馬 聰 林 堅(jiān),2,3*

(1.北京大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，北京 100871；2.北京大學(xué) 城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中心，北京 100871；3.北京大學(xué) 國(guó)土規(guī)劃與開(kāi)發(fā)國(guó)土資源部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100871)

耕地資源是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，切實(shí)保護(hù)和合理利用好每一寸耕地不僅關(guān)系到國(guó)家糧食安全，而且對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)和諧以及政治穩(wěn)定起著舉足輕重的作用[1]。20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著改革開(kāi)放和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，中國(guó)進(jìn)入快速城鎮(zhèn)化階段，一方面促進(jìn)了農(nóng)業(yè)科技水平的提高，另一方面由于城市擴(kuò)張使得耕地資源的合理利用與工業(yè)化、城鎮(zhèn)化之間的矛盾日益突出，嚴(yán)重制約著區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，如何科學(xué)合理利用中國(guó)原本就十分緊張的耕地資源成為一個(gè)值得關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。

耕地利用效益指單位面積土地投入與消耗在區(qū)域發(fā)展的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等方面所實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)產(chǎn)出或有效成果[2]，能夠反映耕地資源是否得到優(yōu)化配置及其配置程度。因此，耕地利用效益的提高是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)外圍繞這一主題開(kāi)展了一系列研究，如耕地利用效益的單項(xiàng)評(píng)價(jià)(包括生態(tài)效益[3-6]、經(jīng)濟(jì)效益[7-11]、社會(huì)效益[12-14])和綜合評(píng)價(jià)[15-20]，以及時(shí)空分異特征及其影響因素[21-27]等。在研究方法上，主要包括成本收益法[9]、專家評(píng)分法[13]、綜合指標(biāo)法[16]、因子分析法[22]、主成分分析法[23]等，這些方法中有的主觀性較強(qiáng)(如成本收益法、專家評(píng)分法)；有的則對(duì)樣本容量要求較高(如因子分析法、主成分分析法)；綜合指標(biāo)法雖然簡(jiǎn)單易操作，但無(wú)法反映現(xiàn)狀與最優(yōu)狀態(tài)和最差狀態(tài)之間的差距。

此外，在研究區(qū)域尺度上，關(guān)于中國(guó)耕地利用效益的已有研究主要側(cè)重對(duì)全國(guó)[28]、省域[12,16]、市域[6]、縣域(鄉(xiāng)鎮(zhèn))[7]、村域[8]等不同行政單元范圍內(nèi)的評(píng)價(jià)，而較少關(guān)注不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平地區(qū)之間的比較研究。在我國(guó)快速城鎮(zhèn)化背景下，不同地區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平存在較大差別，發(fā)展定位各有特點(diǎn)，并且農(nóng)業(yè)管理模式和地區(qū)政策也存在差異，因此，對(duì)耕地資源利用效益的影響也各不相同。

綜上，為定量化評(píng)估并比較分析不同地區(qū)的耕地利用效益水平，同時(shí)揭示各地在耕地資源利用過(guò)程中存在的突出問(wèn)題與矛盾，本研究擬以處于不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的上海市青浦區(qū)、長(zhǎng)沙市長(zhǎng)沙縣和固原市彭陽(yáng)縣等3 個(gè)分屬我國(guó)東部、中部、西部地區(qū)的縣級(jí)區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象，分別從生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等3 個(gè)方面構(gòu)建耕地利用效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用熵權(quán)TOPSIS模型綜合評(píng)價(jià)并比較分析各地區(qū)2001—2018年的耕地利用效益，后采用障礙度模型識(shí)別其關(guān)鍵性障礙因子，并提出相應(yīng)的改進(jìn)建議，以期為實(shí)現(xiàn)各地區(qū)耕地資源的合理利用與農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

研究涉及的3 個(gè)研究區(qū)分別處于我國(guó)東部、中部、西部地區(qū)，自然條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平存在較大差別，能夠較好地刻畫我國(guó)東中西部之間的差異性。在自然條件方面，青浦區(qū)地處上海市西郊(120°53′～121°17′ E，30°59′～31°16′ N)，自然條件優(yōu)越，農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)，2018年實(shí)現(xiàn)糧食總產(chǎn)量6.91 萬(wàn)t，主要種植單季稻；長(zhǎng)沙縣地處湖南省東部長(zhǎng)沙市中部(112°56′～113°36′ E，27°54′～28°38′ N)，屬洞庭湖糧食主產(chǎn)區(qū)，糧食作物以單季稻和雙季稻為主，2018年實(shí)現(xiàn)糧食總產(chǎn)量47.02 萬(wàn)t；彭陽(yáng)縣地處寧夏回族自治區(qū)固原市東南部邊緣(106°32′～106°58′ E，35°41′～36°17′ N)，是西部山區(qū)欠發(fā)達(dá)地區(qū)之一，自然條件惡劣，2018年實(shí)現(xiàn)糧食總產(chǎn)量19.62 萬(wàn)t，主要種植玉米和小秋雜糧等，多為一年一熟。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面，2018年，青浦區(qū)實(shí)現(xiàn)人均GDP 8.81 萬(wàn)元/人和地均GDP1.61 億元/km2，長(zhǎng)沙縣的兩項(xiàng)指標(biāo)分別為14.17 萬(wàn)元/人和0.86 億元/km2，彭陽(yáng)縣分別為2.79 萬(wàn)元/人和0.86 億元/km2。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究中的原始數(shù)據(jù)均來(lái)源于《青浦區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》(2002—2019年)[29]、《長(zhǎng)沙統(tǒng)計(jì)年鑒》(2002—2018年)[30]、《湖南農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》(2002—2017年)[31]、《湖南統(tǒng)計(jì)年鑒》(2018—2019年)[32]、《寧夏回族自治區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》(2002—2019年)[33]、《固原市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》(2001—2018年)[34]，評(píng)價(jià)方法中的各指標(biāo)數(shù)據(jù)由原始數(shù)據(jù)計(jì)算整理得到。其中，固原市彭陽(yáng)縣因無(wú)法獲取當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力和有效灌溉面積等數(shù)據(jù)，以固原市相應(yīng)的數(shù)據(jù)作為替代。

2 研究方法

2.1 構(gòu)建耕地利用效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

耕地利用是在特定區(qū)域的自然條件和社會(huì)技術(shù)水平下，人們?yōu)榱双@取各種農(nóng)產(chǎn)品或服務(wù)而對(duì)耕地賦予一定勞動(dòng)和投入的過(guò)程[35]，因此耕地利用系統(tǒng)是一個(gè)由人類活動(dòng)聯(lián)系的耕地生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的組合，即社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)。該系統(tǒng)與外界環(huán)境之間以及內(nèi)部各系統(tǒng)之間相互作用、相互聯(lián)系，在物質(zhì)、能量和信息交換的過(guò)程中，形成具有一定結(jié)構(gòu)和功能的開(kāi)放的系統(tǒng)[36]。生態(tài)系統(tǒng)由氣候、土壤、地質(zhì)地貌、生物群落等自然環(huán)境要素組成，具有凈化空氣、涵養(yǎng)水源和維持生物多樣性的生態(tài)功能；經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)包括農(nóng)業(yè)物資、技術(shù)和資金等，人們通過(guò)對(duì)耕地進(jìn)行各種投入獲取生產(chǎn)和生活資料，具有經(jīng)濟(jì)功能；社會(huì)系統(tǒng)由生產(chǎn)者、消費(fèi)者、管理者等組成，在耕地利用過(guò)程中能夠保障國(guó)家或區(qū)域糧食安全和維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定，具有社會(huì)功能[37-39]。因此耕地利用效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)從生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等3 個(gè)方面來(lái)構(gòu)建，生態(tài)效益是耕地利用過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境中的水資源、土壤、生物等方面產(chǎn)生的影響，因此可從環(huán)境狀況、土壤質(zhì)量、水土保持等方面分別選取單位耕地面積農(nóng)藥投入、單位耕地面積化肥投入和灌溉指數(shù)等3 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)效益是指通過(guò)對(duì)耕地進(jìn)行資本、勞動(dòng)力和技術(shù)等外部性投入而獲得的經(jīng)濟(jì)利益，主要表現(xiàn)在土地生產(chǎn)力、勞動(dòng)生產(chǎn)率和農(nóng)業(yè)機(jī)械化效率等方面，因此選取此3 項(xiàng)指標(biāo)來(lái)表征耕地利用的經(jīng)濟(jì)效益。社會(huì)效益則是指耕地利用對(duì)人類社會(huì)系統(tǒng)所產(chǎn)生的宏觀影響和效果，因此可從保證糧食安全、改善農(nóng)民生活水平和維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定等方面分別選取人均糧食產(chǎn)量、農(nóng)民人均純收入和人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值等3 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)表征?；诖耍Y(jié)合3 個(gè)研究區(qū)的實(shí)際情況，并考慮數(shù)據(jù)的可獲取性，本研究分別從生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等3 個(gè)方面共選取9 項(xiàng)指標(biāo)，構(gòu)建耕地利用效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1)。

2.2 熵權(quán)TOPSIS模型

TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)方法稱為“逼近理想解排序方法”，是有限方案多準(zhǔn)則決策分析的一種常用決策技術(shù)[40]。該方法在樣本容量和數(shù)據(jù)分布等方面沒(méi)有嚴(yán)格要求[41]，并且能夠通過(guò)與最優(yōu)解和最差解的距離來(lái)反映現(xiàn)狀水平的高低。但傳統(tǒng)TOPSIS模型在確定指標(biāo)權(quán)重時(shí)主要依靠專家意見(jiàn)，主觀性較強(qiáng)，而指標(biāo)權(quán)重對(duì)于最后的排序結(jié)果有很大影響[42]。因此，為避免主觀因素造成的誤判，將采用客觀賦權(quán)方法—熵權(quán)法[43]。綜上，本研究將運(yùn)用熵權(quán)TOPSIS模型對(duì)3 個(gè)研究區(qū)耕地利用效益進(jìn)行評(píng)價(jià)，步驟如下：

1)構(gòu)建評(píng)價(jià)矩陣

設(shè)有m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，n個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象，則耕地利用效益原始評(píng)價(jià)矩陣X為：

(1)

2)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

采用極差標(biāo)準(zhǔn)化法[43]將原始矩陣X進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理得到標(biāo)準(zhǔn)矩陣R：

(2)

其中，正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)的計(jì)算公式如下：

(3)

表1 耕地利用效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重Table 1 Evaluation index system and weights of cultivated land use efficiency

(4)

3)指標(biāo)權(quán)重確定

采用熵權(quán)法[43]確定各指標(biāo)權(quán)重wi(表1)。

4)建立加權(quán)決策矩陣

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)矩陣R與各指標(biāo)權(quán)重wi相結(jié)合得到加權(quán)決策矩陣Y。

(5)

5)確定正、負(fù)理想解Y+和Y-

(6)

(7)

6)計(jì)算距離

(8)

7)計(jì)算貼近度

令Cj為第j個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的耕地利用效益與最優(yōu)方案的接近程度，稱為貼近度，其值范圍為[0,1]。Cj越大，表明該評(píng)價(jià)對(duì)象的耕地利用效益越接近最優(yōu)水平，當(dāng)Cj=1時(shí)，耕地利用效益水平最高；當(dāng)Cj=0時(shí)，耕地利用效益水平最低。貼近度計(jì)算公式如下：

(9)

根據(jù)計(jì)算得到的各評(píng)價(jià)對(duì)象的耕地利用效益貼近度，運(yùn)用K-均值聚類法進(jìn)行分級(jí)。借鑒雷勛平[41]對(duì)土地利用績(jī)效的等級(jí)劃分，本研究將耕地利用效益貼近度劃分為低級(jí)、中級(jí)、良好和優(yōu)質(zhì)等4 個(gè)等級(jí)，用以表示耕地利用效益水平的高低。

2.3 障礙度模型

理論上，耕地利用生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益全面良好發(fā)展將是最為理想的狀態(tài)。但在實(shí)際情況中，總會(huì)有某些效益指標(biāo)的水平偏低，成為制約耕地利用效益提升的“短板”，稱為障礙因子。識(shí)別影響區(qū)域耕地利用效益的主要障礙因子，可以為實(shí)現(xiàn)耕地資源的合理利用以及相關(guān)農(nóng)業(yè)政策的制定提出針對(duì)性建議。模型構(gòu)建方法如下：引入因子貢獻(xiàn)度(Fi)、指標(biāo)偏離度(Iij)和障礙度(Oij)等3 個(gè)基本變量。其中，因子貢獻(xiàn)度Fi表示第i項(xiàng)指標(biāo)對(duì)總目標(biāo)貢獻(xiàn)程度的大小，一般用指標(biāo)權(quán)重wi來(lái)表示；指標(biāo)偏離度Iij表示第j個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象第i項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)際值與最優(yōu)值之間的差距，可以用1與各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值rij之差來(lái)表示；障礙度Oij表示第j個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象第i項(xiàng)指標(biāo)對(duì)耕地利用效益總目標(biāo)的影響程度。障礙度計(jì)算公式如下：

(10)

式中：Oij、Iij分別為第j個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象第i項(xiàng)指標(biāo)的障礙度和偏離度，Iij=1-rij；wi為第i項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值。

第j個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象第u個(gè)系統(tǒng)的障礙度Ouj計(jì)算公式如下：

(11)

式中：ui為第u個(gè)系統(tǒng)的指標(biāo)數(shù)量，u=1,2,3。

3 結(jié)果與分析

3.1 耕地利用各系統(tǒng)效益及總體效益比較

3.1.1各系統(tǒng)效益比較

在構(gòu)建耕地利用效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，采用熵權(quán)TOPSIS模型得出3 個(gè)研究區(qū)2001—2018年耕地利用各系統(tǒng)效益(圖1)。

圖1 2001—2018年3 個(gè)研究區(qū)耕地利用生態(tài)效益(a)、經(jīng)濟(jì)效益(b)和社會(huì)效益(c)貼近度比較Fig.1 Close degrees of ecological (a), economic (b) and social (c) efficiency of cultivated land use in three study areas during 2001-2018

三地的耕地利用各系統(tǒng)效益水平和變化過(guò)程具有不同的特點(diǎn)：1)生態(tài)效益方面，長(zhǎng)沙縣和青浦區(qū)處于較高水平上，其中，長(zhǎng)沙縣比較平穩(wěn)，貼近度保持在0.70左右，而青浦區(qū)波動(dòng)較大，貼近度在0.50～0.80范圍內(nèi)變化。彭陽(yáng)縣變動(dòng)不大，貼近度保持在0.35左右(圖1(a));2)經(jīng)濟(jì)效益方面，青浦區(qū)于較高水平上呈“M”型波動(dòng)變化，貼近度保持在0.60～0.80。長(zhǎng)沙縣和彭陽(yáng)縣則經(jīng)歷了緩慢增長(zhǎng)到快速增長(zhǎng)的變化過(guò)程，總體上長(zhǎng)沙縣的貼近度高于彭陽(yáng)縣(圖1(b));3)社會(huì)效益方面，3 個(gè)研究區(qū)總體上均呈現(xiàn)升高的變化趨勢(shì)，貼近度差異不大(圖1(c))。

分析上述不同耕地利用效益的貼近度計(jì)算結(jié)果，探尋主要成因，發(fā)現(xiàn)：1)青浦區(qū)作為中國(guó)東部發(fā)達(dá)城市的郊區(qū)，自然地理環(huán)境較為優(yōu)越，農(nóng)田水利設(shè)施完善，在單位耕地面積化肥和農(nóng)藥投入方面表現(xiàn)較好，對(duì)土壤質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響不大，并且該區(qū)擁有先進(jìn)的農(nóng)業(yè)科技水平，采用更多高效的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，有著較高的農(nóng)業(yè)機(jī)械化效率和勞動(dòng)生產(chǎn)率，因此生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益水平較高；2)長(zhǎng)沙縣作為中國(guó)重要的糧食主產(chǎn)區(qū)之一，肩負(fù)著保障國(guó)家糧食安全的重任，農(nóng)田灌溉設(shè)施系統(tǒng)較為完善，灌溉指數(shù)較高，對(duì)生態(tài)效益總值有較好的影響，并且當(dāng)?shù)貧夂驖駶?rùn)，水熱充足，在農(nóng)藥和化肥投入方面實(shí)行投入減量化政策，因此生態(tài)效益也處于較高水平。然而長(zhǎng)沙縣并沒(méi)有青浦區(qū)雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，因此其經(jīng)濟(jì)效益水平低于青浦區(qū)，但隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展逐步縮小了與青浦區(qū)的差距；3)彭陽(yáng)縣地處中國(guó)西部山區(qū)，經(jīng)濟(jì)水平和農(nóng)業(yè)科技水平較為落后，勞動(dòng)生產(chǎn)率、農(nóng)業(yè)機(jī)械化效率等水平不高，農(nóng)作物多為一年一熟制，耕地利用效率低下，土地生產(chǎn)力表現(xiàn)較差，且當(dāng)?shù)貧夂蜉^為干旱，土壤團(tuán)聚體保水性差，農(nóng)業(yè)水利條件極為薄弱，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益均處于較低水平；4)社會(huì)效益方面，隨著3 個(gè)研究區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高，農(nóng)民人均純收入得到了明顯改善，極大促進(jìn)了耕地利用社會(huì)效益的不斷增長(zhǎng)。在彭陽(yáng)縣，受當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平的限制和生態(tài)移民的影響，當(dāng)?shù)厝丝趶?003年開(kāi)始向經(jīng)濟(jì)和環(huán)境相對(duì)較好的寧夏北部川區(qū)移民，人口數(shù)量呈逐年下降趨勢(shì)，有效改善了南部山區(qū)人口環(huán)境，減輕了人口壓力，這在很大程度上也促進(jìn)了耕地社會(huì)保障功能的提升。

3.1.2總體效益比較

耕地利用總體效益的測(cè)算過(guò)程與各系統(tǒng)效益相同，得出結(jié)果如下(圖2)，然后應(yīng)用K-均值聚類法得出其等級(jí)劃分結(jié)果(表2)。3 個(gè)研究區(qū)耕地利用總體效益差異主要表現(xiàn)在以下3 個(gè)方面。

圖2 2001—2018年3 個(gè)研究區(qū)耕地利用效益貼近度Fig.2 Close degrees of cultivated land use efficiency in three study areas during 2001-2018

表2 2001—2018年3 個(gè)研究區(qū)耕地利用效益貼近度等級(jí)劃分結(jié)果Table 2 Grade division results of close degrees of cultivated land use efficiencyin three study areas during 2001-2018

1)三地的耕地利用效益水平差異明顯。青浦區(qū)耕地利用效益水平整體較高，貼近度保持在0.50～0.60；長(zhǎng)沙縣總體上處于中間水平，彭陽(yáng)縣則處于較低水平。

2)三地的耕地利用效益變化趨勢(shì)各異。青浦區(qū)耕地利用效益在18年間呈“M”型波動(dòng)變化，總體比較平穩(wěn)；長(zhǎng)沙縣和彭陽(yáng)縣變化趨勢(shì)相似，表現(xiàn)為前期增速比較緩慢，中后期加快，耕地利用效益總體呈上升趨勢(shì)，到2018年，兩縣耕地利用效益貼近度分別是2001年的1.72和1.95倍，年均增長(zhǎng)率分別為3.25%和4.01%，并且長(zhǎng)沙縣耕地利用效益水平在2015年超過(guò)青浦區(qū)。

3)三地的耕地利用效益等級(jí)變異顯著。青浦區(qū)耕地利用效益經(jīng)歷了“良好—優(yōu)質(zhì)—良好—優(yōu)質(zhì)”的循環(huán)發(fā)展過(guò)程；長(zhǎng)沙縣經(jīng)歷了“中級(jí)—良好—優(yōu)質(zhì)”的變化階段；彭陽(yáng)縣則從低級(jí)水平升級(jí)為中級(jí)水平。

分析2001—2018年三地耕地利用效益等級(jí)變化過(guò)程，青浦區(qū)經(jīng)歷了以下4個(gè)階段：第一階段(2001—2002年)，青浦區(qū)耕地利用效益處于良好水平。2003年以前，由于農(nóng)戶外出務(wù)工等原因，青浦區(qū)出現(xiàn)部分土地拋荒的現(xiàn)象，耕地利用效益不高，主要表現(xiàn)為經(jīng)濟(jì)效益水平較低；第二階段(2003—2005年)，青浦區(qū)耕地利用效益處于優(yōu)質(zhì)水平。為治理拋荒現(xiàn)象，青浦區(qū)在2003年開(kāi)始進(jìn)行土地整治，各鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)中心分別負(fù)責(zé)管理33.33 hm2耕地，耕地利用程度開(kāi)始提高，生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益明顯增長(zhǎng)，耕地利用效益升級(jí)為優(yōu)質(zhì)水平；第三階段(2006年)，青浦區(qū)耕地利用效益處于良好水平。隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，該區(qū)在2006年出臺(tái)正式文件《青浦區(qū)農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)流轉(zhuǎn)管理暫行辦法》，農(nóng)戶成為主要承包人，全區(qū)耕地開(kāi)始大面積流轉(zhuǎn)，耕地利用結(jié)構(gòu)面臨重新調(diào)整的局面。同時(shí)，青浦區(qū)大力實(shí)施土地整理復(fù)墾工程，耕地面積比2005年增加了約4 000 hm2。由于農(nóng)業(yè)水利設(shè)施的普及速度低于耕地面積擴(kuò)大的速度，因此，當(dāng)年灌溉指數(shù)有所下降。另外，經(jīng)濟(jì)效益也因耕地經(jīng)營(yíng)者的變化有所減少，人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值和人均糧食產(chǎn)量等社會(huì)效益指標(biāo)因外來(lái)人口的不斷增加而降低。因此，2006年是青浦區(qū)耕地重新規(guī)劃和調(diào)整的一年，耕地利用效益水平低于上一階段，貼近度為0.49，為2003年的89.09%；第四階段(2007—2018年)，青浦區(qū)耕地利用效益處于優(yōu)質(zhì)水平。經(jīng)過(guò)2006年一年的調(diào)整，青浦區(qū)的耕地利用效益逐漸向好，一直穩(wěn)定在較高的水平。但從2013年開(kāi)始有略微下降的趨勢(shì)，主要原因是青浦區(qū)在該年起逐步進(jìn)行農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提出休耕、減少小麥種植面積和種植綠肥等農(nóng)業(yè)政策以培肥地力，因此，灌溉指數(shù)、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、人均糧食產(chǎn)量等指標(biāo)均減小，導(dǎo)致耕地利用效益稍有下降，但仍然處于優(yōu)質(zhì)水平。

長(zhǎng)沙縣經(jīng)歷了以下3 個(gè)階段：第一階段(2001—2010年)，長(zhǎng)沙縣耕地利用效益處于中級(jí)水平。此階段涵蓋了長(zhǎng)沙市第十個(gè)和第十一個(gè)五年計(jì)劃。在此期間，長(zhǎng)沙市取消了農(nóng)業(yè)稅和除煙葉以外的農(nóng)業(yè)特產(chǎn)稅，促進(jìn)了農(nóng)民從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的積極性，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化程度不斷提高。第十個(gè)五年中，長(zhǎng)沙縣耕地利用效益貼近度由2001年的0.34提高到2005年的0.36，年均增長(zhǎng)率為1.29%；第十一個(gè)五年中，長(zhǎng)沙縣耕地利用效益貼近度由2006年的0.37提升為2010年的0.42，年均增長(zhǎng)率為3.27%，增速有所提高。但是，農(nóng)民增收基礎(chǔ)依舊不穩(wěn)，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和技術(shù)發(fā)展比較薄弱，限制了耕地利用效益的大幅度提高；第二階段(2011—2013年)，長(zhǎng)沙縣耕地利用效益處于良好水平。長(zhǎng)沙市于2011年發(fā)布了《長(zhǎng)沙市國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》，強(qiáng)調(diào)實(shí)行最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度，推進(jìn)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、規(guī)?；?jīng)營(yíng)，大力發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，進(jìn)入了農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)新階段，耕地利用效益水平明顯提高，貼近度年均增長(zhǎng)率為7.94%；第三階段(2014—2018年)，長(zhǎng)沙縣耕地利用效益處于優(yōu)質(zhì)水平。此階段處于長(zhǎng)沙市第十二個(gè)五年計(jì)劃末期和第十三個(gè)五年計(jì)劃初期，耕地利用效益貼近度由2014年的0.54提高到2018年的0.60，年均增長(zhǎng)率為2.44%，增速有所減緩，分析原因可能是耕地利用效益已達(dá)到優(yōu)質(zhì)水平，故而提升難度加大。

彭陽(yáng)縣經(jīng)歷了以下2 個(gè)階段：第一階段(2001—2009年)，彭陽(yáng)縣耕地利用效益處于低級(jí)水平。由于該縣欠發(fā)達(dá)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，特殊的氣候和地形條件，以及一年一熟的作物熟制，耕地利用較為粗放，生產(chǎn)效率低下，導(dǎo)致耕地利用的經(jīng)濟(jì)效益不高，耕地的社會(huì)保障功能較弱。雖然單位耕地面積上的農(nóng)藥和化肥投入較少，在一定程度上有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)，但農(nóng)業(yè)水利條件極為薄弱，灌溉指數(shù)不高，不利于水土保持，導(dǎo)致生態(tài)效益處于較低水平。在此期間，耕地利用效益水平提升緩慢，貼近度年均增長(zhǎng)率為2.94%；第二階段(2010—2018年)，彭陽(yáng)縣耕地利用效益處于中級(jí)水平。此階段處于固原市第十二個(gè)五年計(jì)劃，在此期間，該縣實(shí)施了“坡改梯”土地整治工程和小流域溝渠治理工程，有效改善了農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施和農(nóng)村生產(chǎn)生活條件，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，節(jié)約了水土資源，耕地利用的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益水平有所增長(zhǎng)。除此之外，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民在政府引導(dǎo)下因地制宜地種植小秋雜糧，既充分利用了耕地資源，又增加了農(nóng)民收入。耕地利用效益升級(jí)為中級(jí)水平，貼近度由2010年的0.29提高為2018年的0.39，年均增長(zhǎng)率為3.59%，增速較上一階段有所加快。

3.2 影響耕地利用效益的障礙因子差異比較

根據(jù)障礙度模型分別計(jì)算得出3 個(gè)研究區(qū)2001—2018年耕地利用效益各系統(tǒng)和前三名障礙指標(biāo)障礙度(圖3～5)，在此基礎(chǔ)上比較分析三地的主要障礙因子，并提出相應(yīng)的提升建議。

3.2.1障礙因子差異比較

三地的耕地利用效益的主要障礙因子種類不同。社會(huì)效益是制約青浦區(qū)耕地利用效益提升的主要因子，2016—2018年主要障礙指標(biāo)為人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、人均糧食產(chǎn)量和土地生產(chǎn)力(圖3)。長(zhǎng)沙縣和彭陽(yáng)縣相似，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是前期制約耕地利用效益提升的主要因子，后期則主要是經(jīng)濟(jì)效益(圖4(a)、圖5(a))。長(zhǎng)沙縣2016—2018年主要障礙指標(biāo)為農(nóng)業(yè)機(jī)械化效率、勞動(dòng)生產(chǎn)率和人均糧食產(chǎn)量(圖4(b))，彭陽(yáng)縣為農(nóng)業(yè)機(jī)械化效率、灌溉指數(shù)和農(nóng)民人均純收入(圖5(b))。

圖3 2001—2018年青浦區(qū)耕地利用效益各系統(tǒng)(a)和前三名障礙指標(biāo)(b)障礙度Fig.3 Obstacle degrees of subsystems (a) and top 3 obstacle indicators (b) of cultivated land use efficiency in Qingpu District during 2001-2018

圖4 2001—2018年長(zhǎng)沙縣耕地利用效益各系統(tǒng)(a)和前三名障礙指標(biāo)(b)障礙度Fig.4 Obstacle degrees of subsystems (a) and top 3 obstacle indicators (b) of cultivated land use efficiency in Changsha County during 2001-2018

圖5 2001—2018年彭陽(yáng)縣耕地利用效益各系統(tǒng)(a)和前三名障礙指標(biāo)(b)障礙度Fig.5 Obstacle degrees of subsystems (a) and top 3 obstacle indicators (b) of cultivated land use efficiency in Pengyang County during 2001-2018

分析研究上述結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1)上海市作為中國(guó)東部沿海的發(fā)達(dá)城市，擁有更多的就業(yè)和發(fā)展機(jī)會(huì)，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，該市吸引了大批外來(lái)人口，青浦區(qū)人口數(shù)量呈逐年快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，人均糧食產(chǎn)量和人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值明顯減少，導(dǎo)致耕地利用在保證糧食安全和維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定等方面的社會(huì)保障功能減弱，社會(huì)效益水平下降，因此社會(huì)效益成為青浦區(qū)耕地利用的主要短板。除此之外，由于該區(qū)在2012年以后開(kāi)始進(jìn)行農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提出休耕、種植綠肥和減少小麥種植面積等政策以培肥地力，使得地均農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值有所減少，因此土地生產(chǎn)力成為第三大障礙因子；2)與青浦區(qū)相比，長(zhǎng)沙縣和彭陽(yáng)縣則受經(jīng)濟(jì)水平的制約顯著，因此經(jīng)濟(jì)效益是研究期內(nèi)制約耕地利用效益提升的最主要的因子，在長(zhǎng)沙縣主要表現(xiàn)在農(nóng)業(yè)機(jī)械化效率和勞動(dòng)生產(chǎn)率等方面，表明對(duì)耕地投入的技術(shù)和勞動(dòng)的效率提高對(duì)于經(jīng)濟(jì)效益的提升有著重要影響；在彭陽(yáng)縣則主要表現(xiàn)在農(nóng)業(yè)機(jī)械化效率方面，該地區(qū)的先進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備使用量較少，并且效率不高，這對(duì)耕地利用經(jīng)濟(jì)效益的提升有著極為不利的影響。另外，由于近年來(lái)長(zhǎng)沙縣經(jīng)濟(jì)實(shí)力和居住環(huán)境持續(xù)向好，吸引了周邊大量的外來(lái)人口，因此人均糧食產(chǎn)量的不斷減少對(duì)耕地利用效益的限制作用逐漸增強(qiáng)；3)彭陽(yáng)縣除受經(jīng)濟(jì)水平限制外，還受到自然條件的不利影響：首先，該地區(qū)水資源匱乏，且耕地大多位于山坡上，不利于農(nóng)田灌溉工程的布設(shè)，因此當(dāng)?shù)囟酁橥焯?，主要依靠自然降雨進(jìn)行農(nóng)田灌溉，灌溉指數(shù)不高，不利于耕地的水土保持，對(duì)耕地利用生態(tài)效益的提升影響較大；其次，該縣山路崎嶇，農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸成本高昂，并且當(dāng)?shù)貨](méi)有有效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)組織，因此缺乏固定的銷售渠道。農(nóng)民一般在當(dāng)?shù)丶猩暇徒闵⒊鍪?，大大降低了農(nóng)產(chǎn)品的利潤(rùn)，農(nóng)民人均純收入增長(zhǎng)緩慢，生活水平改善難度較大，因此導(dǎo)致農(nóng)民人均純收入對(duì)耕地利用效益提升的制約作用明顯。

3.2.2三地耕地利用效益的提升建議

本研究對(duì)三地的耕地利用效益提升提出以下建議。

1)作為中國(guó)東部沿海發(fā)達(dá)城市的郊區(qū)，青浦區(qū)應(yīng)當(dāng)在保持經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，重視“三農(nóng)”事業(yè)，繼續(xù)發(fā)揮本地區(qū)在自然條件、勞動(dòng)力素質(zhì)、農(nóng)業(yè)科技水平等方面的優(yōu)勢(shì)，因地制宜制定適合的農(nóng)業(yè)政策，不斷促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。具體來(lái)講，青浦區(qū)在今后的發(fā)展過(guò)程中需合理控制人口總量，并在保證本地農(nóng)業(yè)高效生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，適度增加外調(diào)糧，提升人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值和人均糧食產(chǎn)量水平，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)耕地利用與社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，增強(qiáng)耕地的社會(huì)保障功能；探索更加集約和高效的耕地利用方式，如增施有機(jī)肥和測(cè)土配方施肥，一方面可以實(shí)現(xiàn)耕地保護(hù)，減少休耕面積，另一方面能夠促進(jìn)土地生產(chǎn)力的提升，以提高經(jīng)濟(jì)效益。

2)作為中國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)之一，長(zhǎng)沙縣肩負(fù)著保證區(qū)域乃至全國(guó)糧食安全的重任，需在不斷提高當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平的同時(shí)，堅(jiān)持農(nóng)業(yè)發(fā)展，實(shí)施最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度，堅(jiān)決防止耕地“非農(nóng)化”和“非糧化”，落實(shí)“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略，提高糧食供給保障能力。具體而言，長(zhǎng)沙縣在今后的耕地利用過(guò)程中需著重提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)科技水平，引入先進(jìn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備和種植管理技術(shù)提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化效率和勞動(dòng)生產(chǎn)率，以提升經(jīng)濟(jì)效益；劃定永久基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)以保證穩(wěn)定的糧食種植面積，采用先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)以增加糧食產(chǎn)量，滿足人均糧食產(chǎn)量需求，保證區(qū)域糧食安全。

3)作為中國(guó)西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)之一，彭陽(yáng)縣應(yīng)當(dāng)更加注重當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，增加農(nóng)業(yè)財(cái)政支持，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供基礎(chǔ)保障，同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，不斷調(diào)整完善農(nóng)作物種類及生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，走出一條適合當(dāng)?shù)匕l(fā)展的特色農(nóng)業(yè)之路。具體包括以下幾個(gè)方面：彭陽(yáng)縣應(yīng)大力實(shí)施“坡改梯”土地整治工程，以便采用大型農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化效率；實(shí)施小流域溝渠治理工程，擴(kuò)大有效灌溉面積，提高灌溉指數(shù)，促進(jìn)耕地資源的水土保持；政府相關(guān)部門應(yīng)積極引導(dǎo)農(nóng)戶因地制宜地種植農(nóng)作物和成立農(nóng)業(yè)合作社，并牽頭尋找合適的合作方，擴(kuò)大農(nóng)產(chǎn)品銷售渠道，提高農(nóng)民收入水平。

4 結(jié)論與討論

本研究以上海市青浦區(qū)、長(zhǎng)沙市長(zhǎng)沙縣和固原市彭陽(yáng)縣為例，從生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等維度構(gòu)建耕地利用效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用熵權(quán)TOPSIS模型定量評(píng)價(jià)并比較分析不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平地區(qū)2001—2018年的耕地利用效益；然后采用障礙度模型對(duì)制約各地區(qū)耕地利用效益提升的主要障礙因子進(jìn)行識(shí)別，得到以下結(jié)論：

1)不同地區(qū)各系統(tǒng)效益水平和變化趨勢(shì)具有不同的特點(diǎn)：青浦區(qū)生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益較高；長(zhǎng)沙縣生態(tài)效益較高，但經(jīng)濟(jì)效益低于青浦區(qū)；彭陽(yáng)縣生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益均處于較低水平；社會(huì)效益方面，各地區(qū)總體均呈上升趨勢(shì)。

2)經(jīng)濟(jì)水平較高和自然條件較好的青浦區(qū)耕地利用效益水平最高，在2001—2018年間經(jīng)歷了“良好—優(yōu)質(zhì)—良好—優(yōu)質(zhì)”的循環(huán)發(fā)展過(guò)程；而經(jīng)濟(jì)水平較低和自然條件惡劣的彭陽(yáng)縣耕地利用效益最低，經(jīng)歷了“低級(jí)—中級(jí)”的發(fā)展過(guò)程；長(zhǎng)沙縣則處于中間水平，經(jīng)歷了“中級(jí)—良好—優(yōu)質(zhì)”的變化階段。各地區(qū)總體上呈現(xiàn)不斷升高的趨勢(shì)，說(shuō)明耕地資源利用趨向于合理化、高效化方向發(fā)展。

3)青浦區(qū)受城鎮(zhèn)化影響，社會(huì)效益是制約耕地利用效益提升的主要因子，2016—2018年主要障礙指標(biāo)為人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、人均糧食產(chǎn)量和土地生產(chǎn)力；經(jīng)濟(jì)效益對(duì)長(zhǎng)沙縣和彭陽(yáng)縣的影響較大，其中長(zhǎng)沙縣2016—2018年主要障礙指標(biāo)為農(nóng)業(yè)機(jī)械化效率、勞動(dòng)生產(chǎn)率和人均糧食產(chǎn)量，彭陽(yáng)縣為農(nóng)業(yè)機(jī)械化效率、灌溉指數(shù)和農(nóng)民人均純收入。

研究不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平地區(qū)的耕地利用效益及其障礙因子，可為促進(jìn)各地區(qū)耕地資源合理利用與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供參考，同時(shí)也可以為政府相關(guān)部門制定農(nóng)業(yè)政策提供借鑒。比較東中西3 個(gè)不同研究區(qū)的耕地利用效益，一定程度上彌補(bǔ)了以往側(cè)重于單個(gè)地區(qū)研究的不足。熵權(quán)TOPSIS模型是一個(gè)對(duì)數(shù)據(jù)耐受性更強(qiáng)的計(jì)量模型，也是對(duì)耕地利用效益評(píng)價(jià)的一次有益探討。但受數(shù)據(jù)可獲得性的限制，有關(guān)耕地利用效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的完善和研究時(shí)段的擴(kuò)展，都是值得進(jìn)一步研究探討。