延安市耕地利用動態變化及其驅動力研究

臺靈嘯

(長安大學土地工程學院，陜西 西安 710054)

耕地是人類賴以生存與發展的資源和條件，合理利用耕地資源是保障國家糧食安全，促進國民經濟可持續發展的需要，十分珍惜、合理利用土地和切實保護耕地是我國的基本國策，我國始終貫徹執行最嚴格的耕地保護制度和節約集約用地制度。但隨著工業化、城鎮化快速發展，耕地利用中存在的問題日益凸顯，耕地保護也面臨嚴峻挑戰。因此，在此大背景之下，研究耕地利用動態變化規律，鑒別其驅動因素，對耕地保護與管理工作、保障國家糧食安全與生態安全、實施鄉村振興戰略、促進農業現代化，具有重要參考價值和理論與現實意義。目前，國內外學者對耕地利用變化也進行了大量研究。國外學者主要通過建立回歸模型分析耕地利用變化對經濟發展的影響，缺乏經濟發展對耕地變化的影響[1]。劉明達等運用空間分析法研究耕地資源，在空間上的差異與特定地區的耕地發展波動上加大研究力度，驅動力變化的定量方法有很多，大多數專家學者更傾向于多元統計方法，在多元統計法中，更多人進行因子分析、多元線性回歸分析等分析方法[2]。本文以延安市為研究區域，以2010—2019年土地利用數據為基礎，結合耕地利用動態度、主成分分析等模型，對近10a延安市不同時段耕地利用情況進行梳理，并確定其主導因素，以期為延安市耕地保護與可持續發展提供重要依據。

1 研究區概況

延安市地處陜西北部，黃河流域中部，黃土高原中南地區，是陜西省水土流失最為嚴重的地區之一。位于N35°21′～37°31′，E107°41′～110°31′，北與榆林相連，南與渭南、銅川、咸陽3市相臨，東隔黃河與山西相望，西與甘肅慶陽接壤，面積約37037km2，人口226萬。市轄寶塔、安塞2區，子長市1個縣級市，延長、延川、志丹、吳起、甘泉、富縣、洛川、宜川、黃龍、黃陵等10縣。地貌以黃土高原、丘陵為主，地勢東南低西北高。氣候屬暖溫帶半濕潤易旱氣候區，春季干燥少雨，夏季炎熱多雨，秋季降溫迅速，冬季雨雪稀少，光照充裕，年均氣溫9～12℃，年均降水量100～800mm。

圖1 延安市行政區劃圖

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

以延安市2010年、2014年、2019年三期土地利用現狀數據及延安市2010—2019年社會經濟數據為基礎，分析其耕地利用時空格局變化。土地利用現狀數據來源于2010年、2014年、2019年變更調查數據；驅動因子數據主要來源于延安市和陜西省2011—2020年統計年鑒。

2.2 研究方法

2.2.1 耕地利用動態度

耕地利用動態度是反映特定地區特定時間內耕地數量變化程度的指數[3]，表達式：

式中，K為單一耕地利用動態度；Ua和Ub分別表示研究初期和末期耕地的數量；T為變化時間段。

2.2.2 主成分分析法

主成分分析法是指通過降維方式，將多個相關變量轉換成少數不相關的變量，這些新的變量所包含的信息互相不重復，能夠反映原始多個變量的大部分信息，減少變量之間共性問題干擾[4]。本文運用主成分分析法建立延安市2009—2019年耕地數量變化的驅動力模型，分析驅動因子對耕地變化的影響。

3 結果分析

3.1 耕地動態變化

3.1.1 耕地數量變化

由表1可知，延安市2010—2014年耕地面積整體呈增加趨勢，共增加9665.61hm2，耕地利用動態度為0.0022%，其中，水田減少13.12hm2，水澆地減少562.20hm2，旱地增加10240.93hm2。2014—2019年耕地面積整體呈急劇下降趨勢，共減少138855.97hm2，耕地利用動態度為-0.0477%，其中，水田減少625.85hm2，水澆地減少2835.84hm2，旱地減少135394.28hm2。旱地是延安市范圍內最主要的耕地利用類型，與其氣候條件密切相關，一定程度上造成延安市耕地質量水平總體偏低[5]。

表1 2010—2019年延安市耕地利用類型面積變化情況

3.1.2 耕地空間分布變化

由圖2可知，延安市耕地主要分布在北部黃土梁峁狀丘陵區、東部黃土殘塬溝壑區以及南部黃土高塬溝壑區。2010—2019年延安市旱地變化最為明顯，主要發生在研究區北部以吳起縣、延川縣、延長縣、志丹縣4個區縣為主；2010—2019年水澆地空間格局變化呈分散狀，各個區縣均有發生，沒有明顯的集中區域；延安市水田主要分布于中部、西南部即寶塔區、富縣縣、甘泉縣、黃陵縣4個區縣，2010—2019年該區域內水田均在不同程度上減少。

圖2 2010年、2014年、2019年延安市耕地利用變化分布圖

3.2 耕地變化驅動因素

耕地的時空動態演變受到自然、經濟、社會、政策等因素交互作用，本文結合延安市區域特點，并以國內學者提出的綜合新個、主導性、定性定量相結合原則為基礎，選取延安市X1日照時數(h)、X2降水量(mm)、X3常住人口(萬人)、X4GDP(億元)、X5城鎮化水平(%)、X6農業機械總動力(萬kW)、X7第一產業(億元)、X8第二產業(億元)、X9第三產業(億元)、X10農民人均純收入(元)10個驅動因子，探究其對延安市耕地利用變化的影響。社會經濟數據來源于延安市和陜西省2010—2020年統計年鑒。

為消除各變量間量綱關系，使數據具有可比性，利用SPSS 24.0對各個指標進行標準化處理，見表2，通過KMO和Bartlett檢驗后，再對各個指標進行主成分分析，得到其相關系數矩陣見表3，主要特征值及貢獻率見表4，因子載荷矩陣見表5。根據分析結果，有3個主成分特征值大于1，貢獻率分別為56.93%、23.372%、10.734%，當累積貢獻率高于70%時，表明因子對總體解釋度越高。所提取3個主成分累計貢獻率為91.036%，滿足數據分析要求。

表2 2010—2019年延安市各驅動因子標準化處理結果

表3 耕地變化驅動因子相關系數矩陣

結果表明，第一主成分與X3(常住人口)、X4(GDP)、X5(城鎮化水平)、X7(第一產業)、X9(第三產業)、X10(農民人均純收入)相關度較高，且均呈正相關。第二主成分與X1(日照時數)、X6(農業機械總動力)相關度較高，且均呈正相關。第三主成分與X6(農業機械總動力)相關度較高，且呈正相關。在主成分分析基礎上，結合研究區實際情況，影響延安市耕地利用變化的主要因素可概況為人口因素、產業結構、農業技術、經濟因素等4方面。人口上，2010年以來延安市常住人口由218.87萬人上升至225.57萬人，增幅為2.97%，人口的增加使人們對農副產品需求上升，加劇了對耕地資源的占用；隨著延安市城市化進程，大量農村人口流向城市，造成耕地撂荒，且非農建設需要一定程度上導致耕地數量減少。產業結構上，農民為滿足自身經濟需要，將大量耕地轉為果園等經濟價值更高的土地利用類型，調整農業產業結構，且延安市一二三產業結構比例為11.9∶55.3∶32.8，產業結構上更加倚重工業、服務業，土地利用方式隨之發生改變，使耕地面積減少。農業技術上，隨著現代農業發展，更加注重培肥技術，單產提高一定程度上彌補了耕地數量減少帶來的損失。社會經濟發展水平上，2010年以來延安市GDP由863億元上升至1663.89億元，經濟水平的上漲，加之西部大開發戰略的提出，城鎮建設需求增加，勢必導致耕地面積的減少。

表4 特征值及貢獻率

表5 載荷矩陣

4 結論

本文利用耕地利用動態度方法，確定2010—2019年延安市耕地利用動態變化特征，并用主成分分析確定影響延安市耕地利用變化驅動因子，所得結論如下。

2010—2019年延安市耕地呈現先增加后減少態勢，但總體趨向減少，耕地利用動態度由0.0022%降為-0.0477%。2010—2014年共增加9665.61hm2，水田減少13.12hm2，水澆地減少562.20hm2，旱地增加10240.93hm2；2014—2019年共減少138855.97hm2，水田減少625.85hm2，水澆地減少2835.84hm2，旱地減少135394.28hm2。

延安市耕地面積在空間上主要分布于北部黃土梁峁狀丘陵區、東部黃土殘塬溝壑區以及南部黃土高塬溝壑區，各時期耕地變化空間差異特征不明顯。

主成分分析結果表明，選取的10個驅動因子中，常住人口、GDP、城鎮化水平、農民人均純收入、三大產業、農業機械總動力最為顯著，即影響延安市耕地利用變化的主要因素為人口因素、經濟因素、產業結構、農業技術。