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耕地利用集约度变化影响因素典型相关分析*

2010-11-24杨钢桥

中国人口·资源与环境 2010年10期
关键词:集约利用效率典型

赵 京 杨钢桥

(华中农业大学土地管理学院,湖北 武汉430070)

耕地利用集约度变化影响因素典型相关分析*

赵 京 杨钢桥

(华中农业大学土地管理学院,湖北 武汉430070)

耕地利用集约度变化关系到粮食安全和经济的可持续发展。本文运用典型相关分析方法,对全国1990-2006年的耕地利用集约度变化态势及其影响因素进行了分析。研究表明:1990-2006年间,全国耕地投入强度呈现波动状态,利用程度表现频繁波动,总体上呈上升态势,利用效率呈明显的波动增长趋势;G DP、农村劳动力工价和财政支农是影响耕地投入强度的重要因素;农民文化程度、城镇化率和人均耕地面积也不同程度地影响着耕地利用集约度。基于此,提出如下政策建议:协调经济发展与耕地利用,通过合理优化农业用地结构,促进社会经济的可持续发展和土地资源可持续利用;完善耕地流转制度和农业剩余劳力流动制度,促进粮食生产规模化和机械化;提高农民文化程度,增强农民运用先进科学技术农业生产的能力;进一步加大对粮食生产的政策扶持力度,改善农业生产环境,从而促进耕地利用集约度的提高,以保障国家粮食安全。

耕地利用,集约度,影响因素,典型相关分析

土地利用变化是全球环境变化的重要组成部分和主要原因之一,进入新世纪以来,土地利用变化研究一直是学术界研究的前沿与热点[1]。土地利用变化包括土地用途转换与土地利用集约度变化两种类型。近年来,人们逐渐认识到耕地利用集约程度的变化可能比耕地面积缩小对我国粮食安全的威胁更大,因此呼吁加强农地内部利用方式与利用程度变化规律的研究[2]。

目前,学术界对耕地集约利用进行了富有成效的研究。刘成武等[2]从时间、空间和不同种植业角度分析了中国农地利用集约度的特征与规律,陈瑜琦等[3]从中国耕地集约度的内部结构角度分析了劳动集约度和资本集约度及其时空变化规律,Herzog、文枫、王玲和许月卿等[4-7]分别从不同尺度对土地集约利用进行评价,Diggelen和Vermaat等[8-9]对土地集约利用对生物多样性的影响进行了研究。相对而言,对耕地利用集约度变化驱动机制的研究并不多见。张琳等[10]通过不同经济区域比较研究了经济发展与耕地利用集约度之间的关系。然而,耕地集约利用不仅仅受到经济发展水平的影响,还要受到耕地质量、社会发展状况、技术条件和政策制度等众多因素的影响。黄利民等[11]、祝小迁等[12]分别研究了湖北省通城县和安徽省耕地利用集约度变化的驱动机制。其中,祝小迁等运用因子分析方法对耕地利用集约度的影响因素进行了分类和降维,但没有直接对耕地利用集约度的影响因素进行定量分析;黄利民等运用简单相关分析和主成分分析方法研究了耕地利用集约度的驱动机制,但仅以复种指数和单位面积货币投入额作为反映耕地利用集约度的指标。

本文利用全国1990-2006年17年的统计数据,运用多元统计分析方法,分别对耕地投入强度、利用程度和利用效率的影响因素进行了研究,从而为完善有关农业政策以引导农民对耕地进行合理投入、保障国家粮食安全和农业可持续发展提供科学依据。本文数据来源包括《中国统计年鉴》、《中国农村统计年鉴》、《中国农业年鉴》、《全国农产品成本收益资料汇编》及有关文献[13]。

1 耕地利用集约度变化

1.1 耕地集约利用评价

目前,对于耕地利用集约度的研究有三种测度方式:第一种是以价值形态的农作物种植成本为表征指标,考虑的是单位面积土地在某一经营期间所消费的资本与工资的货币额[2-3、10];第二种是选用指标反映耕地利用集约程度,如选择复种指数、单位面积货币投入额等[11];第三种采用综合指数评价方法,综合各方面目标和影响因素全面

式(1)中,A为耕地集约利用综合指数,pi表示耕地集约利用指标标准化值,ai为耕地集约利用指标的权重,n为耕地集约利用指标的个数。

1.2 指标选择与权重确定

根据耕地利用系统特征,结合相关文献[15]的研究确定准则层和指标层(见表1)。

表1 耕地集约利用指标体系及权重Tab.1 Index system and its weight of cultivated land intensive use

本文采用层次分析法(AHP)确定指标权重。AHP方法是先将目标分解为层析结构模型,包括目标层、准则层和指标层,然后构造判断矩阵,并对各指标两两比较、判断和计算确定各因素的重要性,最后通过一致性检验保证权重分布的可信度。具体过程如下[16]:

第一步,建立层次结构模型。本文首先确定8个指标的权重,各准则层权重即为对应的指标的权重之和。

第二步,构造判断矩阵。判断矩阵表示相对上一层元素,本层次各元素重要性的比较、判断。判断矩阵形式如下:反映耕地利用集约情况[12、15]。笔者认为仅仅从价值形态或单个指标考虑耕地利用集约度不够全面,应该在综合指标的基础上突出主次,耕地利用集约度不但要反映投入强度和利用程度,还应该反映利用效率。

将耕地利用系统的评价模型表示如下[14]:

式(2)中Xij表示指标Xi和Xj的相对重要性,Xij×Xji=1。

第三步,权重确定。求出判断矩阵的最大特征根λmax及其对应的特征向量W,然后将特征向量归一化(使各个分向量的和为1)后所得到的特征向量的各个分量就是各个指标的权重。

第四步,一致性检验。一致性指标为:

图1 耕地集约利用准则层指数Fig.1 Criteria layer index of cultivated land intensive use

式(3)和式(4)可,λmax是判断矩阵的最大特征根;CI是一致性指标,RI是平均随机一致性指标,CR是一致性指标和平均随机一致性指标之比;当 n>2时,判断矩阵的CR为相对一致性指标(一致性比值);当 CR<0.1时,认为判断矩阵具有满意的一致性。

1.3 耕地集约利用度变化态势图1显示了耕地利用集约水平所包含的三个准则层指数的变化状况。随着时间的推移,投入强度呈现波动状态。投入强度指数最高点出现在1996年,经历了短暂下降(1990-1991年)—小幅上升(1991-1993年)—持续快速上升(1993-1996年)—持续缓慢下降(1996-2001年)—相对稳定(2001-2003年)—快速上升(2003-2006年)的变化过程。其中,机械投入和劳力投入表现出明显的相反变化趋势:单位面积机械投入不断增加的同时,单位面积劳力投入减少。这说明农业生产中,劳力和资本的替代关系很明显。

利用程度指数在1990-2006年间波动频繁,但总体上呈上升态势。其中,本文采用了汪涌等[13]订正的复种指数数据。由于受耕地面积统计数据口径的影响,历年年鉴中提供的复种指数数据在1996年出现陡变,1996年以前的复种指数偏高。因此,为反映耕地集约利用的真实情况,选用订正后的复种指数。

利用效率变化呈现明显的波动增长趋势,这说明随着经济发展和技术进步,耕地利用效率逐年提升。将利用效率变化划分为三个阶段:1990-1996年利用效率快速上升,1996-2000年利用效率出现波动,2000-2006年利用效率再次快速上升,2006年达到17年中最大值。

2 耕地利用集约度变化的影响因素

2.1 研究方法

由于耕地利用集约程度涉及三个方面,包括耕地投入强度、利用程度和利用效率。所以,研究耕地利用集约度变化的影响因素是一个分析多因变量和多自变量之间关系的过程。典型相关分析即为揭示两组变量之间相关关系的方法。本文选择典型相关分析法来研究耕地利用集约度变化的影响因素,将其基本思路描述如下[16]:

典型相关分析揭示的是两组多元随机变量之间的关系,首先在两组变量中分别找出变量的线性组合,使其具有最大相关性。然后再在两组变量中分别找出第二对线性组合,使其分别与第一对线性组合不相关,而第二对线性组合本身具有最大的相关性。如此继续下去,直到两组变量之间的相关性被提取完为止。有了这些线性组合的最大相关,那么讨论两组变量之间的关系就转化为只研究这些线性组合的最大相关,从而减少了研究变量的个数。

本文将典型相关分析运用于研究耕地利用集约度变化的影响因素,假设有两组变量,一组变量为 x1,x2,...,xp,代表耕地利用集约度的影响因素;另一组变量为 y1,y2,...,yq,代表耕地利用集约度包含的三个方面,且 p≥q。为研究 x变量组和 y变量组之间的线性相关关系,可根据它们的n组观测值xij和yij或经过标准化变换后变量和的n组观测值和(i=1,2,...,n,1,2,...,p或q)求出系数akj和bkj(k=1,2,...,p),得到用变量和的线性组合所表示的新变量 uk和vk,它们的表达式为:

对各个 akj和bkj的要求是:

1)使各个 ukj和vkj的均值为0,标准差为1;

2)使任意两个 uk彼此独立或不想关,使任意两个 vk彼此独立或不想关,使 uk和vk当k1≠k2时彼此独立或不相关;

3)使 uk和vk的相关系数rk(k=1,2,...,q)满足关系式1≥r1≥r2≥...≥rq≥0。

由此求出典型荷载 akj和bkj后,可得到典型相关变量uk、vk及相关系数 rk。

2.2 自变量选择

根据科学性、可行性原则,并对影响因素变量组进行共线性诊断以提高精度,经筛选确定耕地利用集约度变化的影响因素为经济、价格、人口、资源和政策等5方面因素,具体指标见表2。

表2 耕地利用集约度变化的影响因素Tab.2 The influencing factors of the change of cultivated land intensive use degree

2.3 研究结果与分析

如表3,应用SAS软件得到结果为3对典型变量,Pr>F的概率分别为0.000 9、0.003 9和0.020 1,均通过显著性检验。3对典型变量相关系数分别为0.997 9、0.991 6和0.980 5,说明所选自变量与因变量之间有较强的相关关系。第一对典型变量特征值占全部特征值的0.740 2,第二对典型变量特征值占全部特征值的0.182 1,第三对典型变量特征值占全部特征值的0.077 7,三对典型变量分别可以解释总方差的74.02%、18.21%和7.77%。

根据各变量的典型荷载绝对值大小,典型荷载绝对值较大的变量对典型变量起决定性作用。由表4可知,第一对典型变量中,自变量组中农民文化程度和城镇化率等因素被分离出来,典型荷载分别为4.014 6和-4.246 5;因变量组中利用程度和利用效率被分离出来,典型荷载分别为-1.722 1和2.809 8。这说明耕地利用程度和利用效率受到农民文化程度和城镇化率的影响。第二对典型变量中,自变量组中G DP、农村劳动力工价、农民文化程度和财政支农等因素被分离出来,典型荷载分别为-7.160 1、-4.378 5、4.624 4和5.229 2,明显大于其他自变量 ;因变量组中投入强度和利用效率被分离出来,典型荷载分别为-3.183 4和4.276 5。这说明投入强度和利用效率受到G DP、农村劳动力工价、农民文化程度和财政支农等因素的影响,其中G DP的典型荷载最大。第三对典型变量中,自变量组中农村劳动力工价、农民文化程度、城镇化率、人均耕地面积和财政支农被分离出来,典型荷载分别为3.375 0、-3.983 3、6.939 6、2.622 4和 -2.203 2;因变量组中投入强度、利用程度和利用效率都被分离出来,典型荷载分别2.155 3、3.206 9和 -4.333 4。这说明总体来看,耕地利用集约度受到农村劳动力工价、农民文化程度、城镇化率、人均耕地面积和财政支农等因素的影响,其中,城镇化率的典型荷载明显大于其他几个被分离出来的变量。家庭非农收入所占比率、农产品价格、农资价格、农业人口、乡村劳动力和耕地质量等因素未被分离出来。这说明这些因素相对于以上分离出的因素对耕地利用集约度的影响较小,没有起到主导作用。耕地质量虽会直接影响到农民耕地的投入行为,从而对耕地集约有一定影响,但由于本文研究区域为全国范围,采用的是1990-2006年的时间序列数据,同一区域历年的耕地质量变化不大,因此耕地质量对耕地利用集约度的影响较小。

表3 典型相关系数及显著性检验Tab.3 Canonical correlation coefficient and test of significance

第一对典型变量和第二对典型变量在因变量组中分离出了不同的变量,于是可以对两组典型变量进行比较分析。在因变量组中,第一对典型变量分离出了利用程度,没有分离出投入强度,第二对典型变量分离出了投入强度,没有分离出利用程度。在自变量组中,城镇化率在第一对典型变量中被分离出来,而第二对典型变量没有分离出该变量;这说明城镇化率不是投入强度的主要影响因素,而是利用程度的主要影响因素。G DP、农村劳动力工价和财政支农在第二对典型变量中被分离出来,而没有在第一对典型变量中被分离出来;这说明这些变量是投入强度的主要影响因素,而不是利用程度的主要影响因素。

G DP反映了全社会经济的发展状况,以上分析表明G DP主要影响了耕地的投入强度。总体经济快速发展,农业经济随之发展,农地投入增加,表现出耕地集约利用水平的上升。农村劳动力工价的提高意味着农民从事农业生产的机会成本增加,因此会对农民耕地利用行为产生负面影响。通过以上研究,农民文化程度从总体上影响了耕地利用集约度。农民是直接利用土地的主体,一般而言,农民的文化程度越高,越容易掌握先进的科学技术进行耕作,农业生产效果好从而提高耕地利用集约度;相反,文化程度低的农民由于劳动力流转相对困难,加上浓厚的恋土情节,以务农为主;但正是文化水平的影响,此类农民一般沿用传统耕作模式,耕作规模偏小,从而影响耕地投入及产出水平,耕地利用集约度相对较低。城镇化率是耕地利用集约度的重要影响因素,短期来看,城镇化水平的提高与耕地利用集约度存在矛盾关系,农村劳动力的大量转移,导致了耕地利用的投入不足,效率低下;但从长远来看,城镇化水平的提高将促进耕地流转,而耕地流转将促进耕地向种田能手集中,从而将提高耕地利用集约度。人均耕地面积反映的是耕地经营规模。由于人均耕地面积的多少,影响到耕地利用集约度提升的空间。不同阶段人均耕地对耕地利用集约度的作用不一样。经济社会发展的初期阶段,农民以自给自足为生产目标,耕地规模小,农民会加大投入提高产量;而耕地规模大,农民会减少投入,通过大面积的耕地粗放经营来满足家庭农产品的需要。当前我国处于市场经济阶段,农民除了满足口粮外,还会将部分农产品提供给市场,此时农民的生产目标不再是自给自足,而是利润最大化。于是,人均耕地规模较大,农民提供给市场的农产品较多,加大农地投入并提高产量将有利可图,耕地利用集约度会随之提高;而耕地规模小,农民销售的农产品较少,农民缺乏提高耕地利用集约度的积极性,耕地利用集约度相对较小。政策因素对农民耕地投入行为产生积极影响,政策对农业的倾斜,可以改善农业生产环境,从而提高耕地利用集约程度。

表4 典型荷载Tab.4 Canonical loading

3 研究结论与政策建议

3.1 研究结论

本文在分析1990-2006年17年的耕地利用集约度变化的基础上,运用典型相关分析方法,分别对反映耕地利用集约度大小的三个准则层(耕地投入强度、利用程度和利用效率)的影响因素进行了分析,得到如下研究结论:

(1)1990-2006年间,全国耕地投入强度呈现波动状态,利用程度表现频繁波动,总体上呈上升态势,利用效率变化呈明显的波动增长趋势。

(2)G DP、农村劳动力工价和财政支农是影响耕地投入强度的重要因素。经济发展将促进耕地利用集约度的提高;农村劳动力机会成本的提高会对农民耕地投入行为产生反作用;政策对农业的倾斜将对农民耕地投入行为产生积极影响。

(3)农民文化程度、城镇化率和人均耕地面积也不同程度地影响着耕地利用集约度。农民文化程度越高,越容易掌握先进的科学技术进行耕作,提高耕地利用效率;从长远来看,农村劳动力的转移有利于提高耕地利用集约度;耕地规模经营有利于机械化的实现,对耕地利用集约度的提高产生积极影响。

3.2 政策建议

基于以上分析,提出如下政策建议,以期为我国耕地合理利用,国家粮食安全以及农业可持续发展提供主要的政策依据。

(1)随着经济的发展,耕地需求增加,耕地使用的机会成本加大,农民会加大其他生产要素的投入,从而更加集约利用土地。另一方面,经济发展为耕地集约利用提供了条件,因此,应协调经济发展与耕地利用,通过合理优化农业用地结构,促进社会经济可持续发展和土地资源可持续利用。

(2)由于农村劳动力的转移,耕地规模化经营有利于耕地的集约利用。因此,应完善耕地流转制度和劳力流动制度,从而促进粮食生产规模化和机械化,提高耕地利用集约度。

(3)农民是直接利用耕地的主体,农民自身素质直接关系到耕地集约利用状况。所以应提高农民文化程度,增强农民运用先进的科学技术进行农业生产的能力,从而促进耕地利用集约度的提高。

(4)耕地利用集约度变化关系到国家粮食安全。因此,应进一步加大政策对粮食生产的扶持力度,改善农业生产环境,提高耕地利用集约度,从而保障国家粮食安全。

3.3 讨论

分析尺度不同,分析结果就存在差异。本文只是从国家尺度对耕地利用集约度变化的影响因素进行了分析,还有待于从不同区域的角度进行研究。另外,本文是从宏观层面对耕地利用集约度及其影响因素进行研究,还有待于从农户微观主体的角度来探讨农户耕地投入行为及其绩效。

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Cannonical Correlation Analysis on the Influencing Factors of the Change of Cultivated Land Intensive Use Degree

ZHAO Jing YANG Gang-qiao
(College of Land Management,Huazhong Agricultural University,Wuhan Hubei 430070,China)

Change of cultivated land intensive use degree is related to food security and sustainable development of economy.This paper analyzes the change of cultivated land intensive use degree from 1990 to 2006 in China and its influencing factors using canonical correlation analysis.The results show that the intensity of cultivated land input fluctuated,the degree of land utilization fluctuated frequently and the efficiency of land use increased obviouslyfrom 1990 to 2006 in the whole country.G DP,rural labor wages,financial support of agriculture are the key factors influencing the intensity of cultivated land input;farmers’education level,the urbanization rate and per-capita area of cultivated land also affect the degree of cultivated land intensive use to some extent.Therefore,some policy recommendations put forward by thispaper are as follows:coordinate economic development and cultivated land use,and promote sustainable development of society and economy and sustainable use of land resource by reasonably optimizing the structure of agricultural land use;improve the system of cultivated land transfer and surplus agricultural labor flow,and promote the scale and mechanization of food production;raise the education level of farmers,strengthen farmers’agricultural production ability using advanced science and technology;ensure national food security by further increasing policy support for food production,improve agricultural production environment and promote cultivated land intensive use degree.

cultivated land;intensive use degree;influencing factors;cannonical correlation analysis

F323.211

A

1002-2104(2010)10-0103-06

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.10.018

2010-06-10

赵京,博士,主要研究方向为土地经济。

*国家自然科学基金项目(No.70773045);华中农业大学研究生创新基金项目(No.3008-68102)

(编辑:于 杰)

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