河南省耕地面积空间集聚格局及影响因素分析

张鸣鸣

(河海大学 公共管理学院 土地资源管理系，江苏 南京 211100)

0 引言

耕地作为人类生存与发展最重要的自然资源和物质基础，是人民生活水平提高和国家长治久安的关键所在。中国作为世界上耕地资源十分稀缺的国家，以占全球7%的耕地养活了全球22%的人口。在我国社会主义现代化进程的不断提高、经济发展取得辉煌成就的背景下，人地矛盾激化、粮食价格飞升，耕地非农化加快，耕地数量递减、质量下降等问题日趋严重，因此，对耕地资源的保护刻不容缓[1-2]。2000～2014年，河南省耕地面积从811.030万hm2下降到809.465万hm2，占全国总耕地面积比重从6.24%下降到5.98%，耕地数量的锐减威胁到了该省的经济发展和粮食安全。

由于耕地资源数量有限又不可再生，所以对耕地资源的相关研究一直都是中国关注的重点。目前，我国对于耕地的研究主要集中于耕地变化、耕地流转、耕地效率等方面。在耕地变化方面，许多学者利用遥感数据进行了耕地的时空格局变化及特征分析，并从气候变化[3]、建设用地占用[4]、经济发展[5]等方面进行了研究，认为各因素不同时期对耕地面积都产生了不同影响。在耕地流转方面，目前研究主要集中在耕地流转的时空变化[6]、流转意愿[7]、流转驱动力[8-10]、流转制度[11]等方面。研究发现，中国耕地流转面积呈持续增长状态，东部发达地区的流转程度大于西部地区，文化水平、劳动力构成、经济水平、非粮化程度等都对农民的流转意愿有较大影响；土地流转制度的不断完善，产权的不断明晰，增进了农民流转土地的意愿，促进了农地流转市场的发展。在耕地效率方面，相关研究侧重于耕地效率的测度[12-13]、时空格局特征[14-15]、驱动力[16]、提升对策[17-18]等方面，认为中国耕地效率呈东高西低态势，气候条件、农业机械技术、外商直接投资、教育水平、受灾面积占农作物播种面积比重、耕地施肥量、经济发展水平等对耕地效率有显著影响。本文以2000～2014年为主要研究时段，分析了河南省耕地面积的时空变化及集聚特征，并从农村经济、技术、人力等方面进行了耕地变化的驱动力分析，为耕地资源的保护提出了可行性意见。

1 数据来源和方法

河南省位于我国中部地区，属暖温带-亚热带、湿润-半湿润季风气候，年平均气温在15 ℃左右，年平均降水量在500～900 mm。河南省自古以来都是战略要地，地理位置十分优越，拥有广阔的平原可供粮食生产。河南省地处东部沿海城市与中西部地区的中间地带，对于推动经济发达地区反哺内陆城市具有重要作用。随着国家促进中部崛起战略部署的实施，河南独特的区位优势更加明显。作为农业大省，维护河南省耕地面积的平衡对我国的粮食安全起着至关重要的作用。

1.1 数据来源

本文以河南省18个地级市为研究单元，研究时段为2000～2014年，以农村耕地面积为研究对象来进行耕地的时空变化分析。以农业机械总动力来衡量农业技术水平，以乡村从业人员来衡量耕地劳动力规模，以农民人均纯收入来衡量农村经济发展水平，以农作物播种面积和有效灌溉面积来衡量农村的耕作条件(表1)。研究区历年耕地数据及相关社会经济数据来源于《河南统计年鉴》(2001～2015)、《中国区域经济年鉴》(2001～2015)、《中国城市统计年鉴》(2001～2015)、2015年河南省国民经济和社会发展统计公报以及河南统计网。

表1 变量解释

1.2 研究方法

1.2.1 空间自相关分析 (1)全局空间自相关。本文采用全局空间自相关来检验耕地面积的集聚问题。采用全局莫兰指数I来判断耕地面积的空间集聚特征。全局莫兰指数I取值在-1和1之间，I越趋于1，表示空间正相关程度越大；I越趋于-1，表示空间负相关程度越强。如果耕地面积在空间上是随机分布的，则I值接近0。全局莫兰指数I的计算公式[19]如下：

公式(1)、(2)中，n为研究区域地级市总数；yi表示第i个地级市的耕地面积；wij为空间权重矩阵的元素值，表示各区域单元的邻近关系。

(2) 局部空间自相关。局部空间自相关用来揭示局部区域的集聚现象。本文采用局部莫兰指数Ii来衡量地级市间耕地面积的差异度，其公式[20]如下：

公式(3)中：xi、xj分别表示空间单元i和j的耕地面积；wij是空间权重矩阵，表示各区域单元的邻近关系。

根据局部Moran’sI值能够得出各城市间耕地面积的相互关系，高-高值或低-低值分别表示城市间存在着较高或较低程度的集聚。高-低值和低-高值分别表明某个地区与相邻地区的耕地面积存在较大差异。

1.2.2 空间回归模型 本文采用空间自回归模型来分析耕地面积的影响因素。空间自回归模型包括空间滞后模型(Spatial Lag Model，SLM)和空间误差模型(Spatial Error Model，SEM)。当模型的误差项在空间上相关时，即为空间误差模型SEM；当变量间的空间依赖性对模型显得非常关键而导致空间相关时，即为空间滞后模型SLM。两个模型的公式如下所示：

SLM：Y=ρW1Y+βX+ε

(4)

SEM：Y=βX+ε，ε=λWε+μ

(5)

公式(4)、(5)中，Y为因变量，X为自变量，W为n×n的空间权重矩阵，W1为空间滞后模型的因变量系数，ε为随机误差项，μ是符合正态分布的随机误差项，λ为残差相关系数，ρ为空间相关系数，β是自变量的系数，反映了自变量X对因变量Y的影响。

2 结果和讨论

2.1 河南省耕地面积空间分析

2000～2014年，河南省耕地面积总体上呈先增长后下降趋势。耕地面积从2000年的687.53万hm2增加到2014年的812.61万hm2，共增加了125.08万hm2，增长率为18.2%。具体来说，2000～2002年，河南省耕地面积从687.53万hm2增加到726.28万hm2。2003～2008年，河南省耕地面积基本保持不变，这表明河南省新增耕地和占用耕地基本保持一致。2008～2011年，河南省耕地面积从720.22万hm2增加到916.19万hm2。2011～2014年，河南省耕地面积从916.19万hm2减少到812.61万hm2(图1)。

2014年，河南省耕地资源的分布区域性差异相当明显，总体而言，耕地主要分布在南阳市、商丘市、 信阳市、驻马店市和周口市，这5个市区的耕地面积 总和占到了全省耕地面积的52.6%(图2)。全省耕地资源在地理环境和气候温差的作用下，呈现出明显的区域差异特征。平原地区拥有全省约75%土质肥沃的耕地，另外约有25%则主要集中于贫瘠的山丘地带。南阳市、商丘市、信阳市、驻马店市和周口市主要分布于河南省南部地区，且耕地资源占有量也居于全省前五位。

图1 河南省耕地面积(2000～2014年)

图2 2014年河南省各市耕地面积

利用Geoda软件对2000年和2014年的河南省各市耕地面积做空间自相关分析，得出耕地面积的莫兰指数分别为0.190和0.269，且通过了5%显著性检验。这表明河南省各市耕地面积分布在2000和2014年一直存在很强的空间正相关，且空间自相关强度增强，说明空间因素在耕地的空间集聚过程中作用不断加强。由于2000年和2014年集聚所得结果中高高值区域只有驻马店和信阳，其他地区集聚不显著，这表明河南省耕地面积存在较强的正相关，耕地面积高值集聚区位于河南省南部。

2.2 河南省耕地面积的驱动力分析

表2是2000年和2014年河南省耕地面积的OLS估计结果。根据空间依赖性判别规则，2000年耕地面积的LM-LAG和LM-ERR的估计结果都通不过显著性检验，表明各市耕地面积在空间分布上是随机的；而2014年耕地面积的LM-LAG结果通过了显著性检验，需要引入空间依赖性进行修正。2014年耕地面积的Robust LM-LAG估计结果通过了显著性检验，所以SLM模型更适合。

表2 河南省耕地面积的OLS模型估计(2000、2014年)

注： *、**、***分别表示显著性水平为10%、5%、1%。下同。

表3为河南省各市耕地面积在2000年的OLS模型估计和2014年的SLM模型的估计结果。2014年耕地面积空间模型的R2为0.983，高于OLS模型的0.977，这就说明SLM的估计结果比OLS模型估计的结果好。由此可见，耕地面积分布在空间上不是独立的，鉴于OLS估计的线性回归模型遗漏空间相关性，需要通过引入空间依赖性对线性回归模型进行修正。2014年耕地面积的SLM的空间滞后项系数ρ为0.170，通过了1%显著性检验，说明耕地在区域间存在着明显的空间扩散效应。

农业机械总动力对2000年耕地面积有显著影响，对2014年耕地面积影响不显著。具体而言，如果农业机械总动力增加1万kW，则耕地面积在2000年会增加139.391 hm2。农业机械化能加快农村经济转型，提高耕地的生产力，能够不断提高农业生产技术水平，改善农业生产经营条件[21]。在2000年，农业机械化水平较20世纪80～90年代有了较大提升，解放了劳动力，改善了农民的生活水平，有效提高了生产效率，提高了农业总产值，使得农民有意愿去进行耕作[22]。而在2014年，农村机械水平已经有了较大的提高，其对农民进行耕作的影响有所下降，而使得农业机械总动力对耕地面积影响不显著。

农业从业人员对2000年耕地面积有显著影响，对2014年耕地面积影响不显著。具体而言，如果农业从业人员每增加1人，耕地面积在2000年就会增加0.036 hm2。2000年，我国城镇化处于较低水平，城市没有较多的岗位来提供农民就业，在农村，大部分劳动力仍从事耕作，种植农作物成为农民的主要收入来源，从而使得耕地面积的增加。而到2014年，大量农民外出务工，且农村土地流转速度加快，土地的规模化和机械化经营使得人们去进行规模经营，造成农业从业人员对耕地面积的影响不显著。

农作物播种面积对2000年和2014年耕地面积均有显著影响。具体而言，如果农作物播种面积每增加0.1 万hm2，耕地面积在2000年就会增加493.370 hm2，在2014年就会增加510.193 hm2，2014年农作物播种面积对耕地面积的影响增大。近年来，随着农业税的取消、土地制度改革、耕地的规模化经营、科技水平的提高，粮食单产上升，耕地的复种指数有了很大提高，因此，农作物播种面积对耕地面积的影响逐渐增强。

有效灌溉面积对2000年耕地面积有显著影响，对2014年耕地面积没有显著影响。具体而言，有效灌溉面积每增加1 hm2，耕地面积在2000年就会减少0.408 hm2。1986～2004年，由于建设用地占用、退耕上升等原因，我国有效灌溉面积逐步减少[23]。2000年，我国尚未实行最严格的耕地保护制度，与此同时，我国实行了退耕还林政策，大大减少了灌溉面积，灌溉面积与耕地面积的不均衡减少，可能致使有效灌溉面积与耕地面积呈负相关。

农民人均纯收入对2000年和2014年耕地面积均有显著影响。具体而言，如果农民人均纯收入每增加1元，耕地面积在2000年就会减少29.436 hm2，而在2014年就会增加13.173 hm2。在2000年，我国经济处于通缩时期，基础设施投入较少，居民购买力下降，农民的生活也受到了显著影响，从而使得农民人均纯收入与耕地面积呈负相关。而到2014年，随着机械化水平的提高，农民进城务工人数逐渐增多，有效拉高了农民的人均纯收入，同时，国家政策对农业的扶持逐步加大，使得农民的收入增多，农民也更有意愿去进行规模化经营，促进了耕地面积的增加。

表3 河南省耕地面积2000年的OLS和2014年的SLM模型估计

3 结论

以河南省18个地级市为空间分析单元，采用空间自相关和空间回归方法分析了2000～2014年河南省耕地面积空间集聚格局及影响因素，得出如下结论：2000～2014年，河南省耕地面积呈现先上升后下降趋势。耕地面积在各城市间存在着较大的时空差异，河南南部的耕地面积普遍大于北部地区的耕地面积；2000～2014年，河南省耕地面积的集聚程度逐渐增强，河南省耕地面积的空间集聚格局未发生变化，高值集聚区位于驻马店市和信阳市。空间回归分析表明：在2000年农业机械总动力、农村从业人员、农作物播种面积、有效灌溉面积、农民人均纯收入对河南省耕地面积有显著影响；2014年，农作物播种面积和农民人均纯收入对耕地面积有显著影响。