宋恒飛，辛良杰

·土地保障與生態(tài)安全·

中國耕地利用強(qiáng)度分化特征及影響因素研究

宋恒飛1,2，辛良杰1※

（1. 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，中國科學(xué)院陸地表層與模擬重點(diǎn)實驗室，北京 100101；2. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

中國耕地利用正在發(fā)生轉(zhuǎn)型，呈現(xiàn)耕地集約化與邊際化同時存在的現(xiàn)象，而這種雙向變化會引起耕地利用強(qiáng)度發(fā)生分化。該研究在對耕地利用強(qiáng)度分化過程進(jìn)行理論解釋的基礎(chǔ)上，通過修正變異系數(shù)構(gòu)建區(qū)域耕地利用強(qiáng)度分化測度模型，測度中國2000—2014年耕地利用強(qiáng)度分化演變特征及區(qū)域差異影響因素。研究結(jié)果表明：全國及區(qū)域尺度耕地利用強(qiáng)度分化時間上基本呈擴(kuò)張趨勢，僅中部地區(qū)呈收縮特征，空間上呈“中部低，四周高”的分布特征；省域尺度耕地利用強(qiáng)度分化特征在時間上表現(xiàn)為大部分省份分化擴(kuò)張，少部分省份收縮，而在空間上省域耕地利用分化程度弱于全國與區(qū)域尺度分化程度，省際之間耕地利用強(qiáng)度分化差異顯著；農(nóng)藥化肥要素投入分化擴(kuò)張?zhí)卣鞲黠@，其均衡性發(fā)展有助于區(qū)域耕地利用強(qiáng)度的提高；省域尺度耕地利用強(qiáng)度分化區(qū)域差異主要受耕地流轉(zhuǎn)、勞均耕地規(guī)模等經(jīng)營管理因素的影響，受耕地質(zhì)量、地形起伏等自然條件影響相對較弱，同時，社會經(jīng)濟(jì)狀況因子的作用效應(yīng)較耕地經(jīng)營狀況和自然基礎(chǔ)狀況空間分異特征更明顯?；谘芯拷Y(jié)果該文認(rèn)為一方面需加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和農(nóng)藥化肥等生物化學(xué)投入管控，另一方面應(yīng)不斷完善土地市場、培育多種經(jīng)營本體，整合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素，提高農(nóng)民收入水平。

土地利用；耕地利用強(qiáng)度；分化；區(qū)域差異；中國

0 引 言

土地利用變化是映射社會經(jīng)濟(jì)變遷脈絡(luò)的一面鏡子[1]，而把握耕地變化脈絡(luò)不僅是了解農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有效途徑，也是改進(jìn)耕地管理模式的基本前提[2]。耕地是土地資源中最寶貴的資源之一，既擔(dān)負(fù)著糧食安全的重任，也是國家生態(tài)安全的重要保障[3]。由于經(jīng)濟(jì)社會轉(zhuǎn)型的推拉作用，中國耕地正在發(fā)生轉(zhuǎn)型[4]，出現(xiàn)耕地利用集約化與邊際化并存的現(xiàn)象[5-8]。其中耕地集約化是通過改變非土地要素投入強(qiáng)度實現(xiàn)的[9-10]，指將投入增加到經(jīng)濟(jì)邊際內(nèi)，通?？紤]額外投入所獲得的邊際生產(chǎn)力和平均生產(chǎn)力[11-12]，即在單位耕地面積上通過增加投入來使產(chǎn)量增加的過程[13]；耕地邊際化是一定條件下耕地利用投入不具有經(jīng)濟(jì)效益[10,14]，其純收益不斷降低而導(dǎo)致利用活動不斷減少的過程[8,15]，意味著當(dāng)前用途下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的減少或停止，農(nóng)戶通常會減少物質(zhì)和勞動投入[7]。中國人多地少，在堅守耕地紅線的基礎(chǔ)上，要在土地上獲得更多產(chǎn)品或者更多收益，集約化利用是可持續(xù)發(fā)展的必然選擇[15]，如耕地規(guī)?；a(chǎn)、專業(yè)化生產(chǎn)和向園藝作物轉(zhuǎn)變[8,10]。2000年之后由于勞動力價格上漲導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加引起耕地利用邊際化現(xiàn)象開始顯現(xiàn)，丘陵山地區(qū)耕地粗放經(jīng)營、撂荒更為普遍[7-8]。這種共存現(xiàn)象是在城鎮(zhèn)化和工業(yè)化作用下耕地利用雙向變化或兩極分化的結(jié)果[16-17]，在耕地利用強(qiáng)度上表現(xiàn)為差異性變化，即耕地利用強(qiáng)度分化。耕地利用強(qiáng)度分化現(xiàn)象是土地利用變化的一種結(jié)果[11,18]，也是土地利用轉(zhuǎn)型中經(jīng)濟(jì)發(fā)展路徑的重要表現(xiàn)形式[17]，會引起區(qū)域農(nóng)業(yè)不均衡發(fā)展，影響農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)狀況和環(huán)境狀況[8,15]。因此，識別耕地利用強(qiáng)度分化現(xiàn)象可為耕地轉(zhuǎn)型提供新的診斷路徑，從而加深對土地利用變化的理解以及更好地指導(dǎo)耕地利用與保護(hù)。

社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展促使適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的地區(qū)優(yōu)質(zhì)耕地利用集約化[7]，而農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)適宜性較低地區(qū)出現(xiàn)劣質(zhì)耕地邊際化現(xiàn)象[8,17]，這種邊際化的結(jié)果又進(jìn)一步促進(jìn)了優(yōu)質(zhì)耕地集約化，反之亦然[18-19]，進(jìn)而導(dǎo)致耕地利用強(qiáng)度空間差異性越來越大，耕地利用強(qiáng)度分化越來越明顯。由上可知，集約化與邊際化是相對的兩個變化過程，而這兩個過程正是耕地利用強(qiáng)度變化的兩個重要方向，在空間上表現(xiàn)為土地投入?yún)^(qū)域差異性不斷變化，即耕地投入的空間離散程度逐漸不同。因此，對耕地投入離散程度的測定是診斷出耕地利用強(qiáng)度分化情況的有效途徑，而當(dāng)前離散情況測算方法主要包括變異系數(shù)、基尼系數(shù)、泰爾指數(shù)、Wolfson指數(shù)、莫蘭指數(shù)[20-23]等方法，這些方法雖然有所差異，但原理相同，其中變異系數(shù)不僅能反映區(qū)域內(nèi)離散情況，還具有時空的可比性[23-24]，因此，本文通過修正變異系數(shù)來診斷耕地利用強(qiáng)度分化情況。

目前關(guān)于耕地利用強(qiáng)度的全國層面研究多集中于指標(biāo)構(gòu)建、空間對比、時間演變及影響因素分析上[20,25-26]，而耕地利用強(qiáng)度分化方面尚未見研究成果。分化研究屬于區(qū)域差距變動研究的重要內(nèi)容，該研究已成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)學(xué)、發(fā)展經(jīng)濟(jì)學(xué)、增長經(jīng)濟(jì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)地理學(xué)的重要課題之一[27-28]，區(qū)域差距變動引起的發(fā)展不均衡是導(dǎo)致社會、經(jīng)濟(jì)甚至政治問題的根本原因[29]，會對國民經(jīng)濟(jì)增長產(chǎn)生不利影響，制約著可持續(xù)發(fā)展[30]?？梢?，耕地利用強(qiáng)度分化引起的不均衡發(fā)展會對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生不利影響，對于全面提升農(nóng)業(yè)發(fā)展水平和全面實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化無疑是一項挑戰(zhàn)[30]，識別耕地利用強(qiáng)度分化特征和區(qū)域差異影響因素對于耕地利用協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。2000年左右中國耕地強(qiáng)度分化開始顯現(xiàn)[7-8,21]，因此，本文在對耕地利用強(qiáng)度分化過程進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上，以2000—2014年全國縣域4種生產(chǎn)要素投入量為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過構(gòu)建耕地利用強(qiáng)度分化模型來分析全國范圍內(nèi)不同尺度耕地利用強(qiáng)度分化特征及時空變化情況，在此基礎(chǔ)上利用地理探測器模型和地理加權(quán)回歸模型診斷全國耕地利用強(qiáng)度分化省域間差異的主要影響因素和影響效果的空間分異特征，以期為耕地利用保護(hù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等政策提供科學(xué)參考。

1 概念辨析、研究方法及數(shù)據(jù)說明

1.1 概念辨析

耕地利用強(qiáng)度分化是社會經(jīng)濟(jì)變遷引起耕地利用變化的一種表現(xiàn)形式，是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展誘導(dǎo)耕地利用投入要素相對價格的變化促使勞動力、土地、生產(chǎn)資料重新配置的結(jié)果[31]（如圖1）。一方面，在城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的快速推進(jìn)背景下，勞力價格上漲導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加，優(yōu)質(zhì)耕地資源依靠先進(jìn)技術(shù)和管理方法重新調(diào)整勞力、機(jī)械和生物化學(xué)用品等要素投入結(jié)構(gòu)[7,31]，提高集約邊際或?qū)崿F(xiàn)報酬遞增，以維持原有耕地經(jīng)營或者增加耕地規(guī)模，實現(xiàn)規(guī)模化和專業(yè)化等集約化生產(chǎn)方式，表現(xiàn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素空間上的經(jīng)濟(jì)集聚[15]。然而劣質(zhì)耕地資源由于其稟賦條件的限制，要素間替代作用有限，難以通過調(diào)整投入結(jié)構(gòu)迅速提高要素生產(chǎn)率來緩解成本增加，而利潤的降低導(dǎo)致這些耕地可能逐漸被邊際化[7]，表現(xiàn)為耕地粗放經(jīng)營甚至撂荒。優(yōu)質(zhì)耕地資源的集約化利用會增加土地產(chǎn)出[8]，產(chǎn)品的成本優(yōu)勢會擠壓劣質(zhì)耕地資源的市場空間，導(dǎo)致劣質(zhì)耕地經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)能力降低，出現(xiàn)被邊際化現(xiàn)象，淪為邊際外土地。邊際化導(dǎo)致劣質(zhì)耕地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的萎縮和人口增長會改變農(nóng)產(chǎn)品市場供需狀況，需求增加會進(jìn)一步刺激優(yōu)質(zhì)耕地資源生產(chǎn)率提高[18-19]。

因此，耕地利用邊際化和集約化共存的同時相互作用，對耕地資源稟賦和經(jīng)營管理方式不同的區(qū)域產(chǎn)生不同影響，這種差別會導(dǎo)致區(qū)域耕地利用要素投入結(jié)構(gòu)的差異性變化，一部分地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素空間集聚，一部分地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動萎縮，從而形成耕地利用強(qiáng)度分化的現(xiàn)象。根據(jù)以上分析，可理解耕地利用強(qiáng)度分化是多種因素綜合作用引起的一定范圍內(nèi)不同區(qū)域耕地利用強(qiáng)度相對差異性變化的結(jié)果，這種差異性也是耕地利用強(qiáng)度分化的重要表現(xiàn)特征和診斷依據(jù)。

1.2 研究方法

1.2.1 耕地利用強(qiáng)度測算方法

無論是集約化還是邊際化都會引起耕地利用要素投入的變化，因此耕地利用強(qiáng)度分化的重要表現(xiàn)特征就是耕地投入結(jié)構(gòu)變化和投入量變化，即單位面積上勞動力、機(jī)械、生物化學(xué)用品的變化[31]，根據(jù)已有文獻(xiàn)研究和數(shù)據(jù)的可獲取性，本文選取農(nóng)業(yè)勞動力、農(nóng)業(yè)機(jī)械動力投入、化肥投入、農(nóng)藥投入共4項指標(biāo)，單位耕地面積4種要素投入量C表示要素投入強(qiáng)度指數(shù)，公式如下：

式中I為縣級耕地投入要素（=1,2,3,4）強(qiáng)度指數(shù)，值越大投入水平越高；C為要素投入量；a為縣域耕地面積，hm2。

1.2.2 耕地利用強(qiáng)度分化測度模型

模型的構(gòu)建以衡量時空相對變化（波動）程度的變異系數(shù)為基礎(chǔ)，依據(jù)樣本耕地規(guī)模差異進(jìn)行改進(jìn)。一定區(qū)域范圍內(nèi)耕地利用強(qiáng)度分化表現(xiàn)為各縣域單位耕地利用強(qiáng)度指數(shù)相對差異情況（波動情況），而不同縣內(nèi)耕地面積不同對于區(qū)域分化影響水平不同，最終表現(xiàn)為一定區(qū)域范圍內(nèi)數(shù)據(jù)值的離散情況，因此，最終結(jié)果顯示為一定區(qū)域的離散測定值。本文在參考表征數(shù)據(jù)離散情況的加權(quán)偏方差計算方法推導(dǎo)過程[24,32]基礎(chǔ)上構(gòu)建耕地利用強(qiáng)度分化指數(shù)測度模型，如下所示：

1.2.3 地理探測器模型

地理探測器模型是用于分析空間分異影響因素的有力工具，由王勁峰等[33]最早提出并應(yīng)用于探測疾病風(fēng)險因子，現(xiàn)已在生態(tài)環(huán)境、區(qū)域經(jīng)濟(jì)、土地利用等多個領(lǐng)域得到應(yīng)用。該模型的基本原理是利用層內(nèi)局部方差與全局方差的關(guān)系探測影響因素解釋力值，即某種因素對空間分異結(jié)果的影響程度。本文利用其分析中國省級耕地利用分化空間分異的影響因素，公式如下：

地理探測器是依據(jù)分異理論，得到解釋變量與被解釋變量之間的相關(guān)性，通過將各類因子經(jīng)過不同離散分類處理方法，對不同類別的變量歸化處理在同一空間尺度上進(jìn)行分析。本文從自然要素（耕地質(zhì)量、耕地地形起伏）、社會經(jīng)濟(jì)要素（農(nóng)民可支配收入、人均GDP、城鎮(zhèn)化率）和耕地經(jīng)營狀況（勞均耕地面積、土地流轉(zhuǎn)率）三方面共選擇7個因子。參考已有研究采用自然斷點(diǎn)法和分位數(shù)法將7個因子類別化為5類[33]，通過分析各因子對省域耕地利用強(qiáng)度分化指數(shù)的影響，系統(tǒng)探測中國耕地利用強(qiáng)度分化區(qū)域差異影響機(jī)制。

耕地質(zhì)量是影響耕地利用的基礎(chǔ)條件，反映了地區(qū)耕地資源的本底情況，耕地標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)是度量地區(qū)耕地質(zhì)量差異的有效工具，具有全國范圍的可比性[34]；地形起伏是影響農(nóng)業(yè)耕作的重要限制條件，反映地區(qū)農(nóng)地生產(chǎn)的便利性，采用不同地形耕地類型的多樣性指數(shù)度量；農(nóng)民可支配收入表征農(nóng)戶對耕地利用的投入能力；人均GDP和土地城鎮(zhèn)化率表征區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r對農(nóng)戶吸引力，影響著耕地用途轉(zhuǎn)變；勞均耕地面積反映農(nóng)戶可經(jīng)營耕地規(guī)模，也可反映農(nóng)戶耕地的稀缺程度；土地流轉(zhuǎn)影響著耕地經(jīng)營成本、收益、效率，用土地流轉(zhuǎn)率度量。耕地標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)計算方法為

式中CLSI為耕作標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)；MCI為復(fù)種指數(shù)；為糧食單產(chǎn)；、分別代表為地區(qū)、全國尺度。

耕地類型多樣性指數(shù)為

式中為耕地類型多樣性指數(shù)，Q為不同坡度耕地面積占區(qū)域耕地總面積的比例。

1.2.4 地理加權(quán)回歸（GWR）

地理探測器是對全局尺度因子影響作用的探測，掩蓋了不同空間位置局部尺度影響因素作用效應(yīng)空間分異特征，導(dǎo)致結(jié)果不夠詳細(xì)準(zhǔn)確。鑒于此，在地理探測器模型的基礎(chǔ)上，采用GWR模型分析耕地利用強(qiáng)度分化影響因素作用效應(yīng)空間異質(zhì)性。GWR模型可以空位位置信息嵌入回歸模型之中，通過局部不同地區(qū)回歸參數(shù)反映區(qū)域的空間異質(zhì)性，模型公式如下：

式中y為地區(qū)的耕地利用強(qiáng)度分化指數(shù)；0為截距項，(u,v)為地區(qū)的坐標(biāo)，0(u,v)為地區(qū)的常數(shù)項；k(u,v)為地區(qū)第影響因子的系數(shù)，x地區(qū)第個影響因子；ε為隨機(jī)誤差項。采用兼容性更強(qiáng)的AICc確定帶寬進(jìn)行GWR分析，通過2判斷函數(shù)擬合情況，通過對殘差項進(jìn)行空間相關(guān)性分析判斷模型效果。

1.3 數(shù)據(jù)說明

本文所用的數(shù)據(jù)均來自官方數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，其中，勞動力投入數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動力數(shù)據(jù)基本來自于《中國市（縣）社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計年鑒》，受數(shù)據(jù)的限制，2000年的農(nóng)業(yè)勞動力投入數(shù)據(jù)采用鄉(xiāng)村勞動力數(shù)量指標(biāo)、2014年采用第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人數(shù)指標(biāo)；耕地規(guī)模、農(nóng)業(yè)化肥數(shù)據(jù)、農(nóng)藥數(shù)據(jù)來自于各個省（自治區(qū)、直轄市）統(tǒng)計年鑒，個別數(shù)據(jù)來源于市縣級統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)。受數(shù)據(jù)可獲性限制，文中數(shù)據(jù)選擇了2000年與2014年兩個時間節(jié)點(diǎn)，2000年共包含2 293個縣域單元、2014年2 437個縣域單元，覆蓋全國31個?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)），由于香港、澳門及臺灣數(shù)據(jù)不可獲得而不包括在研究范圍之內(nèi)；用于測算耕地標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)的農(nóng)作物播種面積、糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)與農(nóng)民可支配收入數(shù)據(jù)來自于《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒（2015）》；農(nóng)業(yè)人口規(guī)模、城鎮(zhèn)人口規(guī)模、GDP數(shù)據(jù)來自于《中國統(tǒng)計年鑒（2015）》；分坡度耕地規(guī)模等土地數(shù)據(jù)來自于《第二次全國土地調(diào)查主要數(shù)據(jù)成果的公報》；土地流轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)來自于2015年《中國農(nóng)村經(jīng)營管理統(tǒng)計年報》。

2 結(jié)果與分析

2.1 國家尺度耕地利用分化結(jié)果與分析

按照耕地利用強(qiáng)度計算公式測算全國縣域4種要素耕地利用強(qiáng)度，如圖2所示，4種要素耕地利用強(qiáng)度指數(shù)呈東南向西北逐步降低的顯著地帶性空間分布。從時間變化上來看，2000-2014年期間，勞動力投入強(qiáng)度東部沿海地區(qū)變化最為顯著，西部地區(qū)變化特征相對較弱；機(jī)械投入強(qiáng)度變化最明顯的就是中部地區(qū)縣域部分機(jī)投入的顯著增加，尤其河南、湖北、湖南、安徽4個省份大部分縣域機(jī)械投入在由8 kw/hm2以內(nèi)增加到8 kw/hm2以上，其次是東部地區(qū)，其中河北、山東、江蘇3個省份變化最為顯著；化肥投入強(qiáng)度發(fā)生普遍性強(qiáng)度增加，各個地區(qū)之間變化趨勢相似，西南山區(qū)地區(qū)縣域變化相對更為顯著；農(nóng)業(yè)投入強(qiáng)度表現(xiàn)為西部及東北地區(qū)變化最為明顯，其中數(shù)四川、貴州、廣西等西南地區(qū)最為顯著，東部沿海地區(qū)的部分縣域也有顯著變化，中部地區(qū)變化最為微弱。

表1 中國耕地利用分化指數(shù)

2.2 區(qū)域尺度耕地利用分化結(jié)果

按照國家統(tǒng)計局對中國經(jīng)濟(jì)區(qū)域東部、中部、西部及東北四大地區(qū)的傳統(tǒng)劃分（如表3）進(jìn)行耕地利用強(qiáng)度分化測算可知（見圖3），2000、2014年中部地區(qū)耕地利用分化指數(shù)均低于其他地區(qū)，空間上呈現(xiàn)“中間低、四周高”的格局特征，并且只有中部地區(qū)耕地利用分化指數(shù)2000—2014年由0.659降低為0.651，說明中部地區(qū)耕地利用不僅趨于均質(zhì)化，內(nèi)部差異也始終低于其他地區(qū)；西部地區(qū)耕地利用分化指數(shù)不僅始終最高，從1.209增加到1.362，增加幅度也最大，說明西部地區(qū)的耕地利用內(nèi)部差異在不斷擴(kuò)大，其差異性也是始終強(qiáng)于其他地區(qū)；東部和東北地區(qū)耕地利用分化指數(shù)分別從0.681、0.893增加為0.885、1.003，呈現(xiàn)與國家尺度相似的變化特征，均表現(xiàn)出耕地利用分化強(qiáng)度不斷擴(kuò)張的態(tài)勢，而其中東部地區(qū)的擴(kuò)張幅度更為顯著。

表2 中國四大區(qū)域劃分

注：來源國家統(tǒng)計局網(wǎng)站公布結(jié)果（www.stats.gov.cn/ztjc/zthd/sjtjr/dejtjkfr/ tjkp/201106/t20110613_71947.htm）

Note: Source: results published on the website of the National Bureau of Statistics. (www.stats.gov.cn/ztjc/zthd/sjtjr/dejtjkfr/tjkp/201106/t20110613_71947. htm)

表3 四大區(qū)域投入要素P和I值

2.3 省域尺度耕地利用分化特征分析

按照測算模型，以省域為基本測算單元進(jìn)行耕地利用分化測算，如圖4所示：2000年全國省域耕地利用分化指數(shù)最高寧夏為1.874，其次西藏為1.531、青海為1.246，其他省份耕地利用強(qiáng)度分化指數(shù)均低于全國水平，最低值上海為0.274。同時福建、山西、西藏、青海和寧夏耕地利用分化指數(shù)高于其所在四大區(qū)域耕地利用強(qiáng)度分化指數(shù)，其他省份則低于其所在區(qū)域水平，空間上由東南向西北先降低后升高；2014年全國省域耕地利用強(qiáng)度分化指數(shù)只有新疆（1.212 ）超過全國水平，廣東和山西超過所在區(qū)域的耕地利用強(qiáng)度分化指數(shù)，其他省份均低于全國及所在四大區(qū)域水平，其中指數(shù)最低的上海為0.384，且空間上由南向北先降低后升高。如圖3所示，耕地利用強(qiáng)度分化指數(shù)較高的省份始終集中于西部地區(qū)省份，這與四大區(qū)耕地利用強(qiáng)度分化結(jié)果相吻合，也意味著西部地區(qū)整體和各省份內(nèi)部農(nóng)業(yè)發(fā)展均衡性要弱于其他地區(qū)省份；耕地利用強(qiáng)度分化指數(shù)較小省份主要集中在長江中下游地區(qū)，而該地區(qū)最重要的特點(diǎn)在于氣候溫暖濕潤，降雨豐沛，土壤肥沃，水陸交通發(fā)達(dá)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r水平相似，具有良好的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件。從2000 —2014年變化來看，如圖4所示，全國層面耕地利用強(qiáng)度分化指數(shù)由0.963增加到1.136，而省域?qū)用嬷挥?1個區(qū)域耕地利用強(qiáng)度分化發(fā)生了收縮，包括天津、福建、江西、河南、內(nèi)蒙古、四川、云南、西藏、甘肅、青海、寧夏、吉林，其中寧夏的收縮幅度最大，從1.875減少為0.851；其余區(qū)域耕地利用強(qiáng)度分化均呈現(xiàn)出擴(kuò)張的態(tài)勢，其中新疆最為明顯，由0.634擴(kuò)大到1.212，這是因為新疆大規(guī)模新墾耕地，增加區(qū)域內(nèi)耕地異質(zhì)性；而只有河北、山東、廣東、海南、廣西、陜西、新疆、黑龍江9個區(qū)域的耕地利用分化指數(shù)變化幅度高于全國水平，表明全國大范圍的耕地利用強(qiáng)度分化程度不斷加劇的同時，大部分省域之內(nèi)耕地利用強(qiáng)度分化程度相對收縮。由以上分析可知耕地利用轉(zhuǎn)型過程中集約化與邊際化導(dǎo)致的耕地利用強(qiáng)度分化在省際之間存在顯著差異，北方省份耕地利用分化指數(shù)省際之間差距弱于南方省份之間，尤其華南地區(qū)省份之間更為明顯。

從各個投入要素測算結(jié)果來看，要素投入量變化特征與全國和四大區(qū)域的特征基本一致，即勞動力投入降低，其他3種投入增加，其中要素投入單位投入低值主要集中在西部省份，高值主要集中在東部省份。農(nóng)藥投入與其他3種要素相比具有一定特殊性，如表5所示，農(nóng)藥投入變化既有增加又有減少，同時區(qū)域差異更加顯著，其中福建、重慶、四川、陜西表現(xiàn)出與全國和區(qū)域尺度不一樣的變化特征，出現(xiàn)投入量降低的變化特征。從4種要素的分化指數(shù)來看（如表5），表現(xiàn)為區(qū)域差異大且變化顯著，具體表現(xiàn)在西部地區(qū)省份4種要素利用分化指數(shù)變化幅度最大，中部地區(qū)和東北地區(qū)變化相對平穩(wěn)，東部地區(qū)部分省份存在較大變動。東部地區(qū)的要素利用分化指數(shù)變化較明顯的是廣東勞動力分化指數(shù)由0.519擴(kuò)張到1.519，天津化肥分化指數(shù)由1.076降低到0.621，河北和海南農(nóng)藥分化指數(shù)由0.942、0.489增加到2.601、2.525。中部地區(qū)省份4種要素分化指數(shù)變化相對弱于其他3個地區(qū)，變化幅度也相對較小，其中只有河南化肥和安徽農(nóng)藥分化指數(shù)變化相對明顯，分別由0.250、0.763增加到0.721、2.525。西部地區(qū)省份4種投入要素利用分化指數(shù)變化最為顯著，其中寧夏勞動力要素利用分化指數(shù)由1.719降低為0.548，降幅68.10%；青海和寧夏勞動力要素利用分化指數(shù)由1.203、1.696降低到0.332、0.722，降幅72.43%和57.42%；寧夏、陜西化肥要素利用分化指數(shù)由1.892減小到0.913和由0.606增加到1.279，變化幅度51.74%和111.00%；新疆和青海農(nóng)藥投入要素利用分化指數(shù)由0.947、2.264加到7.157、5.1707，增幅656.04%和128.38%。東北地區(qū)4種要素利用分化指數(shù)相對變化也較小，最為明顯的是遼寧農(nóng)藥要素利用分化指數(shù)由1.015增加到3.798，增幅274.19%。由以上分析可知，農(nóng)藥化肥投入相對勞動力和機(jī)械動力投入耕地利用分化變化相對更為劇烈，區(qū)域差異也更為明顯。因此，對于省域內(nèi)部而言化肥農(nóng)藥投入的均衡發(fā)展是提升一部分省份耕地利用集約化水平的重要舉措，而機(jī)械動力和勞動力大部分省域內(nèi)趨同性越來越顯著。

2.4 耕地利用分化區(qū)域差異影響因素分析

2.4.1 影響因素的地理探測結(jié)果

區(qū)域耕地利用特征是受多種因素綜合作用的，由2.3內(nèi)容可知，省際之間耕地利用強(qiáng)度分化存在顯著差異，因此，本文從影響耕地利用狀況的自然基礎(chǔ)條件、社會經(jīng)濟(jì)狀況和經(jīng)營管理狀況等選取7個指標(biāo)，對影響省際之間耕地利用強(qiáng)度分化區(qū)域差異的主導(dǎo)因素進(jìn)行探究。首先，利用自然斷點(diǎn)法和分位數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行離散化和類別化處理（如圖5），再利用地理探測器模型測算影響因子對我國耕地利用分化差異的驅(qū)動力值。結(jié)果顯示，各個因子的驅(qū)動力大小存在一定差別，其大小依次為土地流轉(zhuǎn)（0.415）>勞均耕地面積（0.400）>農(nóng)民人均支配收入（0.264）>人均GDP（0.272）>城鎮(zhèn)化率（0.191）>耕地質(zhì)量（0.131）>耕地地勢起伏（0.131）。

由上可見，耕地利用強(qiáng)度分化區(qū)域差異受經(jīng)營方式因素中的土地流轉(zhuǎn)影響最大，因為土地流轉(zhuǎn)可整合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素，具有規(guī)模效益，可有效提高土地利用效率。農(nóng)戶耕地經(jīng)營規(guī)模是影響力僅次于土地流轉(zhuǎn)作用的影響因子，原因在于經(jīng)營規(guī)模的大小與農(nóng)戶農(nóng)業(yè)收入密切相關(guān)，經(jīng)營規(guī)模越大意味著農(nóng)戶既可通過集約化利用增加利潤也可兼業(yè)提高收入，農(nóng)戶的可選擇性趨向多元化；社會經(jīng)濟(jì)因素中農(nóng)民收入解釋力最大，說明純收入的高低相對人均GDP和城鎮(zhèn)化率更直接影響農(nóng)戶土地利用行為，是進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投資的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，即收入越高的農(nóng)戶越有能力使用更好和更多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，土地利用行為也會越復(fù)雜；自然基礎(chǔ)條件中的耕地質(zhì)量影響大于耕地地形起伏的影響，這是因為技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的投資建設(shè)使地形條件的限制性在減弱，如山區(qū)坡改梯既可提高產(chǎn)量也可方便耕作，提升了土地綜合生產(chǎn)能力。綜合比較來看，耕地自然基礎(chǔ)條件的作用強(qiáng)度要弱于其他兩個方面，說明社會經(jīng)濟(jì)條件和經(jīng)營方式的轉(zhuǎn)變對耕地利用強(qiáng)度變化產(chǎn)生更大的影響，尤其經(jīng)營方式狀況是影響我國耕地利用強(qiáng)度分化區(qū)域差異的主導(dǎo)因素。

2.4.2 影響因素作用的空間分異

地理探測器模型重點(diǎn)聚焦在全局尺度空間分異影響因素分析，忽略了影響因素局部尺度上作用效應(yīng)的空間分異，因此，在地理探測器模型的基礎(chǔ)上，本文利用GWR模型分析影響因素作用效應(yīng)的空間分異特征。首先利用Geoda軟件計算2014年31個省域單位耕地利用分化指數(shù)的單變量Moran’指數(shù)，分析耕地利用分化指數(shù)的空間自相關(guān)性。結(jié)果顯示，Moran’為0.285，通過顯著Z檢驗（<0.05），說明省域耕地利用分化指數(shù)存在顯著空間自相關(guān)。然后將影響因子數(shù)值做相對值處理，通過GWR4軟件進(jìn)行地理加權(quán)回歸分析，進(jìn)一步探測影響因素作用效應(yīng)的空間分異。結(jié)果顯示，模型的2為0.993，說明擬合良好，對殘差進(jìn)行空間自相關(guān)檢驗，Moran’為-0.121，未顯著通過Z檢驗（=0.177），說明殘差項不具有顯著空間相關(guān)性，空間上呈隨機(jī)分布，表明模型效果較好。

通過GWR模型結(jié)果可知（如圖6所示），各因子回歸系數(shù)空間上分異特征明顯，且相互呈現(xiàn)不同的特征。農(nóng)民可支配收入系數(shù)空間差異最大（回歸系數(shù)為-4.317～3.392），正向影響主要集中在東中地區(qū)省份，這些地方耕地產(chǎn)權(quán)細(xì)碎化更明顯，收入水平差異易引起對耕地利用強(qiáng)度分化，西部及東北地區(qū)省份農(nóng)民可支配收入對耕地利用分化產(chǎn)生負(fù)向作用；耕地利用類型多樣性指數(shù)效應(yīng)空間差異最小（-0.173～0.529），以正向作用為主，只有上海、江蘇、浙江和西藏呈負(fù)向影響。從回歸系數(shù)的分布來看，西南地區(qū)作為中國地形最為復(fù)雜的地區(qū)之一，耕地利用強(qiáng)度受地形起伏狀況約束作用較強(qiáng)；耕地質(zhì)量作用空間差異顯著（-2.116～0.985），回歸系數(shù)負(fù)向效應(yīng)為主，回歸系數(shù)為負(fù)的省份有22個，只有9個省份呈正向作用且主要出現(xiàn)在西北地區(qū)等耕地質(zhì)量較差的地區(qū)；社會經(jīng)濟(jì)狀況因子人均GDP（-1.365～3.074）和城鎮(zhèn)化率（-2.131～2.013）回歸系數(shù)空間差異程度相似，基本上作用效果呈正向作用的占1/2左右，不同的地方在于人均GDP正向效果主要集中在南方，城鎮(zhèn)化率正向效果集中在中部和東北地區(qū)；勞均耕地面積的回歸系數(shù)空間差異排第二（-4.137～1.009），回歸系數(shù)從南到北由負(fù)到正，具有顯著的空間地帶性分布特征，其中南方地區(qū)耕地利用強(qiáng)度分化受束于勞均耕地經(jīng)營狀況，尤其是廣東、廣西、海南、湖南排前四的地區(qū)；土地流轉(zhuǎn)效應(yīng)空間差異較弱（-1.564～0.671），以負(fù)向效應(yīng)為主，其中有21個省份呈負(fù)向效應(yīng)，說明總體上通過土地流轉(zhuǎn)改變耕地經(jīng)營狀況可有效緩解耕地利用強(qiáng)度分化擴(kuò)張情況。

由以上分析可知，不同因素空間影響存在顯著分異，社會經(jīng)濟(jì)狀況作用效應(yīng)空間分特征較耕地經(jīng)營狀況和自然基礎(chǔ)狀況更明顯，其中自然基礎(chǔ)狀況因素在全局尺度上作用強(qiáng)度弱于其他兩個方面，作用效應(yīng)空間分異也同樣弱于其他兩個方面，同時說明社會經(jīng)濟(jì)條件和經(jīng)營方式轉(zhuǎn)變會對耕地利用強(qiáng)度分化產(chǎn)生更強(qiáng)的影響。

表4 省域投入要素耕地利用強(qiáng)度指數(shù)I值和分化指數(shù)P值

3 討 論

本文從耕地利用邊際化和集約化雙向變化視角對耕地利用強(qiáng)度分化過程進(jìn)行闡述，然后依據(jù)耕地利用強(qiáng)度空間離散特征，通過改進(jìn)變異系數(shù)構(gòu)建耕地利用強(qiáng)度分化測度模型診斷我國不同尺度耕地利用強(qiáng)度分化特征。最后利用地理探測器模型和GWR模型分析全局尺度省域之間耕地利用強(qiáng)度分化區(qū)域差異影響因素和局部尺度影響因素作用效應(yīng)空間分異?；谛拚儺愊禂?shù)構(gòu)建的耕地利用分化測度模型繼承了前者的時空可比性[22,24]，通過樣本偏方差對標(biāo)準(zhǔn)方差的替代和利用耕地規(guī)模做權(quán)重修正提高了對數(shù)據(jù)離散性估計的準(zhǔn)確性[24,32]，可有效用于有關(guān)區(qū)域差距變動研究。本文以縣為基本測算單位發(fā)現(xiàn)全國及地區(qū)層面上耕地利用分化呈擴(kuò)張趨勢，較以往研究中以省為單元發(fā)現(xiàn)區(qū)域耕地利用強(qiáng)度差距在縮小有所不同[5,26]，原因在于以省域為計算單位極易掩蓋微觀區(qū)域上的異質(zhì)性程度[35]和忽略省域內(nèi)區(qū)域的非均質(zhì)性[36]，縣是中國行政管理的基層單元，利用縣域為單元分析可為宏觀把握耕地利用強(qiáng)度分化和制定政策提供更可靠依據(jù)[36]。

本文重點(diǎn)旨在通過過程解釋和方法探討分析耕地利用強(qiáng)度分化特征，為后續(xù)研究提供新的思路與方法，但在實際操作過程中由于資料的限制，一方面本文只選取了勞動力、機(jī)械、農(nóng)藥、化肥4種主要投入要素進(jìn)行分析，而其他農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入要素如地膜、農(nóng)業(yè)固定資產(chǎn)、電力等并未進(jìn)行分析；另一方面數(shù)據(jù)獲取的限制，目前只選取了2000年和2014年兩個時間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析，缺少對最新年份和多時間節(jié)點(diǎn)或連續(xù)時間序列的研究。因此，在今后的研究中可增加要素投入的考慮和擴(kuò)展研究時間范圍，同時，耕地利用強(qiáng)度分化研究尚處于探討分析階段，有很多不完善的地方有待今后進(jìn)一步深化研究。

4 結(jié)論與政策啟示

4.1 結(jié) 論

1）在全國層面上，耕地利用強(qiáng)度分化在擴(kuò)張，要素之中除機(jī)械動力投入外其他也均為擴(kuò)張，其中農(nóng)藥分化指數(shù)最高變幅最大，要素投入量中勞動力投入在降低，其他三種在上升。在區(qū)域?qū)用嫔?，耕地利用?qiáng)度分化呈中部地區(qū)低于周圍地區(qū)的空間特征，中部發(fā)生耕地利用強(qiáng)度分化收縮，而東部、西部及東北地區(qū)則出現(xiàn)耕地利用強(qiáng)度分化擴(kuò)張。4種要素利用分化同樣呈“中間低、四周高”的分布特征，西部4種要素分化程度最大，中部最低。4種要素投入量呈現(xiàn)由東向西逐漸降低的態(tài)勢，具有與全國層面相同的變化特征。

2）在省域?qū)用嫔希?000年耕地利用強(qiáng)度分化指數(shù)由東南向西北先降后升，2014由南向北先降后升。同時，2000—2014年耕地利用強(qiáng)度分化演變呈省際擴(kuò)張的同時部分省內(nèi)相對收縮，耕地利用強(qiáng)度分化在省域之間存在顯著差異。4種要素投入量變化與全國和區(qū)域?qū)用婢哂邢嗤兓卣?，多個地區(qū)尤其是西部地區(qū)省份內(nèi)部化肥、農(nóng)藥投入?yún)^(qū)域差異在擴(kuò)大，而勞動力和機(jī)械投入內(nèi)部差異在收縮。

3）中國耕地利用強(qiáng)度分化在省域間的區(qū)域差異明顯，不同因素對耕地利用強(qiáng)度分化影響程度不同和作用效應(yīng)空間分異特征也不同。就單因子而言，土地流轉(zhuǎn)驅(qū)動力最強(qiáng)，其次是農(nóng)戶耕地規(guī)模和農(nóng)民收入，農(nóng)民可支配收入作用效應(yīng)空間異質(zhì)性最強(qiáng)，耕地利用類型多樣性指數(shù)最弱。從影響因素來看，耕地經(jīng)營方式影響區(qū)域差異的主導(dǎo)因素，其次是社會經(jīng)因素，而耕地的自然基礎(chǔ)條件的影響弱化，而在作用效應(yīng)空間分異上，自然基礎(chǔ)條件仍最弱，因此，耕地經(jīng)營方式和社會經(jīng)濟(jì)條件的改變是有效調(diào)整耕地利用強(qiáng)度分化情況的重要手段。

4.1 政策啟示

1）東部地區(qū)之外其他地區(qū)機(jī)械動力投入分化程度呈加劇態(tài)勢，各個省份之間機(jī)械要素分化程度差異顯著，說明縣域之間有利于機(jī)械化發(fā)展的條件可能存在差距。鑒于此，一方面應(yīng)積極推進(jìn)改善農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施條件的專項工程，如土地整理、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)等工程項目；另一方面發(fā)展土地托管、機(jī)械服務(wù)等社會化服務(wù)主體，通過市場化服務(wù)有效增加省工性投入，提高耕地綜合生產(chǎn)能力，促進(jìn)耕地利用水平提高和均衡發(fā)展。

2）化肥、農(nóng)藥等生物化學(xué)品投入不斷上升，區(qū)域差異呈逐漸擴(kuò)大趨勢，化肥農(nóng)藥的投入可有效地實現(xiàn)增產(chǎn)增收，是耕地集約利用水平提高的重要表征，但要辯證看待過量投入帶來的環(huán)境問題。鑒于此，一方面需要通過政策引導(dǎo)，合理控制化肥、農(nóng)藥的投入，尤其是集約化農(nóng)區(qū)和園藝業(yè)種植地；另一方面應(yīng)發(fā)展適應(yīng)現(xiàn)代化居民需求的生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈，以產(chǎn)品市場引導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，發(fā)展農(nóng)家肥、綠肥種植等生態(tài)農(nóng)業(yè)。

3）中國耕地利用強(qiáng)度分化的省域內(nèi)部差異雖然呈現(xiàn)一定收縮態(tài)勢，但全國范圍內(nèi)的差異仍在擴(kuò)大。而由影響因素分析可知，土地經(jīng)營方式改變和農(nóng)民收入提高可有效縮小區(qū)域之間分化的差異。因此，進(jìn)一步激活土地市場，培養(yǎng)多種經(jīng)營主體，搭建推廣服務(wù)平臺，根據(jù)區(qū)域特征合理確定適度經(jīng)營規(guī)模，尤其是針對丘陵山地等邊際化現(xiàn)象嚴(yán)重的地區(qū)，整合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素，增加農(nóng)民收入。同時，根據(jù)流轉(zhuǎn)規(guī)模的擴(kuò)大情況，結(jié)合村莊規(guī)劃，將傳統(tǒng)糧食種植向高品質(zhì)多種經(jīng)營轉(zhuǎn)變，將傳統(tǒng)農(nóng)戶為經(jīng)營單位轉(zhuǎn)變?yōu)橐远喾N主體或村莊為單位的耕地經(jīng)營方式，結(jié)合養(yǎng)殖業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)增加耕地附加值，優(yōu)質(zhì)高效的增加收益，提升耕地利用水平。

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Differentiation characteristics and influencing factors of cultivated land use intensity in China

Song Hengfei1,2，Xin Liangjie1※

(11001012100049）

The transition of cultivated land use has led to the simultaneous existence of cultivated land intensification and marginalization in China. Two-way change can also cause the intensity differentiation of cultivated land use in recent years. The purpose of this study is to clarify the differentiation characteristics of cultivated land-use intensity under both arable land marginalization and intensification. Firstly, an explanation was made on the intensity differentiation of cultivated land use. Secondly, a model was built to measure the regional differentiation of cultivated land use by the modified coefficient of variation. Thirdly, measurement was carried out for the differentiated changing of cultivated land-use intensity and the influencing factors in China from 2000 to 2014. Results showed that the spatial distribution of cultivated land-use intensity was characterized as ‘low in the middle and high around’. There was also a trend of temporal expansion of cultivated land-use intensity at the national and regional scales, while central China showed a trend of spatial contraction. Furthermore, the intensity of cultivated land use presented expansions in most provinces, and contractions in a few provinces in terms of time changing. The differentiation degree of cultivated land use at provincial scale was smaller than that at national and regional scales in terms of spatial variation. There were also significant differences in the cultivated land-use intensity among different provinces. There were more obvious differentiation and expansion characteristics of farm chemicals and chemical fertilizer inputs, indicating that the balance contributed to improving the cultivated land-use intensity. The geographic detector model and Geographically-Weighted Regression (GWR) model were used to estimate the global and local parameters for the influencing factors of regional difference in the intensity index of provincial cultivated land use. It was found that the regional differences of cultivated land-use intensity at provincial scale were dominated mainly by the operation and management factors, such as transfer and area per capita of cultivated land, whereas, a relatively weak influence by the natural conditions, such as cultivated land quality and topographic relief. At the same time, a Moran’test was performed on the intensity index of cultivated land use in provincial units. It was found that there was a significant spatial correlation in the intensity indexes of cultivated land use among provinces. Then, the GWR revealed that there was more obvious spatial differentiation from the effects of socio-economic conditions than that from the cultivated land management and natural foundation. Correspondingly, there was also a much weaker effect of natural basic conditions on the differentiation of cultivated land-use intensity, than that of cultivated land management and socio-economic conditions on the global and local scales in the geographical detector and GWR. Therefore, it is necessary to strengthen the control of agricultural infrastructure construction and biochemical inputs, such as pesticides and fertilizers. More importantly, some specific agricultural production factors can also be integrated to constantly improve the land market for the diversified business entities in modern agriculture.

land use; cultivated land intensity; differentiation; regional differences; China

宋恒飛，辛良杰. 中國耕地利用強(qiáng)度分化特征及影響因素研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2021，37(16)：212-222.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.16.027 http://www.tcsae.org

Song Hengfei，Xin Liangjie. Differentiation characteristics and influencing factors of cultivated land use intensity in China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(16): 212-222. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.16.027 http://www.tcsae.org

2021-05-30

2021-07-10

國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目（41930757）

宋恒飛，博士生，研究方向為土地利用變化研究。Email：songhf.19b@igsnrr.ac.cn

辛良杰，博士，副研究員，研究方向為土地利用變化及其效應(yīng)研究。Email：xinlj@igsnrr.ac.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.16.027

F301.21

A

1002-6819(2021)-16-0212-11