河南省耕地变化与经济发展的时空特征研究

鲁春阳，文 枫，司 锦

(河南城建学院测绘学院，河南平顶山 467036)

耕地资源是承载人类生存与经济发展的基本生产要素。但随着城镇化和工业化的快速发展，我国耕地资源流失问题引起了政府和学界的广泛关注[1]。国外学者对区域土地利用与经济社会发展的互动关系有了深刻的认识，柯布和道格拉斯采用生产函数模型定量地分析了土地、资本、劳动力等要素对经济增长的贡献。我国学者对耕地变化与经济发展之间的关系也进行了积极的探索，并取得了一定的研究成果[2-3]。目前，学者普遍认为耕地资源减少的主要诱因之一是经济发展，表现出耕地面积随经济发展而减少的趋势。有学者认为耕地变化与经济发展呈线性负相关关系，有学者对部分地区的研究显示，耕地面积随人均GDP的增加而减少，表现为指数递减趋势[4]。也有学者认为，耕地面积与经济发展之间表现出类似于库茲涅茨的倒“U”形曲线特征，如曲福田等对天津和山东、杨桂山对长江三角洲等经济发达地区耕地面积流失与经济发展关系的定量分析，验证了类似库茲涅茨曲线的存在[5-6]。如何在保障经济快速增长的同时，保障耕地红线，确保我国粮食安全，既是国家宏观调控的目标之一，也是学者们研究的焦点问题[7]。从已有的研究成果来看，学者们主要关注经济发达地区，也有学者对西部(如陕西、重庆、甘肃等区域)的耕地变化与经济发展关系进行了一些探讨[8-10]。但对我国中部地区粮食核心区的相关研究还不多。本研究以国家粮食核心区之一——河南省为实证对象，分析其耕地变化与经济发展之间的关联，为完善耕地变化与经济发展之间的关联提供更多的素材，同时挖掘这一类型区域耕地变化的一般特征，为本区域的资源、经济和社会可持续发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 资料来源

社会经济数据来源于2015年《河南省统计年鉴》[11]。土地数据来源于河南省土地利用变更调查数据和《河南改革开放30年(1978—2008)》[12]。

1.2 研究方法

1.2.1 回归分析 采用回归分析法来表示经济增长与耕地面积之间的函数关系。回归分析是探究随机变量Y与变量x(它可能是多维向量)之间的关系，当自变量x确定之后，因变量Y的值并不随着确定，而是按一定的统计规律(即随机变量Y的分布)取值，这时我们将他们之间的关系表示为

Y=f(x)+ε。

(1)

式中：f(x)是一个确定的函数，称之为回归函数，ε为随机项，且ε服从N(0，σ2)。因变量为经济增长变量，用GDP(Y)表示，自变量为耕地面积变量，用x表示。

1.2.2 土地弹性系数 采用王爱民等在研究深圳市土地供给与经济增长关系中的土地弹性系数[13]，即耕地面积年减少率与GDP年增长率之间的比值，反映土地利用的集约性和可持续性的变化情况。土地利用弹性系数T的计算公式为

T=X/Y。

(2)

式中：T为土地利用弹性系数，X为耕地面积年减少率，Y为GDP年增长率。

1.2.3 区位熵 区位熵用于衡量某一区域要素的空间分布情况、反映某一产业部门的专业化程度，以及体现某一区域在高层次区域的地位和作用。本研究将区位熵运用于分析河南省各城市经济发展对耕地变化的影响程度。

(3)

式中：Pi为第i个市耕地面积减少量，Mi为第i个市耕地面积减少量占全省耕地减少总面积的比重；Gi为第i个市同时期GDP增加量；Ni为第i个市GDP增加量占全省GDP增加总量的比重；Qi为第i个市的区位熵值。

2 研究区域概况

河南省位于我国中部黄河中下游地区，土地总面积 16.55万km2，全省共辖18个市、108个县(市)。2014年，全省总人口10 662万人，其中城镇人口4 819万人，城镇化率为45.2%，比同期全国城镇化率低9.57百分点。同期，全省实现国民生产总值37 072亿元，一、二、三产业比重为 11.91 ∶50.99 ∶37.10，人均GDP为37 072元，是同期全国人均GDP的79.50%。粮食产量为5 772.30万t，占全国粮食产量的9.51%，不仅养活了我国1/13以上的人口，同时每年还输出原粮及制成品1 500万t，为我国粮食安全做出了积极贡献。

根据《河南粮食生产核心区建设规划的实施意见》，到2020年河南省粮食生产能力提高到6 500万t，占全国总增长量的近1/3，这对全省耕地保护提出了更高的要求。当前，河南省正处于加快中原经济区建设的重要战略机遇期，结构调整、城乡建设、社会发展等各方面对建设用地的需求呈刚性增长。如何协调经济发展与耕地保护的关系，确保河南省在国家粮食安全战略中的地位，有必要科学厘定全省耕地变化与经济发展之间的关系，为实现耕地保护和经济发展双赢目标提供决策参考。

3 结果与分析

3.1 耕地面积变化分析

2001—2014年，河南省耕地资源从2001年的690.7万hm2变为2014年的812.4万hm2，13年间耕地数量净增加了121.7万hm2。在此期间，耕地面积最多的年份是2009年，达819.2万hm2，最少的是2001年。总体上，河南省耕地变化经历了明显的下降、回升和稳定3个阶段(图1)。下降阶段为2002—2003年，耕地面积共减少了约7.6万hm2，耕地年减少率为1.04%；耕地面积快速回升阶段为2003—2004年、2008—2009年，这2个时期政府加强对耕地保护的力度，控制了耕地资源快速锐减的势头，耕地面积净增加分别为 73.9万、26.6万hm2。稳定阶段为2004—2008年、2009—2014年，这2个时期，耕地面积波动不大，耕地面积分别在 792.6万、819.2万hm2上下浮动。

人均耕地面积的变化特征则与耕地面积变化不同，基本保持上升的趋势。河南省人均耕地面积由2001年的 0.10 hm2/人上升到2014年的0.14 hm2/人。人均耕地上升是随着城镇化进程的加快，农村人口不断向城镇转移，第二、三产业不断向城镇聚集，使得农村人口不断下降，人均耕地面积逐步上升。

3.2 耕地面积与GDP总量的关系

耕地变化对经济发展的贡献主要体现在GDP及各产业产值的变化等方面。本研究主要以GDP来反映经济发展水平。伴随着耕地面积的变化，河南省GDP从2001年的 5 533.01 亿元增长到2014年的34 938.24亿元，年均增长 2 261.94 亿元，年均增长率高达40.88%。利用SPSS软件，对河南省耕地面积总量与GDP总值进行相关分析。

理论上，在经济发展水平较低的阶段，经济增长对耕地的占用十分有限，随着城市化和工业化快速发展，经济发展对耕地占用的压力陡增，耕地流失的速度随经济发展水平的不断提高而增加。在经济发展相对稳定的较高阶段，随着耕地保护意识不断加强与技术进步、产业结构的优化升级，经济发展对耕地的占用会趋于平稳，耕地流失的趋势逐步得到扭转。从图2耕地和GDP变化的相关曲线可以看出，河南省耕地变化和经济发展之间还没有完全呈现倒“U”形曲线关系，GDP增长对耕地的需求趋势呈现不断波动的特征，说明GDP增长还无法摆脱对耕地的依赖。

3.3 耕地年变化率和GDP年变化率的关系

河南省耕地面积变化与经济发展在总体相关的背景下，还呈现出不同的变化特点。受宏观经济背景以及政策等因素的影响，耕地资源用于非农业建设，其经济效应须要一定的时间建成运营后才能体现，即具有一定的时滞性。因此，以GDP变化率和耕地变化率为主要分析指标，河南省耕地面积年变化率最大的年份是2004年的-10.28%，而GDP增长的波峰期则出现在2004年和2005年，年增长率分别为 24.55%、23.77%(图3)。

由表1可知，从2005年开始，河南省的土地利用弹性系数变化基本为0，说明耕地锐减的势头基本得到控制。从2010年开始河南省土地利用弹性系数呈现明显的波动性变化特征，河南省耕地利用的集约程度还不高，其土地利用弹性系数从0.010上升到0.023。

3.4 河南省经济发展与耕地面积变化的区位熵

运用区位熵公式，探究河南省耕地变化与经济发展的时空分异特征。划分为3个时段，分别是2001—2005年、2006—2010年、2011—2014年。通过河南省18个城市的区位熵计算结果，划分为3种类型，即区位熵≤0、0<区位熵<1、区位熵≥1。其中，2001—2005年的区位熵均为正值(表2)。0<区位熵<1：共有11个城市区位熵介于此，按区位熵大小依次排列分别是漯河市、三门峡市、安阳市、许昌市、濮阳市、济源市、鹤壁市、洛阳市、焦作市、平顶山市、郑州市。该类型经济发展对耕地减少的作用不大，区位熵均值为 0.52，处于全省平均水平之下；区位熵≥1：在此水平共有7个城市，按区位熵大小依次排列分别是信阳市、开封市、商丘市、新乡市、周口市、驻马店市、南阳市。最大值属信阳市，其值约为5.56，耕地利用的非农化造成耕地面积的大量减少，随着经济的飞速发展，这7个城市的经济发展对耕地面积减少的影响较大。

表1 河南省土地利用弹性系数变化

注：表中2001年、2002年、2004年和2009年的耕地均有不同程度的增加，其年减少率为负值。为便于比较，文中统一用正值表示。

2006—2010年的区位熵变化情况见表3。区位熵≤0：在此水平共有4个城市，按照区位熵由大到小依次排列分别是许昌市、三门峡市、开封市、商丘市。这4个城市的区位熵均为负值，说明这些地区经济的发展有助于耕地面积的增加。0<区位熵<1：在此水平共有7个城市，按照区位熵由大到小依次排列分别是周口市、平顶山市、洛阳市、漯河市、焦作市、郑州市、安阳市。其中安阳的区位熵值为0.06，表示安阳的经济发展对耕地面积的变化基本无影响。在这5年之间区位熵的均值为0.32，表明这些城市的经济水平的发展对耕地面积变化影响程度不大。区位熵≥1：在此水平共有7个城市，按照区位熵由大到小依次排列分别是驻马店市、信阳市、鹤壁市、南阳市、濮阳市、新乡市、济源市。其中区位熵值最大的是驻马店市，约为6.05，远远超过其他6个城市的区位熵。该期间均值约为3.14，由此得出经济的发展对于耕地面积的减少影响还是比较大的。

表2 2001—2005年河南省经济发展与耕地面积变化的区位熵

表3 2006—2010年河南省经济发展与耕地面积变化的区位熵

2011—2014年，河南省的经济处于稳步增长阶段，均值约为15.84%，耕地面积则处于稳定时期，为814.6万hm2。区位熵≤0：在此水平共有3个城市，按照区位熵由大到小顺序排列分别是平顶山市、新乡市、三门峡市。这3个城市区位熵的均值约为-0.21，区位熵最小为三门峡市，约为-0.3。表示这3个地区在这4年期间经济的发展对于耕地面积的增加有推动作用。0<区位熵<1：在此水平共有7个城市，区位熵的均值约为0.35，按照区位熵由大到小顺序排列分别是漯河市、郑州市、洛阳市、濮阳市、焦作市、信阳市、安阳市。其中漯河市和郑州市的区位熵较大，分别是0.99和0.98，而其余5个城市的均值基本徘徊0.096左右，表明这5个地区经济的发展对耕地面积的变化影响基本不大。区位熵≥1：在此水平共有8个城市，按照区位熵由大到小排列分别是鹤壁市、驻马店市、济源市、开封市、南阳市、商丘市、周口市、许昌市。在这4年期间区位熵的均值为2.01，鹤壁市区位熵最大，为3.62(表4)，表明经济发展对耕地面积的影响程度较大。

表4 2011—2014年河南省经济发展与耕地面积变化的区位熵

2011年以来，区位熵未变化的有7个城市，分别是安阳市、焦作市、洛阳市、郑州市、漯河市、南阳市及驻马店市。在这14年间，前5个城市的区位熵介于0与1之间，包括省会郑州市在内的5个城市属于经济较为发达的地区，2014年，该5个城市的GDP占全省GDP总量的52%，有效地带动了全省经济的发展，虽然经济的发展消耗了大量的耕地资源，但是增减挂钩政策的推行使得耕地面积变化基本不受影响。但同时，南阳市和驻马店市的区位熵值一直保持≥1，表明这2座城市经济发展对耕地依赖的程度一直较强。

由图4至图6可看出，区位熵小于0的城市分布不是很稳定，区位熵介于0与1之间的城市主要分布在河南省中部城市，区位熵≥1的城市主要分布在东部城市。

4 结论与讨论

通过对河南省耕地变化与经济发展的时空特征分析。可知：(1)20世纪以来，河南省耕地面积变化经历了回升、下降、平稳的演化历程，人均耕地面积则呈现上升趋势。(2)总体上，河南省耕地利用的集约程度还不高，但耕地大量锐减的势头基本得到控制。耕地面积与经济发展呈4次曲线的拟合关系，经济发展尚未摆脱对耕地占用的依赖。(3)河南省耕地变化与经济发展的区位熵结果显示，区位熵≤0的城市分布较散；0<区位熵<1的城市主要集中在河南省中部地区；区位熵≥1的城市主要集中在河南东部地区。

当前，河南省正处于全面建设“四个河南”的关键机遇期，同时也是进一步夯实国家粮食生产核心区的关键时期。因此，在追求经济快速发展的同时，必须探索一条经济发展与粮食安全共赢的崛起之路，既要在加快工业化、城镇化进程中促进粮食稳定增产，又要以农业化促进新型城镇化。首先，应建立耕地保护的激励机制，根据区域社会经济发展水平，合理确定耕地保护补偿标准，以调动政府、农户等相关利益主体的耕地保护积极性；其次，要建立耕地集约利用评价体系，构筑耕地资源利用评价的方法体系和评价标准，为提升耕地集约利用水平提供科学、有效的操作平台；再次，要加强节地技术的研究与开发，创新经济发展模式和经济分配机制，重视耕地的生态保护；最后，不断探索土地整治+的新模式，加大对农村闲置建设用地、农村居民点等用地的复垦。