四川省耕地资源变化及其驱动因素研究

[提要] 本文利用四川省1990～2011年耕地统计数据和相关社会经济统计数据，分析四川省历年耕地的变化情况，同时在定性分析的基础上，运用主成分分析法对四川省总人口、农业人口占总人口的比重、第二产业增加值、第三产业增加值、固定资产投资、农业总产值、人均GDP、社会消费水平、农民人均纯收入、粮食总产量等9个因子进行分析，得出四川省耕地变化主要受经济增长、人口增长和农业科技进步驱动的结论。

关键词：耕地数量变化；驱动因素；主成分分析法

中图分类号：F127 文献标识码：A

收录日期：2013年4月25日

一、引言

耕地是人类赖以生存的基本资源和条件。人民生活水平不断提高，但人口不断增多，耕地逐渐减少，保持农业可持续发展首先要确保耕地的数量和质量。目前，土地利用/土地盖变（LUCC）是全球环境变化研究的核心领域之一，已成为全球变化研究的前沿和热点问题。其中，耕地是人类生存的基本条件，是构建农业综合生产能力最重要的、不可替代的内在要素，是维持社会经济可持续发展最基本的自然资源。但目前由于社会经济的发展、人口的迅猛增长和非农业建设等原因，占用了大量的耕地，使耕地存量日益减少，这一状况已成为我国农业生产和国民经济发展的重要限制性因素。

四川省是重要的粮食大省，素称“天府之国”，水稻产量居全国首位，麦、棉、丝、油菜籽、茶、柑橘、桐油、白蜡（产量居全国首位）、猪棕等都在全国占重要地位。四川省耕地面积与农业发展之间密切相关，根据《四川省统计年鉴》资料显示，1990年全省耕地面积为464.71万hm2，到2011年全省耕地面积减少到398.38万hm2，减少了66.33万hm2，耕地面积呈现出逐年递减的趋势，加之人口与耕地的逆向式发展，耕地资源供需矛盾尤为尖锐。基于以上分析，采用1990～2011年《四川省统计年鉴》的相关数据，对研究区域耕地资源变化情况及其驱动力进行分析，这对四川省耕地资源的合理利用以及农业的可持续发展具有重要意义。

本文从四川省总人口、农业人口占总人口的比重、第二产业增加值、第三产业增加值、固定资产投资、农业产值、人均GDP、农民纯收入和粮食总产量等方面运用主成分分析方法分析耕地数量变化的驱动因素。旨在揭示四川省耕地数量的变化特征及其驱动因素，为四川省耕地资源的合理利用提出有益的建议。

二、研究区域概况与数据处理

（一）研究区域概况。四川省位于我国西部，简称川或蜀（省会成都），位于东经97°21'～108°31'，北纬26°03'～34°19'，面积为48.5万平方千米。地处长江上游，山地和高原占78.82%。川西为高原，其余为四川盆地。各地气候有明显差异，川西高原的气候垂直分布现象明显，“十里不同天”，1月平均气温-9.3°C，7月为11～17°C，年均降水量500～700毫米，四川盆地为亚热带湿润气候，1月平均气温3～8°C，7月为25～29°C，年均降水量为1，000毫米左右。主要有汉、彝、藏、苗、回等民族。农业发达，素称“天府之国”，水稻产量居全国首位，麦、棉、丝、油菜籽、茶、柑橘、桐油、白蜡（产量居全国首位）、猪棕等都在全国占重要地位。钢铁、机械、电器、井盐、化工等工业较发达。

（二）数据来源与数据处理

1、数据来源。本研究涉及的数据包括四川省1990～2011年历年耕地变化数据和1990～2011年相关社会经济发展统计数据，数据来源于四川省历年统计年鉴。

2、数据处理。在研究中，多变量问题是经常会遇到的。变量太多，无疑会增加分析问题的难度与复杂性，而且在许多实际问题中，多个变量之间是具有一定的相关关系的。主成分分析是把原来多个变量划为少数几个综合指标的一种统计分析方法。这是一种降维处理技术。主成分分析方法在驱动因子分析上已经有成熟的应用了。

对于耕地数量变化的驱动因素分析，运用SPSS13.0软件在进行定性分析的基础上运用主成分分析法进行定量分析，揭示四川省耕地数量变化的驱动因素。

三、四川省耕地数量变化

四川省1990年耕地面积为461.71万hm2，到2011年耕地面积减少为398.38万hm2，呈现逐年下降的趋势。（图1）主要分为三个阶段：第一阶段从1990年至1999年，耕地数量呈逐年下降趋势，但是下降幅度较小，为4.14%，主要原因可能是由于人口和经济的缓慢发展，占用了一部分耕地，耕地面积减少幅度不大；第二阶段从2000年到2003年，耕地数量呈快速下降趋势，变化幅度为10.17%，主要原因可能是由于人口和经济的快速发展，使得耕地面积下降的较快；第三阶段为2004～2011年，耕地数量保持稳定，有小幅度的上升，可能是由于近年来的土地整治工程等耕地保护政策的影响，带来的耕地面积的增加。

四、耕地变化驱动因素定性分析

从较长的时间尺度来看，耕地的变化主要由自然因素决定，而在短的时间尺度内，随着人类活动的加剧，社会人文因素主要成为耕地数量变化的决定因素。选用四川总人口、农业人口占总人口的比重、第二产业、第三产业、固定资产投资、农业总产值、人均GDP、农民人均纯收入、粮食总产量等九个因素对四川省土地利用的变化进行分析。

（一）人口数量。自1990年以来，四川省人口缓慢增长，截至2011年，四川省总人口达到9，058.4万人，比1990年增长1，165.9万人。耕地数量变化与人口增长有着明显的相关关系，人口的增长是耕地变化的一个重要驱动因素。人口的增加引发了对各类用地需求的增大，加剧了人地矛盾。在粗放的经济增长模式下，人口的增加必然会加速城镇化扩张的步伐，导致耕地面积的不断下降。自1990年以来，四川省人口的不断增长，在一定程度上促使了该地区居民点及工矿用地面积的扩张，引起了城镇建设用地需求的增长，这也在一定程度上导致了农用地特别是耕地面积的不断下降。从图2可以看出，耕地面积与总人口呈现较强的负相关关系。（图2）通过回归分析，得到方程：

y=-0.075X+1057.717

F=76.29 R2=0.792

（二）农业人口占总人口的比重。随着城市化进程的加快，农业人口占总人口的比重逐年下降，农民占有耕地的总面积也随之下降。1990年农业人口占总人口的比重为86.04%，到2011年减少为72.81%，减少了13.23%。对耕地和农业人口占总人口的比重之间的具体关系进行相关性和回归分析，结果表明农业人口占总人口的比重与耕地面积有显著的正相关性。（图3）其回归方程为：

y=654.839X-98.76

F=110 R2=0.846

说明农业人口占总人口的比重越少，则耕地面积越少。

（三）第二产业增加值。随着工业的迅速发展，对土地的需求逐渐增大。而四川省城市周边的耕地被用于开发建设，是导致耕地面积减少的一个原因。由图4可以看出，1990年第二产业增加值为312.64亿元，到2011年为11，029.13亿元，而耕地面积从464.71万公顷减少为398.38万公顷，耕地面积与第二产业增加值为负相关关系。（图4）对其进行回归分析：

Y=-0.007X+446.325

F=14.788 R2=0.461

（四）第三产业增加值。随着四川省第三产业的迅速发展，经济发展对土地的要求越来越大，人地矛盾也逐渐加深。1990年第三产业增加值为256.9亿元，到2011年第三产业增加值为7，014.04亿元，呈明显的递增趋势，而耕地面积从464.71万公顷下降为398.38万公顷。（图5）对其进行回归分析，得到回归方程为：

Y=-0.012X+454.299

F=17.15 R2=0.622

（五）固定资产投资。四川省当前的经济发展具有投资推动型的特征，因此固定资产投资因素对于土地利用变化的驱动较大。四川省1990～2011年的固定资产投资额如图6所示。（图6）

1990年以来，四川省固定资产投资大致经历了两个阶段。1990～1999年四川省固定资产投资额小幅上涨，至1999年达到1，220.16亿元；1999～2011年四川省固定资产投资额增长明显，截至2011年已达到11，633.42亿元。固定资产投资额的增长，在一定程度上反映了四川省建设用地的持续增加，这必然导致四川省耕地数量的变化。

（六）农业总产值、粮食产量。粮食产量的提高，特别市单产的提高，能够节约耕地。在一定程度上能带动粮食产量的增加，能减少多耕地的需求。1990年粮食总产量为558.1万公斤，农业总产值为484.31万元；到2009年粮食总产量为911.8万公斤，农业总产值为3，689.81万元。粮食总产量与耕地面积呈现明显的负相关性。（图7）

Y=-0.128X+518.23

F=42.56 R2=0.680

农业总产值与耕地面积的回归分析，如图8所示。（图8）

Y=-0.019X+464.161

F=35.718 R2=0.641

（七）人均GDP、农民人均纯收入水平。随着人均GDP和农民收入水平的提高，农民越来越多的放弃对耕地的管理，存在撂荒的现象，使得耕地面积呈现减少的趋势。耕地面积与农民人均消费水平和人均收入水平呈现负相关关系（图9，图10）。通过回归分析，得出耕地面积与人均GDP的回归方程为：

Y=-0.003X+451.535

F=23.341 R2=-0.734

耕地面积与农民人均收入水平的回归方程为：

Y=-0.015X+462.634

F=32.456 R2=-0.787

五、耕地数量驱动因素定量分析

对驱动四川省耕地变化的驱动因素进行定量分析，以便进一步探讨驱动因素与耕地数量的相互关系。驱动耕地数量变化的因素错综复杂，在实际问题中，多个变量之间具有一定的相关性，主成分分析是综合处理这种关系的一种强有力的方法，适用于探讨四川省耕地面积变化与驱动因子的相互关系。

根据主成分分析的方法和思路以及四川省现有资料水平，在驱动四川省耕地面积变化的驱动因子中选择8个分析因子：X1-总人口（亿元），X2-农业人口占总人口的比重，X3-第二产业增加值（亿元），X4-第三产业增加值（亿元），X5-固定资产投资（亿元），X6-农业总产值（亿元），X7-人均GDP（元），X8-农民人均纯收入，X9-粮食总产量。Y-耕地面积（万hm2）确定了1990～2011年的数据为分析样本。

将数据输入SPSS13.0统计软件中，设置相关参数后得到相关系数矩阵（表1）、特征值和贡献率及累计贡献率（表2）、主成分载荷矩阵（表3）。

从相关系数矩阵中可以看出，四川省耕地数量Y与这九个因子有不同程度的负相关性，可见许多变量之间直接的相关性比较强，证明它们存在信息上的重叠，有进行主成分分析的必要性。

主成分的个数提取原则为主成分对应的特征值大于1的前几个主成分。特征值一般表示主成分驱动力度大小，如果特征值小于1，说明该主成分的解释力度不够，还不如引入一个原变量的平均解释力度，因此把特征值大于1作为纳入标准。由表2可知，第1、第2、第3主成分的累计贡献率已达到99.55%，表明前3个主成分解释了原始数据所表达的足够信息，达到了分析数据的要求。主成分转置载荷矩阵是分析得出主成分与变量间的相关系数表。

由表3可知，第1主成分与X1、X2间的相关性较高，相关系数分别为0.98，-0.97，X3、X4、X5、X7、X8和第2主成分相关程度较高，相关系数分别为0.86、0.77、0.84、0.92、0.79，X6、X9和第3主成分有较大的相关程度，其相关系数分别为0.87，0.92。X1、X2分别代表总人口、农业人口占总人口的比重，X3、X4、X5、X7、X8分别代表第二产业增加值、第三产业增加值、固定资产总投资、人均GDP、农民人均纯收入，X6、X9分别代表农业总产值、粮食总产量。综合可知，X1、X2为第1类主成分，可以反映人口增长驱动因素；X3、X4、X5、X7、X8为第2类主成分，可以反映经济增长驱动因素；X6、X9为农业产值和粮食总产量，可以反映农业科技发展驱动因素。

六、结论与讨论

（一）结论

1、1990～2011年期间耕地变化幅度较大，1990年耕地面积为464.71万公顷，2011年下降到398.38公顷，呈逐年递减趋势，且递减速度呈递增的趋势。

2、驱动耕地数量动态变化的因素有自然因素，也有社会经济因素，其中社会经济因素起着决定作用。通过主成分分析，驱动四川省耕地数量变化的驱动力可以归纳为人口增长，经济发展、农业技术进步三大类。

（1）人口增长驱动。人口的增长对居住地面积的需求也相应增加，导致耕地面积的急剧减少，人地矛盾尖锐，耕地负荷越来越重。

（2）经济增长驱动。第二产业、第三产业生产总值、全社会固定资产投资总额、人均GDP、农民人均纯收入与第2主成分的相关性都比较大，表明其对耕地变化都有显著性的影响。近年来经济快速发展，农民人均纯收入得到很好的改善，生活水平得到了提高，这些因素使得人们对于城市住房、公共基础设施以及交通用地的需求量大大增加，耕地面积在这种环境下呈现减少的趋势。

（3）农业水平进步的驱动。粮食总产量和农业生产值2个指标呈每年递增的趋势，这主要反映了四川省农业水平的进步。耕种技术的提高，农业技术水平的发展以及四川省粮食总产量的不断提高，使得人们在解决温饱的基础之上，寻求第二以及第三产业的发展，改变了家庭收入的构成，使得耕地面积逐步减少。

（二）讨论

1、控制人口数量，减轻耕地压力。人口的持续增长，导致四川省的人均耕地面积逐年减少，人地矛盾日益尖锐。因此，必须严格控制人口增长，提高人口素质，减轻人口对耕地的压力。

2、可在加快经济建设的基础上，进一步加强土地利用率，提高土地单产，以减少对耕地的利用，保护耕地。

3、加大农业科技投入，提高粮食作物单产。加大对农业科技的投入，能进一步提高耕地的单产，提高耕作的效率，保障粮食安全；这同时也降低了农业的生产成本，提高了农民在土地上获取的收益，增加了农民在土地上投资的意愿，减少耕地撂荒现象，控制耕地面积减少，更好地保护了耕地，从一定程度上可以缓解社会经济发展和人口增长对耕地的压力。

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