河南省耕地面積空間集聚格局及影響因素分析

張鳴鳴

(河海大學 公共管理學院 土地資源管理系，江蘇 南京 211100)

0 引言

耕地作為人類生存與發展最重要的自然資源和物質基礎，是人民生活水平提高和國家長治久安的關鍵所在。中國作為世界上耕地資源十分稀缺的國家，以占全球7%的耕地養活了全球22%的人口。在我國社會主義現代化進程的不斷提高、經濟發展取得輝煌成就的背景下，人地矛盾激化、糧食價格飛升，耕地非農化加快，耕地數量遞減、質量下降等問題日趨嚴重，因此，對耕地資源的保護刻不容緩[1-2]。2000～2014年，河南省耕地面積從811.030萬hm2下降到809.465萬hm2，占全國總耕地面積比重從6.24%下降到5.98%，耕地數量的銳減威脅到了該省的經濟發展和糧食安全。

由于耕地資源數量有限又不可再生，所以對耕地資源的相關研究一直都是中國關注的重點。目前，我國對于耕地的研究主要集中于耕地變化、耕地流轉、耕地效率等方面。在耕地變化方面，許多學者利用遙感數據進行了耕地的時空格局變化及特征分析，并從氣候變化[3]、建設用地占用[4]、經濟發展[5]等方面進行了研究，認為各因素不同時期對耕地面積都產生了不同影響。在耕地流轉方面，目前研究主要集中在耕地流轉的時空變化[6]、流轉意愿[7]、流轉驅動力[8-10]、流轉制度[11]等方面。研究發現，中國耕地流轉面積呈持續增長狀態，東部發達地區的流轉程度大于西部地區，文化水平、勞動力構成、經濟水平、非糧化程度等都對農民的流轉意愿有較大影響；土地流轉制度的不斷完善，產權的不斷明晰，增進了農民流轉土地的意愿，促進了農地流轉市場的發展。在耕地效率方面，相關研究側重于耕地效率的測度[12-13]、時空格局特征[14-15]、驅動力[16]、提升對策[17-18]等方面，認為中國耕地效率呈東高西低態勢，氣候條件、農業機械技術、外商直接投資、教育水平、受災面積占農作物播種面積比重、耕地施肥量、經濟發展水平等對耕地效率有顯著影響。本文以2000～2014年為主要研究時段，分析了河南省耕地面積的時空變化及集聚特征，并從農村經濟、技術、人力等方面進行了耕地變化的驅動力分析，為耕地資源的保護提出了可行性意見。

1 數據來源和方法

河南省位于我國中部地區，屬暖溫帶-亞熱帶、濕潤-半濕潤季風氣候，年平均氣溫在15 ℃左右，年平均降水量在500～900 mm。河南省自古以來都是戰略要地，地理位置十分優越，擁有廣闊的平原可供糧食生產。河南省地處東部沿海城市與中西部地區的中間地帶，對于推動經濟發達地區反哺內陸城市具有重要作用。隨著國家促進中部崛起戰略部署的實施，河南獨特的區位優勢更加明顯。作為農業大省，維護河南省耕地面積的平衡對我國的糧食安全起著至關重要的作用。

1.1 數據來源

本文以河南省18個地級市為研究單元，研究時段為2000～2014年，以農村耕地面積為研究對象來進行耕地的時空變化分析。以農業機械總動力來衡量農業技術水平，以鄉村從業人員來衡量耕地勞動力規模，以農民人均純收入來衡量農村經濟發展水平，以農作物播種面積和有效灌溉面積來衡量農村的耕作條件(表1)。研究區歷年耕地數據及相關社會經濟數據來源于《河南統計年鑒》(2001～2015)、《中國區域經濟年鑒》(2001～2015)、《中國城市統計年鑒》(2001～2015)、2015年河南省國民經濟和社會發展統計公報以及河南統計網。

表1 變量解釋

1.2 研究方法

1.2.1 空間自相關分析 (1)全局空間自相關。本文采用全局空間自相關來檢驗耕地面積的集聚問題。采用全局莫蘭指數I來判斷耕地面積的空間集聚特征。全局莫蘭指數I取值在-1和1之間，I越趨于1，表示空間正相關程度越大；I越趨于-1，表示空間負相關程度越強。如果耕地面積在空間上是隨機分布的，則I值接近0。全局莫蘭指數I的計算公式[19]如下：

公式(1)、(2)中，n為研究區域地級市總數；yi表示第i個地級市的耕地面積；wij為空間權重矩陣的元素值，表示各區域單元的鄰近關系。

(2) 局部空間自相關。局部空間自相關用來揭示局部區域的集聚現象。本文采用局部莫蘭指數Ii來衡量地級市間耕地面積的差異度，其公式[20]如下：

公式(3)中：xi、xj分別表示空間單元i和j的耕地面積；wij是空間權重矩陣，表示各區域單元的鄰近關系。

根據局部Moran’sI值能夠得出各城市間耕地面積的相互關系，高-高值或低-低值分別表示城市間存在著較高或較低程度的集聚。高-低值和低-高值分別表明某個地區與相鄰地區的耕地面積存在較大差異。

1.2.2 空間回歸模型 本文采用空間自回歸模型來分析耕地面積的影響因素。空間自回歸模型包括空間滯后模型(Spatial Lag Model，SLM)和空間誤差模型(Spatial Error Model，SEM)。當模型的誤差項在空間上相關時，即為空間誤差模型SEM；當變量間的空間依賴性對模型顯得非常關鍵而導致空間相關時，即為空間滯后模型SLM。兩個模型的公式如下所示：

SLM：Y=ρW1Y+βX+ε

(4)

SEM：Y=βX+ε，ε=λWε+μ

(5)

公式(4)、(5)中，Y為因變量，X為自變量，W為n×n的空間權重矩陣，W1為空間滯后模型的因變量系數，ε為隨機誤差項，μ是符合正態分布的隨機誤差項，λ為殘差相關系數，ρ為空間相關系數，β是自變量的系數，反映了自變量X對因變量Y的影響。

2 結果和討論

2.1 河南省耕地面積空間分析

2000～2014年，河南省耕地面積總體上呈先增長后下降趨勢。耕地面積從2000年的687.53萬hm2增加到2014年的812.61萬hm2，共增加了125.08萬hm2，增長率為18.2%。具體來說，2000～2002年，河南省耕地面積從687.53萬hm2增加到726.28萬hm2。2003～2008年，河南省耕地面積基本保持不變，這表明河南省新增耕地和占用耕地基本保持一致。2008～2011年，河南省耕地面積從720.22萬hm2增加到916.19萬hm2。2011～2014年，河南省耕地面積從916.19萬hm2減少到812.61萬hm2(圖1)。

2014年，河南省耕地資源的分布區域性差異相當明顯，總體而言，耕地主要分布在南陽市、商丘市、 信陽市、駐馬店市和周口市，這5個市區的耕地面積 總和占到了全省耕地面積的52.6%(圖2)。全省耕地資源在地理環境和氣候溫差的作用下，呈現出明顯的區域差異特征。平原地區擁有全省約75%土質肥沃的耕地，另外約有25%則主要集中于貧瘠的山丘地帶。南陽市、商丘市、信陽市、駐馬店市和周口市主要分布于河南省南部地區，且耕地資源占有量也居于全省前五位。

圖1 河南省耕地面積(2000～2014年)

圖2 2014年河南省各市耕地面積

利用Geoda軟件對2000年和2014年的河南省各市耕地面積做空間自相關分析，得出耕地面積的莫蘭指數分別為0.190和0.269，且通過了5%顯著性檢驗。這表明河南省各市耕地面積分布在2000和2014年一直存在很強的空間正相關，且空間自相關強度增強，說明空間因素在耕地的空間集聚過程中作用不斷加強。由于2000年和2014年集聚所得結果中高高值區域只有駐馬店和信陽，其他地區集聚不顯著，這表明河南省耕地面積存在較強的正相關，耕地面積高值集聚區位于河南省南部。

2.2 河南省耕地面積的驅動力分析

表2是2000年和2014年河南省耕地面積的OLS估計結果。根據空間依賴性判別規則，2000年耕地面積的LM-LAG和LM-ERR的估計結果都通不過顯著性檢驗，表明各市耕地面積在空間分布上是隨機的；而2014年耕地面積的LM-LAG結果通過了顯著性檢驗，需要引入空間依賴性進行修正。2014年耕地面積的Robust LM-LAG估計結果通過了顯著性檢驗，所以SLM模型更適合。

表2 河南省耕地面積的OLS模型估計(2000、2014年)

注： *、**、***分別表示顯著性水平為10%、5%、1%。下同。

表3為河南省各市耕地面積在2000年的OLS模型估計和2014年的SLM模型的估計結果。2014年耕地面積空間模型的R2為0.983，高于OLS模型的0.977，這就說明SLM的估計結果比OLS模型估計的結果好。由此可見，耕地面積分布在空間上不是獨立的，鑒于OLS估計的線性回歸模型遺漏空間相關性，需要通過引入空間依賴性對線性回歸模型進行修正。2014年耕地面積的SLM的空間滯后項系數ρ為0.170，通過了1%顯著性檢驗，說明耕地在區域間存在著明顯的空間擴散效應。

農業機械總動力對2000年耕地面積有顯著影響，對2014年耕地面積影響不顯著。具體而言，如果農業機械總動力增加1萬kW，則耕地面積在2000年會增加139.391 hm2。農業機械化能加快農村經濟轉型，提高耕地的生產力，能夠不斷提高農業生產技術水平，改善農業生產經營條件[21]。在2000年，農業機械化水平較20世紀80～90年代有了較大提升，解放了勞動力，改善了農民的生活水平，有效提高了生產效率，提高了農業總產值，使得農民有意愿去進行耕作[22]。而在2014年，農村機械水平已經有了較大的提高，其對農民進行耕作的影響有所下降，而使得農業機械總動力對耕地面積影響不顯著。

農業從業人員對2000年耕地面積有顯著影響，對2014年耕地面積影響不顯著。具體而言，如果農業從業人員每增加1人，耕地面積在2000年就會增加0.036 hm2。2000年，我國城鎮化處于較低水平，城市沒有較多的崗位來提供農民就業，在農村，大部分勞動力仍從事耕作，種植農作物成為農民的主要收入來源，從而使得耕地面積的增加。而到2014年，大量農民外出務工，且農村土地流轉速度加快，土地的規模化和機械化經營使得人們去進行規模經營，造成農業從業人員對耕地面積的影響不顯著。

農作物播種面積對2000年和2014年耕地面積均有顯著影響。具體而言，如果農作物播種面積每增加0.1 萬hm2，耕地面積在2000年就會增加493.370 hm2，在2014年就會增加510.193 hm2，2014年農作物播種面積對耕地面積的影響增大。近年來，隨著農業稅的取消、土地制度改革、耕地的規模化經營、科技水平的提高，糧食單產上升，耕地的復種指數有了很大提高，因此，農作物播種面積對耕地面積的影響逐漸增強。

有效灌溉面積對2000年耕地面積有顯著影響，對2014年耕地面積沒有顯著影響。具體而言，有效灌溉面積每增加1 hm2，耕地面積在2000年就會減少0.408 hm2。1986～2004年，由于建設用地占用、退耕上升等原因，我國有效灌溉面積逐步減少[23]。2000年，我國尚未實行最嚴格的耕地保護制度，與此同時，我國實行了退耕還林政策，大大減少了灌溉面積，灌溉面積與耕地面積的不均衡減少，可能致使有效灌溉面積與耕地面積呈負相關。

農民人均純收入對2000年和2014年耕地面積均有顯著影響。具體而言，如果農民人均純收入每增加1元，耕地面積在2000年就會減少29.436 hm2，而在2014年就會增加13.173 hm2。在2000年，我國經濟處于通縮時期，基礎設施投入較少，居民購買力下降，農民的生活也受到了顯著影響，從而使得農民人均純收入與耕地面積呈負相關。而到2014年，隨著機械化水平的提高，農民進城務工人數逐漸增多，有效拉高了農民的人均純收入，同時，國家政策對農業的扶持逐步加大，使得農民的收入增多，農民也更有意愿去進行規模化經營，促進了耕地面積的增加。

表3 河南省耕地面積2000年的OLS和2014年的SLM模型估計

3 結論

以河南省18個地級市為空間分析單元，采用空間自相關和空間回歸方法分析了2000～2014年河南省耕地面積空間集聚格局及影響因素，得出如下結論：2000～2014年，河南省耕地面積呈現先上升后下降趨勢。耕地面積在各城市間存在著較大的時空差異，河南南部的耕地面積普遍大于北部地區的耕地面積；2000～2014年，河南省耕地面積的集聚程度逐漸增強，河南省耕地面積的空間集聚格局未發生變化，高值集聚區位于駐馬店市和信陽市。空間回歸分析表明：在2000年農業機械總動力、農村從業人員、農作物播種面積、有效灌溉面積、農民人均純收入對河南省耕地面積有顯著影響；2014年，農作物播種面積和農民人均純收入對耕地面積有顯著影響。