鄂爾多斯準格爾旗耕地動態變化及驅動力研究

?

鄂爾多斯準格爾旗耕地動態變化及驅動力研究

鞏 燦 旺,谷 俊 杰,胡 君 德

(內蒙古農業大學 生態環境學院，內蒙古 呼和浩特 010018)

摘要：根據鄂爾多斯市準格爾旗1988-2012年的統計資料，計算耕地資源變動情況，準格爾旗耕地總面積呈先增加后減少趨勢，1988年到2000年耕地面積呈增長趨勢，年增加耕地面積為361.08hm2， 2000年至2012年期間，準格爾旗耕地面積呈逐年減少趨勢，年平均減少312.92hm2，人均耕地面積呈減少趨勢，年均減少19.05 hm2/人。利用主成分方法，分析影響準格爾旗耕地變化的驅動因子，將其概括為人口經濟、產業和農業科技因子，取三個因子變量的方差貢獻率為權重，計算得到耕地利用變化的綜合得分為：F=0.7311*F1+0.1784*F2+0.0905*F3。將耕地面積標準化處理，作為因變量(Y)，三大驅動力因子作為自變量，得到的回歸方程為：Y=0.71F1+0.629F2+0.38F3+0.285。

關鍵詞：耕地動態變化；驅動力分析；準格爾旗

土地，是人類賴以生存和發展的最根本的物質基礎，是一切物質生產最基本的源泉[1-2]。而耕地是國土資源中最重要的類型，是農業乃至國民經濟的基礎，耕地資源的動態變化是影響區域可持續發展的核心問題之一[3]。但由于社會經濟的發展，人口的增加，導致耕地面積日益減少，因此加強耕地變化研究，分析影響耕地減少的主要因素，對于合理利用耕地資源、控制耕地面積進一步減少具有重要意義。國際上，P.C Stem、Turnerll、IHDP等分別對于土地利用變化的社會、人類、社會經濟驅動力進行了研究分析[4-5]。國內不少學者也相繼開展研究，宋開山等利用GIS空間分析對三江源土地利用變化從人口和國家農業政策兩方面進行了深入分析[6]，王思遠等通過建立數學模型，利用土地利用動態度模型、土地利用程度模型、墾殖指數模型對我國土地利用的時間和空間動態進行了定量研究[7]。

1.研究區概況

準格爾旗地處內蒙古西南部、鄂爾多斯市東部，地跨東經110°50′— 110°27′, 北緯39°16′— 40°20′，黃河沿北、東、南流經197km，隔河與山西、陜西毗鄰，有“雞鳴三省”之稱。全旗總面積7.551×103km2，總人口36.69×104人，現有耕地面積67 967km2，占土地總面積的9.10%，林地面積219 627km2，占土地總面積的29.08%，草地面積388644km2，占土地總面積的51.47%。近24年的耕地變化呈先增加后減少的趨勢，1988-2000耕地面積逐漸增加，2000-2012年耕地面積逐漸減少。

2.數據來源與研究方法

2.1　數據來源

本文采用了《改革開放30年內蒙古統計年鑒》中研究區數據，1988年至2012年的《內蒙古統計年鑒》和準格爾旗國土資源和房屋管理局官方網站公布的相關資料，采用人機交互判讀的方式生成土地利用現狀圖和動態數據。

2.2　研究方法

耕地動態變化主要采用Excel統計分析；驅動因子分析主要采用基于SPSS軟件的主成分分析方法，它可以把原來多個指標化為少數幾個指標，這些新指標既能滿足盡量多地反映原來較多指標的信息，彼此之間又相互獨立；計算1988年到2012年準格爾旗耕地利用變化的綜合得分，并采用驅動力機制的回歸分析，通過建立驅動因素模型，分析主要驅動因素對于耕地變化的影響。

3耕地動態變化趨勢分析

3.1　耕地資源總量動態變化

區域土地利用變化包括土地利用類型的面積變化、空間變化和質量變化。面積變化是首要變化，通過分析面積變化，可以了解耕地變化的總體趨勢。準格爾旗耕地面積變化大體呈兩個階段(圖1)。

1988年到2000年耕地面積由66 098hm2，增加至70 431hm2，年增加耕地面積為361.08hm2，其中1992年到1995年間耕地面積增長較為緩慢，193.3hm2；2000年至2012年期間，準格爾旗耕地面積呈逐年減少趨勢，耕地面積共減少3 755hm2，年平均減少312.92hm2，主要原因有以下兩點：一是政策因素，2000以后，國家和地方政府十分重視準格爾旗地區生態環境的保護與建設，積極退耕還林還草，重建和恢復生態環境，提高區域生態承載力，逐步優化生態環境；二是資源開發，準格爾旗煤炭資源豐富，隨著煤礦的開發，城鎮面積不斷擴大，圍繞煤田相關的配套設施建設加快，一些良田因建設需要轉化為非農用地。人均耕地面積大體呈逐漸減少趨勢，主要原因有：一是人口因素，準格爾旗人口近25年來一直呈上升趨勢，人口的增長一方面對土地產生極大壓力，大量的農用地轉化為為非農用地，另一方面人口的增加使人均耕地面積計算的基數增加，單位人均耕地面積減少；二是經濟因素，經濟的發展引起農業結構的調整，導致土地利用結構發生變化，種植業比重不斷降低，畜牧業和林業比重逐年增加，耕地面積相對減少，人均耕地占有量減少。

圖1：準格爾旗1988-2012年耕地面積變化

4耕地資源變化驅動力分析

4.1　指標的選取

根據主成分分析法的思路和要求[8]，考慮到選取因子要能夠量化并結合所搜集的資料，選擇1988—2012年的數據為分析樣本，將耕地面積(萬公頃)作為因變量Y，并選取10個因子作為自變量進行主成分分析：X1為年末總人口數(萬人)，X2為總產值(萬元)，X3為社會固定資產投資總額(萬元)，X4為非農人口比重(%)，X5為農業總產值(萬元)，X6為第二產業比重(%)，X7為第三產業比重(%)，X8為糧食單產(噸)，X9為農民人均純收入(元)，X10為農用化肥施用量(噸)等10個指標為自變量，運用SPSS軟件進行主成分分析。

4.2　驅動力分析

應用SPSS軟件進行主成分分析[9]，通過降維將多個變量劃分為幾個綜合指標，得出耕地變化驅動力要素的相關系數矩陣(表1)，特征值、主成分貢獻率和主成分載荷矩陣(表2)。從表2可知，各因子之間存在著不同程度的相關性，說明進行主成分分析的必要性。由表3可知，第一、二、三主成分的貢獻率已達到94.979%，符合分析要求，由此進一步得出主成分載荷矩陣。從第一主成分中可以看出，X1、 X2、 X3、 X5、X9和X10與之有顯著的正相關性，分別代表年末總人口數、總產值、社會固定資產投資總額、農業總產值(萬元)、農民人均純收入、農用化肥施用量。第二主成分X6和X7與之有顯著的正相關性，分別代表第二產業比重、第三產業比重。第三主成分與X7有顯著的正相關性，為糧食單產產量。因此準格爾旗耕地面積變化驅動力因子可歸納為人口經濟驅動力因子、產業驅動力因子和農業科技因子。

4.3.1人口經濟驅動力因子

人口因素對于土地利用變化的影響比較典型，也是比較活躍的驅動因子之一。人口作為一種外界壓力，對耕地數量的變化起著雙向調控作用：一方面，人口的增加需要更多的耕地提供糧食以滿足人們生存的需要；另一方面，人口增加導致居民點用地、公共設施、交通等各項建設用地需求增加，其中很大一部分來自耕地的占用，造成耕地數量的減少。人口因素使土地利用結構和空間分布不斷發生變化。準格爾旗現有人口36.69萬，人口數量由1988年的22.35萬增加到2012年的30.88萬，持續增長的人口，對土地和區域生態造成極大的壓力，使土地利用結構發生變化。由于城鎮擴大及配套設施建設的發展，大量農用地轉化為非農用地，優質耕地比重下降。

表1：耕地變化驅動力要素的相關系數矩陣

表2：特征值、主成分貢獻率和主成分載荷矩陣

4.3　因子分析

經濟因素引起農業用地結構的調整，對耕地變化有很大的影響，使土地資源在產業上重新分配，導致土地利用結構發生變化[10]。經濟的發展使本區農業生產總值增加，種植業比重不斷下降，畜牧業和林業比重逐年上升。縱觀1988-2012年，準格爾旗的總產值由2.55億元增長到1 000.39億元，增長了近1 000多倍；固定資產投資由0.31億元增長到550.12億元，增長了1700多倍。隨著不斷增長的社會經濟和逐漸富裕的人民，對城市功能的要求也不斷增加，城市基本建設項目增加，城市建成區日益擴大，農村城鎮化加快，工業企業增加。以此導致了大量耕地占用,耕地的持續減少,農業人地矛后不斷增加。

4.3.2產業驅動力因子

土地利用類型結構模式是在特定的經濟系統和產業環境下形成的，產業因素受經濟發展的影響，引起農業用地結構的變化，使的土地利用機構發生變化的同時也影響農業人口的數量，隨著人均國內生產總值的提高和經濟的進一步發展，對第二、第三產業的產品需求大于對第一產業的產品需求，生產要素從第一產業轉移到第二、第三產業，因而第一產業在產量和就業人員等各方面份額逐漸下降，第二、三產業的份額相對上升。越來越多的人從種植業調整到各行各業，從事農業的勞動力變化，不斷改變耕地數量的變化。因此，區域的生產力和產業結構是土地特別是耕地動態變化的直接決定因素。然而，準格爾旗的第二、第三產業比重由1988年的0.21、0.51分別增加到2012年的0.64、0.65。

產業結構的轉變會通過相對應的土地利用變化得到反應，具體主要表現在土地資源及其他資源在各產業部門間的重新分配和組合。產業結構的變動，對土地利用變化的的控制和影響具有不確定性，在區域上有不平衡性。在經濟快速發展區域，土地利用變化于產業結構的調整具有相對敏感性，導致大量耕地轉變為建設用地。

4.3.3農業科技因子

農業科技的發展受市場的引導，引導土地利用結構發生變化。農業科技的進步，使生產力不斷提高，化肥農藥的使用、農業機械的普及等導致糧食產量發生量的變化，單位糧食產量逐漸提高。科技發展，技術進步，使的農業生產相關的灌溉等配套施施設逐漸完善，提高水利化程度，在一定水平上提高了糧食單產，增加耕地產出率，緩解了耕地的生產壓力，在一定程度上放寬了耕地占用的門檻，同時，在農業技術的指引下，本區加強農田建設和防護林帶建設，成為穩定高產的糧食生產基地。

5耕地變化驅動機制的回歸分析

表3：因子得分矩陣

F1=0.138×1+0.127×2+0.1234×3-0.141×4+0.141×5+0.091×6+0.043×7+0.072×8+0.141×9+0.127×10

F2=-0.003×1-0.241×2-0.133×3+0.063×4-0.075×5+0.426×6+0.541×7+0.103×8-0.1×9+0.103×10

F3=-0.108×1-0.171×2-0.209×3+0.041×4+0.083×5-0.221×6-0.179×7+0.974×8-0.057×9+0.191×10

在上述分析的基礎上，以F1、F2、F3為因子變量，取三個因子變量的方差貢獻率為權重，可以得到以下計算公式：

F=a1×F1+a2×F2+a3×F3

即：F=0.7311×F1+0.1784×F2+0.0905×F3

計算1988年到2012年準格爾旗耕地利用變化的綜合得分(圖2)，1988-2012年準格爾旗的耕地利用變化的綜合得分逐漸增加，整體呈臺階式波動增加。1988-1989年驅動力綜合得分均為負值，分別為-0.0861、-0.0156；1990-2012年驅動力綜合得分均為正值。1988-1996年綜合得分增加比較緩慢，表明所選取的三個公共因子對準格爾旗的耕地變化的驅動力影響比較弱，1997年之后，綜合得分的增加逐漸加快，表明影響準格爾旗耕地變化的驅動力逐漸加強，影響最大的驅動力因子為人口經濟、產業、農業科技。

圖2:準格爾旗耕地變化驅動力分值圖

回歸分析是一種揭示因變量與自變量之間變化規律的分析方法，將準格爾旗1988年到2012年的耕地面積做標準化處理，將其作為回歸分析的因變量(Y)，把驅動力因子F1、F2、F3作為回歸分析的自變量，得到如下的回歸方程：Y=0.71F1+0.629F2+0.38F3+0.285。從回歸方程中可以看出，三個公共因子對耕地變化影響作用大小不同，第一公共因子對耕地變化影響較大。

6結論

本文采用1988-2013年土地利用變化數據，對準格爾旗耕地利用現狀、耕地利用動態變化進行分析，同時結合社會經濟統計數據，利用spss軟件主成分分析方法，對于影響準格爾旗土地利用變化的驅動因子進行分析，計算1988年到2012年準格爾旗耕地利用變化的綜合得分，并進行回歸建模分析，可以得到以下結論：

(1)截止到2013年，準格爾旗耕地面積69 767hm2，占土地總面積的9.10%。自1988以來，準格爾旗的耕地面積呈先上升后減少的趨勢，但人均耕地面積不斷下降，1988年到2000年由于人口增加和開墾荒地等原因耕地面積由66 098hm2，增加至70 431hm2，年增加耕地面積為361.08hm2，其中1992年到1995年間耕地面積增長較為緩慢；2000年至2012年期間，國家和地方政府積極改善區域生態環境，退耕還林還草，準格爾旗耕地面積呈逐年減少趨勢，耕地面積共減少3 755hm2，年平均減少312.92hm2。

(2)采用SPSS軟件，運用因子分析和主成分分析方法對準格爾旗耕地利用變化的社會人文因素進行綜合定量的分析，得出耕地變化驅動力要素的相關系數矩陣，特征值、主成分貢獻率和主成分載荷矩陣，得出影響準格爾旗耕地變化的主要有三個公共因子，三個公共因子的主成分公式分別為：在此分析的基礎上，以F1、F2、F3為因子變量，取三個因子變量的方差貢獻率為權重，可以得到以下計算公式：F=0.7311×F1+0.1784×F2+0.0905×F3

準格爾旗的耕地動態變化驅動因素歸納起來可分為人口經濟、產業、農業科技三大因素。人口經濟是導致準格爾旗耕地數量減少的主要驅動力，產業和農業科技是耕地數量變化的直接因素。隨著經濟的發展、人口增加和農業科技的投入，未來一段時間內，準格爾旗的經濟發展引起的耕地數量減少仍將繼續。

(3)采用回歸分析方法，將準格爾旗1988年到2012年的耕地面積做標準化處理，作為回歸分析的因變量，把F1、F2、F3三大驅動力因子作為自變量，得到如下的回歸方程：Y=0.71F1+0.629F2+0.38F3+0.285。從回歸方程中可以看出，三個公共因子對耕地變化影響作用大小不同，第一公共因子對耕地變化影響較大。

〔參考文獻〕

[1]孟慶香,劉國彬,楊勤科.黃土高原土地利用動態變化及其生態效應[J].中國水土保持科學,2009,(2):48-53,62.

[2]安美玲,張勃,孫力煒,張調風,楊波,王東,張春玲.黑河上游土地利用動態變化及影響因素的定量分析[J].冰川凍土,2013,(02):355-363.

[3]孫麗娜,宋戈,薛睿,袁兆華.黑龍江省土地利用動態變化及結構效率分析[J].水土保持通報,2012,(04):255-260.

[4]Tuner II BL,Skole D,Sanderson,et al.Land-use and Land-cover Change Science/research Plan[R] .HDP Report No.7,1995.

[5]Turner B L,Moss R H,D Skole.Relation Gland Use and Global Land Cover Change:A Proposal for an IGBP-HE Core Project[R].International Geosphere-Biosphere Programme Report No.24,Stockholm,1993,7(8):60-63.

[6]朱開山,劉殿偉,王宗明等.1954年以來三江平原土地利W變化及驅動力[J].地理學報.2008,63(1):93-104

[7]王思遠,劉紀遠,張增祥.中國十地利用時空特征分析[J].地理學報.2001,56(6):631-639.

[8]傅德印.主成分分析中的統計檢驗問題[J].統計教育,2007,96(9):4-7.

[9]尹力軍,張新峰,郝瑞彬.基于主成分分析的河北省耕地資源驅動力研究[J].安徽農業科學,2009,37(22):10 596-10 598.

[10]呂桐,吳永波.基于RS的崇明島土地利用變化及驅動力分析[J].中國農學通報,2014,(05):203-207.

Dynamic Change of Cultivated Land and Its Driving Forces in Zhungeer

GONG Can-wang,GU Jun-jie,HU Jun-de

(Eco-Environmental College,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot 010018)

Abstract:According the statistical data of zhungeer ordos city from 1988 to 2012, to calculate the changing situation of cultivated land resources.The total area of cultivated land showed a trend of increasing firstly and decreasing later.Totally, the cultivated land area had been increasing 361.08 hm2per year from 1988 to 2000, however, during 2000 to 2012, the cultivated land area showed a trend of decreasing by an average of 312.92 hm2year by year.Average arable land area reduced 19.05 hm2by person per year.Using the principal component method to analyze the driving factors of cultivated land changing that affected Zhungeer.It summarized as the population economic, industrial and agricultural science and technology factor.Taking three factors variable of the variance contribution rate as weight, calculating the comprehensive score of cultivated land changing: F=F2+0.1784*0.1784*0.7311*F1F3.Processing standardization for cultivated land as the dependent variable (Y), the three major driving factors as independent variables, the regression equation is: Y=0.71F1F2F3+0.285+0.38+0.629).

Key words:Dynamic change of cultivated land;Driving force analysis;Zhungeer

中圖分類號：S28

文獻標識碼：A

文章編號：1004-1869(2015)02-0041-05

作者簡介：鞏燦旺(1988-),山東省新泰市人，碩士研究生，研究方向：土地信息技術。

收稿日期：2014-10-04