耕地是农业生产最基本的生产资料，耕地的收益是农民收入的重要来源，也是保证国家粮食安全的基本条件，同时耕地的生态功能也受到越来越多的重视。国内外学者对耕地利用进行了大量的研究，首先是用途转移引起的耕地面积时空格局变化，尤其是1978年以后，随着我国经济持续快速发展，占用耕地现象始终未得到有效控制，很多学者从不同角度研究了我国不同区域耕地利用变化及其驱动机制［1～3］，其次研究耕地质量、质量空间格局的变化以及对耕地的集约评价，最后从耕地的粮食安全角度进行研究［4～6］，对耕地的结构、形态、综合评价研究比较少。本文以湖北省咸宁市为例，利用主成分分析法对20年来的耕地效益及驱动因子进行研究，从而促进耕地利用的经济、社会、生态功能的协调发展。 1研究区域概况 咸宁市位于湖北省南部，地跨东经113°32'～114°58'，北纬29°02'～29°19'，有“湖北南大门”之称。现辖一市一区四县，地势南高北低，由幕阜山脉向长江沿岸呈波状递减，即由中山、低山、丘陵过渡到临江滨湖平原。地处中纬度地带，四季分明，热量充足，雨水充沛，无霜期长，光热水同期。全市年平均气温16～17℃，年均降水量1500～2000mm，多年平均年降水量为190.4×108m3。2010年全市总人口290.96万，GDP达520.33亿元。 2数据来源与研究方法 2.1数据来源 研究数据主要来源于《咸宁市统计年鉴》(1998～2010)、《咸宁地区农村统计年鉴》(1997～1998)、《湖北省统计年鉴》(1990～2010)。为了便于计算，取1990、1995、2000、2005、2010年五个年度数据。 2.2研究方法 2.2.1综合评价函数构建 运用主成分分析法来评价耕地利用效益，其核心是通过主成分分析，选择m个主分量y1、y2…ym，以每个主因子的yi的方差贡献率ai作为权重，构建综合评价函数:F=∑mi=1aiyi，∑mi=1ai＜1(公式1)式中，yi(i=1，2，…，m)为第i个主成分的得分;ai为各主因子的权重。 2.2.2因子权重确定 根据方差的贡献率确定综合评价函数中的权重ai(i=1，2，…，m)，计算方法如下:式中，a为权重矩阵，ai(i=1，2，…，m)为各主因子的权重，λi(i=1，2，…，m)为各主因子贡献率。 3咸宁市耕地利用效益的评价 3.1耕地利用效益评价指标体系的构建 3.1.1评价指标体系的构建 耕地本身是一个复杂的系统，构建指标体系要考虑各个方面的系统功能，反映耕地利用的经济、社会、生态效益。因此本文根据指标体系选取的科学性与操作性、资源与环境相适应、系统性与层次性相结合的原则，建立耕地利用效益的指标体系，选择了24个指标，其中经济效益指标体系10个，社会效益、生态效益指标各7个，如表1所示。 3.1.2指标的标准化处理 首先对综合指标数据进行一致化处理，将各类型指标统一处理为极大型指标，然后，为了消除由于各项指标量纲不同以及数值间的悬殊差别带来的影响，避免不合理现象的发生，运用标准差对评价指标作无量纲化处理。处理结果如表2。 3.2综合评价的计算与分析 3.2.1综合评价的计算 把表2数据代入SPSS软件，利用公式1，通过主成分分析计算出近20年咸宁市耕地利用效益评价。为了便于分析，将综合评价结果进行处理，以便结果为正，见表3。 3.2.2评价结果分析 从表3结果可以看出，近20年来，咸宁市耕地利用效益总体不断提高，从1990年的58.33上升到2010年的69.32，具体讲，经济效益从51.72上升到70.33，社会效益从52.44上升到70.23，但生态效益从70.43下降到65.54。 经济效益的提高主要得益于科技进步。根据主成分分析结果，对经济效益贡献较大的主要为技术效率、耕地生产力、劳动生产率，每公顷耕地的产值从1990年的0.64万元增加到2010年的4.14万元，增加了6.47倍，平均每个劳力的产出上升了0.38万元，年增加12.44%。 对于耕地利用社会效益的提高主要由于人均粮食的提高、农业供养能力增强以及农民人均纯收入的提高。 生态环境效益的降低主要由于化肥、农药的大量使用，以及能耗的增加和灌溉条件的降低。化肥施用量从1990年的5.12×104t上升到2010年的11.39×104t，农用地耗电从1990年的1.07×104kWh，增加到2010年的3.70×104kWh，而有效灌溉面积从1990年的10.44×104hm2减少到8.56×104hm2。 4结论与建议 近20年来湖北省咸宁市耕地利用效益不断提高，其中，经济效益、社会效益有较大提高，但耕地的生态效益波动下降。 经济效益、社会效益的提高主要由于科技进步使耕地生产力、劳动生产率、耕地的供养能力、农民的人均收入得到提高。而耕地生态效益的下降主要由于化肥农药的大量施用、能耗的增加以及农田水利投入的不足。因此，应加大农业科技投入，注意保护农业生态，减少农药化肥的施用，积极进行耕地的整治，加强水利基础设施建设，建设耕地环境质量安全体系。