喀斯特地区耕地多功能评价及权衡与协同关系分析——以广西龙胜各族自治县为例

覃璐园，陆汝成，李思旗

(1.南宁师范大学 地理科学与规划学院，广西 南宁 530001；2.南宁师范大学 自然资源与测绘学院，广西 南宁 530001)

耕地资源是人类生存和发展中赖以生存的物质基础，也是促进生态安全、粮食生产安全与社会经济安全可持续发展的基础；国土空间规划是当前我国正在火热实施的规划，耕地保护与利用也是国土空间规划中的重要部分。近年来，为了城市的快速扩张，人们追求快速的经济发展，使得许多农业用地不断向非农用地转换，耕地被城市所占用，过度开发与利用导致我国耕地的数量与质量不断减少和下降，且长期面临着耕地难以按量按质保护的挑战。因此，为了解决耕地问题，在新一轮国土空间规划中，我国要实行严格的耕地保护政策。耕地除了承担食物生产功能外，还具备其它多种功能，这是由耕地本身所具备的特点和性质所决定的，耕地多功能性的提出不仅强调了耕地利用的合理方向，还增强了严格保护耕地的说服力和行动力[1]。合理分析耕地的多功能利用与演变，有利于人类正确认识与保护耕地，促进耕地的可持续发展。

耕地多功能研究是农用地多功能研究的重要组成部分[2]，研究耕地多功能利用能够促进农用地保护与利用，能够有效提高农用地经济发展。国内学者对耕地多功能进行了研究，从研究内容上看，诸多学者除了从耕地生产、社会和生态[3,4]3种功能方面进行研究外，还从城镇阻隔[5,6]、景观[7,8]、文化[9,10]、建设空间储备[11]等功能方面分析了耕地的多功能利用；随着研究的深入，耕地多功能空间差异和演变[12,13]也成为了耕地多功能研究的热点。从研究方法来看，主要有层次分析法[5]、灰色关联度法[9]、加权求合法[7]、Spearman秩相关和空间自相关法[13-14]等；通过研究方法对内容进行分析后，姜广辉等[15]提出了耕地多功能具有层次性，与社会和经济发展阶段利益相耦合；伍国勇等[10]提出要通过提高耕地征用的价值补偿来抑制乱占耕地行为，才能保障粮食安全，促进经济可持续发展。无论是从耕地多功能概念，还是研究方法与构建相应的评价指标体系，许多学者都得出了不一样的研究结论，随着对耕地多功能的深入研究，耕地多功能利用及权衡与协同关系成为了当前研究的热点。但是对于贫困地区，特别是喀斯特贫困地区的耕地多功能研究较少，耕地作为农民生活与生产中不可替代的资源，对农民脱贫与否产生一定的影响，喀斯特地区耕地资源尤为稀缺，耕地数量与质量的空间分布不均匀，对于地区的经济发展反而形成了一定的阻碍。因此，研究喀斯特地区耕地多功能利用及权衡与协同关系，寻求解决农村贫困地区耕地问题与提高经济发展的有效措施，能够为喀斯特地区耕地保护利用奠定坚实的基础，为新一轮国土空间规划提供一定的支撑。

1 研究区概况

龙胜各族自治县属桂林市直辖县，位于广西东北部，地处越城岭山脉西南麓，广西最高山峰猫儿山西侧，地理位置为25°29′21″～26°12′10″ N、109°43′28″～110°21′ 14″ E之间。龙胜地处亚热带，属季风性气候，雨量充沛，气候宜人。东接兴安县与资源县，西与融安县和三江县为邻，南靠灵川、临桂，北毗湖南城步，辖6镇4乡。全县为高山地区，高差大，山峰连绵起伏，群山环绕，河谷幽深，平均海拔700 m以上的山地占全县土地面积的47.26%。全县最高点福平包海拔1916 m，最低点为海拔163 m的桑江出县处石门塘，从最低海拔至最高海拔垂直高差1777 m；16°以上的陡坡占全县土地总面积的87.2%，15°以下的缓坡仅占12.8%，是我国典型的喀斯特地形地貌发育区。

2019年全县地区生产总值(GDP)58.82亿元，按可比价格计算，同比增长6.0%。其中第一产业增加值同比增长5.4%；第二产业增加值同比增长4.6%；第三产业增加值同比增长6.8%。第一、二、三产业增加值占地区生产总值的比重分别为21.1%、23.6%和55.3%，对经济增长的贡献率分别为19.4%、18.3%和62.3%。按常住人口计算，全年人均地区生产总值36273元，比上年增长5.4%。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

以2009、2014和2019年为研究时间节点，2009～2019年为研究时段，所使用的基础数据包括数字影像数据、研究区矢量数据、社会经济数据，社会经济数据来源于研究时段的广西统计年鉴、桂林经济社会统计年鉴、龙胜县政府工作报告、龙胜县政府官网统计数据、龙胜各族自治县土地利用总体规划(2006～2020)调整完善方案(2015年调整)，辅助数据则为广西以及龙胜县行政边界矢量数据。

2.2 指标选取

本研究结合上述学者对耕地多功能指标的选取与构建，最终主要从生产功能、社会功能和生态功能三大功能出发，综合选取了11个指标构成龙胜县耕地多功能评价指标体系。

经济生产功能是指耕地对农民与农业所产生的经济效益，主要是耕地所生产出的经济作物对国民经济所产生的支撑作用，也是保障农民基本生活的资源。龙胜县地处亚热带季风气候，耕地种植以油料、蔬菜以及粮食作物为主，因此选取油料产量、蔬菜产量以及粮食产量为生产功能的评价指标。

耕地除了满足人们最基本的食物需求外，还能为社会经济的发展带来一定的促进作用；耕地除了满足农民的基本生活需求外，还能间接地为农民创造收入。人均粮食保证率是指平均每人的粮食产量与每人粮食需求量的比值，是衡量一个地区粮食供给是否充沛的重要指标[4]；农业产值比重是指农业在国内生产总值中的占比，代表了耕地产出对国民经济的贡献率，比值越大，说明耕地产出的经济效益对社会经济发展的贡献率越高；农业从业人数代表了耕地的就业保障功能；农民人均收入反映了农民对社会经济的贡献水平；耕地占农业用地比例反映耕地对第一产业的贡献率。因此，选取了上述5个指标来评价耕地的社会功能。耕地的生态功能主要是指耕地对气候气体调节、水源涵养、土壤保护、维持生物多样性、改善生态环境方面的功能[4]。因此本文主要选取了农用化肥使用强度、农用塑料薄膜使用强度、农药使用强度这3个指标作为耕地生态功能的评价指标(表1)；主要是通过农业在生产过程中对生态环境所造成的影响来反映耕地对生态的负面作用。

表1 龙胜县耕地多功能评价指标体系

2.3 数据标准化处理

由于指标原始数据的量纲不同，因此采用极差标准化法进行无量纲化处理：

由于跨境物流路途遥远，运费相对高。而高成本的物流运输便带来了高价的商品。国内物流体系总体较国外要落后，虽然涉及跨境进口的大型电商平台多拥有自建或合作的成熟的第三方物流，平均物流速度快，服务质量好，但其他的中小型电商平台和物流公司都存在各自的短板和不足，给跨境电商带来了不少问题。

(1)

(2)

上式中：R为实际指标值标准化后的数值；xij为第i年第j项指标的原始值；xmin为第j项指标的原始最小值；xmax为第j项指标的原始最大值。

2.3.1 指标权重的确定 为使指标权重具有科学性，本次研究采用熵权法确定指标权重。

(1)将第j项指标的熵值定义为Fj，计算j项指标的熵值公式如下：

(3)

(2)计算指标的差异性系数，将第j项指标的差异性系数定义为fj，则计算公式为：

fj=1-Fj

(4)

(3)计算j指标的权重：

(5)

表2 耕地功能指标的权重

(4)最后采用多因素综合评价法来计算各项功能值：

Y(j)=wjxj

(6)

Y(j)为j功能的综合值，wj为各项指标权重，xj为标准化后的指标值。

2.3.2 相关分析法 相关分析的方法能让权衡与协同结果更加直观，已被广泛应用于生态系统服务权衡与协同的研究中[16]。因此，本研究采用相关系数方法分析龙胜县耕地各功能之间的权衡与协同关系，相关系数为正则表示两种耕地功能之间存在协同关系，为负则表示两种功能之间存在权衡关系。设样本为(Xi,Yi)，则样本相关系数计算公式如下：

(7)

3 结果与分析

3.1 耕地多功能时序特征分析

3.1.1 生产功能时序特征分析 根据上述指标，经过计算与研究，龙胜县耕地生产功能时序特征如图1所示。2009～2019年，龙胜县油料生产和蔬菜生产功能都显著性增强，其量纲化值都达到1，说明油料与蔬菜生产优势明显。龙胜县粮食生产功能在2009年达到最大值，2010年迅速下降，随后呈缓慢增强转而下降的趋势，整体发展具有一定的波动性。粮食作物作为龙胜县最大的农作物，是支撑整个龙胜县的基本生活基础来源，在龙胜县未来发展中，要进一步加强耕地的粮食生产功能，保障人均粮食安全。

图1 2009～2019年龙胜县耕地生产功能变化

3.1.2 社会功能时序特征分析 从图2可以看出：2009～2019年龙胜县农民人均收入与农业产值比重无量纲化值显著性上升，分别达到1与0.86，说明农民生活水平在不断提高。人均粮食保证率呈现先持续上升后又逐渐下降的趋势，无量纲化值从0.40上升到1后下降至0.26，说明耕地粮食安全保证率处于不断波动的状态。农业从业人数比例无量纲化值在2009～2016年期间持续性下降至0后，到2017年又上升至0.85，2018、2019年又呈现下降趋势，说明在2009～2016年间，龙胜县农业从业人数在不断下降，耕地就业功能显著性减弱，存在大部分人都选择放弃从事农业工作而选择外出务工的可能。2009～2019年，耕地占农用地比例呈现不断下降的趋势，其无量纲化值从1.0下降至0.13，说明耕地面积占农用地面积比例在不断的减少，存在耕地转为其他非耕地的可能性。

图2 2009～2019年龙胜县耕地社会功能变化

3.1.3 生态功能时序特征分析 耕地生态功能用逆向指标来表示。2009～2019年间龙胜县农用化肥使用强度和农药使用强度呈现上升后又下降的趋势。在2010年，农用化肥使用强度和农药使用强度均达到1，对龙胜县耕地生态环境功能的影响最小；从2010年到2019年，农用化肥使用强度无量纲化值下降至0.56，农药使用强度无量纲化值下降至0，说明2010年后农用化肥使用强度和农药使用强度增加了，加大了对耕地生态环境的影响。农用塑料薄膜使用强度在2009年对龙胜耕地生态环境的影响最小；在2009～2019年其无量纲化值持续性下降至0，说明农用塑料薄膜使用强度在不断增加(图3)。

图3 2009～2019年龙胜县耕地生态功能变化

3.1.4 耕地综合功能时序特征分析 从图4中可得出，2009～2019年龙胜县耕地各功能呈现不同的变化趋势。耕地生产功能总体呈现不断上升的趋势，总体变化最为明显，从2010年至2019年无量纲化值上升至0.70，说明龙胜县近年来耕地生产方式有所改变，耕地生产功能不断提高。耕地社会功能呈现下降后保持基本平衡后又逐渐上升、最后又下降的趋势，总体上变化幅度较低，2009年为0.48，2019年为0.57，增加了0.09，虽然耕地社会功能有所增强，但是处于不稳定状态。耕地生态功能从2009年到2010年处于上升的状态，随后至2019年处于不断下降的趋势，从0.42减少至0.18，下降了0.24，说明龙胜县近年来对耕地生态环境的保护力度还不够，在发展经济的同时忽视了对生态环境的保护。从龙胜县耕地总体功能来看，龙胜县耕地综合功能呈现比较稳定的状态，变化幅度较小，从2009年至2010年处于下降趋势，随后逐渐缓慢提升，说明近年来龙胜耕地的综合功能受到了一定的重视，耕地的多功能利用还是有了一定的成果。

图4 2009～2019年龙胜县耕地各功能变化趋势

3.2 耕地多功能权衡与协同关系

利用Spss软件计算出龙胜县2009～2019年耕地各功能间的相关系数(表3)，分析各功能间的权衡与协同关系。

由表3统计检验结果可知，龙胜县耕地生产功能与社会功能之间存在正相关关系，相关系数为0.827，说明生产功能与社会功能之间是协同关系，相互促进，这是因为耕地在生产过程中所使用的农用基础设施与经济之间存在正向关系，农用基础设施的改善能够不断优化与提高耕地的生产能力，使粮食、油料和蔬菜产出提升，从而促进耕地经济发展，其社会功能显著，因此生产功能与社会功能是相互促进，协同发展的。而耕地生产功能与生态功能之间的相关系数为-0.891，存在负相关关系，为权衡关系，这是因为耕地在生产过程中投入大量的化肥、农药与塑料薄膜，虽然提高了耕地的产能，但是同时对耕地的生态环境也造成了一定的破坏，过量地使用化肥会导致空气中的氮氧化合物增加，从而导致酸雨和酸沉降的形成；农用塑料薄膜在自然界中较难降解，降解时间长，容易造成“白色污染”。社会功能与生态功能之间则存在负相关关系，即为权衡关系，虽然化肥、农药与塑料薄膜的使用会在一定程度上促进经济的发展，但是对耕地生态环境的破坏与污染是不可避免的，化肥的使用容易对耕地造成污染，农药的大量使用也有可能会导致农副产品中残留农药，危害人体健康。

表3 生产、社会、生态功能间的相关系数

4 结论

本文将龙胜县耕地作为研究对象，从耕地生产功能、社会功能和生态功能构建了龙胜县耕地多功能评价指标体系，同时对耕地总功能也进行了评价，分析了2009～2019年龙胜县耕地各功能时序的变化特征以及权衡与协同关系，得到了主要结论。

龙胜县耕地各功能在时序上的变化较为明显。2009～2019年耕地各功能都呈现了不一致的变化趋势，变化程度也不同，生产功能总体呈现上升趋势，社会功能则是下降后缓慢上升，而生态功能变化最大，总体呈现大幅度下降的趋势，综合三大功能，龙胜县耕地综合功能的变化趋势较小，但总体呈上升的趋势。

龙胜耕地生产功能和社会功能表现出正关联性，为协同关系，两者间存在相互影响的因果关系，耕地生产功能提升会促进耕地经济收入，提高农民的生活水平，是耕地功能相互作用的外在表现；耕地生态功能与生产功能、社会功能均存在负相关关系，均为权衡关系，其中生态功能和社会功能负关联性最强，说明社会功能越大，对生态功能的影响就越大。因此，龙胜县应加强对耕地的保护，加强退化土地的修复，对于被污染的土地应建设生态沟渠进行综合治理；优化产业种植结构，提升耕地产能；综合区域自身发展优势与特色，多鼓励发展高新技术产业，开展“特色农业+旅游业”与高标准农田建设，改善耕地生态环境与耕地生产发展条件，促进龙胜县耕地生态功能与其它功能的协同关系，优化国土空间规划布局，使耕地的效益从土地效益上升到空间效益。