和田河流域耕地多功能评价及其时空演变分析*

王潓琳，刘新平

(新疆农业大学公共管理学院，乌鲁木齐市，830052)

0 引言

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》指出优先发展农业农村，全面推进乡村振兴，提高农业质量效益和竞争力，而耕地作为农业生产的重要物质基础，对于实现农业高质量发展具有重要意义。在新时期新背景下，耕地所具有的功能不断拓展，目前已在农业生产这一基础性功能上衍生出多种功能，它是生态文明建设的重要支撑，是发展现代农业的资源基础，也是旅游观光的新型空间载体。

因此，耕地保护的新职责是在稳固社会经济发展的自然资源根基的同时，突出显化耕地多种功能，提高耕地综合利用能力[1]。开展耕地多功能评价，不仅是为满足保障国家粮食安全的需要，而且是为更好地适应耕地多元目标保护的需求。

耕地多功能的概念起源于日本稻米文化中的农业多功能性[2]。国外学者耕地多功能的研究多集中在功能分类以及价值的测算[3-8]。国内的相关研究多集中在阐释多功能内涵[9-14]、划分评价功能[15-22]以及研究空间分异规律[23-29]等方面。但现有耕地多功能评价的评价尺度多立足于省市级层面，流域层面的研究相对较少。而且近年来国家对西部地区政策倾斜，和田河流域具备发展耕地多功能的先行条件和现实需求，但长期以来人们对于耕地功能的认识局限于单一的生产功能，亟待提升耕地的综合能力。

在此背景下，基于和田河流域耕地利用情况，构建耕地多功能评价指标体系，采用熵权TOPSIS模型从时间和空间两个维度全面评价耕地的多种功能，揭示其时空演变规律，明确各县域耕地主导功能，有利于丰富耕地多功能利用的内涵和外延，为和田河流域耕地多功能利用提供理论参考和案例支持，帮助人们转变以及牢固树立耕地多功能价值观，巩固和加强新疆农业的战略地位。

1 研究区概况

和田河(77°5′～81°43′E，34°52′～40°28′N)是塔里木河流域重要的补给水源，由玉龙喀什河、喀拉喀什河在阔什拉什处交汇而成，流经位于流域西部的皮山县，中部的和田县、和田市、墨玉县和洛浦县以及东部的策勒县，最终注入塔里木河。流域东临巴音郭楞自治州，西邻喀什地区，北部有塔克拉玛干沙漠，南依昆仑山，总体呈现出“高原—绿洲—沙漠”的地貌特征。独特的自然环境和地理位置使其形成典型的暖温带干旱沙漠气候，流域内耕地多分布在河流沿岸和绿洲平原地区。随着乡村振兴战略的不断深入，和田河流域耕地利用水平有望得到进一步提升和优化。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

2.1.1 构建评价指标体系

耕地是一个自然人工复合系统，构建耕地多功能评价指标体系应遵循典型性、可行性、科学性原则，结合和田河流域耕地利用特点，立足农业生产、社会保障、生态服务和景观休憩4项功能，甄选出能够衡量各单项功能的典型指标，既具有代表性又不冗余重复，并且考虑数据的可获取性，同时也要保证指标计算过程标准规范，促使评价指标体系更加科学完整。

本文采用熵权法[30]为各项指标赋权。熵权法属于客观赋权法，是依据熵的数值来判定各项指标影响耕地多功能评价的程度。为提高数据的可比性消除不同指标之间量纲方面的差异，采用极值标准化法对原始数据进行线性变换，将其映射到[0,1]之间[31]，权重计算公式如下，评价指标以及权重结果如表1所示。

表1 和田河流域耕地多功能评价指标体系

(1)

(2)

(3)

(4)

式中：i——评价指标，i=1,2,3,…,m；

j——评价年份，j=1,2,3,…,n；

Xij——原始数据矩阵；

Yij——标准化后的标准值矩阵；

Ei——第i项指标的熵值；

Wi——第i项指标的权重。

农业生产功能是耕地最基础的功能，是指人类依托耕地自身的土壤肥力，通过劳动以控制作物的生长发育。选取粮食作物单产水平、土地垦殖率、复种指数、耕地地均产值、节水灌溉率5项指标来衡量耕地生产农产品的能力及其所产生的经济价值。

社会保障功能主要指耕地对经济发展、人民就业、粮食安全的保障能力。选取农业对GDP的贡献表征耕地对经济的贡献，选取农业从业人员承载量和农业机械化水平表征耕地的利用价值对于农民基础生活的保障能力，选取人均粮食占有量、粮食自给率和粮食品质保障表征耕地对于国家粮食安全的保障能力。

生态服务功能是指耕地内部也存在物质循环和能量流动，与林地、水域等地类在维护生态平衡方面发挥重要作用。选取固碳释氧量、化肥施用强度、农用塑料薄膜强度、人均耕地生态承载力、农田生态系统多样性指数5项指标来衡量耕地在调节大气循环、丰富生物多样性等方面的能力。

景观休憩功能是指耕地通过开发整治可形成独特的景观序列，并且通过耦合周边旅游资源承载乡土文化。选取耕地聚集度、耕地规整度、道路通达度、现代农业园个数、现代农业园收入5项指标来衡量耕地具有的景观美学价值和作为文化旅游资源供人们休憩观光的功能。

2.1.2 熵权TOPSIS模型

传统的TOPSIS模型是依据专家赋权法，通过计算评价对象与最优解和最劣解的距离进行评价，又称“优劣解距离”法。但由于个人主观性较强，最终评价结果可能存在偏差[32]。因此，为增强和田河流域耕地多功能评价的科学性，将熵权法与传统的TOPSIS模型相结合，具体步骤如下。

第二步，构建加权矩阵。

(5)

式中：Zij——加权的标准化矩阵。

第三步，确定正负理想解。

(6)

(7)

式中：Z+——正理想解；

他一手将昔日的小厂发展成为国家农业产业化重点企业、国家肉制品龙头企业，不仅“重新定义了火腿肠”“开启中国冷鲜肉时代”，更是推动了行业全产业链发展创新模式，成为行业博兴的中坚力量。

Z-——负理想解；

第四步，计算距离。

(8)

(9)

式中：U+——Zij到正理想解的距离；

U-——Zij到负理想解的距离。

第五步，计算贴近度。

(10)

式中：Uj——各年份与最优方案的贴近度。

参考已有学者的研究成果[33]，将贴近度划分为6个等级，用以表征耕地的多功能性，如表2所示。

表2 和田河流域耕地多功能等级划分

2.2 数据来源

本文数据来源为新疆维吾尔自治区和田地区政府官方网站的统计资料、各县域国民经济和社会发展统计公报以及《和田地区统计年鉴》《新疆统计年鉴》和《中国县域统计年鉴》，依据统计年鉴更新情况，本文研究时限为2009—2019年。

3 结果与分析

3.1 综合功能时空演变分析

时间维度上，2009—2019年流域耕地综合功能经过“两降一升”的演变，等级由Ⅲ(一般)上升至Ⅳ(较强)，如图1所示。2009—2014年是下降阶段，主要原因是耕地利用程度较低、农田水利设施不够完善，耕地整体产出水平不高。2014—2016年是上升阶段，一方面得益于逐渐加大农业投入，加快农田水利设施建设，带动农业产值增加。另一方面得益于提高耕地利用的聚集性，完善农村道路网络。同时乡村旅游业发展形势良好，实行一二三产业融合发展，利用二三产业反哺农业经济发展，提高耕地产出综合能力。

图1 耕地多功能时序演变趋势

2016—2019年是下降阶段,主要原因包括2个方面:(1)灌区农作物种植杂乱不统一，灌溉管理复杂;(2)和田地区以“林粮间作”模式为主，林粮间作模式中果树对粮食作物光合作用的影响较大，粮食单产逐年减少，并且和田河流域小麦收购量也呈下降态势，粮食安全问题逐渐凸显。

空间维度上，将中部4县贴近度均值作为对比依据。2009—2019年流域耕地综合功能演变稳定，西部地区不变，中部地区减弱，东部地区增强，如表3所示。2009年综合功能最强的是和田市、和田县和洛浦县。2019年综合功能最强的是墨玉县、洛浦县、和田县、和策勒县。其主要原因是，墨玉县和洛浦县位于和田河中游地区，地势平坦水资源相对充足，和田县依托较丰富的农业休闲旅游资源，拉动综合功能增强，但和田市农业生产功能减弱对中部地区影响较大，导致中部地区综合功能减弱。策勒县近几年农业发展态势良好，防风治沙和环境治理成效明显，耕地综合功能也逐年提升。

表3 耕地综合功能空间演变趋势

3.2 农业生产功能时空演变分析

时间维度上，2009—2019年流域耕地农业生产功能经过“两降一升”的演变依旧处于Ⅴ(强)等级，如图1所示。2009—2010年为下降阶段且幅度较大，主要原因是复种指数、耕地地均产值和节水灌溉率3项指标减少。2010—2016年为上升阶段，主要原因是耕地地均产值、节水灌溉率2项指标大幅度增加，这主要得益于进一步深入科技兴农战略以及推进南疆大型灌区和高效节水项目。2016—2019年下降原因与前者有所不同，一方面是因为随着新型城镇化发展导致耕地面积有所减少，一定程度上影响了耕地产出水平。另一方面是因为在推广实践能够带来更高经济效益的林粮间作模式过程中，果树与粮食作物的结构不够完善，管理水平有待提高，导致粮食单产水平下降。

空间维度上，2009—2019年流域耕地农业生产功能除和田市减弱幅度较大，其余县域变化较为稳定。西部地区不变，中部地区减弱，东部地区增强，如表4所示。2009年农业生产功能整体水平较高，最高的区域是和田市、墨玉县、洛浦县，说明在经济社会发展初期，农业生产功能主要受到地形、气候、水资源等因素的影响。由于和田河流域气候干燥，地势南高北低，所以绿洲多分布于河流附近的平坦地区。2019年，农业生产功能最高的区域是策勒县，主要原因是策勒县粮食单产水平、土地垦殖率、耕地地均产值、节水灌溉率4项指标均增加。中部地区的所有县域减弱，主要原因是农作物种植结构调整导致粮食单产水平降低，尤其是和田市、和田县由于林粮间作矛盾加剧，粮食作物播种面积以及产量有所减少，等级分别由Ⅴ(强)和Ⅲ(一般)下降至Ⅱ(较弱)。

表4 耕地农业生产功能空间演变趋势

3.3 社会保障功能时空演变分析

时间维度上，2009—2019年流域耕地社会保障功能在波动中等级由Ⅱ(较弱)上升至Ⅲ(一般)，如图1所示。其主要原因是农业对GDP的贡献、农业人员承载量和粮食品质保障3项指标增大，其中农业对GDP的贡献增长约1.8倍，说明耕地对和田河流域就业和经济的保障能力显著提升，主要得益于南疆特色林果业的发展，带动农业产值迅速增长，从而吸引更多的劳动力从事农业。但是近几年粮食产量下降，人均粮食占有量、粮食自给率2项指标减少，说明耕地对流域粮食安全的保障能力还有提升的空间。

空间维度上，2009—2019年流域耕地社会保障功能呈现出西部、中部和东部地区整体增强的趋势，如表5所示。2009年耕地社会保障功能最强的是和田县，其次是洛浦县和策勒县。2019年耕地社会保障功能最强的是策勒县，其次是和田市、墨玉县、洛浦县和皮山县。和田市、墨玉县和洛浦县是和田地区核心城市群，便于应用农业新技术以及销售农产品，一定程度上保障了许多农业从业人员的就业问题。皮山县和策勒县在其辐射带动下，耕地对就业和粮食安全的保障能力也逐步增强。和田县农药施用量高于农药施用安全标准，导致耕地对粮食数量和品质安全的保障能力下降。

表5 耕地社会保障功能空间演变趋势

3.4 生态服务功能时空演变分析

时间维度上，2009—2019年流域耕地生态服务功能演变趋势与综合功能相似，但等级由Ⅲ(一般)下降至Ⅱ(较弱)，如图1所示。2009—2014年为下降阶段，主要原因是化肥施用强度、农用塑料薄膜强度2项负向指标增加。说明农民可能一味追求农作物产量，过度依赖化肥和农用塑料薄膜。2014—2016年为上升阶段，主要原因是化肥施用强度、农用塑料薄膜强度减少和固碳释氧量、农田生态系统多样性增加。主要得益于流域近年来开始注重农业转型，特别是“三品一标”事业的发展和申请创建全国绿色食品原料标准化生产基地。2016—2019年为下降阶段，主要原因是固碳释氧量、人均耕地生态系统承载力和农田生态系统多样性3项指标减少幅度较大，说明农作物播种面积和产量减少，不仅会影响耕地农业生产功能而且与生态服务功能也密切相关。

空间维度上，2009—2019年流域耕地生态服务功能呈略微下降趋势，西部、中部地区减弱，东部地区不变，如表6所示。2009年耕地生态服务功能最强的是和田县、洛浦县和皮山县。2019年耕地生态功能最强的是和田县和墨玉县。墨玉县、和田县分别作为国家和自治区重点生态功能区，近年来生态建设和环境保护工作对耕地生态服务功能带来积极影响。但由于和田市和洛浦县固碳释氧量下降，导致中部地区生态服务功能减弱。皮山县生态服务功能减弱的主要原因是化肥施用强度和农用塑料薄膜强度仍表现出增加的趋势，亟待优化耕作方式。

表6 耕地生态服务功能空间演变趋势

3.5 景观休憩功能时空演变分析

时间维度上，2009—2019年流域耕地景观休憩功能经过“两升一降”的演变等级由Ⅰ(弱)上升至Ⅲ(一般)，如图1所示。2009—2012年为缓慢增长期，主要原因是城镇化进程加快，耕地面积扩大，耕地聚集度持续提高，连片程度趋势明显，但此阶段农业休闲旅游为探索阶段。2012—2015年为快速下降期，主要原因初显效益的休憩功能受到经济社会大环境的不利影响。2015—2019年为加速上升期，主要得益于多种措施相结合。第一，推进土地整理项目，优化耕地空间分布格局。第二，自治区启动农村公路“富民畅通”工程，道路通达度的提高促使游客在节假日体验农耕文化更为便捷，从而助推农业休闲旅游发展。第三，建设发展和田国家农业科技园，不仅促进一二三产业融合发展，同时为改善干旱荒漠区生态环境等方面发挥了积极作用。

空间维度上，2009—2019年流域耕地景观休憩功能呈现出西部、中部和东部地区整体增强的趋势，如表7所示。2009年耕地景观休憩功能最强的是和田市和和田县，2019年耕地景观休憩功能最强的是和田市。和田市耕地聚集度与规整度较高，并且作为和田地区的中心城市，是重要的交通枢纽，道路通达程度高。和田县主要依托相对丰富的星级农家乐、4A级风景区等农业休闲旅游资源，发展耕地景观休憩功能。墨玉县和洛浦县区位条件相对较好，作为和田国家农业科技园核心区和示范区，辐射带动耕地景观休憩功能增强。皮山县和策勒县受地形地势影响，耕地聚集度和规整度低于中部地区，旅游资源也相对匮乏，但通过积极引进先进的方法和技术，并结合本地人文和自然特色发展特色乡村旅游，景观休憩功能得到一定程度的提升。

表7 耕地景观休憩功能空间演变趋势

3.6 明确耕地主导功能

基于熵权TOPSIS模型对耕地农业生产、社会保障、生态服务、景观休憩功能的评价结果，将各县域2019年贴近度数值的最大值作为该地区耕地的主导功能，具体可以划分为农业主导型、社会主导型、生态主导型和景观休憩主导型4种类型。以农业生产功能为主导的是洛浦县、策勒县，以社会保障功能为主导的是皮山县，以生态服务功能为主导的是墨玉县、和田县，以景观休憩功能为主导的是和田市。

4 结论与建议

4.1 结论

立足和田河流域耕地资源禀赋，构建和田河流域耕地多功能评价指标体系，把耕地功能划分为农业生产、社会保障、生态服务和景观休憩4种类型，甄选出表征各项功能的评价指标，运用熵权TOPSIS模型分析其时空演变规律，明确各县域耕地主导功能。主要结论如下。

1) 从时间维度上，2009—2019年和田河流域耕地综合功能稳定增强由Ⅲ(一般)上升至Ⅳ(较强)等级。农业生产功能稳定于Ⅴ(强)等级。社会保障功能逐渐增强由Ⅱ(较弱)上升至Ⅲ(一般)等级。生态服务功能略微减弱由Ⅲ(一般)下降至Ⅱ(较弱)等级。景观休憩功能较快增强由Ⅰ(弱)上升至Ⅲ(一般)等级。

2) 从空间维度上，2009—2019年和田河流域耕地多功能空间分布特征显著。综合功能和农业生产功能西部不变中部减弱东部增强。社会保障、景观休憩功能西部、中部和东部地区均增强。生态服务功能西部中部减弱东部不变。

3) 依据各县域贴近度数值的最大值，流域内耕地主导功能为生产型(洛浦县、策勒县)、社会型(皮山县)、生态型(墨玉县、和田县)、景观休憩型(和田市)4种类型。

4.2 建议

以农业生产功能为主导的区域，后期不仅应夯实农产品生产基础，继续强化生产能力，以确保农产品的供应和储备。还应该注重耕地的生态价值，实施测土配方施肥，推广有机肥以及保护性耕作技术，力求做到合理施肥和培肥地力。并且积极拓展景观休憩功能，依托和田河流域独特的干旱区绿洲农业景观和少数民族风俗风情，构建农村产业融合发展体系，从而提高耕地产出的经济效益，保障和改善民生。

以社会保障功能为主导的区域，该区域耕地的经济效益较高，但粮食产出水平较低。后期不仅要着力于粮食安全问题，通过引进高产新品种、调整果树种植密度、完善粮食补贴政策等措施，积极探索实现“林粮间作”效益最大化的模式，提升耕地农业生产能力。而且要以可持续发展为核心，改善农业生态环境为突破口，运用先进的节水灌溉、耕作、覆膜等技术，提高农业系统物质循环和能量转化效率，维护耕地生态系统的稳定，实现生态与农业协调发展。

以生态服务功能为主导的区域，该区域耕地生态环境良好，后期可以加强农业生产主导性，推进绿色农产品生产基地建设，以提升农产品产量和品质为核心，建立健全农产品质量安全追溯体系和责任追究体系。还可以继续完善农村道路体系，开展农村土地整理，不仅可以便于机械化耕作，而且能够提高景观美学价值，吸引更多城市及郊区游客，助力发展农业休闲观光旅游，在发展绿色农业的同时带动农产品加工业、交通运输业、旅游服务业发展，在稳定耕地生态功能的基础上，增强社会保障功能，发掘耕地潜在功能。

以景观休憩功能为主导的区域，后期不仅可以通过土地整治、建立生态补偿机制、提高农业节水关键技术等手段，加强农业生产和生态服务功能，还可以把“一乡一业”、“一村一品”的理念融入丰富的旅游资源。提高农业休闲示范园、星级农家乐的基础设施建设水平，发展特色采摘以及优质的住宿、餐饮服务。依托农村文化能人，开发具有民族特色的手工艺品和绘制作品等旅游产品，追求耕地经济、社会、生态、景观、旅游多效益的统一。