保定市耕地资源演变特征及驱动因素分析

闫文智 谢鹏飞 胡国浩 张元贺

（河北农业大学，河北保定071001）

耕地是人类赖以生存和发展的基础。近几年，随着我国城镇化进程不断加快，大量耕地被占用，加之耕地资源的不合理利用，对我国耕地质量造成了严重威胁，导致耕地已逐渐成为我国社会发展的稀缺资源［1］。耕地面积变化的驱动力包括自然和社会2个方面，但由于自然驱动力研究的困难性和一定时期内自然条件的变化较缓，短期的驱动力研究往往只考虑社会经济因素。近年来，研究区域的耕地面积受自然、社会、经济、技术和历史文化等要素的综合影响不断减少，随着社会的快速发展，非农业用地面积不断扩大，土地利用结构发生明显变化。

1 研究区域概况

保定市地处河北省中部，太行山东麓，冀中平原西部，介于北纬38°10′～40°00′，东经113°40′～116°20′。保定市位于北京、天津、石家庄三角地带，北邻北京市和张家口，东接廊坊市和沧州市，南与衡水市相连，西与山西省接壤。

2 研究数据和方法

2.1 数据来源

选择研究区2013—2017年《保定经济统计年鉴》和《中国统计年鉴》相关统计数据为资料来源。

2.2 研究方法

通过查阅资料，选取反映耕地面积动态变化的因素有耕地面积（hm2）、人均耕地面积（hm2）。本研究分别从社会生活、经济发展、农业科技3个方面选取影响耕地面积变化的10个驱动因子：社会生活包括X1常住人口（万人），经济发展包括X2农业总产值（万元）、X3工业总产值（万元）、X4国内生产总值（亿元）、X5城市化水平（%），农业科技包括X6粮食总量（t）、X7每公顷粮食产量/kg、X8农业机械总动力（kW）、X9化肥用量（t）和X10农药用量（t）本文利用MATLAB软件定量分析5年间研究区耕地面积的空间变化规律，采用相关分析和主成分分析的方法探究影响耕地面积变化的驱动因子［2］。

3 保定市耕地资源演变特征

3.1 耕地面积演变特征

5年里，保定市耕地面积减少了8 045 hm2，人均耕地面积由0.070 hm2减少至0.068 hm2。人均耕地面积呈现下降趋势，保定市人均耕地面积下降的幅度总体来说较小，基本上维持在0.069 hm2左右。耕地面积的变化整体上呈现出减少的趋势，且减少速率较为缓慢。

3.2 耕地数量变化驱动因素确定

主成分分析可以把原来多个指标化为少数几个指标，这些新指标既能尽量多地反映原来较多指标的信息，又能使彼此之间独立。因此，按照主成分分析法的方法和要求，本文结合保定市耕地面积变化特征和已有资料数据，以耕地面积（hm2）作为因变量（Y），把10个指标（X）作为自变量分析影响耕地变化的驱动力［3］。运用MATLAB软件进行主成分分析，计算得出耕地变化驱动力变量相关系数矩阵、特征值、主成分的贡献率与累计贡献率、主成分载荷矩阵［7］。

影响耕地面积变化的10个因子间存在着不同程度的相关关系，如表1所示。其中，X1和X2、X1和X4、X1和X5、X2和X4、X4和X5间均具有高度的相关性，其相关系数分别为0.9 758、0.9 902、0.9 934、0.9 798、0.9 880。此外，X1和X8、X1和X10、X2和X5、X2和X6、X2和X7、X2和X10、X5和X8、X5和X10、X6和X7、X7和X10之间的相关性也非常大，这充分证实了运用主成分分析法的必要性。通过进一步分析因子荷载矩阵，第一主成分与X1、X2、X4、X5、X6、X7、X10存在较大的相关性，第二主成分与X3、X9存在较大的相关性。由因子载荷矩阵的意义可以得出，人口增长、经济发展、农业科技进步是影响保定市耕地资源数量变化的3类主要驱动因素。

表1 因子荷载矩阵

3.3 耕地资源变化的驱动力分析

3.3.1 人口因素对耕地变化的影响。2013—2017年保定市常住人口从1 022.93万人增长至1 046.92万人，增长了23.99万人，增长速率为2.3%。在第一主成分中，人口因素是主要组成因子之一，人口增长越快，土地利用变化越快。人口对耕地面积的变化具有两方面作用，一是人们占用耕地建设住房，这一作用由人口与城市化水平的相关性高达0.9 934体现；二是人口的增长需要更多的粮食作为保障。目前，保定市人均耕地面积维持在0.069 hm2左右，随着人口的增长，耕地资源不断被占用，这一数字将会不断减小。

3.3.2 经济发展对耕地变化的影响。农业总产值、国内生产总值、城市化水平是组成第一主成分的主要因子，工业总产值是组成第二主成分的主要因子，这说明经济因素也是影响耕地数量变化的主要原因［4］。2013—2017年，保定市农业生产总值不断上涨，上涨了16.2%。保定市农业生产总值的不断上涨说明保定市注重因地制宜发展农业。保定市城市化水平从42.90增长至50.88，说明城市化进程在加快，城市用地规模不断扩大，导致部分耕地转变成城市建设用地，使得原本紧张的耕地面积进一步减少。保定市5年内工业总产值上涨1 589 240万元，上涨了3.0%，国内生产总值从568 845.2亿元增长至827 121.7亿元，增长了1.45倍。经济的发展必定会加大城市基础设施的建设力度，一定程度上会以牺牲一定数量的耕地为代价。

3.3.3 农业科技进步对耕地变化的影响。第一主成分的其他主要因子还存在粮食总量、每公顷粮食产量、农业机械总动力、农药用量，在第二主成分中化肥用量居主导地位，这几个因子充分证明了农业科技进步影响着耕地数量的变化。5年内保定市粮食总量从5 244 968 t减少到4 716 045 t，但农业总产值却从5 823 916万元增长到6 766 000万元，这说明保定市人民开始寻找更加增加收益的土地利用方式，土地利用方式的改变会引起农业生产结构的改变，使得耕地面积进一步减少。

4 结论

2013—2017年，保定市耕地面积呈现出减少的趋势，减少速率较为缓慢，人均耕地面积也呈逐年下降的趋势。结合研究区的具体情况，采用因子分析的数学方法，将影响保定市耕地面积变化的驱动因子归纳为人口增长、经济发展、农业科技进步3类主要因素。在未来的一段时间内，随着保定市人口的增加、经济的快速发展以及农业科学技术的进步，耕地资源将面临越来越大压力。