第四节 耕地资源可持续利用评价研究

耕地可持续利用评价是实现耕地可持续利用的必要步骤。耕地资源可持续利用具有整体性和全局性特点，在对一个耕地资源生态经济系统进行综合评价时，需要全面分析系统的内部结构、运行状况等因素。

对于耕地变化，可从数量、质量和空间三方面进行度量和比较。只有对耕地数量、质量和空间变化同时进行纵向时段和横向区域差异对比研究，才能全面了解耕地的动态变化。

耕地变化研究对象逐步趋向于综合体，已由过去传统的耕地土壤肥力、耕地自然质量为主扩展到以自然经济综合体为主。全面研究不同时间与空间尺度上的耕地利用演变规律，应包括耕地数量、质量和空间的演变、变化驱动机制及其变化趋势模拟预测、耕地保护等多项内容。但大多数研究仅局限于对耕地数量、分布变化及其驱动力分析，而缺少对耕地质量、空间形态、空间结构和空间功能变化的研究。因此，耕地变化研究的综合性与系统性都存在不足。

一 耕地资源数量变化评价研究

耕地数量不断减少的逆向变化趋势，使得人们对未来的耕地资源发展极其关注。目前许多学者从全国、省、市、县层面上分析了耕地变化的趋势。

耕地数量变化是指耕地面积的增加或减少。非农业建设占用耕地、农业内部结构调整、自然灾害造成耕地损毁、退耕还林还草还湖等因素可使耕地数量减少；耕地后备资源开发、土地整理复垦等因素可使耕地数量增加。耕地数量的增减可直接影响到粮食总产量的变化。我国耕地资源快速减少的势头仍没有从根本上得到控制。快速城市化阶段下的耕地面积减少是一种不可避免的现象，但不能因此放弃对耕地资源的保护，而应该制定严格的耕地保护政策促使城市扩展沿着高效集约的方向发展。

目前，我国耕地数量变化研究已有显著发展：在研究对象上，更强调耕地区域差异性特性及其综合研究；在变化过程方面，则从耕地利用状态变化的研究向过程变化研究转变；在影响效应方面，更强调多元化的影响因素与人类活动的累积效应；在驱动机制分析上，则从单纯考虑人口增长的影响向考虑社会、经济和生态等多元因素的影响转变；在研究方法方面，由单一评价模型向系统综合评价模型转变；在研究技术方面，由粗略的调查统计技术向精准3S技术转变；在基础理论方面，由传统的土地管理理论向多学科交叉理论渗透。

张川等采用时间序列法、耕地动态度模型和统计分析法，对云南省1997~2005年耕地数量动态变化的驱动因子及导致其变化的原因进行分析。结果表明：耕地类型变化以旱地的变化最为明显，而耕地总面积和人均耕地变化面积处于下降的趋势；其变化除了受人口和经济增长影响外，非农建设、生态退耕、自然灾毁、农业结构调整以及土地开发、土地复垦、土地整理等驱动因子对耕地变化也起到了进一步的促进作用。其中，生态退耕因子是导致耕地减少的最主要驱动因子，而土地开发因子是耕地增加的重要途径。

王雨濠等利用1978~2008年湖北省耕地面积、地区经济增长、城市化率、地方财政收入数据，采用Granger因果关系检验和误差修正模型分析湖北社会经济因素对耕地变化的影响。研究结果表明：湖北省经济增长、城镇化、地方财政收入等因素对耕地面积存在单向因果关系，社会经济因素与耕地面积存在长期均衡关系。经济增长、城镇化率、地方财政收入对耕地变化影响的弹性系数分别为 -0.02、0.03和-0.16。

党国锋等利用51年的耕地统计数据和近年的土地利用详查变更数据进行调查研究，揭示了甘肃省土地利用结构和耕地面积变化的总体特征。1955~2005年甘肃省耕地面积和人均耕地面积呈现出逐年下降趋势，而粮食产量和人均粮食产量却呈现出上升趋势。最小人均耕地面积和耕地面积压力指数虽逐渐减小，但耕地压力指数历年都大于1，说明此期粮食的供给小于需求，粮食处于不安全状态。运用回归分析方法、预测理论、最小人均耕地面积和耕地压力指数模型，对耕地面积变化的主要驱动因子进行了分析，在定量分析耕地数量变化和人口增长及经济发展关系的基础上，对未来15年耕地、人口、粮食、最小人均耕地面积和耕地压力指数进行了预测。结果显示：2006~2020年，耕地压力指数将继续减小，且越来越接近1，这说明耕地面积、人口、粮食三者之间的供需矛盾将逐渐减小，粮食安全形势将会有所缓解。

王梅等利用三农数据网和全国土地统计资料的耕地数据，对1949~2001年耕地的面积进行了分析，并根据统计口径的不同，将这53年分成两个阶段，利用变异率作为波动率来度量耕地面积，对其中出现的极端和异端数据进行了研究和分析，并揭示了其产生的政策和经济原因，得出了以下结论：1949~1960年耕地面积统计数据基本上能反映我国实有耕地面积，而1961~1998年的耕地面积统计数据失真，比实际面积偏小，1999~2001年耕地统计面积是在详查数据的基础上校正得来的，可以反映我国耕地面积的现状。变异率指标的使用改变了传统上所谓“耕地面积基本上呈现逐年减少的趋势”的简单描述。实际近年来我国耕地面积的减少有逐步减缓的趋势，情况总体上好转。通过耕地面积影响因素的分析，发现固定资产投资、粮食产量、人口、GDP对耕地面积的影响，均呈现负向关系。我国还处于工业化的初级阶段，工业发展所需要的大部分生产资料均来自农业。

刘庆等利用长株潭城市群近年的土地利用调查数据及相关社会经济资料，从耕地资源的时序变化入手，宏观分析了该区域耕地动态变化的趋势，并先将主成分分析和多元逐步回归相结合，定量研究了耕地数量变化的驱动机制，然后运用计量经济学中的协整分析与Granger因果关系检验法来进一步验证驱动因子与耕地数量变化的内在关系。结果表明：采用数理统计分析法得出，经济发展、人口增长以及国家相关政策是影响耕地减少的主要动因；但是，从计量经济学的角度进一步分析发现，耕地数量的变化与因退耕还林政策导致的林地面积变化这两者之间不存在协整关系，无法进行Granger检验；而因农民人均纯收入增加引起该区域耕地数量显著变化的说法也不十分确切。研究结果将为控制耕地减少速度、加强耕地保护、促进土地合理利用和农业持续发展提供科学依据。

黄忠华等利用1978~2007年我国耕地、经济增长、城镇化、地方财政收入数据，采用Granger因果关系检验和误差修正模型分析社会经济因素对耕地变化的影响。研究结果显示：①经济增长、城镇化、地方财政收入对耕地存在单向因果关系。②社会经济因素与耕地面积在长期存在均衡关系，在短期存在失衡关系，41%的非均衡波动将在下一期被修正。③在长期，城镇化、地方财政收入对耕地变化影响的弹性系数分别为-0.05和-0.03；在短期，经济增长、地方财政收入对耕地变化影响的弹性系数分别为-0.04和-0.01。协调耕地保护和社会经济发展的矛盾应采取长期和短期相结合的策略。在长期应减少城镇化发展和地方财政收入对耕地的依赖，在短期应提高用地效益和加强耕地征用监督，用尽可能少的耕地来保障社会经济发展。

李志等以南京市江宁区为例，在VENSIM软件平台上，构建城市边缘区土地利用变化动态系统模型并进行仿真模拟及预测，为揭示城市边缘区土地利用变化特征及预防可能的土地利用问题提供参考。研究结果表明：①研究区耕地变化仍处于“土地洛伦兹曲线”的前段，耕地仍将持续减少，在加大农村建设投入情况下，直至2015年后耕地面积将回升；②2013年后，耕地减少的主要动力将从城市经济发展驱动转为农村居民生产生活需求驱动方面。

二 耕地资源质量变化评价研究

耕地质量是指耕地的状况和条件，可用来衡量耕地生产率水平。耕地质量变化是指反映耕地质量的自然因素和社会经济因素指标的变化。自然环境变化、土地利用程度、土地利用方式、耕地投入水平、农业科技成果普及和应用水平等都会影响耕地质量。耕地质量变化对粮食单产具有重大影响。

我国耕地质量退化的形势严峻，土壤侵蚀、土地沙化严重，同时耕作对化肥、农药的依赖性更强，氮磷钾比例失调，污染面积扩大，土体本身调节水、肥、气、热的能力衰退等都引起了耕地质量的下降。我国不同地区耕地资源在自然质量形成和人类活动驱动下的质量均存在明显不同。耕地资源的质量变化呈现鲜明的地区性特点：东北地区水土流失和土壤肥力衰退；东南沿海经济发达地区耕地面临日趋严重的污染；中部地区土壤养分不协调现象突出；西北半干旱区土壤侵蚀严重。

常用的耕地土壤质量指标一般包括土壤物理、化学和生物性质三个方面，反映了土壤作用特征和植物特征，可以用来监控引起土壤发生变化的管理措施。①物理性指标：土壤质地和结构、土层和根系深度、土壤容重和渗透率、土壤含水量、团聚稳定性等。②化学性指标：有机质、全氮、有效磷、交换性钾、pH值、阳离子交换量(CEC)、电导率、锌、钼等。目前用于进行土壤质量评价的重金属指标较少，多数为物理性指标和营养元素指标。③土壤生物学性质指标：土壤上生长的植物、土壤动物和土壤微生物。

我国关于耕地质量变化情况的实证研究较多，但耕地质量评价指标体系与方法的研究较少。王卫等在构建我国省级尺度耕地生产函数模型时用有机质含量描述耕地质量。刘小平认为耕地质量的变化指标有耕地质量指标、劳动投入指标和耕地经济产出指标。曹东杰等认为耕地质量变化指标包括耕地养分与耕地环境指标。葛向东等认为耕地质量变化评价指标支持压力-状态-响应模型，但该指标体系中，有时压力指标、状态指标和响应指标之间并没有明确的界限。

目前区域耕地质量研究多采用单因素方法进行对比分析，其评价指标对比结果直观，能具体地反映耕地某方面的质量变化。葛向东等采用多因素评价方法，但是各个指标是单独计算的，对整个区域耕地质量变化状态研究缺少整体评价结果。

三 耕地资源空间变化评价研究

耕地空间变化是指耕地的空间分布格局、空间形态、空间结构与空间功能的变化，它对耕地景观结构、格局、生态过程与生态功能的动态变化可产生较大影响。我国耕地空间分布格局变化研究逐步深入，随着土地调查的深入，3S技术的开发应用，多尺度土地利用数据库的建立，可描述耕地空间分布格局差异，可在一定程度上反映耕地空间分布状态和变化趋势。相关研究表明，我国耕地面积变化的空间分布趋势为：1978年以来净减少最快的是广东、福建、上海、江苏、浙江、山东、北京、天津及辽宁等省份，以及陕西、湖北、四川、湖南和山西等中部省份。1988年以后耕地增加最快的主要是内蒙古、黑龙江、新疆、云南、广西、贵州、甘肃、宁夏等省份。

我国对于耕地空间形态、空间结构与空间功能变化的研究还不够，缺少定性和定量的评价指标，更缺乏变化的过程研究。耕地空间结构变化的指标包括耕地流量结构、空间位置转换面积、耕地未变面积的比重、灌溉耕地和无灌溉耕地的比重等。耕地空间功能是耕地资源经济产出、生态服务和社会保障功能在空间上的体现。一定区域内建设用地的扩展占用耕地损失了该地区耕地的经济产出功能，经济效益可能提高，但社会保障功能和生态服务功能损失严重。随着今后耕地持续变化，就需要在空间形态、空间结构与空间功能上限制耕地的空间变化，进而优化空间管制模式，促进耕地资源的保护。

耕地资源与粮食生产能力是保障粮食安全的基础，因此，研究中国耕地变化对区域生产潜力产量的影响具有重大的现实意义，可以为国家相关决策提供科学依据。程传周等基于2005~2008年最新的气象观测数据和卫星反演数据，并结合2005年、2008年耕地数据及其变化数据，从耕地资源的数量变化与质量特征两方面，研究2005~2008年耕地变化对我国全境内光温生产潜力的影响。研究结果显示：①在耕地的变化过程中，光温生产潜力增加区与减少区产量变化不对等：增加区增加785.14万吨，减少区减少2543.61万吨，净减少1758.47万吨。②增加区与减少区光温生产潜力单产不对等：增加区平均光温生产潜力单产为11.89吨/公顷，减少区平均光温生产潜力单产为20.99吨/公顷，后者约为前者的2倍。③增加区与减少区空间分布不同：增加区主要分布在新疆、黑龙江、内蒙古、宁夏、青海等西北、东北地区，生态用地开垦是其增加的主要原因，占77.25%；减少区主要分布在江苏、安徽、山东、广东等黄淮海平原、长江三角洲、珠江三角洲地区，建设用地占用耕地是其减少的主要原因，占69.20%。

张国平等根据中国资源环境数据库中的耕地数据及20世纪80年代末期、1995年和2000年三期覆盖全国的遥感数据，对中国耕地时空变化进行分析。研究能结果表明：在此期间，我国耕地资源总量增加，但耕地生态环境质量下降。土地利用变化所表现在空间格局上明显存在，耕地变化幅度相差较大。北方地区耕地增加幅度趋于更大，南方地区耕地减少幅度趋于更大。东部以及沿海地区优质耕地面积迅速减少，东北地区和内蒙古自治区耕地大量开垦。水田旱地转换明显，气温升高和中国水田北移有较好的一致性，而降水的减少对西北地区耕地的撂荒和开垦有明显作用。

许多学者从全国尺度、河流三角洲地区等大区域尺度、省级尺度、地市级尺度、县 (区) 尺度分析了耕地数量的区域分布变化，划分出耕地数量变化的地域类型。全国尺度一般以1949年为起始点，研究的时间序列较长，耕地变化的时空差异特征明显，特别是改革开放以来，我国各地耕地变化区域差异较大。大区域尺度研究时间较短，一般采用20世纪80年代中期以后土地详查数据为起始点，耕地变化的时空特征在区域内变化显著；中尺度的省级和市级研究是在大尺度研究基础上的具体化，不同省市经济发展水平影响了变化的区域差异，耕地流失分布于经济发达地区，而经济发展缓慢地区耕地净减少较小甚至在原有基础上有所增加。小尺度的县 (区) 级研究才刚刚兴起，研究的区域焦点趋向于大城市的边缘县 (区) 和城乡接合部，尺度相对较小，多采用比较准确的数据源，一般耕地变化比较剧烈，主要是因为大城市的扩展大量占用周边县 (区) 的耕地所致。

关兴良等采用土地洛伦兹曲线、重心模型等GIS技术，利用1980年和2000年两期覆盖全国跨度10多年的土地利用数据，构造耕地指数、耕地变化指数对中国耕地空间分布及其空间变化格局进行分析。主要结论为：中国耕地主要分布在黑、川、蒙、豫、鲁等北部和中部省份，其中苏、粤、冀、鲁、浙等19个省份的耕地有所减少，黑、蒙、吉、新等13个省份的耕地有所增加；“胡焕庸线”之东南40%的国土面积分布着全国88%的耕地；西北地区60%的国土面积分布着全国12%的耕地，中国耕地空间分布可划分为高度稀疏区、低度稀疏区、一般过渡区、低度集聚、高度集聚区5种类型。中国耕地变化区域类型可适度划分为高度增长区、中度增长区、低度增长区、基本不变区、低度减少区、中度减少区、高度减少区7大类型。顾及耕地质量背景下的中国耕地空间分布格局及变化特征等应进一步研究。

刘彦随等利用1996年、2000年和2005年中国县域耕地与农业劳动力数据，基于GIS技术和模型方法，分析了县域耕地面积与农业劳动力变化态势及其时空耦合特征。研究表明：①县域耕地面积和农业劳动力变化均呈先增后减态势。1996~2000年，耕地总量、劳动力数量分别增长2.70%和1.40%; 2000~2005年，耕地总量、劳动力数量分别减少1.51%和8.18%。②“胡焕庸线”是刻画中国耕地和劳动力变化格局的重要分界线。沿此线带状区域内因退耕还林造成耕地快速减少，而农业劳动力转移滞后；其西北部区域耕地快速增加，农业劳动力也在增长；其东南部区域耕地明显减少，而农业劳动力减少速度更快，二者呈现协调态势。③耕地非农化进程中县域劳动力转移效率呈下降趋势。1996~2000年和2000~2005年，全国分别有447个和505个县域的耕地减少和劳动力转移呈良性变化，90%的县域劳耕弹性系数 (LFEC) 的中位数分别为4.58和2.97。

刘彦随等揭示了1990~2005年中国粮食生产与耕地变化的时空动态特征，以及粮食生产对于耕地变化的敏感性，构建重心拟合模型和敏感度分析模型，对比分析耕地面积重心和粮食产量重心动态关系。中国粮食生产重心和耕地分布重心在空间上均表现为“北进中移”的态势，在移动方位上大致具有同向性。耕地重心沿着“西北-西南-东北”的轨迹共移动了17.3公里，粮食产量重心沿着“东北-西南-东北”的轨迹移动了223.3公里，两个重心之间的距离和粮食产量大致呈反向变化。当两者距离拉近时，粮食产量减少；当两者距离增大时，粮食产量增长。区域粮食产量增长受粮食单产、粮食播种面积等非耕地总量因素的影响日益明显；粮食产量变化对耕地变化的敏感性呈增强趋势。化肥、农药等物质投入的报酬递减趋势日益明显，粮食增产对耕地资源的依赖性也日益增强。

四 耕地资源可持续利用评价的尺度

我国耕地资源的使用者和所有者属于不同的群体，不同群体(或层次) 对耕地持续利用的要求侧重点也有很大的差别，不同的层次对应的主要利益群体不同，或者说不同的利益群体关注的主要内容不同。国家、地区和农户等不同尺度 (层次) 的土地持有者或利益集团对于耕地可持续利用的指示因素和评价指标的认识存在显著的差异。各国、各地区自然、社会经济条件的差异将导致耕地可持续利用具体评价指标的差异。东部地区农业总产值比重的降低、西部地区灌溉面积适量减少对耕地保护起到了积极的作用。

耕地变化存在明显的区域性。选择耕地变化剧烈地区开展全方位多尺度研究，将会收到事半功倍的效果。耕地数量变化研究目前以宏观性的大、中尺度研究为主，主要集中于对全国、省、市尺度研究，但较少有对诸如县 (区)、镇等小尺度的“微观”研究，使得耕地数量变化研究在其研究区域的类型上不尽完备。耕地质量变化研究同样在全国大尺度范围做了大量工作，小尺度耕地“地块”层次的农用地分等定级工作也已较深入，而中尺度“区域”层次的研究较为薄弱，缺乏耕地质量长时间序列观测数据和整体评价指标体系。耕地空间变化研究目前以空间分布研究为主，缺乏多尺度空间形态、空间结构与空间功能变化研究。