河北省南和縣耕地集約利用評價及障礙度診斷

孫英彪 賀文龍 趙瑞東++門明新

摘要：為探究耕地利用中的主要障礙限制因素，實現耕地的集約高效利用，以有著“畿南糧倉”之稱的河北省南和縣為例，從耕地投入強度、利用程度、利用效率、持續狀況4個方面構建評價指標體系，應用變異系數法確定指標的權重。在此基礎上通過構建的評價模型定量計算南和縣及各鄉鎮耕地集約利用分值，并進行時空特征分析以及障礙因素分析。主要研究結論如下：（1）2003—2013年，南和縣各鄉鎮的集約水平在提高，集約利用等級逐漸由低等級向高等級轉化；集約利用等級相同的鄉鎮呈現集聚連片分布和數量逐年擴大的特征；（2）2003—2013年，南和縣及各鄉鎮因素層因子間的協調度在增加；[JP2]（3）2003、2008、2013年，因素層障礙因子中，投入強度和持續狀況分別是全縣最大和最小的限制因子，其他2項因素排名中等、差別不大；各鄉鎮的排序和全縣的整體情況基本一致；2013年，持續狀況是和陽鎮最大的因素層限制因子。指標層因子中，南和縣以及各鄉鎮排名前6位的限制因子不盡相同，絕大多數屬于投入強度指標；2013年，除投入強度指標外，人均耕地、糧食安全系數、墾殖系數、復種指數也是某些鄉鎮耕地集約的限制因子。[JP]

關鍵詞：時空分異；集約利用；障礙度；耕地；南和縣

中圖分類號：F301.21文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2017）04-0217-07

耕地是人類生產和生活資料的最重要來源，是保障國家糧食安全、經濟發展和社會穩定的基本物質條件[1]。隨著經濟發展和糧食需求量的增加，以及現代化進程中建設用地對耕地資源的擠占，耕地資源的稀缺性已成為國計民生的瓶頸[2]。這一現實矛盾的解決之道在于認知耕地集約利用現狀并有效提高其水平，以便充分挖掘存量耕地的生產潛力，從而確保地力提升和糧食的充分供給，最終實現農業現代化和社會經濟的穩步推進。特別是河北省具有良好的農業基礎以及區位優勢，為京津冀經濟增長穩定發展起著不可或缺的作用，因此對河北省耕地集約利用水平的評價和對策分析，具有重要的現實意義以及示范價值。

對于耕地集約利用評價的研究，國內外學者進行了大量有益的探索，并取得了一定的成效，而大多數的研究內容集中于理論內涵挖掘、現狀及潛力評價。其他方面的研究內容主要包括時空變異分析、協調性研究[3-5]、利用模式研究、驅動力研究[6-8]、相關性研究[9-10]、通徑分析研究[11]、限制因子或驅動力分析研究[12-15]、環境生態變化、政策建議和影響因素研究[16-18]等。評價方法可分成單類法、多類法。單類法是指選取某一類指標進行評價的方法，最典型是通過單位面積的各種投入程度來衡量集約水平大小[19]；多類法是指選擇多類別指標的方法，如利用PSR模型或者是由投入水平、利用水平、產出水平、可持續水平等方面指標組成的指標體系。眾多學者在耕地集約利用概念的指導下，從不同方面、不同尺度采用了不同的評價方法進行研究，雖已取得了一定的成果，但研究中仍然存在著不足，例如鄉鎮尺度的耕地集約利用水平的研究在河北省尚不多見，將其與障礙度結合的研究更少，不利于因地制宜進行局部分析和見微知著把握全局狀況。

本研究以有著“畿南糧倉”之稱的河北省南和縣為例，從4個方面選取了15個評價指標，力求能夠全面表征研究區的集約利用狀況，對評價結果進行分級，并對各個指標的協調度以及障礙度進行了分析，以期為南和縣今后耕地的可持續利用提供政策導向。

1研究區概況與數據來源

1.1研究區概況[HT]

南和縣屬邢臺市管轄，東臨平鄉縣，西與沙河市、邢臺縣毗鄰，北與任縣相連，南與雞澤縣、永年縣接壤，總面積為 41 800 hm2；地處平原，海拔較低，地面起伏不大，自西南向東北傾斜；本區域屬于暖溫帶大陸性季風氣候；區域內土壤多為潮土；區域河流眾多，均屬季節性河流；南和縣轄3個鎮、5個鄉，分別為和陽鎮、賈宋鎮、郝橋鎮、東三召鄉、閻里鄉、河郭鄉、史召鄉、三思鄉，縣政府所在地在和陽鎮。

1.2數據來源

根據評價對象和目標，收集整理了相關的基礎資料，本研究中所用數據主要來源包括：（1）河北省農村統計年鑒；（2）南和縣經濟統計年鑒；（3）南和縣土地利用總體規劃（2009—2020）；（4）南和縣行政區劃圖。

2研究方法

2.1耕地集約化評價

2.1.1耕地集約化評價的指標體系建立

耕地集約利用是一項綜合的利用活動，涉及到農業、土地、科技、環境等多個領域，所以構建耕地集約利用評價指標體系要全面考慮集約利用的豐富內涵。筆者以此為出發點，結合南和縣的實際情況，確立了綜合性、層次性的指標體系，包含投入強度、利用程度、利用效率、持續狀況等4個子系統和15個具體的指標。具體指標及其含義見表1。

其中，投入強度因子反映了耕地的投入水平；耕地利用程度指標則反映其利用狀態；利用效率因子反映其產出情況；持續利用指標則反映其利用的可持續性。具體解釋如下。

2.1.1.1投入強度

該因素反映了耕地的投入水平，可用來表示生產要素的使用狀況，是影響耕地利用的重要因素[20-21]。本研究主要選取了單位勞動力投入、單位機械投入、單位用電量投入、單位機井投入、單位化肥投入、單位農藥投入、單位柴油投入等7個指標來表征這項因素。

2.1.1.2利用程度

該因素體現了耕地的開發利用狀況[22]。一般而言，它與耕地與集約水平同向發展。本研究選用了復種指數、灌溉指數、土地墾殖系數等3個指標來表征這項因素。

復種指數受區域水分、熱量、土壤、地形、肥力等自然條件與勞力和技術水平等社會經濟發展條件的綜合影響。復種指數表示1年內耕地的平均利用次數，復種指數越高表明耕地利用程度越高。

耕地灌溉指數為評價單元的有效灌溉面積與耕地總面積的比值，灌溉指數越高，表明灌溉條件好的耕地面積越高，能有效地反映人類對耕地利用條件的改善大小。高的灌溉指數是保證耕地質量和糧食產量，實現耕地集約利用的前提條件。

墾殖系數表示評價單元內土地資源開發利用的程度。它的值越大，表示土地的開發利用程度越高，該區域耕地保有率越高，耕地集約利用條件越好。

2.1.1.3利用效率

該因素體現了耕地的單位產出水平[23]。本研究用地均產值、勞均產值、地均產量等指標來表現該因素。

2.1.1.4持續利用狀況

該因素本研究用糧食安全系數、人均耕地2個指標來表征。耕地是利用的載體，保護耕地是實現集約利用的前提[24]。糧食安全系數、人均耕地是權衡耕地可持續狀況的主要依據。確定糧食安全占有量的標準時，要權衡我國和河北省的平均水平，該值設為400 kg/人。糧食安全系數為實際人均糧食占有量與糧食安全占有量的比值。該值越高，每個人擁有的糧食越多，越能保障耕地的可持續利用。人均耕地表示每個人耕地的占有量，該值越小，表示每人擁有的耕地數量越少，說明耕地的壓力越大，耕地越難以持續利用（表2）。

2.1.2指標數據標準化

由于原始數據的單位不一致，相互間不具有可比性，不能直接進行運算，必須進行無量綱化處理，將有單位的數據轉化為無單位的相對數，消除由于指標數據之間單位的差異所造成不良后果，在此基礎上運用數學模型對單元評價與分析對比。

本研究選用極差標準化法處理數據。極值標準化是數理統計分析中經常采用的一種數據標準化的方法，可以把原始值線性變換到[0，100]的區間內。

對于正向指標，其標準化公式為：

[JZ（]Ii=（Xi-Xmin）/（Xmax-Xmin）×100。[JZ）][JY]（1）

對于逆向指標，其標準化公式為：

[JZ（]Ii=（Xmax-Xi）/（Xmax-Xmin）×100。[JZ）][JY]（2）

式中：Ii為第i項指標的標準化分值；Xi為第i項指標的原始指標數據值，Xmax、Xmin分別為第i項指標的最大值與最小值。

2.1.3指標權重的確定

某因子的權重可反映該因子的相對重要性，權重越大，說明該評價因子對評價結果影響越大。權重確定過程實際上就是權重體系建立過程和因子的排序過程。

有2種求取權重的方法：（1）主觀法。該方法是根據對指標的重要性的經驗判斷確定權重的方法，主要包括專家打分法、模糊綜合評價法和層次分析法等；（2）客觀法。該方法根據從原始數據的獲得信息來求取權重。前者盡管反映了權重確定者對某些指標的偏好，并且這種偏好不一定準確。為防止主觀賦權法確定的權重與真實權重產生較大偏差，本研究應用變異系數法來計算指標的權重。

變異系數法的賦權原理為，由于變異系數是標準差與平均值的比值，因而它是一個無量綱的數據，可真實地反映指標數據在評價單元間的差異程度，變異系數越大，說明該指標在不同評價單元間的變化越明顯，能更好地區分評價單元，響應的權重也就越高。采用該法可以增加評價結果的區分度。計算公式如下：

[JZ（]Vi=[SX（]σix[TX-*5]i[SX）]。[JZ）][JY]（3）

式中：Vi是第i項指標的變異系數；σi是第i項指標的標準差；x[TX-*5]i是第i項指標的平均數。

各項指標的權重為：

[JZ（]Wi=[SX（]Vi∑[DD（]ni=1[DD）]Vi[SX）]。[JZ）][JY]（4）

2.1.4評價模型的構建

在計算各指標數據標準化值和確定指標數據權重的基礎上，將各指標的標準化值與其權重相乘之后進行累加，應用加權求和評價模型來量化其集約水平。其計算公式如下：

[JZ（]Fi=∑[DD（]ni=1[DD）]Iij×Wj。[JZ）][JY]（5）

式中：Fi為第i個評價單元耕地集約水平指數；Iij為第i個評價單元第j項指標的標準化值；Wj為第j項指標的權重；i為評價單元的編號（i=1，2，3，…，m）；j為指標個數（j=1，2，3，…，n）。

2.1.5評價結果分級標準

2.2耕地集約利用子系統的協調性分析

耕地利用是一項系統性的工作，各子系統應盡量全面發展，既要避免某一方面過度突出，又要防止另一方面成為約束性的因素。耕地集約利用評價目的之一就是揭示一定時期內耕地利用中各個方面的相互關系[25]，以便了解它們的發展情況和協調狀況，避免某方面成為發展短板。因此，本研究引入協調度模型，判斷投入強度、利用程度、利用效率、持續狀況4個子系統協調狀況的好壞。協調度是指各因素之間的協調程度[26]，協調度的值越大，說明各子系統之間的協調狀況越好。公式為：

[JZ（]C=[SX（]V+X+Y+Z[KF（]V2+X2+Y2+Z2[KF）][SX）]。[JZ）][JY]（6）

式中：C為協調度指數；V、X、Y、Z分別為投入強度指數、利用程度指數、利用效率指數、持續狀況指數。

2.3耕地集約利用限制因素分析

為了更深入地探索南和縣耕地集約的限制因素，本研究引入障礙度模型，并以此為依據，提出有針對性的意見。通過障礙度計算模型，計算各因子的障礙度，通過對比分析，找出制約因子，以便對癥下藥，找出解決耕地集約利用問題的辦法。具體方法為引入指標偏離度Dj、障礙度（Oj、Mj）3個指標進行分析診斷[14，27-28]。計算公式如下：

式中：Xj為第j個指標的標準化值，Dj為第j個指標的標準化值與100之間的差值；Oj表示第j個指標對耕地集約利用的障礙度；Mi表示第i項因素層因子對耕地集約利用的障礙度；Oij表示第i項因素層第j個指標的障礙度。

3評價結果與分析

3.1耕地集約水平評價結果

根據耕地集約利用評價模型，采用加權求和的方式計算南和縣2003、2008、2013年的耕地利用集約水平。本研究分別計算了包括南和縣以及8個鄉鎮的耕地利用集約水平，計算結果見表4。根據各鄉鎮耕地集約利用的綜合分值，參照已有的研究成果，運用聚類分析法，將南和縣各鄉鎮耕地集約水平劃分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等4個等級。

可以看出，2003、2008、2013年河北省南和縣的耕地利用集約度分別為33.55、35.32、46.62，2003年處于等級Ⅳ，即粗放利用水平；2008年處于等級Ⅲ，即低度集約水平；2013年處于等級Ⅱ，即適度集約水平，表明全縣耕地利用集約水平隨著時間的推移在逐漸提高。2003年，南和縣絕大多數鄉鎮的集約利用等級處于Ⅳ級，即粗放利用水平，與全縣整體集約利用等級一致；沒有鄉鎮的耕地集約利用度達到Ⅰ級；耕地集約利用度在Ⅱ級的只有河郭鄉，得分為45.57；耕地集約利用度處于Ⅲ級的包括郝橋鎮、東三召鄉，得分分別為 37.43、37.23。2008年，南和縣絕大多數鄉鎮的集約利用度處于等級Ⅲ，即低度集約水平，與全縣整體的集約利用等級一致；沒有鄉鎮耕地集約利用度達到Ⅰ級；耕地集約利用度在Ⅱ級的仍然只有河郭鄉，得分為51.12，較2008年提升約12%，提升幅度較大；耕地集約利用度為Ⅳ級的地區是閻里鄉、史召鄉、三思鄉，得分分別為33.97、28.05、24.53，處于Ⅳ級的鄉鎮數量較2003年有所減少。2013年，絕大多數鄉鎮的集約利用度處于Ⅱ級，即適度集約水平，與全縣整體的集約利用等級一致；耕地集約利用度在Ⅰ級的只有和陽鎮，得分為7049，較2008年提升81.02%，提升幅度較大；耕地集約利用度在Ⅲ級的只有史召鄉，得分為37.36；耕地集約利用度在Ⅳ級的只有三思鄉，得分為32.39。通過對比分析可知，南和縣[JP2]耕地利用集約水平雖然有較大幅度的提升，但仍有很大的增長潛力空間。南和縣各鄉鎮的耕地集約水平時間變化見表5。[JP]

從表5可以看出，總體上河北省南和縣耕地集約總體水平呈現上升態勢，2008年較2003年增長率為5.28%，2013年較2008年增長率為31.99%，呈現出先緩慢增加后又快速增加的態勢，10年內年平均增長率為3.11%。南和縣不同鄉鎮中，前5年的年平均增長率均小于后5年，表明南和縣的耕地集約水平在加速發展。10年內，年平均增長率較大的鄉鎮為和陽鎮、閻里鄉、史召鄉，增長率分別為7.88%、3.97%、4.02%。和陽鎮的耕地集約水平綜合得分2013年較2003年增長率高達113.53%；年平均增長率最小的鄉鎮為河郭鄉、東三召鄉、郝橋鎮，增長率分別為1.69%、2.56%、2.61%，表明這3個鄉鎮的耕地集約水平增長速度較為緩慢。可以看出，在3個不同年份里河北省南和縣各鄉鎮的集約水平在提高，集約利用等級逐漸由低等級向高等級轉化；集約利用等級相同的鄉鎮呈現集聚連片分布和數量逐年擴大的特征。2003年，耕地集約利用等級呈現經向地帶性的分布特征，其中賈宋鎮、和陽鎮、三思鄉、閻里鄉的耕地利用集約等級均為Ⅳ級，在南北方向上集中連成一片；郝橋鎮、東三召鄉的耕地利用集約等級均為Ⅲ級，并且在南北方向上緊鄰分布。2008年，賈宋鎮、郝橋鎮、和陽鎮、東三召鄉的耕地利用集約等級均為Ⅲ級，集中連成一片；三思鄉、閻里鄉的耕地利用集約等級均為Ⅳ級，在東西方向上緊鄰分布。截至2013年，河郭鄉、賈宋鎮、郝橋鎮、東三召鄉、閻里鄉耕地利用集約等級均為Ⅱ級，圍繞集約等級為Ⅰ級的和陽鎮集中連成一片；史召鄉、三思鄉的集約等級各為Ⅲ級和Ⅳ級，分別位于南和縣的東部和南部的偏遠位置。

3.2耕地集約利用子系統的協調性結果

通過計算，可求出2003、2008、2013年河北省南和縣以及各鄉鎮耕地集約利用評價系統因素層因子之間的協調度計算結果，協調度變化結果見表6。

從表6可以看出，河北省南和縣耕地利用系統協調度變化類型為先減后增型，除和陽鎮、史召鄉外其他鄉鎮2013年協調度高于2003年，不同鄉鎮變化情況可分為4種類型：（1）遞減型，和陽鎮屬于此種類型；（2）遞增型，東三召鄉、閻里鄉、三思鄉屬于此種類型；（3）先減后增型，賈宋鎮、郝橋鎮屬于此類型；（4）先增后減型，河郭鄉、史召鄉屬于此類型。

表明2003、2008、2013年，河北省南和縣以及各鄉鎮的耕地利用系統協調性總體變化趨勢為各子系統逐年協調，即隨著時間的推移，因素層因子之間的協調性在變好。2013年，閻里鄉協調度最高，其次為郝橋鎮、史召鄉，表明郝橋鎮、史召鄉、閻里鄉的耕地集約利用影響因素之間的協調性相對較好；而和陽鎮由于耕地利用程度和持續狀況偏低的短板，賈宋鎮由于耕地投入強度和利用程度偏低的短板，河郭鄉由于耕地利用程度偏低的短板，協調度偏低。

3.3南和縣耕地集約利用限制因素

可以看出，整體上因素層限制因子中，障礙度最大的一直是投入強度因子，始終大于50%，可見投入強度是最大的耕地集約限制因子；最小的因素層限制因子為持續狀況，大小在10%左右，說明持續狀況對耕地集約利用的影響較小，同時也反映了南和縣耕地的持續利用條件較好；耕地利用程度的障礙度2008年的第3位上升至2013年的第2位，2013年占障礙度總和的17%；而耕地利用效率的障礙度則占障礙度總和的16%，僅落后耕地利用程度的障礙度1百分點，與耕地持續狀況的障礙度11%相差也不大。2003—2013年， 投入強度和持續狀況分別是全縣的最大、最小的限制因子，其他2項的障礙度排名中等，并且差別不大。

可以看出，2003—2013年，南和縣排名前6位的指標層限制因子不盡相同，排名也有所變動，絕大多數屬于投入強度指標，并且有3個指標始終處于前6位中。C3的單位用電量投入指標始終排在前6位，但是已經由2003、2008年的第1位下降至2013年的第5位，呈現下降趨勢，說明隨著農村電網等基礎設施的逐步完善，單位用電量投入對耕地集約利用的制約作用有所降低。C6的單位農藥投入指標也始終位于前6位，位次由2003年的第5位上升至2013年的第1位，呈現上升趨勢，說明了農藥投入演變為最大限制因子。C4的單位機井投入指標也一直處于前6位中，排名由2003、2008年的第4位下降到2013年的第6位，說明盡管由于國家土地整治等原因導致機井數量的增加，改善了機井數量不足的狀況，減少了對耕地集約利用的制約作用，但是機井數量仍然是較大的限制因子。其他指標中，C13的勞均產量指標2003年處于第2位，2008年處于不在前6名之內，2013年又處于第4位，說明勞均產量仍然是制約耕地集約利用的重要因素。C11的地均產值指標的障礙度在2003年處于第3位，在2008、2013年已經被擠到前3名外，表明隨著社會、經濟、技術、物質條件等條件的進步，地均產值逐步增加，限制作用變小。的單位化肥投入指標的障礙度2003年處于第6位，2008年排在前6名外，2013年處于第2名，表明化肥的投入有待加強。2013年障礙度排名前6位的指標層因子中，有5個指標屬于投入強度因子，包括單位農藥投入、單位化肥投入、單位勞動力投入、單位用電量投入、單位機井投入；一個屬于效率因子，為勞均產量。可見投入強度是最主要的的限制因子。其中C1的單位勞動力投入指標屬于新進入前6位的指標，說明隨著經濟的快速發展，農民外出務工人員逐年增加，單位勞動力投入略顯不足，成為主要的限制因子。

2003、2008、2013年，各鄉鎮前6位的耕地指標層限制因子不盡相同，排序也不一致，但絕大多數屬于投入強度指標。2013年，絕大多數鄉鎮的耕地集約限制因子屬于投入強度指標；除投入強度指標外，人均耕地、糧食安全系數、墾殖系數、復種指數也是某些鄉鎮耕地的集約限制因子。

4結論

耕地的大量占用和低效利用極大地威脅我國的糧食安全，影響我國現代農業的發展。依賴增加耕地面積的方法增加糧食產量變得越來越困難，而耕地集約利用，能大幅度挖掘耕地的潛力，提高耕地的生產能力，能夠有效地解決當前耕地供需矛盾問題，保證糧食充分供給，實現農業現代化和社會經濟的穩步推進。本研究基于耕地集約利用的概念，從耕地投入強度、利用程度、利用效率、持續狀況4個方面構建評價指標體系，應用變異系數法確定指標的權重。在此基礎上，通過構建的評價模型定量計算南和縣及各鄉鎮耕地集約利用分值，并進行時空特征分析、協調性分析和限制因素分析。并以分析結果為依據，提出針對性建議和措施，為各鄉鎮耕地利用指明方向。主要研究結論如下：（1）2003—2013年，南和縣各鄉鎮的集約水平在提高，集約利用等級逐漸由低等級向高等級轉化；集約利用等級相同的鄉鎮呈現集聚連片分布和數量逐年擴大的特征。截至2013年，河郭鄉、賈宋鎮、郝橋鎮、東三召鄉、閻里鄉耕地利用集約等級均為Ⅱ級，圍繞著集約等級為Ⅰ級的和陽鎮集中連成一片；史召鄉、三思鄉的集約等級各為Ⅲ級、Ⅳ級，分別位于南和縣的東部和南部的偏遠位置。

（2）2003—2013年，南和縣及各鄉鎮的因素層因子間的協調度在增加。2013年，郝橋鎮、史召鄉、閻里鄉的協調程度相對較高，和陽鎮由于耕地利用程度和持續狀況偏低的短板，賈宋鎮由于耕地投入強度和利用程度偏低的短板，而河郭鄉由于耕地利用程度偏低的短板，協調度相對較低。

（3）2003、2008、2013年，因素層限制因子中，投入強度和持續狀況分別是全縣的最大、最小的限制因子，其他2項因素排名中等、差別不大；各鄉鎮的排序和全縣的整體情況基本一致；2013年，持續狀況是和陽鎮的最大因素層限制因子。指標層因子中，南和縣以及各鄉鎮排名前6位的限制因子不盡相同，絕大多數屬于投入強度指標；2013年，除投入強度指標外，人均耕地、糧食安全系數、墾殖系數、復種指數也是某些鄉鎮耕地集約的限制因子。

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