基于PSR模型的江西省耕地集约利用时空变化特征研究

罗志军，聂玲玲，陈　兵，汤永辉

(江西农业大学国土资源与环境学院/农村土地资源利用与保护研究中心，江西南昌330045)

基于PSR模型的江西省耕地集约利用时空变化特征研究

罗志军，聂玲玲，陈兵，汤永辉

(江西农业大学国土资源与环境学院/农村土地资源利用与保护研究中心，江西南昌330045)

摘要：耕地集约利用水平直接影响着国家农业生产效益、农民收入和粮食安全。以江西省为例，从耕地资源利用中的人地关系入手，构建了基于PSR模型的耕地集约利用评价指标体系，运用综合指数法、聚类分析法和GIS空间分析方法，定量分析了2003—2012年江西省耕地集约利用水平的时空变化特征。结果表明：2003—2012年江西省耕地集约利用水平呈波动上升的趋势；11个地级市耕地集约利用水平空间差异较显著，呈现4级分布，江西西部和中部地区耕地集约利用水平较高，东北部次之，西北部和南部相对较低。研究结果可为江西省今后耕地集约利用水平的提高提供参考。

关键词：江西省；PSR模型；时空变化特征；集约利用

耕地是土地的精华，是一种十分稀缺、不可替代的自然资源和农业生产要素，也是保证粮食安全和社会稳定的基本条件。随着我国经济的快速发展、人口数量的不断增加以及工业化、城镇化进程的快速推进，有限耕地资源的不断减少与建设用地的快速扩张之间的矛盾日益尖锐[1]，耕地保护态势十分严峻。因此，在耕地资源有限和后备资源短缺的情况下，转变耕地利用观念，走内涵挖潜、提高耕地集约利用水平的道路，成为解决当前土地供需矛盾问题、保障国家粮食安全和促进农业发展的重要途径。

近年来，随着国家对“三农”问题及粮食安全问题的重视程度越来越高，耕地集约利用的研究已成为众多学者关注的热点。目前，关于耕地集约利用的研究主要集中在耕地集约利用评价方法[2]、耕地集约利用变化驱动力研究[3]、耕地集约利用空间分异特征[4]、耕地集约利用时间变化规律[5]等几个方面。总体而言，大多数研究基本上是区域耕地集约利用评价，以及耕地集约利用时间变化或空间分异特征分析，但同时开展区域耕地集约利用时间变化与空间分异的研究较少。此外，目前的研究也很少综合考虑人地关系在耕地集约利用评价中的作用，而“压力—状态—响应”(PSR)模型能较好地弥补这一缺陷[6]。因此，本文以江西省为例，拟从耕地资源利用中的人地关系入手，构建基于PSR模型的耕地利用集约度评价指标体系和评价模型，分析江西省耕地集约利用水平及时空变化特征，并探讨提高江西省耕地集约利用水平的对策，为实现江西省耕地资源的集约高效和可持续利用提供借鉴和参考。

1研究区域概况

江西省位于我国的东南部、长江中下游的南岸，全省土地面积16.69×104km2，占全国总面积的1.74%，辖11个地级市、100个县(市、区)。江西省作为农业大省，是我国重要的粮食主产区，2013年粮食总产量达到211.61×108kg，连续10年实现增产。同时，江西省也是人口大省和耕地资源相对紧缺的省份，2013年底总人口4 522.2×104人，全省耕地面积308.50×104hm2，人均耕地面积仅0.069 hm2，远低于全国平均水平。近年来，随着江西省城镇化、工业化进程的日益加快，以及中部地区崛起发展战略、鄱阳湖生态经济区建设战略和赣南等原中央苏区振兴发展战略的不断推进，各项建设用地占用耕地数量不断增多，导致全省耕地面积持续减少，而耕地沙化、盐碱化、土壤侵蚀及污染等问题的存在，使得耕地质量持续下降，加剧了耕地资源的供需矛盾。因此，江西省要保障区域粮食安全和实现“绿色生态江西”的建设目标，就必须保护好有限的耕地资源，充分挖掘内部潜力，努力提高耕地集约利用水平。

2基于PSR模型的江西省耕地集约利用评价

2.1耕地集约利用的PSR模型

“压力—状态—响应”(PSR)模型是按照“原因—效应—反应”的思路，阐明人类活动给环境和自然资源施加压力，改变了环境和自然资源的状态，进而通过决策、行为等发生响应，维持着生态系统健康[7]。PSR模型目前在人地关系、资源利用及可持续发展等领域应用较为广泛。PSR模型能较好地反映耕地集约利用的内涵，随着人口增加和社会经济发展，耕地资源不断被占用，后备资源又十分有限，人地矛盾和粮食安全问题日趋严重，必然给耕地集约利用带来压力(P)；在压力的驱使下，耕地的质量、数量、使用程度、产出效益等状态(S)发生改变；管理者、决策者和使用者通过加大对耕地的投入、提高农业技术水平等措施对耕地压力、状态及其变化做出响应(R)[8]。因此，PSR框架揭示了耕地利用中人地相互作用关系，清晰地反映出耕地集约利用中的因果关系和变化过程，为制定相应的对策措施奠定了基础，并在“作用—反馈—再作用”的循环过程，逐步实现耕地集约利用的目标。

2.2评价指标体系构建

目前江西省的耕地状况不容乐观，具有以下几方面的特征：(1)水田多，旱地少，劣质耕地多，优质耕地少；(2)耕地资源分布不均，后备资源匮乏；(3)耕地数量逐年减少，人地矛盾日益突出；(4)水土流失和耕地污染问题较严重，耕地质量不断下降。结合江西省的实际情况，在参考相关研究成果[5-14]的基础上，根据耕地集约利用的PSR模型分析框架，并遵循指标选取的综合性、科学性、系统性、典型性、可量化性等原则，构建了江西省耕地集约利用的评价指标体系。该指标体系分为目标层、准则层和指标层，包括压力指标体系、状态指标体系和响应指标体系3个子系统，共12个指标，具体见表1。

2.3指标权重确定

在综合评价过程中，指标权重的确定对整个评价起着至关重要的作用。权重确定的方法有很多，比如主成分分析法，德尔菲法，层次分析法等。综合考虑了各方法的优缺点，本文根据数据情况和评价的需要，采用层次分析法和德尔菲法相结合，来确定各评价指标的权重值，结果见表1。

表1　PSR模型下江西省耕地集约利用评价指标体系及权重

2.4数据标准化处理

为了消除因指标数据单位和量纲的不同而带来的不可比性，本文采用级差标准化的方法，对原始数据[15]进行标准化处理[6-8]，如式(1)和(2)。

对于正向指标，Fi=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(1)

对于负向指标，Fi=(Xmax-Xi)/(Xmax-Xmin)

(2)

其中，Fi为第i项指标标准化后的值；Xi为处理前的指标值；Xmax为与Xi对应的处理前第i项指标的最大值；Xmin为与Xi对应的处理前第i项指标的最小值。

2.5综合分值计算

根据各指标的组合权重和相应的标准化值，采用综合指数法，计算江西省耕地集约利用水平，其模型如式(3)。

(3)

P为江西省耕地集约利用综合指数，数值越大表示集约利用水平越高；Wi为第i项指标的权重；Fi为第i项指标标准化后的值。

为了更好地反映耕地的集约利用程度，将综合指数按照百分制进行折算处理，如式(4)。

F=Fi/Fmax×100

(4)

其中，F为百分制折算后的综合分值，Fi为江西省各年度或各地级市的综合指数，Fmax为江西省各年度或各地级市中最大综合指数。

通过计算，得到2003—2012年江西省耕地集约利用综合分值和2012年江西省各地市耕地集约利用综合分值，分别见表2和表3。

表2　2003—2012年江西省耕地集约利用综合分值

表3　2012年江西省各地市耕地集约利用综合分值

2.6耕地集约利用水平等级划分

根据表3中各地市耕地集约利用的综合分值，参照已有的研究成果[16-17]，运用聚类分析法，将江西省各地市耕地集约利用水平划分为高集约型、适度集约型、低度集约型和粗放型等4级，具体等级划分结果如表4所示。

表4　2012年江西省各地市耕地集约利用水平等级划分

3江西省耕地集约利用水平时空变化特征分析

3.1江西省耕地利用集约利用度的时间变化分析

由表2可知，江西省耕地集约利用综合指数由2003年的0.241 6上升到2012年的0.597 0，年均增长率为4.38%。根据分析评价结果，2003—2012年江西省的耕地集约利用水平以及压力指标、状态指标和响应指标的走势基本相似，均呈波动上升的趋势，如图1所示。

图1　2003—2012年江西省耕地集约利用水平和压力、状态、响应指标分值Fig.1　Composite and each item scores of cultivated land intensive use from 2003 to 2012 in Jiangxi Province

图2　2012年江西省耕地集约利用程度空间分布Fig.2　Spatial distribution of cultivated land intensive use in 2012 in Jiangxi Province

由表2和图1可知，2003—2007年江西省耕地集约利用水平上升较快，由0.241 6上升到0.533 1，年均增长率为4.81%，并且其与压力指标和响应指标的相关性较大。在耕地集约利用评价中，压力指标和响应指标的权重分别为0.400 3和0.329 1，是影响江西省耕地集约利用水平高低的主要因素。2007—2009年江西省耕地集约利用程度出现短暂性下降，主要是由于非农建设占用大量耕地使耕地数量减少，以及大量农民外出务工使耕地闲置荒芜较多，从而引起耕地集约利用水平的下降。2009—2012年，江西省耕地集约利用水平又恢复上升趋势，主要是由于国家加大了对农业的投入和对耕地保护的力度，以及农村土地整治、城乡建设用地增减挂钩试点、低丘缓坡土地综合开发利用试点等工作的开展，使耕地集约利用水平得到提升。

3.2江西省耕地集约利用度的空间变化分析

根据表4中江西省各地市耕地集约利用水平等级，利用ArcGIS软件将具体等级结果空间化，得到了江西省耕地集约利用程度空间分布图，如图2所示。

由表4和图2可知，江西省11个地级市耕地集约利用水平空间差异较显著，呈现4级分布。其中，耕地利用水平高集约型的地级市有宜春市、萍乡市和新余市，其单位资金投入、单位动力投入、劳均产值、耕地平衡指数、地均产值等因子的得分高；耕地利用水平适度集约型的地级市有南昌市、抚州市和吉安市，其垦殖指数、复种指数、灌溉指数、劳均产值、安全系数等因子的得分较高；耕地利用水平低度集约型的地级市有景德镇市、鹰潭市和上饶市，其耕地平衡指数的得分较高，但其单位资金投入、单位化肥投入、灌溉指数、地均产值等因子的得分较低。耕地利用水平粗放型的地级市有九江市和赣州市，其单位资金投入、人均耕地、垦殖指数、复种指数、劳均产值、安全系数等因子的得分都低。

4对策建议

4.1落实耕地保护制度，加大耕地保护力度

我国人口多、耕地少，目前粮食安全和耕地保护形势依然严峻，严守耕地红线、提高耕地集约利用水平比以往更为重要和紧迫。因此，要坚决落实最严格耕地保护制度，坚持耕地保护优先、数量质量并重，加大对耕地特别是基本农田的保护力度，严格非农建设占用耕地审批，并加强土地执法督察，严肃查处乱占滥用耕地行为。同时，要严格落实耕地占补平衡制度，在耕地占补平衡中执行“以补定占、先补后占”和“占优补优、占水田补水田”的规定，强化耕地数量和质量占补平衡。

4.2保障农民种粮收益，推进耕地规模化经营

当前我省农业生产中存在农民种粮收益低、外出务工热、基础设施薄弱、土地流转机制不健全等问题，导致农民种粮积极性不高，弃耕抛荒现象时有发生。因此，要积极完善对农民的粮食补贴、良种补贴、农资补贴等惠农政策，切实减轻农民负担，逐步建立农产品目标价格制度，保护农民权益，稳定农民种粮收益，积极提高农民种粮积极性。同时，加强和引导土地流转管理，建立健全农村土地承包经营权流转市场，允许农民以多种形式流转土地承包经营权，使耕地向种粮大户集中，积极推进耕地的规模种植和规模经营，促进耕地高效集约利用，并加快发展种粮农民专业合作社，形成多层次、多元化、多形式的经营服务体系，促进粮食的有序流通，帮助种粮农民增产又增收。

4.3加大农业投入，加强基础设施建设

目前我省粮食生产的单位资金投入、单位机械动力投入和有效灌溉率还偏低，制约了耕地集约利用水平的提高。因此，要加大对农业的资金投入，积极落实中央对农业的信贷政策，加大对粮食生产的信贷支持力度，并积极创新农村金融服务，拓宽多元融资渠道，为现代农业发展提供便利支撑。同时，加大对农民的农机具补贴力度，积极推广应用农业机械化生产，培育和发展农机专业合作组织，加强基层农技推广体系建设。此外，要加强农田水利基础设施建设和防灾减灾工程建设，提高农业现代化水平，增强粮食生产的抗灾保收能力，保证粮食高产稳产。

4.4积极开展土地整治，提高耕地数量和质量

人均耕地、耕地平衡指数和安全指数是影响江西省耕地集约利用水平高低的重要指标，而土地整治是促进耕地保护和提高耕地集约利用水平的重要手段。因此，积极开展土地整治，通过对田、水、路、林、村的综合整治和对耕地后备资源的适度开发，以及对灾毁土地和建设损毁土地的复垦，有效增加耕地面积，确保耕地数量不减少。同时，通过对农用地的整治，修渠改地，完善农业生产条件，改造中低产田，努力提高耕地质量，并积极推进大规模旱涝保收高标准基本农田建设，有效解决耕地分割细碎、水利设施短缺、质量较低和农田环境恶化等问题，提高农业的抗灾减灾能力，从而提高耕地的综合生产能力。

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A Study on the Temporal and Spatial Variation Characteristics

of the Intensive Use of Cultivated Land in

Jiangxi Province Based on PSR Model

LUO Zhi-jun,NIE Ling-ling,CHEN Bing,TANG Yong-hui

(College of Land Resources and Environment/ Rural Land Resources Use and Protection Research Centre,Jiangxi Agricultural University,Nanchang 330045,China)

Abstract:The intensive use level of cultivated land is related to national agricultural production efficiency,farmers' income and food security.From the perspective of human-land relationship,this study constructed an evaluation index system for intensive use of cultivated land based on PSR model.And using the comprehensive index method,cluster analysis and GIS spatial analysis,taking 11 cities as the evaluation units the temporal and spatial variation characteristics of intensive use of cultivated land from 2003 to 2012 in Jiangxi Province were quantitalively analyzed.The results indicated that the intensive use level of cultivated land from 2003 to 2012 in Jiangxi Province was fluctuating upwards.There were obvious territorial differences in the intensive use level of cultivated land and assumed a four-grade distribution in Jiangxi Province,and the intensive use level was the highest in the center and the west,secondary in the north-east and the lowest in the north-west and the south.

Key words:Jiangxi Province；PSR model；temporal and spatial variation characteristics；intensive use

作者简介：罗志军(1976—)，男，副教授，博士，主要从事土地管理和3S应用方面研究，E-mail:luozj10@163.com。

基金项目：江西省教育厅科技项目(GJJ08174)和江西省高校哲学社会科学创新团队建设项目

收稿日期：2014-09-22修回日期：2014-12-01

中图分类号：F301.21

文献标志码：A

文章编号：1000-2286(2015)01-0183-07