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建立耕地預(yù)警指標(biāo)體系和預(yù)警方法，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除耕地警情，對于確保我國不少于1.2億hm2耕地的紅線、保證糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品有效供應(yīng)具有十分重要的意義。中原地區(qū)是我國的糧食主產(chǎn)區(qū)，穩(wěn)定和提高中原地區(qū)耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量對全國耕地保護(hù)工作有著舉足輕重的作用，但進(jìn)入新時(shí)期，當(dāng)前該地區(qū)耕地供給與需求之間的矛盾越來越尖銳，耕地保護(hù)將面臨更大的壓力和挑戰(zhàn)，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)土地利用的任務(wù)相當(dāng)艱巨［1-2］，需要客觀、全面地評價(jià)并預(yù)測耕地安全狀況。國內(nèi)學(xué)者對耕地預(yù)警研究較多，但現(xiàn)有文獻(xiàn)選取的指標(biāo)及指標(biāo)警限的確定多立足于預(yù)警區(qū)域的歷史數(shù)據(jù)，但不同預(yù)警地區(qū)警限差別較大，難于進(jìn)行橫向比較，缺乏一定的客觀性和可推廣性［3-5］。為此，該研究以層次分析法(AHP)為基礎(chǔ)，構(gòu)造全面的、便于橫向比較的評價(jià)指標(biāo)體系，利用河南省的年度指標(biāo)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)化方法確定各預(yù)警指標(biāo)警限，利用曲線趨勢外推法和時(shí)間序列指數(shù)平滑法外推預(yù)警年份的指標(biāo)數(shù)值，用擴(kuò)散指數(shù)(DI指數(shù))判斷總警度，從而探討中原地區(qū)便于推廣的、便于橫向和縱向相比較的不同預(yù)警地區(qū)和單元的耕地預(yù)警系統(tǒng)，并以河南省鄲城縣為例進(jìn)行實(shí)證分析。

1中原農(nóng)區(qū)預(yù)警指標(biāo)體系的構(gòu)建

1.1預(yù)警指標(biāo)的選擇

為了科學(xué)地選擇耕地資源安全預(yù)警指標(biāo)，在實(shí)際操作過程中堅(jiān)持以下原則:(l)準(zhǔn)確靈敏原則。主要是指指標(biāo)能夠準(zhǔn)確靈敏地反映耕地資源安全發(fā)展變化的主要方面。(2)數(shù)據(jù)可靠充分的原則。應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)的完整性及采集的難易程度選取相應(yīng)的指標(biāo)。(3)宏觀穩(wěn)定原則。要求預(yù)警指標(biāo)具有某種宏觀性，要從協(xié)調(diào)的角度反映耕地資源與其環(huán)境即整個(gè)區(qū)域的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境之間的關(guān)系，同時(shí)要求指標(biāo)以相對穩(wěn)定的先行、同步和滯后的時(shí)間發(fā)生變化，而不是表現(xiàn)出一時(shí)先行、一時(shí)滯后于耕地實(shí)際警情變化。(4)便于縱向和橫向比較原則。選取和構(gòu)造評價(jià)指標(biāo)時(shí)，既要考慮到同一預(yù)警地區(qū)的不同年份能做以比較，同時(shí)也要考慮到不同預(yù)警地區(qū)能橫向客觀比較。根據(jù)上述原則，并參考以前參考文獻(xiàn)［6-7］，選擇耕地產(chǎn)出能力、糧食供應(yīng)能力、社會(huì)發(fā)展環(huán)境、耕地需求水平等四方面的指標(biāo)。具體指標(biāo):(1)人均耕地面積(hm2/人)。人均耕地面積=耕地面積/總?cè)丝?。該指?biāo)越大，系統(tǒng)趨于無警。(2)耕地面積增長率(%)。耕地面積增長率=(當(dāng)年耕地面積－1996年耕地面積)/1996年耕地面積。(3)灌溉保證率(%)。灌溉保證率=有效灌溉面積/耕地面積。(4)農(nóng)業(yè)GDP增長率(%)。農(nóng)業(yè)GDP增長率=(當(dāng)年農(nóng)業(yè)GDP－1996年農(nóng)業(yè)GDP)/1996年農(nóng)業(yè)GDP×100%。這里的農(nóng)業(yè)GDP僅指種植業(yè)的GDP，并非大農(nóng)業(yè)即農(nóng)林牧漁的GDP，因?yàn)橹挥星罢叻从沉烁氐漠a(chǎn)出能力。(5)糧食單產(chǎn)(kg/hm2)。這是反映單位耕地糧食供應(yīng)水平的主要指標(biāo)。(6)糧食作物占總播種面積比例(%)。糧食作物占總播種面積比例=糧食作物種植面積/總播種面積。(7)總播種面積增長率(%)?？偛シN面積增長率=(當(dāng)年播種面積－1996年播種面積)/1996年播種面積×100%。(8)城鎮(zhèn)化率(%)。城鎮(zhèn)化率=城市人口/總?cè)丝凇?00%。根據(jù)國際國內(nèi)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在大多數(shù)情況下城鎮(zhèn)化率越高，耕地面積越小，耕地安全趨于有警。(9)非農(nóng)產(chǎn)業(yè)GDP比重(%)。該指標(biāo)也可看作反映工業(yè)化水平的指標(biāo)，即非農(nóng)產(chǎn)業(yè)GDP占總GDP的百分比表示。根據(jù)國際國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)，在工業(yè)化的中和后期階段，工業(yè)化水平與耕地面積之間多是相反的關(guān)系，因此非農(nóng)產(chǎn)業(yè)GDP比重高，耕地安全趨于有警。(10)建設(shè)用地增長率(%)。建設(shè)用地增長率=(當(dāng)年建設(shè)用地面積－1996年建設(shè)用地面積)/1996年建設(shè)用地面積×100%。建設(shè)用地很大一部分來源于耕地，因此該指標(biāo)越大，耕地趨于有警。(11)人口增長率(%)。人口增長率=(當(dāng)年人口－1996年人口)/1996年人口×100%。人口數(shù)量是反映耕地壓力和需求水平的主要指標(biāo)，該指標(biāo)越大，耕地趨于有警。需要說明的是，一些指標(biāo)如耕地面積、建設(shè)用地面積等指標(biāo)不同預(yù)警區(qū)域之間相比意義不大，因此需選用這些指標(biāo)的基比增長率，也即這些指標(biāo)本年與定基年(1996年)相比的增長率。環(huán)比增長率是本年與上年相比的增長率，不同地區(qū)之間可比性不強(qiáng)，而選用基比增長率既能使中原地區(qū)各不同預(yù)警區(qū)域單元之間進(jìn)行對比，又使同一預(yù)警區(qū)域的不同年份之間的指標(biāo)警情進(jìn)行對比，更能反映警情變化情況。

1.2各指標(biāo)權(quán)重的確定

該研究對指標(biāo)權(quán)重的確定采用AHP法，得出結(jié)果如表1所示。

1.3預(yù)警具體指標(biāo)的外推方法

1.3.1曲線趨勢外推預(yù)測法

趨勢外推法就是，當(dāng)預(yù)測對象依時(shí)間變化過程中呈某種上升或下降的趨勢，并且無明顯的季節(jié)波動(dòng)，又能找到一條合適的函數(shù)曲線反映這種變化趨勢時(shí)，就可用時(shí)間t為自變量，時(shí)序數(shù)值y為因變量，建立趨勢模型:y=f(t)，當(dāng)有理由相信這種趨勢能夠延伸到未來時(shí)，賦予變量t所需要的值，可以得到相應(yīng)時(shí)刻的γ時(shí)間序列未來值。該研究擬運(yùn)用的趨勢模型有:一次(線性)預(yù)測模型、指數(shù)曲線預(yù)測模型、對數(shù)曲線預(yù)測模型、生長曲線預(yù)測模型(S曲線預(yù)測模型)等。

1.3.2時(shí)間序列指數(shù)平滑預(yù)測法

主要包括:一次指數(shù)平滑法、二次指數(shù)平滑法、霍爾特多參數(shù)指數(shù)平滑法，其中霍爾特多參數(shù)指數(shù)平滑法又分為3種，分別是Holter－Winter非季節(jié)模型、Holter－Winter季節(jié)相加模型、Holter－Winter季節(jié)乘積模型。該研究運(yùn)用Eveiws6.0軟件，根據(jù)預(yù)警指數(shù)的時(shí)間序列數(shù)值，分別進(jìn)行5種平滑法對未來年份指標(biāo)數(shù)值平滑預(yù)測，然后選取殘差平方和最小(同時(shí)平滑的參數(shù)通過顯著性檢驗(yàn))的方法，對預(yù)警指標(biāo)的未來年份就能行預(yù)測。

1.4各預(yù)警指標(biāo)警限的劃分

1.4.1警限研究方法確定

對耕地預(yù)警的各個(gè)指標(biāo)，國際和國內(nèi)并無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)我國各地區(qū)由于在全國糧食安全中的地位、作用、自然資源條件均不相同，因此不宜采取相同的標(biāo)準(zhǔn)。如作為糧食主產(chǎn)區(qū)的河南和作為糧食主銷區(qū)的北京在人均耕地面積、建設(shè)用地增長率等方面有較大差異，因此各個(gè)指標(biāo)的警限也應(yīng)有較大差異。但是，該課題研究要求中原農(nóng)區(qū)內(nèi)部各市縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地安全情況能夠進(jìn)行橫向比較?；诖?，并參照國內(nèi)外有關(guān)的參考文獻(xiàn)［8］，該研究主要采用系統(tǒng)化方法和專家咨詢相結(jié)合的方法(前者即基于研究對象時(shí)間序列的系統(tǒng)化方法，包含一系列原則如人數(shù)原則、半數(shù)原則或中數(shù)原則、均數(shù)原則、少數(shù)原則、眾數(shù)原則、多數(shù)原則)。由于河南省是中原地區(qū)的主要地區(qū)，因此該研究以河南省的省級時(shí)間序列數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合中央和河南省有關(guān)農(nóng)業(yè)發(fā)展和耕地保護(hù)的有關(guān)文件，綜合專家意見進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，將預(yù)警各指標(biāo)的警限劃分無警警限、輕警警限、中警警限、重警警限、巨警警限。各指標(biāo)的具體數(shù)值見表2，各指標(biāo)的警限見表3。

1.4.2總警度判定和警情分析

該研究利用擴(kuò)散指數(shù)法確定總警度。用擴(kuò)散指數(shù)DI(Lm)預(yù)報(bào)總警度:假定預(yù)警個(gè)指標(biāo)對總警情的影響重要性(權(quán)重)為Wj，且∑Wj=1，則有:DI(Lm)=∑WjA(Rm)規(guī)定預(yù)警各指標(biāo)處于相應(yīng)的警區(qū)Rm中時(shí)，A(Rm)=1，否則A(Rm)=0。借鑒以前參考文獻(xiàn)［9］，當(dāng)DI(Lm)＞0.67時(shí)，表示總警度在t時(shí)期處于Lm警限中。與m=0，1，2，3，4對應(yīng)的Rm、Lm分別為警兆與警情的無警、輕警、中警、重警、巨警區(qū)間(警度)。然而，實(shí)際情況中，DI(Lm)往往小于0.67，此時(shí)需將5種警度對應(yīng)的DI值由大到小排列，按下述方法進(jìn)行預(yù)警:若兩種警度所擁有的DI值之和大于0.67，則:(1)兩警度是相鄰的，基本預(yù)警結(jié)果介于兩種警度之間，(2)兩警度不相鄰，且隔1個(gè)或3個(gè)警度，預(yù)警結(jié)果為中間的警度，(3)間隔兩個(gè)警度，預(yù)警結(jié)果處于中間的兩個(gè)警度之間;若3種警度擁有的DI值之和大于0.67。警度劃分分別為:“無警”、“輕警”、“重警”、“中警”、“巨警”，對應(yīng)警級分別是0、1、2、3、4級。分析警情采用總警度和各指標(biāo)警情結(jié)合分析的方法。總警度分析可以確定系統(tǒng)總體是否有警，結(jié)合各指標(biāo)警情找出警源并找出排警措施。

2鄲城縣耕地預(yù)警實(shí)證分析

2.1區(qū)域基本情況

鄲城縣隸屬河南省周口市，位于豫東平原，總面積1490km2。鄲城縣是河南省的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)區(qū)，2008年耕地面積10.687萬hm2，農(nóng)產(chǎn)品資源豐富，是全國首批商品糧基地縣之一，現(xiàn)為全國糧食生產(chǎn)百強(qiáng)縣、棉花生產(chǎn)百強(qiáng)縣。主要農(nóng)作物有小麥、玉米、大豆、棉花、紅薯、中藥材、煙葉等。該縣是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)縣的典型代表。該研究以鄲城縣為例，研究中原傳統(tǒng)農(nóng)區(qū)耕地變動(dòng)的趨勢，并對耕地警情進(jìn)行分析。

2.2預(yù)警指標(biāo)的變化情況和預(yù)警年份的預(yù)測

根據(jù)前文的時(shí)間趨勢外推法和五種平滑法，得到各個(gè)指標(biāo)2010、2013年的預(yù)測值，同時(shí)將各指標(biāo)1996～2008年實(shí)際值整理，得到各年份各指標(biāo)的數(shù)值，如表4所示。

2.3各年份預(yù)警指標(biāo)的警級值及總警度的確定

根據(jù)1996～2008年及外推的2009、2010年、2013年鄲城縣耕地預(yù)警系統(tǒng)各指標(biāo)的數(shù)值，結(jié)合前文確定的河南省耕地預(yù)警各指標(biāo)警限區(qū)間，得出各指標(biāo)的警級。運(yùn)用前文確定的擴(kuò)散指數(shù)DI的計(jì)算方法，分別計(jì)算出各年份的DI(0)、DI(1)、DI(2)、DI(3)、DI(4)，然后根據(jù)總擴(kuò)散指數(shù)DI確定的原則確定各年份的警度，具體情況如表5所示。

2.4警情分析和排警措施

從表5可以看出，鄲城縣1998年、2003～2006年處于無警與輕警之間偏向無警，2008年處于輕警與中警之間偏向輕警。主要原因人口增加率較快、總播種面積下降較快、灌溉保證率較低等原因。2010年、2013年處于中警狀態(tài)，主要原因也是人口增加率較快、總播種面積下降較快、糧食作物種植面積所占比例較小、灌溉保證率較低等原因。深層次的原因是計(jì)劃生育政策執(zhí)行不力。同時(shí)農(nóng)村勞動(dòng)力外出打工較多，致使復(fù)種指數(shù)降低，農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)施不完善等原因。鄲城縣要消除耕地警情，需要從以下幾個(gè)方面努力:

(1)穩(wěn)定并提高農(nóng)作物播種面積。從前面分析來看，近年來鄲城縣農(nóng)作物播種面積有下降趨勢，因此，鄲城縣要加強(qiáng)耕地保護(hù)工作，增加耕地的生產(chǎn)要素投入量，提高復(fù)種指數(shù)，提高播種面積特別是糧食作物種植面積。

(2)加強(qiáng)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。特別是要加強(qiáng)水利設(shè)施建設(shè)，增加對水利建設(shè)的投資，在井灌區(qū)提高標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電井的數(shù)量，渠灌區(qū)提高溝渠的供水和排水水平，從而提高農(nóng)田的旱澇保收水平水平，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)抗災(zāi)能力。

(3)控制人口增長速度。鄲城縣人口增長速度較快，對耕地需求壓力較大，這是鄲城縣耕地和基本農(nóng)田存在警情的重要原因。據(jù)我們調(diào)查，鄲城農(nóng)村實(shí)際上每對夫婦一般都有2個(gè)孩子，部分有3個(gè)。要嚴(yán)格貫徹國家的計(jì)劃生育政策，對管理不嚴(yán)的部門出臺懲罰措施，同時(shí)，要向群眾宣傳國家的計(jì)劃生育及少生優(yōu)生政策。

(4)加快農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步步伐，提高農(nóng)業(yè)的比較效益。大力推廣節(jié)本增效栽培技術(shù)、優(yōu)質(zhì)高效無公害生產(chǎn)技術(shù)、機(jī)械化作業(yè)技術(shù)、測土配方經(jīng)濟(jì)施肥技術(shù)，以及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營模式，改變傳統(tǒng)的種植習(xí)慣和種植模式，降低生產(chǎn)成本，提高種植業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收。