縣域耕地邊際化風險評價與驗證

關小克 王秀麗 陳偉強

(1.鄭州輕工業大學社會發展研究中心， 鄭州 450002； 2.河南農業大學資源與環境學院， 鄭州 450002)

0 引言

耕地邊際化是指某一利用狀態下耕地的經濟生產能力受到社會環境等因素的影響，其利用效益不斷減少的過程[1]，當耕地利用的凈收益減少至零或者負值時，如果沒有可替代用途就會被撂荒。伴隨著我國城鎮化進程的快速推進，農民務工機會大大增加，務工工資快速增長[2]，促使越來越多的農村勞動力向城鎮地區和非農產業部門轉移[3]，在2002—2013年間，全國平均每年減少農業勞動力1 133萬人[4]。隨著農業勞動力的減少以及人口老齡化的加劇，以坡耕地為代表的劣質耕地不斷被邊際化，最終導致質量差、產出低的耕地被撂荒[5-8]。耕地邊際化和撂荒是歐美發達國家和新興工業國普遍發生的土地變化現象，這一變化趨勢引起眾多學者的關注[9-12]。農業勞動力價格的上升增加了種田成本，在農產品價格相對穩定的情況下，農業生產利潤受到壓縮，這是導致耕地邊際化的根本原因[13-15]，而城鎮化則是造成耕地邊際化的最主要推動力[16-18]。

為了確保糧食安全，我國政府制定了耕地保護目標，廣大學者也從不同角度對耕地保護工作給予了重點關注[19-23]。雖有部分學者對耕地邊際化的機理、影響因素進行了探討，有效推動了耕地利用管理工作[1，4，8，18]，但是對耕地邊際化風險識別方面的研究還較少。鑒于此，本文以孟津縣為例，在區域耕地利用邊際化因子識別的基礎上，對耕地利用邊際化的風險進行多維度的評判，并結合遙感影像進行驗證，以更加全面、系統認識耕地邊際化的演化規律，進而為統籌協調高標準農田建設、國土空間規劃以及耕地管理政策的制定提供決策參考。

1 區域概況與數據處理

1.1 區域概況

孟津縣位于河南省西部，地處我國第二階梯與第三階梯的過渡地帶。孟津縣地處黃土高原的東南邊緣，地勢西南高、東北低，2016年全縣土地總面積為734.44 km2，耕地面積為419.45 km2，總人口為46.02萬人，城鎮化率為45.36%。

1.2 數據來源

本文采用的數據主要來源以下方面：統計類數據，如人口、人均收入等統計數據主要來源于《孟津縣統計年鑒(2017)》；土地利用數據來源于孟津縣基于二調的2016年變更數據庫(含耕地地塊的坡度數據)；遙感影像數據來源于BIGMAP軟件下載數據(像素分辨率1.96 m)；土壤數據來源于河南省土壤數據庫(1∶10 000)。

1.3 評價單元的確定

評價單元是識別耕地利用邊際化風險的基礎信息，當前評價單元的類型主要有行政單位、柵格或耕地圖斑。其中，耕地圖斑是土地利用現狀數據庫管理的基礎單元，以耕地圖斑為評價單元可以精確到各地塊屬性信息。因此，本研究以耕地圖斑為評價單元，基于GIS數據處理平臺得到11 790個評價單元。

1.4 評價指標的量化

耕地邊際化風險評價中涉及評價指標較多，在不同的評價維度中，各參評指標的屬性差異較大、效用也不盡相同，因此，在指標量化處理過程中，根據不同的指標屬性，分類采取不同的量化方法。對于具有行業評價標準的指標，采用規范標準進行量化，如地形坡度、土壤質地、土層厚度、土壤有機質質量分數、土體構型等指標，參照《農用地分等定級規程》推薦的黃淮海區分等因素診斷標準進行量化；對于耕作距離、田間道路通達度、灌排條件以及人均收入、勞動力配置比等離散型的指標，則采用閾值賦值法或經驗法進行量化處理。

2 研究思路與評價方法

2.1 研究思路

耕地邊際化是受社會、經濟、環境等多個因素的共同作用而產生的，為了系統刻畫耕地邊際化利用的潛在風險，統籌考慮耕地的自然適宜性、耕作便利度、耕作機會成本等方面的因素，對耕地邊際化利用的可能性進行多維度評判。

首先，耕地自然適宜性是識別耕地邊際化的基礎要素；其次，在農業用工成本不斷增加的情況下，采取規模化、集約化的經營方式，利用省工性機械替代日益昂貴的農業勞動力，但是部分區域的耕地受制于農田基礎條件的制約，無法實行機械化耕作，隨著勞動力成本的上升，耕作不便的耕地也容易被邊際化；再次，在市場經濟條件下，耕地利用還受區域經濟發展水平及耕地利用效益的影響，隨著非農就業收入和就業機會的增加，農民的耕作機會成本就會不斷上升，當農戶經營耕地的機會成本升高到一定程度時，理性的農民就會失去耕作動力，因此，機會成本較高的耕地容易被邊際化；最后，基于遙感影像數據解析出縣域林地的空間分布狀況，通過評價結果與遙感影像的空間疊加，解析出現階段影響耕地邊際化的主導因素。

2.2 耕地邊際化風險的多維度評價

2.2.1基于自然適宜的維度

在傳統農業社會階段，迫于不斷增長的人口壓力，開墾了自然適宜性較差的土地，隨著城市化的推進和勞動生產效率的提高，自然適宜較差的耕地容易被邊際化利用。考慮研究區域的實際，選擇地形坡度、表層質地、土層厚度、有機質質量分數、土體構型作為衡量自然適宜高低的評價指標。

(1)自然適宜評價指標體系

地形坡度：作為評價農用地質量的重要指標，地形坡度是影響耕地自然適宜程度的主導因素。區域的坡度越大，土壤層的水肥保持能力也就越差，引起土地退化的可能性就越大。

表層質地：土壤的表層質地對作物生長的各項綜合反應都有很大的影響。孟津縣區域土壤質地差異也很大，潮土、褐土、紅粘土均有分布，表層質地涵蓋了壤土、砂土等多種類型。

土層厚度：深厚的土層不僅有利于植物的生長發育，而且土層越厚，土壤的保水、保肥效果就越顯著。

有機質質量分數：土壤中的養分循環大都與有機質密切相關，土壤中有機質質量分數越高，土壤的團粒結構越好，相應的保肥性越強，有機質質量分數是判斷土壤肥力水平的重要指標。

土體構型：作為反映土壤發育狀況的一項重要指標，發育良好的土壤，其土體構型往往呈現出有規律、有序、土層深厚，且無障礙層。

(2)因子評分及權重確定

以耕地是否容易邊際化利用為評判方向，對各項參評指標進行賦值，將耕地的自然適宜評價指標分值分為5級，用5、4、3、2、1代表自然適宜的高低，即自然適宜越低的耕地越容易邊際化。根據實際情況，參照《農用地分等定級規程》黃淮海區推薦的分等因素診斷指標對參評因子進行分級量化，以特爾非法和熵權相結合的方法確定指標權重(表1)。

表1 基于自然適宜的耕地邊際化風險評價指標體系

2.2.2基于耕作條件的維度

耕作條件對耕地的利用狀態及利用程度具有重要的影響，是推動耕地高產穩產、增產增效的重要保障。人們通過系列的工程措施來改善田塊的耕作條件，用于提高耕作效率、降低耕作成本，耕作條件不便或處于劣勢的耕地容易被邊際化利用。結合數據的可得性和研究區的實際狀況，選擇耕作距離、田間道路通達度、田塊面積、耕地集中連片度、排灌條件等指標作為衡量耕作條件是否便利的評價指標。

(1)耕作條件評價指標體系

耕作距離：耕作距離即耕地地塊到所屬農村居民點之間的距離，由于農村居民點與耕地在空間分布上呈現出一定的共生現象，耕地和農村居民點需要維持一定的耕作半徑，超出合理的耕作半徑后，耕地的耕作便利度就呈現急劇的下降。

田間道路通達度：田間道路作為農業物資運輸、機械化耕作和其他農業生產活動的運輸通道，耕作單元便利的道路通達度，可為農戶農業生產效率的提升奠定基礎。連片耕地內部道路越通達，機械化成本越小，田間道路通達度計算公式為

(1)

式中m——村域范圍內所有田間道路可通機耕道的田塊數

M——村域范圍內的田塊總數

田塊面積：田塊面積指耕地地塊的單位面積，如果田塊面積狹小且位置分布離散，不僅會影響農機耕作效率，而且會對耕地綜合產出率、農業生產技術效率產生負面效果，在此，結合孟津縣耕地地塊的情況，對不同的田塊進行賦值。

耕地集中連片度：耕地集中連片度表征耕地地塊的集中連片程度，影響農業生產的機械化程度及效率。本研究以村域為單元，用耕地的周長密度反映耕地的連片情況，值越大，說明耕地被打斷或分割的程度越大；反之說明被分割的程度越小，耕地連片度越高。耕地集中連片度計算公式為

(2)

式中L——村域范圍內耕地周長總和

A——村域范圍內耕地面積總和

排灌條件：排灌條件良好的耕地，其單位生產能力較高，所以對其經營收益相對較高，結合研究區農田基礎設施建設情況，對不同類型的田塊賦予相應的分值。

(2)因子評分及權重確定

結合區域實際情況與評價的目的，考慮耕作條件差異對耕地邊際化的影響程度，用5、4、3、2、1代表評價因子質量分的高低，對影響耕作條件的評價因子進行量化分級，對于分級較少的因子，可采用除去4、2等中間值的處理方法，采用層次分析法確定耕作條件評價因素的權重(表2)。

表2 基于耕作條件的耕地邊際化風險評價指標體系

2.2.3基于機會成本的維度

在城市化過程中農村勞動力向非農產業轉移是社會發展的必然趨勢，非農就業機會的持續增加，提升了農戶務農的機會成本，使得農戶對耕地的投入減少、粗放利用，甚至撂荒。現階段，由于缺乏務農機會成本的具體核算方法，結合研究目的和數據的可得性，選擇人均收入、與城市的距離、勞動力配置狀況、耕地規模優勢度等因素作為替代指標來綜合表征區域的務農機會成本。

(1)耕作機會成本評價指標體系

人均收入：隨著農戶收入的不斷增加，其純收入中來自第一產業的比重卻在持續下降。一般來說，在高收入區域，農戶投入在土地中的資本和勞動力在減少，農地利用程度在減弱，在低收入區域，由于缺乏必要的增收途徑，農戶對耕地的利用相對較為重視。

與城市的距離：在城市的擴張過程中，城市近郊的基礎設施不斷得到完善，距離城市越近的地方，承接產業與資金轉移的可能性就越高，農戶的非農就業機會就越多，相應的務農機會成本就越高，耕地越容易被邊際化。

勞動力配置比：在非農就業機會較多的地方，農戶家庭幾乎不存在剩余勞動力，因此鄉村農業從業人員占鄉村總人口的比例可以反映農戶耕作的機會成本，鄉村勞動力占總人口的比例越低，其農戶務農的機會成本越高，耕地越容易邊際化。在此，以村為單元計算勞動力配置比，具體計算公式為

(3)

式中J——鄉村農業從業人員數目

S——鄉村總人口數

耕地規模優勢指數：當耕地處于規模化利用狀態時，就會產生規模效應，區域耕地的規模優勢度指數越高，其耕作的機會成本就相對越小，耕地邊際化的潛在風險也就越低。耕地規模優勢指數計算公式為

(4)

式中Qi——i村耕地規模優勢指數

Gi、Gz——i村、全縣耕地面積

Ti、Tz——i村、全縣土地總面積

(2)因子評分及權重確定

考慮農戶務農機會成本的復雜性及其影響因素的多樣性，以判別耕地邊際化利用可能性的大小為賦值依據，對影響農戶務農機會成本的評價因子，采用等分法進行量化分級，并結合其對耕地邊際化利用的影響程度，采用特爾斐法確定各參評指標權重(表3)。

3 結果與分析

結合上述評價體系，通過綜合加權模型計算不同評價維度單個評價單元的總分值，計算方法為

表3 基于機會成本的耕地邊際化風險評價指標體系

(5)

式中Z——評定單元總分值

n——評價因子數

wk——第k個評價因子的權重

vk——第k個評價因子的量化分值

分別計算出每個評價單元的總分值，通過評價單元總分的頻率直方圖，采用自然斷裂點法，劃分各維度視角下耕地邊際化利用的風險區間。

3.1 基于自然適宜評價的邊際化風險分析

依據自然適宜的耕地邊際化風險評價結果，采用自然斷裂點法將全縣耕地的自然適宜程度劃分為3個區間，從自然適宜維度評判耕地邊際化風險程度。其劃分標準是：自然高度適宜(4.32～5)，該類耕地處于邊際化利用低度風險；自然中度適宜(3.71～4.32)，該類耕地處于邊際化利用中度風險；自然低度適宜(0～3.71)，該類耕地處于邊際化利用高風險。

如圖1所示，邊際化利用低度風險的耕地主要分布在朝陽鎮、送莊鎮、平樂鎮北部、會盟鎮西南部地區，這些區域地勢平坦，土壤以潮土和褐土為主，土層深厚，大部分屬于優質穩產田，該類型的耕地面積為189.00 km2,約占全部耕地的45.06%；邊際化利用中度風險的耕地主要分布在平樂鎮南部、城關鎮東北部、橫水鎮中部、白鶴鎮西南部，這些區域地形有一定的起伏，土壤以石灰性褐土為主，粘性較大，耕地利用存在一定的限制性因素，該類耕地面積為141.64 km2,約占全部耕地的33.77%；邊際化利用高度風險的耕地主要分布在小浪底鎮、橫水鎮西北部和會盟鎮的沿黃灘地，其中，小浪底、橫水兩鄉鎮位于黃土溝壑區，土壤以粘壤為主，且受地形切割強烈，坡耕地比例高。位于會盟北部的黃河灘地，表層質地是粉質砂壤，漏水、漏肥嚴重，全縣低度適宜的耕地面積為88.81 km2,約占全部耕地的21.17%。

耕地自然適宜指標體系主要是以土壤和地形要素為主體，而土壤和地形的性質均是相對穩定且不易改變的因素。當前，孟津縣邊際化利用高風險的耕地，大都是地形起伏大、土層淺薄、土壤貧瘠的耕地，這些耕地整體的自然稟賦差，同時也是生態脆弱的耕地。貧瘠耕地在糧食安全貢獻中的比重越來越小，城鎮化、工業化的加速推進創造出了更多的非農就業機會，貧困山區大量農戶的外出轉移就業，為山區退耕恢復林草植被創造了社會經濟條件。小浪底鎮、橫水鎮是黃河小浪底水庫的沿岸鄉鎮，白鶴鎮、會盟鎮是黃河西霞院反調節水庫的沿岸鄉鎮，這些河湖、水庫沿岸鄉鎮耕地的自然適宜程度整體較差，可將黃河沿岸自然條件差的耕地調整恢復成林地。

圖1 孟津縣耕地自然適宜空間分布圖

3.2 基于耕作條件評價的邊際化風險分析

依據耕作條件的耕地邊際化風險評價結果，采用自然斷裂點法將全縣耕地耕作條件的便利程度劃分為3個區間，從耕作條件的維度評判耕地邊際化風險程度。其劃分標準是：高度便利(3.82～5)，該類耕地處于邊際化利用低度風險；中度便利(3.22～3.82)，該類耕地處于邊際化利用中度風險；低度便利(0～3.22)，該類耕地處于邊際化利用高度風險。

如圖2所示，耕作條件處于高度便利的耕地，主要集中在朝陽、送莊、會盟等鄉鎮，這些區域地勢平坦，單位的田塊面積較大，集中連片度高，農田基礎設施完善，耕作條件高度便利的耕地面積為103.69 km2,約占全部耕地的24.72%，該類型耕地處于邊際化利用低度風險；耕作條件處于中度便利的耕地在各個鄉鎮均有分布，其中，在小浪底鎮、橫水鎮、城關鎮、麻屯鎮、白鶴鎮東部分布相對集中，該類型耕地普遍存在著田塊面積小、農田基礎設施不完善等現象，耕作條件中度便利的耕地面積為214.05 km2,約占全部耕地的51.03%，該類型耕地處于邊際化利用中度風險；耕作條件不便利的耕地主要位于小浪底鎮西部、白鶴鎮西部、城關鎮中東部、麻屯鎮南部、平樂鎮北部等區域，其中，位于小浪底鎮、白鶴鎮的耕地受地形制約嚴重、田塊破碎度高，農田基礎設施缺乏；而位于城關鎮、麻屯鎮、平樂鎮等區域的耕地，由于受到城市擴散的影響，農田被切割得支離破碎，耕地與建設用地高度混雜，田塊面積小，形狀不規則，難以適應規模經營的需要，耕作條件低度便利的耕地面積為101.71 km2,約占全部耕地的24.25%，該類型耕地處于邊際化利用高度風險。

圖2 孟津縣耕地耕作條件空間分布圖

目前，全縣的耕地整體呈現出破碎化、零星態的分布狀況，這其中既有地形、地貌自然因素切割造成的連片度差、耕作不便等問題，也有道路、排灌體系布局不合理等人為因素造成的耕作不便，還有承包過程中“肥瘦搭配”造成的權屬切割。由于耕地的自然條件難以改變，因此，對自然適宜度高而耕作不便利的耕地進行綜合整治是提高耕地利用效率、延緩耕地邊際化利用的重要途徑。通過對自然適宜和耕作條件評價結果進行空間疊加發現，孟津縣有126.48 km2的耕地屬于自然適宜高、但耕作條件處于中、低度水平，該類耕地大都位于平原地帶，對此類耕地可通過系統化配套灌排、田間道路等基礎設施，以勞動力轉移為契機，加大權屬調整力度，適度歸并田塊，結合整合性的勞動力服務市場構建，配合小型農業機械推廣，為規模化經營創造條件，降低耕地邊際化利用風險。

3.3 基于機會成本評價的邊際化風險分析

依據機會成本的耕地邊際化風險評價結果，采用自然斷裂點將全縣耕地的耕作機會成本劃分為3個區間，從機會成本的維度評判耕地邊際化風險程度。其劃分標準是：低機會成本(3.35～5)，該類耕地處于邊際化利用低度風險；中機會成本(2.65～3.35)，該類耕地處于邊際化利用中度風險；高機會成本(0～2.65)，該類耕地處于邊際化利用高度風險。

如圖3所示，耕作機會成本較高的區域主要分布在麻屯鎮南部、朝陽鎮中南部、平樂鎮南部、城關鎮中部、白鶴鎮西部(華陽產業集聚區)，該區域農戶的非農務工機會多，人均收入高，田塊分布零散，農戶主要通過種植花卉、蔬菜等高經濟作物來服務城市居民需求，耕作高機會成本的耕地面積為119.32 km2,約占全部耕地的28.45%，該類型耕地處于邊際化利用高度風險；耕作機會成本處于中度水平的區域主要分布在送莊鎮、朝陽鎮北部、城關鎮西北部、平樂鎮北部、會盟鎮西部，該區域耕地集中連片，優勢度突出，且遠離洛陽城區，受城市輻射影響小，具有推動規模經營的良好條件，耕作機會成本處于中度區間的耕地面積為164.57 km2,約占全部耕地的39.23%，該類型耕地處于邊際化利用的中度風險；耕作機會成本較低的區域主要分布在橫水鎮、小浪底鎮和會盟鎮東部，區內農戶的非農就業機會小，農業收入占據較大的比重，農戶對耕地經營的重視度相對較高，耕作低機會成本的耕地面積為135.56 km2,約占全部耕地的32.32%，該類型耕地被邊際化的風險較低。

圖3 孟津縣耕地耕作機會成本空間分布圖

目前，孟津縣的耕作高機會成本區，也是耕地利用效益最高的地區，其中，麻屯鎮、朝陽鎮、平樂鎮與洛陽市區臨接，麻屯鎮還是洛陽機場所在地，城關鎮是縣城所在地、白鶴鎮是華陽產業集聚區，城鎮發展擴展的趨勢迅猛，區域非農就業機會多，現有耕種主要以花卉種植、觀光旅游等高效益的都市農業為主，同時，城市近郊的農戶大都存著耕地被建設占用的心理預期，花卉、果木等種植類型能夠獲得較高的征地補償，因此，孟津縣高機會成本耕作區耕地棄耕的情況較少發生。由于農戶耕作的機會成本是“絕對值”，本文選取的耕作機會成本評價結果是“相對值”，僅能夠反映孟津縣域內部的相對差異，如果在全國范圍內考慮，孟津縣農戶耕作機會成本的絕對差值會更大。

3.4 基于遙感影像的驗證

耕地的邊際化是自然適宜、耕作條件、機會成本等多種因素綜合影響的結果，為了理清影響耕地邊際化的主導因素，設置了自然適宜主導、耕作條件主導、機會成本主導型3種權重分配方案，將不同組合方案的評價結果與耕地轉型為林地的信息進行空間比配，系統識別影響耕地邊際化的主控因素(表4)。

表4 不同類型組合的權重確定方案

首先，利用ArcGIS 10.2中的Image Classification工具，采用最大似然分類法，提取出孟津縣2016年遙感影像中的林地，從基于二調的2016年變更數據庫中提取耕地數據，并與遙感影像解譯出的林地進行空間疊加，獲取臺賬耕地轉型為林地的空間分布狀況，最后，解析不同主導方案下評價結果與轉型林地的擬合程度。

從遙感影像的解譯結果來看，在臺賬統計的419.45 km2耕地中，已經轉型為林地的面積為36.47 km2，約占全部耕地面積的8.69%。在不同類型組合下，被評為高、中、低風險區間內，耕地轉型為林地的面積如表5所示，其中，在自然適宜主導型的組合下，被評價為高風險區間的耕地轉型為林地的面積為15.55 km2，約占全部轉型耕地的42.63%；在耕作條件主導型的組合下，被評價為高風險區間的耕地轉型為林地的面積為17.03 km2，約占全部轉型耕地的46.68%；在機會成本主導型的組合下，被評價為高風險區間的耕地轉型為林地的面積為6.27 km2，約占全部轉型耕地的17.19%，由此可見，在現有的生產技術條件下，孟津縣耕地轉型為林地的面積與機會成本的擬合度較低，即耕地轉型為林地受自然適宜和耕作條件的影響較大。

表5 不同風險區間內耕地轉型為林地的面積

4 結論

(1)耕地自然適宜性評價指標中的土壤、坡度等自然要素穩定且不易改變，自然適宜性是影響耕地邊際化利用的基礎條件。孟津縣自然適宜性差的耕地主要分布在黃河沿岸的生態脆弱區，將這些自然適宜性差的耕地調整恢復成林地，有助于區域脆弱生態的修復。

(2)耕地的自然適宜度與耕作便利度存在一定的空間相關性，從遙感影像的驗證結果來看，自然適宜差與耕作條件不便利是現階段孟津縣耕地邊際化的主要影響因素。

(3)從孟津縣的實際情況來看，縣域耕作機會成本較高區域是非農就業機會多的城市郊區，這里也是優質耕地相對集中的區域，該區域耕地向花卉、蔬菜、觀光等高效益農業調整的可能性很大，耕地利用能夠維持較高的利潤；同時，城市近郊的農戶往往都有耕地被建設占用的心理預期，而荒蕪的農田被占用時補償的價值較低，在雙重因素的影響下，孟津縣高機會成本耕作區耕地棄耕的情況較少發生。