楊柳青青，文倩，向湖迎，楊偉琳

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院，湖南 長沙 410128；2.長沙縣金井鎮(zhèn)中心學校，湖南 長沙 410144；）

糧食是關(guān)系國計民生的重要戰(zhàn)略物資，是人民群眾最基本的生活資料。近年來，受農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、耕地和水資源減少、城市化進程加快等因素影響，糧食安全問題日益突出，也越來越受到各級黨委、政府及社會各界的廣泛關(guān)注。目前我國很多地區(qū)糧食供求不平衡，處于人口超載或臨界超載的狀態(tài)，人糧矛盾突出[1]。筆者以地處湖南省西北部的沅陵縣為研究區(qū)域，應用“生產(chǎn)力衰減法”估算了該縣糧食生產(chǎn)潛力[2]，研究了該縣的糧食安全水平，以期為區(qū)域糧食安全與可持續(xù)發(fā)展提供理論和實踐指導。

1 研究區(qū)概況

沅陵縣位于湖南省西北部，東經(jīng)110°5′31″～111°6′29″，北緯28°4′48″～29°2′26″之間，歷為“湘西門戶”，地處云貴高原向江南丘陵過渡地帶；土地總面積58.2756萬hm2，占全省總面積的2.75%，居全省之首；2009年末全縣人口總計65.93萬人；全縣現(xiàn)有耕地面積3.916萬hm2，縣內(nèi)主要糧食作物為水稻。境內(nèi)山巒疊嶂，溪河縱橫，南北高，東西稍低。氣候?qū)僦衼啛釒Ъ撅L濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫16.6℃，年均日照1486.1 h，平均無霜期273 d，年均降水量1440.9 mm，年蒸發(fā)量1215.8 mm。2009年全縣生產(chǎn)總值78.9億元，比上年增長12.1%。農(nóng)業(yè)經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展，全縣糧食播種面積4.431萬hm2，糧食總產(chǎn)量22.64萬t。

2 結(jié)果與分析

本文采用“生產(chǎn)力衰減法”計算主要糧食作物生產(chǎn)潛力，即從光合作用入手，依據(jù)作物能量轉(zhuǎn)化以及糧食生產(chǎn)形成過程，逐步衰減來估計糧食生產(chǎn)潛力。

2.1 糧食作物光合生產(chǎn)潛力

光合生產(chǎn)潛力也稱光能生產(chǎn)潛力，是指作物在溫度、水分、養(yǎng)分等條件完全有保證的情況下，由太陽輻射所決定的產(chǎn)量，亦即糧食產(chǎn)量的理論上限。計算公式如下:

其中rQ為光合生產(chǎn)潛力（kg/hm2）；C為干物質(zhì)發(fā)熱量（kcal/g）；F為最大光能利用率，最大理論值為15.68%；E為作物經(jīng)濟系數(shù)；Q為年太陽總輻射（kcal/cm2）。

干物質(zhì)發(fā)熱量C用1 g干物質(zhì)所結(jié)合的化學能來表示，多數(shù)作物的平均值為4.25 kcal/g。根據(jù)黃秉維[3]對光能利用率的研究，全面考慮作物群體對太陽輻射的反射、漏射、吸收、轉(zhuǎn)化、消耗等10多個因子，計算得到F為6.13%，結(jié)合沅陵縣實際情況，本研究F值取4.8%。沅陵縣主要糧食作物為水稻，其經(jīng)濟系數(shù)介于0.35～0.6之間，本研究取E值為0.42。沅陵縣多年平均太陽輻射總量為94.3 kcal/cm2。計算得到沅陵縣主要糧食作物光合生產(chǎn)潛力為44731.48 kg/hm2。

2.2 糧食作物光溫生產(chǎn)潛力

光溫生產(chǎn)潛力是指在其他環(huán)境條件適宜的情況下，由光、熱所決定的作物產(chǎn)量。通常是在光合生產(chǎn)潛力的基礎(chǔ)上經(jīng)過溫度系數(shù)修正而得。計算公式為:

其中rT為光溫生產(chǎn)潛力（kg/hm2）；f（T）為溫度有效系數(shù)，f（T）=n/365，其中n表示研究區(qū)無霜期天數(shù)。沅陵縣多年平均無霜期為273 d，溫度有效系數(shù)f（T）=273/365。將其代入光溫生產(chǎn)潛力公式，即得到沅陵縣主要糧食作物光溫生產(chǎn)潛力33456.70 kg/hm2。

2.3 糧食作物氣候生產(chǎn)潛力

氣候生產(chǎn)潛力又叫光溫水生產(chǎn)潛力，是在光溫生產(chǎn)潛力的基礎(chǔ)上，進一步考慮水分條件限制時的作物產(chǎn)量。計算公式為:

其中rW為氣候生產(chǎn)潛力（kg/hm2），f（W）為水分有效系數(shù)。水分有效系數(shù)f（W）采用以下經(jīng)驗公式進行計算，其中R為年降水量（mm），E0為年可能蒸發(fā)量（mm）。

沅陵縣多年平均降水量為1440.9 mm，多年平均可能蒸發(fā)量為1215.8 mm，水分有效系數(shù)為0.94。根據(jù)氣候生產(chǎn)潛力公式計算得到沅陵縣主要糧食作物的氣候生產(chǎn)潛力為31449.29 kg/hm2。

2.4 糧食生產(chǎn)潛力

糧食生產(chǎn)潛力是由光、溫、水、土共同決定的糧食作物產(chǎn)量，是在氣候生產(chǎn)潛力的基礎(chǔ)上根據(jù)土壤有效系數(shù)修正而得。計算公式為:

其中，rS為土地生產(chǎn)潛力（kg/hm2）；f（S）為土壤有效系數(shù)，表示土地生產(chǎn)力的自然評價指數(shù)[4]，可作為土地質(zhì)量等級的劃分標準；該值越大，土地質(zhì)量越高，反之則越低。

本研究中土壤有效系數(shù)根據(jù)湖南省農(nóng)用地分等定級土地利用系數(shù)來確定。沅陵縣農(nóng)用地土壤有效系數(shù)平均值為0.38。計算得到沅陵縣糧食生產(chǎn)潛力為11950.73 kg/hm2。

2.5 生產(chǎn)潛力指數(shù)

為了評價沅陵縣目前糧食生產(chǎn)力的水平，引入生產(chǎn)潛力指數(shù)（D）的概念:D值越大，表明該地區(qū)生產(chǎn)力水平越低，可挖掘的潛力就越大，但土地改造的難度也越大；反之，D值越小，則表明該地區(qū)的生產(chǎn)力水平越高，也說明其生產(chǎn)條件越適宜。D值計算公式為:

沅陵縣糧食作物現(xiàn)實生產(chǎn)力為5109.46 kg/hm2，結(jié)合潛力分析結(jié)果計算可得該縣主要糧食作物生產(chǎn)潛力指數(shù)為57.25%，尚有一半以上的糧食生產(chǎn)潛力有待開發(fā)。這表明沅陵縣目前的糧食生產(chǎn)水平還很低，現(xiàn)實生產(chǎn)力與糧食生產(chǎn)潛力相差較大，糧食增產(chǎn)還有一定空間。

2.6 糧食安全狀況

國內(nèi)眾多專家根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織公布的人均營養(yǎng)熱值標準，結(jié)合中國國情，計算并提出中國人均糧食消費400 kg，即可達到營養(yǎng)安全的要求[5-6]，本文結(jié)合沅陵縣糧食生產(chǎn)與食物消費的現(xiàn)狀與趨勢，把人均糧食消費400 kg作為營養(yǎng)安全的標準。以2009年全縣人口（65.93萬人）、糧食總產(chǎn)量（22.64萬t）為依據(jù)和條件，計算得到在人均糧食消費400 kg的標準下，沅陵縣的土地資源人口承載力為56.60萬人?？梢?，在現(xiàn)有糧食生產(chǎn)力水平下，沅陵縣糧食缺口較大，人口超載嚴重，必須深入挖掘土地生產(chǎn)潛力，提高單位面積土地生產(chǎn)力和糧食產(chǎn)量，以保證該縣糧食安全。

3 結(jié)論

研究結(jié)果表明，沅陵縣的糧食生產(chǎn)潛力較大，主要糧食作物的生產(chǎn)潛力指數(shù)達到了57.25%，尚有一半以上的糧食生產(chǎn)潛力有待開發(fā)。而在現(xiàn)有糧食生產(chǎn)力水平下，若保持耕地規(guī)模和作物結(jié)構(gòu)不變，以人均糧食消費400 kg為標準，發(fā)現(xiàn)該縣糧食缺口較大，人糧關(guān)系矛盾突出，存在糧食安全問題。因此，必須深入挖掘該縣糧食生產(chǎn)潛力，加大生產(chǎn)投入力度，促進糧食生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展，同時還須控制人口增長。

[1]封志明，楊艷昭，張晶.中國基于人糧關(guān)系的土地資源承載力研究:從分縣到全國[J].自然資源學報，2008，23（5）:865-875.

[2]Liu Jijuan,Xu Xinliang,Zhuang Dafang,et al.Impacts of LUCC processes on potential land productivity in China in the 1990s[J].Science in China,2005,48(8):1259-1269.

[3]黃秉維.關(guān)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力研究[A].中國土地資源的人口承載能力研究[C].中國科學技術(shù)出版社，1992，（9）:1-3.

[4]孫希華，侯西勇.水土條件約束下基于GIS的土地生產(chǎn)力評價研究——以長清縣為例[J].國土資源遙感，2001，47（1）:47-53.

[5]盧良恕，劉志澄.中國中長期食物發(fā)展戰(zhàn)略[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社，1993.

[6]梅方權(quán).21世紀前期中國糧食發(fā)展分析[J].中國軟科學，1995，（11）:98-101.