焦點(diǎn)關(guān)注：耕地集約化是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、土地面積約束、人口增長(zhǎng)與技術(shù)進(jìn)步等壓力作用下人類土地利用的必然選擇。作者在論文中從耕地集約化、農(nóng)業(yè)可持續(xù)利用、生態(tài)保護(hù)及糧食安全的互動(dòng)框架切入，對(duì)現(xiàn)有耕地集約化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行了系統(tǒng)梳理，構(gòu)建了基于互動(dòng)框架的耕地集約化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并對(duì)現(xiàn)有技術(shù)、方法及相關(guān)成果分別評(píng)述，提出了下一步的研究要點(diǎn)及發(fā)展方向。研究認(rèn)為耕地集約化、農(nóng)業(yè)可持續(xù)、生態(tài)環(huán)境及糧食安全之間主要存在正負(fù)雙重及互相促進(jìn)作用。目前評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要從頻度、投入、產(chǎn)出、潛力、增產(chǎn)、綜合指標(biāo)體系、集約度及能值等多個(gè)方面考慮?；诨?dòng)框架的耕地集約化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包括地均勞動(dòng)力投入、地均化肥、農(nóng)藥投入及灌溉指數(shù)等基本指標(biāo)，糧食安全系數(shù)、非農(nóng)指數(shù)和人均耕地面積等表征農(nóng)業(yè)可持續(xù)的指標(biāo)，地下水礦化度、生物多樣性和碳排放等影響生態(tài)保護(hù)的指標(biāo)，以及復(fù)種指數(shù)、穩(wěn)產(chǎn)指數(shù)、糧食單產(chǎn)和地均產(chǎn)值等與糧食安全密切的指標(biāo)；具體評(píng)價(jià)時(shí)還需依據(jù)不同研究區(qū)、研究尺度進(jìn)行針對(duì)性選擇和修訂。研究方法中，頻度指標(biāo)是遙感技術(shù)在耕地集約化領(lǐng)域的重點(diǎn)關(guān)注熱點(diǎn)之一；潛力指標(biāo)以模型模擬為主；增產(chǎn)指標(biāo)中，產(chǎn)量差研究成果豐富，收獲面積差所受關(guān)注較少；集約度綜合測(cè)度模型也是較為常用的方法。此外，還可引入其他相關(guān)成果開(kāi)展評(píng)價(jià)。今后耕地集約化指標(biāo)類型呈多樣化態(tài)勢(shì)，需推動(dòng)新方法與新技術(shù)手段的綜合集成。
集約化發(fā)生在土地面積為約束條件的情況下，非土地投入不斷增加的過(guò)程中，邊際收益恰好等于邊際成本的臨界點(diǎn)。BROOKFIELD描述集約化是為了獲得較高的長(zhǎng)期產(chǎn)品，用勞動(dòng)力、資本和技術(shù)或者其中任何組合替代固化土地進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程。農(nóng)業(yè)土地集約化概念的提出較早，KATES、NETTING和SHRIAR等認(rèn)為與耕作的外延式擴(kuò)張相比，農(nóng)業(yè)集約化是通過(guò)持續(xù)增加單位面積投入提高土地生產(chǎn)率的過(guò)程。面對(duì)國(guó)內(nèi)外糧食安全戰(zhàn)略需求、耕作精細(xì)化、生態(tài)安全、農(nóng)業(yè)綠色化、新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)體系、新的消費(fèi)結(jié)構(gòu)與需求等發(fā)展形勢(shì)，耕地集約化的理論研究與實(shí)踐探索面臨一系列挑戰(zhàn)，亟需厘清集約化現(xiàn)狀及相關(guān)成果，為進(jìn)一步科學(xué)探索與政策決策提供參考依據(jù)。
呂曉等認(rèn)為近30年中國(guó)耕地集約利用研究表現(xiàn)出研究視角與分析尺度的多元化、研究?jī)?nèi)容廣泛化以及研究方法的實(shí)證化等特點(diǎn)，但缺少全球尺度下不同國(guó)家與地區(qū)以及結(jié)合氣候、生態(tài)等要素與遙感數(shù)據(jù)的耕地集約化分析與總結(jié)。朱會(huì)義等從土地可持續(xù)利用角度，圍繞基本特征與測(cè)度指標(biāo)、極值問(wèn)題與潛力研究、驅(qū)動(dòng)因素與限制因素、環(huán)境影響與可持續(xù)集約化等4個(gè)方面，評(píng)述了土地利用集約化的主要成果，不過(guò)其內(nèi)容并非只針對(duì)耕地集約化，還涉及其他用地類型。本研究試圖在明確耕地集約化與農(nóng)業(yè)可持續(xù)、生態(tài)保護(hù)及糧食安全互動(dòng)框架基礎(chǔ)上，評(píng)述耕地集約化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)成及其優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)不同指標(biāo)體系下的評(píng)價(jià)方法及關(guān)鍵技術(shù)，梳理近年來(lái)取得的重要進(jìn)展，以期為系統(tǒng)開(kāi)展耕地集約化研究，推動(dòng)糧食安全、生態(tài)保護(hù)及農(nóng)業(yè)可持續(xù)研究提供參考。
1、耕地集約化與農(nóng)業(yè)可持續(xù)、生態(tài)保護(hù)及糧食安全的互動(dòng)框架
1.1、耕地集約化與農(nóng)業(yè)可持續(xù)
1950年以來(lái)，通過(guò)增加化肥與農(nóng)藥投入，選擇最優(yōu)管理方式、機(jī)械化、灌溉和改良品種等可持續(xù)利用與管理方式，國(guó)外迅速實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)集約化的過(guò)程，可持續(xù)集約化道路得到廣泛支持，有效緩解了對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的壓力，促進(jìn)了以休耕為主的土地保護(hù)策略。隨著歐洲環(huán)境計(jì)劃項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，以高干物質(zhì)產(chǎn)量和環(huán)境服務(wù)為內(nèi)容的農(nóng)業(yè)環(huán)境可持續(xù)概念日益受到重視，眾多公共部門及學(xué)術(shù)組織逐步將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)向復(fù)合農(nóng)業(yè)、精細(xì)農(nóng)業(yè)、保護(hù)性農(nóng)業(yè)和有機(jī)農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。復(fù)合農(nóng)業(yè)的低投入型耕作方式促進(jìn)了資源可持續(xù)利用，有機(jī)農(nóng)業(yè)由于禁止化學(xué)物質(zhì)投入，將非再生資源和非農(nóng)業(yè)投入減至最小化，改善了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)過(guò)程，更有利于集約化的效率與可持續(xù)發(fā)展。
1.2、耕地集約化與生態(tài)保護(hù)
土地集約化會(huì)對(duì)陸地和水文生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生正負(fù)雙重影響。從1961年起，節(jié)約用地和農(nóng)業(yè)集約化避免了1600億噸的碳排放，小尺度生態(tài)農(nóng)業(yè)較少投入化學(xué)物質(zhì)，被認(rèn)為比傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化農(nóng)業(yè)對(duì)生物多樣性更為有利。但全球各地不同的集約化過(guò)程也影響到了人類與生態(tài)系統(tǒng)的健康，密集種植作物和牧業(yè)生產(chǎn)等過(guò)度集約化使很多發(fā)達(dá)國(guó)家遭受環(huán)境污染。持續(xù)不斷的化肥、農(nóng)藥等投入以及景觀要素的減少，對(duì)生物多樣性以及生態(tài)系統(tǒng)功能產(chǎn)生不利影響。灌溉會(huì)引發(fā)土壤鹽堿化并對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生層疊效應(yīng)。中國(guó)的農(nóng)業(yè)過(guò)度集約化被認(rèn)為是導(dǎo)致非點(diǎn)源污染和改變水體質(zhì)量的主要來(lái)源。
1.3、耕地集約化與糧食安全
耕地集約化是針對(duì)耕地資源有限、耕地減少、單產(chǎn)增加及糧食安全戰(zhàn)略的優(yōu)先考慮途徑。過(guò)去30年，耕地集約化帶來(lái)的糧食單產(chǎn)增加對(duì)于糧食總產(chǎn)量的增加具有很大貢獻(xiàn)。肥料、農(nóng)藥、灌溉、機(jī)械化和作物改良品種的有效使用成為增加全球糧食生產(chǎn)的主要貢獻(xiàn)因子。綠色革命背景下的科學(xué)研究、生產(chǎn)發(fā)展和技術(shù)轉(zhuǎn)讓創(chuàng)新帶來(lái)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率的極大增長(zhǎng)，RUDEL對(duì)1970—2005年的10種主要作物生產(chǎn)率研究表明技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)率提高將使農(nóng)產(chǎn)品更為便宜，并導(dǎo)致糧食需求增加，這在具有一定需求彈性的經(jīng)濟(jì)作物上（例如巴西大豆）表現(xiàn)尤為明顯。
綜上，自然界是一個(gè)相互聯(lián)系的系統(tǒng)，往往某一方面發(fā)生改變會(huì)引起自然界其他功能的變化。耕地集約化與農(nóng)業(yè)可持續(xù)、生態(tài)保護(hù)及糧食安全構(gòu)成的互動(dòng)框架同樣是一個(gè)完整的系統(tǒng)，互動(dòng)框架內(nèi)一種要素發(fā)生改變，會(huì)引起框架內(nèi)其他要素的改變。在這個(gè)框架內(nèi)，農(nóng)業(yè)可持續(xù)與生態(tài)環(huán)境之間以互相促進(jìn)及正相關(guān)作用為主。耕地集約化對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)利用及生態(tài)環(huán)境會(huì)帶來(lái)正負(fù)雙重影響，需注重技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)力提高情況下各投入要素的合理有效及精細(xì)化利用。耕地集約化對(duì)糧食安全以正面積極影響為主，集約化水平提高可以促進(jìn)糧食需求的增加，而農(nóng)業(yè)可持續(xù)及生態(tài)環(huán)境良好是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久糧食安全的最終保障。加強(qiáng)耕地集約化與其他三要素的研究，可以更清楚地了解它們之間的相互關(guān)系，為選取耕地集約化評(píng)價(jià)指標(biāo)提供參考，以期提高耕地集約化水平，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)框架的良性循環(huán)。
2、耕地集約化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
實(shí)現(xiàn)耕地集約化評(píng)價(jià)，有利于充分發(fā)揮耕地使用價(jià)值，提高耕地利用率，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在評(píng)價(jià)過(guò)程中，評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取直接決定了評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性與適用性。目前的耕地集約化評(píng)價(jià)指標(biāo)可以從頻度、投入、產(chǎn)出、潛力、增產(chǎn)、綜合指標(biāo)體系、集約度及能值等多個(gè)方面考慮。
（1）頻度指標(biāo)，最初采用休耕期指代。因其不便統(tǒng)計(jì)比較，隨后提出復(fù)種指數(shù)，通常用農(nóng)作物播種面積與耕地面積的比值表示，成為代表耕地集約利用程度的基礎(chǔ)性指標(biāo)之一，是增加作物產(chǎn)量的最簡(jiǎn)單方法。一般來(lái)講，復(fù)種指數(shù)越高，耕地生產(chǎn)率也越高。
（2）投入指標(biāo)，指采用價(jià)值形態(tài)或?qū)嵨镄螒B(tài)的單位面積投入的各項(xiàng)成本指標(biāo)，包括勞動(dòng)力、農(nóng)業(yè)機(jī)械、化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、種子等眾多要素，更適用于分析農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。
（3）產(chǎn)出指標(biāo)，采用單位耕地面積產(chǎn)量和耕地產(chǎn)值測(cè)算耕地集約利用程度，一般只限于同一地區(qū)同類作物之間時(shí)序變化研究，具體應(yīng)用中通常與頻度和投入指標(biāo)相結(jié)合。
（4）構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行復(fù)合測(cè)度，多鑒于“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”，以投入強(qiáng)度、利用程度、產(chǎn)出效果、持續(xù)狀況等方面為準(zhǔn)則層，在此基礎(chǔ)上篩選隸屬于不同準(zhǔn)則的具體指標(biāo)，構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，有效避免了單項(xiàng)指標(biāo)測(cè)度的不完備，但同時(shí)應(yīng)注意所選指標(biāo)的準(zhǔn)確性、數(shù)據(jù)的可獲得性及指標(biāo)之間的相關(guān)性等問(wèn)題。
（5）潛力指標(biāo)，通過(guò)復(fù)種潛力、產(chǎn)出潛力及經(jīng)濟(jì)潛力，分別從頻度、產(chǎn)出、投入報(bào)酬角度，揭示耕地利用集約化的發(fā)展?jié)摿?，通常采用模型法估算，但其精確性往往需要進(jìn)一步驗(yàn)證。
（6）增產(chǎn)指標(biāo)，采用產(chǎn)量差或收獲面積差來(lái)度量，產(chǎn)量差指作物可獲得的上限產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量之間的差距，其成果較為豐富。收獲面積差指理論上的最大復(fù)種潛力與實(shí)際復(fù)種指數(shù)的差距，目前所受關(guān)注較少。
（7）集約度，是度量現(xiàn)實(shí)中耕地利用集約程度的指標(biāo)，有產(chǎn)出指標(biāo)測(cè)度、實(shí)物形態(tài)的投入與產(chǎn)出指標(biāo)相結(jié)合測(cè)度、價(jià)值形態(tài)的投入成本指標(biāo)測(cè)度以及綜合測(cè)度。
（8）能值法，根據(jù)耕地各實(shí)物投入的能值轉(zhuǎn)換率，采用能值形態(tài)對(duì)勞動(dòng)力、機(jī)械化、化肥、農(nóng)藥及地膜等投入指標(biāo)統(tǒng)一量綱后，進(jìn)行耕地利用集約度的測(cè)度，此方法對(duì)于各投入要素的數(shù)據(jù)可獲取性要求較高，是近年來(lái)新興的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
3、基于互動(dòng)框架的耕地集約化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
土地是一個(gè)復(fù)雜的自然-經(jīng)濟(jì)綜合體，地處不同區(qū)域的耕地，其集約化水平存在差異。本次借鑒上述國(guó)內(nèi)外耕地集約化評(píng)價(jià)工作的基礎(chǔ)指標(biāo)，進(jìn)而以耕地集約化與農(nóng)業(yè)可持續(xù)、生態(tài)保護(hù)及糧食安全互動(dòng)框架為理論基礎(chǔ)，綜合考慮影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)、生態(tài)保護(hù)和糧食安全的各類限制因子，通過(guò)分析各限制因子與耕地集約化的關(guān)系，推導(dǎo)出基于互動(dòng)框架的耕地集約化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。其中，地均勞動(dòng)力投入、地均化肥及農(nóng)藥投入及灌溉指數(shù)等屬于耕地集約化評(píng)價(jià)基本指標(biāo)。影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)的因子主要包括糧食安全系數(shù)、非農(nóng)指數(shù)和人均耕地面積等；影響生態(tài)保護(hù)的因素有地下水礦化度、生物多樣性和碳排放等；影響糧食安全的主要有復(fù)種指數(shù)、穩(wěn)產(chǎn)指數(shù)、糧食單產(chǎn)及地均產(chǎn)值等因素。
后期的具體評(píng)價(jià)工作中，獲取各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)資料及評(píng)價(jià)單元的選擇是耕地集約化評(píng)價(jià)的重要工作內(nèi)容?；诨?dòng)框架的耕地集約化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要涉及農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（包括投入指標(biāo)、產(chǎn)出指標(biāo)和持續(xù)狀況）、遙感解譯數(shù)據(jù)（包括利用程度）和土壤采樣及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（包括生態(tài)指標(biāo)）。需要注意的是，評(píng)價(jià)單元的選擇需考慮研究尺度以及多源數(shù)據(jù)融合等問(wèn)題。例如以市或縣為基本評(píng)價(jià)單元評(píng)價(jià)全國(guó)或區(qū)域耕地集約化水平，所選取指標(biāo)將以統(tǒng)計(jì)年鑒等較粗指標(biāo)為主，其他指標(biāo)可以通過(guò)樣點(diǎn)插值或者其他方法統(tǒng)計(jì)縣域單元的均值來(lái)取值，此類評(píng)價(jià)對(duì)數(shù)據(jù)空間分異性要求相對(duì)較低。如果以較小尺度如地塊為基本評(píng)價(jià)單元，評(píng)價(jià)一個(gè)農(nóng)區(qū)的耕地集約化水平，氣候或大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)投入背景可以看作近似一致，此種評(píng)價(jià)研究的指標(biāo)選取以精細(xì)化、反映耕地地塊特征的指標(biāo)為主，借助采樣點(diǎn)插值、農(nóng)戶調(diào)查結(jié)果與地塊空間關(guān)聯(lián)等方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。由此可見(jiàn)，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系難以普適性，只能說(shuō)大的準(zhǔn)則層如投入、產(chǎn)出、生態(tài)等可以具有指導(dǎo)性意義，而方案層的具體指標(biāo)作為參考，具體評(píng)價(jià)時(shí)還需依據(jù)不同研究區(qū)、研究尺度進(jìn)行針對(duì)性選擇和修訂。
4、耕地集約化評(píng)價(jià)方法
針對(duì)不同的耕地集約化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，所選取的評(píng)價(jià)方法也各有不同。國(guó)內(nèi)外土地工作者在耕地集約化評(píng)價(jià)方法的選取上，既有基于各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)方法，也有其他的一些評(píng)價(jià)方法。
4.1、基于頻度指標(biāo)的耕地集約化評(píng)價(jià)方法
復(fù)種能較好地反映耕地集約化的逐年變化過(guò)程，在全球大多數(shù)地區(qū)，尤其在降水充沛、高溫和較長(zhǎng)生長(zhǎng)季的熱帶地區(qū)非常普遍。左麗君、唐華俊、張偉等分別對(duì)國(guó)內(nèi)外復(fù)種指數(shù)研究進(jìn)行了評(píng)述，普遍認(rèn)為耕地復(fù)種指數(shù)提取方法，經(jīng)歷了基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)向遙感手段轉(zhuǎn)變的過(guò)程。
基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的方法，可以借助計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型（如Theil指數(shù)）、GIS空間分析技術(shù)（如探索性空間數(shù)據(jù)分析）等探討復(fù)種指數(shù)的時(shí)空差異及演變規(guī)律。利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)雖然計(jì)算簡(jiǎn)便，但忽視了統(tǒng)計(jì)單元內(nèi)的空間異質(zhì)性。
目前，基于遙感的復(fù)種指數(shù)提取方法仍處于發(fā)展中，主要集中在兩個(gè)方面：其一主要根據(jù)時(shí)間序列植被指數(shù)，利用不同的擬合方法得到作物生長(zhǎng)曲線，實(shí)現(xiàn)作物復(fù)種模式有效監(jiān)測(cè)；其二是對(duì)各類耕地復(fù)種模式的提取。國(guó)外大多利用多尺度遙感數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式，集中針對(duì)人均耕地較少、復(fù)種措施較為普遍的亞非地區(qū)，尤其是亞洲地區(qū)，也有部分面向全球耕地復(fù)種指數(shù)的研究。峰值法、二次差分法、傅里葉變換法、決策樹(shù)法、交叉擬合度檢驗(yàn)法、直接比較法、形態(tài)匹配法以及小波變換法等是國(guó)內(nèi)外反演提取耕地復(fù)種指數(shù)信息的常用方法。
農(nóng)作物集約化種植方式是作物連作、輪作、間種與套種等的綜合概括。相較于復(fù)種模式，農(nóng)作物種植方式遙感監(jiān)測(cè)是更高層次的遙感應(yīng)用，主要利用時(shí)間序列遙感數(shù)據(jù)，根據(jù)作物植被指數(shù)的變化規(guī)律區(qū)分不同作物生育周期，判斷不同復(fù)種模式下作物的種植順序和方式。目前研究主要依據(jù)IRS+LISS-I多時(shí)相、TM、ETM+以及MODIS數(shù)據(jù)，采用監(jiān)督與非監(jiān)督分類法、傅里葉變換分析法、多階段分類方法等分別對(duì)印度、黃河三角洲、湖北漳河灌區(qū)以及華北地區(qū)開(kāi)展農(nóng)作物種植方式遙感監(jiān)測(cè)。
4.2、基于潛力指標(biāo)的耕地集約化評(píng)價(jià)方法
氣候變化通過(guò)改變熱量條件和生長(zhǎng)季，對(duì)復(fù)種潛力有實(shí)質(zhì)影響；可以在GIS軟件的支持下，利用氣候參數(shù)和土壤條件等因素評(píng)估作物復(fù)種潛力，目前有FAO提出的農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)（AEZ）法，取積溫、降水與復(fù)種指數(shù)的外包絡(luò)線方程法，以及遙感數(shù)據(jù)與隨機(jī)前沿分析相結(jié)合的方法。YANG等研究表明由于溫度上升中國(guó)作物種植北界明顯向北部和西北地區(qū)擴(kuò)展，未來(lái)可能通過(guò)北部地區(qū)一熟制向兩熟制、南部地區(qū)兩熟制向三熟制轉(zhuǎn)變來(lái)增加糧食生產(chǎn)。ZHANG等考慮氣候、地形和水資源，發(fā)現(xiàn)氣候變暖使西藏高原一些地區(qū)的種植強(qiáng)度顯著增長(zhǎng)。FISCHER等全球農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)作物適宜性分析中，通過(guò)單一適宜性作物生長(zhǎng)期和溫度需求定義了大量的復(fù)種潛力區(qū)。LIU等研究表明1960—2000年期間中國(guó)一熟制面積減少三熟制作物面積顯著增加，氣候變化使水澆地和旱地的復(fù)種潛力分別增加了13%和7%。
作物生產(chǎn)潛力具有長(zhǎng)期的研究歷史，包括從最早的光能利用潛力、作物生長(zhǎng)數(shù)值模擬模型及FAO生產(chǎn)力計(jì)算模型、光熱水潛力，以及后來(lái)發(fā)展起來(lái)的與碳循環(huán)研究以及全球變化結(jié)合的WOFOST、EPIC、SUCROS、CERES、DSSAT等諸多模擬模型。
經(jīng)濟(jì)潛力揭示了生產(chǎn)要素與技術(shù)水平不變、現(xiàn)有市場(chǎng)價(jià)格調(diào)節(jié)下耕地集約化的投入潛力，因此并非長(zhǎng)期潛力。目前估算投入潛力最有效的方法是生產(chǎn)函數(shù)法。生產(chǎn)函數(shù)有多種形式，其中由美國(guó)數(shù)學(xué)家COBB和經(jīng)濟(jì)學(xué)家DOUGLAS提出的COBB-DOUGLAS生產(chǎn)函數(shù)應(yīng)用最為廣泛。
4.3、基于增產(chǎn)指標(biāo)的耕地集約化評(píng)價(jià)方法
產(chǎn)量差受到了國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注，主要包括三方面概念：一種是作物模型模擬產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量之差；一種是試驗(yàn)樣地產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量之差；一種是農(nóng)民最高產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量之差，造成該產(chǎn)量差的主要因素取決于農(nóng)戶的知識(shí)應(yīng)用能力、技術(shù)水平限制以及高成本低回報(bào)的市場(chǎng)條件等經(jīng)濟(jì)因素。產(chǎn)量差研究方法有兩種途徑：一種是試驗(yàn)調(diào)查及統(tǒng)計(jì)分析；一種是運(yùn)用作物模擬模型。前者更有針對(duì)性，但是試驗(yàn)費(fèi)用大，且要求足夠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；后者不能對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中的所有管理措施精確定量化。實(shí)際研究中，可綜合利用統(tǒng)計(jì)方法、作物模擬模型及遙感方法，發(fā)揮各種方法的優(yōu)勢(shì)。
發(fā)達(dá)國(guó)家因栽培管理水平相對(duì)較高，作物產(chǎn)量提升空間較小。即使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率最高的地區(qū)可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和農(nóng)戶實(shí)際產(chǎn)量之間仍舊存在很大的產(chǎn)量差。2013年全球產(chǎn)量差A(yù)tlas項(xiàng)目發(fā)表了從地方到全球尺度、關(guān)于產(chǎn)量差內(nèi)涵、方法和應(yīng)用等系列?？?，有助于在方法選擇、數(shù)據(jù)來(lái)源、模型等方面達(dá)成科學(xué)共識(shí)，也有利于分析不同空間尺度增加作物產(chǎn)量的限制因素。部分學(xué)者認(rèn)為通過(guò)縮小產(chǎn)量差持續(xù)提高全球糧食供應(yīng)將對(duì)環(huán)境和糧食生產(chǎn)能力造成不確定性影響，有必要識(shí)別地方、區(qū)域以及全球技術(shù)水平、基礎(chǔ)設(shè)施和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素的不同解決辦法，緩解區(qū)域環(huán)境和社會(huì)外部性等縮減產(chǎn)量差和影響集約化生產(chǎn)的限制因素。RAY等研究表明1961—2008年全球很多地區(qū)玉米、水稻、小麥和大豆產(chǎn)量持續(xù)增加，還有大約1/4耕地作物播種面積增長(zhǎng)地區(qū)的產(chǎn)量沒(méi)有改善、甚至停滯或暴跌。RAY等利用1968—2008年數(shù)據(jù)和線性回歸模型預(yù)測(cè)玉米、水稻、小麥和大豆產(chǎn)量分別年增加1.6%、1.0%、0.9%和1.3%，比2050年糧食產(chǎn)量年增加2.4%的需求預(yù)測(cè)少很多。這些研究表明農(nóng)戶實(shí)際產(chǎn)量向作物潛在產(chǎn)量上限增加變得更加困難。
收獲面積差是在復(fù)種指數(shù)及復(fù)種潛力指數(shù)基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的新概念，有利于認(rèn)識(shí)復(fù)種頻率與作物生產(chǎn)潛力等信息，目前所受關(guān)注較少。最近RAY等利用WorldClim月平均最低溫、閾值10℃以及來(lái)源于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的實(shí)際收獲面積差數(shù)據(jù)，分析了耕地最大潛在收獲面積差。WU等建立了基于氣候數(shù)據(jù)的耕地復(fù)種潛力估算模型和基于遙感觀測(cè)的耕地復(fù)種指數(shù)提取模型，利用潛在復(fù)種指數(shù)和實(shí)際復(fù)種指數(shù)計(jì)算耕作強(qiáng)度差，分析其在全球不同區(qū)域及國(guó)家的差異性，重點(diǎn)分析其在糧食安全高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域和國(guó)家的空間分布，并估算通過(guò)減小耕作強(qiáng)度差可以增加的耕地收獲面積數(shù)量。需要注意的一點(diǎn)，并不是任何地區(qū)都需縮小收獲面積差，要在投入（如灌溉、施肥、除草劑和農(nóng)藥）、產(chǎn)出、其他農(nóng)業(yè)系統(tǒng)參數(shù)（如土壤有機(jī)碳、生物多樣性等）及驅(qū)動(dòng)力等整體框架中仔細(xì)權(quán)衡，也受到交通網(wǎng)絡(luò)、技術(shù)革新、土地管理和農(nóng)民信用等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的限制。
4.4、基于投入產(chǎn)出要素及集約度等綜合測(cè)度的耕地集約化評(píng)價(jià)方法
從投入角度理解土地利用集約化的代表人物是BROOKFIELD。表征投入變化的特征指標(biāo)，一般采用德國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)家BRINKMANN提出的包含勞動(dòng)投入和各種資本投入的集約度指標(biāo)，定義為單位土地面積的勞動(dòng)工資、資本消耗和經(jīng)營(yíng)資本利息的總和。不過(guò)由于投入要素中包含資本、勞動(dòng)、技術(shù)等不同屬性的生產(chǎn)要素，最后給出一個(gè)可以比較的集約度數(shù)值，面臨一系列定量和統(tǒng)一測(cè)度問(wèn)題。
運(yùn)用頻度、投入或產(chǎn)出等單項(xiàng)指標(biāo)測(cè)度能夠在單個(gè)側(cè)面對(duì)耕地集約化進(jìn)行深入剖析，但難以全面反映耕地集約利用的綜合性。因此，通常將頻度、投入與產(chǎn)出指標(biāo)等相結(jié)合，構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系或集約度指數(shù)模型開(kāi)展評(píng)價(jià)分析。
國(guó)內(nèi)對(duì)耕地利用集約度的研究主要集中在耕地利用集約度的測(cè)度方法、變化規(guī)律、時(shí)空差異、結(jié)構(gòu)特征和影響因素等方面。Theil 指數(shù)可以測(cè)度區(qū)域差異，計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型分析其影響因素。LIU等以價(jià)值形態(tài)的農(nóng)作物種植成本為表征指標(biāo)，對(duì)中國(guó)1980—2002年農(nóng)地利用集約度的變化特征進(jìn)行了年際間、不同種植業(yè)之間與不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平區(qū)域之間的比較研究。王秀圓等利用農(nóng)戶調(diào)查樣本，基于貨幣額衡量生產(chǎn)成本，對(duì)比分析不同生計(jì)類型農(nóng)戶間耕地利用集約度的差異，從農(nóng)戶耕地勞動(dòng)集約度、資本集約度等分別構(gòu)建實(shí)物形態(tài)指標(biāo)與綜合價(jià)值形態(tài)指標(biāo)，對(duì)耕地利用集約度的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析比較。陳瑜琦、張琳等研究發(fā)現(xiàn)耕地利用集約度的結(jié)構(gòu)特征會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展而變化，資金投入逐步替代勞動(dòng)投入是基本趨勢(shì)。
4.5、其他評(píng)價(jià)方法
除了上述基于各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及相應(yīng)技術(shù)手段與評(píng)價(jià)方法的研究之外，還有其他類型方法同樣值得關(guān)注。例如將農(nóng)戶調(diào)查法與計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型相結(jié)合、對(duì)比分析法、GIS與計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型相結(jié)合以及相關(guān)成果引入借鑒等方式，使得耕地集約化研究更加關(guān)注微觀層面（農(nóng)戶尺度），也能進(jìn)一步切合實(shí)際情況。農(nóng)戶尺度上，農(nóng)戶的家庭人口結(jié)構(gòu)、生活水平、資產(chǎn)規(guī)模、抗風(fēng)險(xiǎn)能力、經(jīng)驗(yàn)和技能、受教育水平等因素會(huì)影響到農(nóng)戶的土地利用決策，進(jìn)而影響其土地利用集約化水平。但是這些因素具有較大的變異性，很難與耕地集約化之間建立普適性關(guān)系，只能針對(duì)具體情況進(jìn)行具體分析。
5、結(jié)論與展望
科學(xué)的實(shí)現(xiàn)耕地集約化評(píng)價(jià)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，目前的研究尚未形成完整體系。本文從耕地集約化與農(nóng)業(yè)可持續(xù)利用、生態(tài)保護(hù)及糧食安全的互動(dòng)框架切入，對(duì)國(guó)內(nèi)外耕地集約化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了系統(tǒng)梳理，并探討性構(gòu)建了基于互動(dòng)框架的耕地集約化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。總體來(lái)看，今后耕地集約化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)方法分別趨向于多樣化、集成化等方向發(fā)展，現(xiàn)主要從以下兩個(gè)方面提出未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)和研究要點(diǎn)：
（1）耕地集約化指標(biāo)類型呈多樣化態(tài)勢(shì)。耕地集約化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系涉及土地科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、生態(tài)學(xué)、地理學(xué)等方面，屬于多學(xué)科交叉研究領(lǐng)域，評(píng)價(jià)指標(biāo)亦從多個(gè)方面賦予耕地集約化發(fā)展水平不同的內(nèi)涵。由于地域差異性、時(shí)空尺度不同等原因，尚缺乏普世性的指標(biāo)體系標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)各地區(qū)考慮的因素及相應(yīng)指標(biāo)也大不相同。今后，在現(xiàn)有評(píng)價(jià)指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，亦結(jié)合技術(shù)進(jìn)步、生產(chǎn)力提高及對(duì)生態(tài)環(huán)境的新要求，考慮耕地集約化與農(nóng)業(yè)可持續(xù)、生態(tài)保護(hù)及糧食安全互動(dòng)關(guān)系，對(duì)不同研究區(qū)域、不同研究尺度的指標(biāo)體系予以進(jìn)一步深入細(xì)化及外延拓展，依據(jù)地域差異及數(shù)據(jù)獲取特點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性選擇和修訂。
（2）評(píng)價(jià)方法與技術(shù)手段的綜合集成態(tài)勢(shì)。現(xiàn)有研究主要采用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、農(nóng)戶調(diào)查數(shù)據(jù)、試驗(yàn)分析數(shù)據(jù)及遙感數(shù)據(jù)，利用計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型、遙感、地理信息系統(tǒng)、農(nóng)戶調(diào)查等不同方法及其相互結(jié)合對(duì)耕地集約化的不同側(cè)面開(kāi)展研究。隨著海量多樣數(shù)據(jù)的積累以及大數(shù)據(jù)分析手段的引入，如何將多源指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一個(gè)評(píng)價(jià)單元仍舊是耕地集約化研究的難點(diǎn)問(wèn)題，今后還需加強(qiáng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)的結(jié)合，融合多源數(shù)據(jù)以形成有效的分析數(shù)據(jù)集；整合不同模型與測(cè)度方法，構(gòu)建耕地集約化評(píng)價(jià)方法庫(kù)，深入分析耕地集約利用過(guò)程、格局、機(jī)理和效應(yīng)。此外，隨著GPS及無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，可以采用高新技術(shù)開(kāi)展精細(xì)化耕作監(jiān)測(cè)及管理研究，構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模型，開(kāi)展農(nóng)戶決策行為模擬，引領(lǐng)耕地集約化研究的新方向。
作者簡(jiǎn)介：石淑芹 曹玉青 蔡為民 :天津工業(yè)大學(xué)管理學(xué)院； 吳文斌 楊鵬 陳佑啟:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
中國(guó)鄉(xiāng)村發(fā)現(xiàn)網(wǎng)轉(zhuǎn)自：《中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)》2017年第7期。
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