縣、曲阜市、棗莊市中區、薛城區、嶧城區8個縣（市、區）的耕地可持續狀況綜合指數處于一般集約水平。

圖5 山東省南四湖流域各縣（市、區）耕地可持續狀況綜合指數空間分異

3 結論

（1）山東省南四湖流域各縣（市、區）耕地綜合集約利用水平表現出較明顯的空間差異。總體上呈西高東低的特點。綜合集約利用水平為不集約的區域主要分布在山東省南四湖流域東北部和西南部，泗水縣多山地丘陵，耕地條件較差，開發利用比較困難，而鄒城市是南四湖流域重要的產煤區，采煤造成土地（尤其是耕地）塌陷比較嚴重，單縣經濟發展水平比較落后，對耕地集約利用重視程度不足，進而導致耕地投入強度不足；綜合集約利用水平一般集約區，主要分布在山東省南四湖流域西北部；綜合集約利用水平中度集約區，主要分布在山東省南四湖流域西部和東南部；而綜合集約利用水平高度集約區，主要分布在山東省南四湖流域北部和湖區四周，事實上，金鄉、魚臺兩縣也是山東省南四湖流域重要的農業基地和蔬菜產地，農業基礎良好，而兗州市、滕州市和臺兒莊區的社會經濟發展水平高，生產性投入和農業基礎設施投入高等都是這些地區的耕地集約利用水平處于高度集約的原因。但是據相關專家［18］對山東省耕地集約利用水平的研究，結合山東省南四湖流域各縣（市、區）農業現狀，不難發現山東省南四湖流域各縣（市、區）耕地集約利用整體水平都不高，是山東省耕地集約利用低效區。

（2）耕地利用條件、耕地投入強度和耕地產出效果之間具有較強的關聯性。客觀因素決定的耕地利用條件，影響主觀耕地投入強度的積極性，從而共同影響耕地利用的產出效果，最終形成耕地可持續狀況。因此，在耕地自然條件一定的情況下，要通過合理調整農業種植結構，提高農業科技水平，加強生產性投入和農田基礎設施建設投入，提高耕地的利用效率，進而提升耕地集約利用水平。

（3）對于耕地集約利用水平不同的縣（市、區）來說，其提高耕地集約利用水平的措施也不一樣。耕地集約利用水平高度集約的縣（市、區），應重視耕地利用的可持續狀況，重視土地生態效益；而中度集約和一般集約的縣（市、區），需要重視加大對農業基礎設施建設的投入，科學合理引導農業的發展，促進耕地集約利用水平；耕地集約利用水平為不集約的縣（市、區）一般是耕地自然條件差，經濟發展水平低的地區，因此，首先應該促進本地區的社會經濟的發展，然后多渠道籌借資金加大對農業的生產性投入和基礎設施投入，最后要因地制宜地發展特色農業，提高農業發展水平，從而提高耕地集約利用水平。

（4）由于耕地集約利用的影響因素眾多，涉及面廣，在構建評價指標體系時，有些能夠較好反映耕地狀況的指標，如耕地撂荒、土壤污染狀況等，由于指標數據不可獲取未列入，本研究只選取了部分主要指標對山東省南四湖流域各縣（市、區）耕地集約利用進行綜合評價。對于如何進一步豐富和完善耕地集約利用評價指標體系和如何提高耕地集約利用水平以及耕地集約利用評價方法的創新等是耕地集約利用研究的難點，還需要更深入地研究。

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