張貴軍,朱永明,張蓬濤,傅海利
(1.河北農業(yè)大學國土資源學院,保定071001;2.石家莊市國土資源局,河北石家莊050000)
土地人口承載力通常被稱為土地人口承載量、土地人口容量、土地資源承載能力等。目前,我國使用的定義是“在一定生產條件下土地資源的生產能力及在一定生活水平下所能持續(xù)供養(yǎng)的人口數量”[1]。從威廉·福格特的《生存之路》[2]到發(fā)展中國家土地的潛在人口承載能力研究[3]再到《中國土地資源生產能力及人口承載量研究》[4-5],土地生產潛力和人口承載力的研究一直是國內外科學界研究的熱點之一[6]。石家莊市作為河北省的省會所在地,其人口規(guī)模不斷擴大,合理開發(fā)利用土地資源,實現(xiàn)該地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展并提升土地資源的人口承載力意義尤其重大。該文以石家莊市為例,主要針對石家莊的土地資源中的耕地資源人口承載力進行了評價。由于數據收集的問題,石家莊耕地資源現(xiàn)狀評價以2009年為基礎年,對2009年及以前的數據資料進行分析評價;預測評價的近期目標年為2015年,預測評價的遠期目標年為2020、2030年。
石家莊市作為河北省的省會,下轄6區(qū)、5市 (縣級市)、12縣,近些年該轄區(qū)常住人口逐年增多,而人均耕地逐年減少。石家莊市2000~2009年耕地、全市常住人口、人均耕地數量[7-10]變化情況見表1。
表1 石家莊市2000~2009年耕地、全市常住人口、人均耕地數量變化
如表1所示,2000年石家莊耕地面積為60.521萬hm2,全市人均耕地為0.068hm2/人,到2009年石家莊耕地面積為58.142萬hm2,人均耕地降到0.059/人,遠遠低于全國平均水平。9年內平均每年減少2 540.13hm2,共減少了2.286 1hm2。同時也可以看出石家莊地區(qū)耕地總量及糧食播種面積2000~2009年經歷了先降后增的變化趨勢,2000~2006年一直處于逐漸減少的狀態(tài),而2006年之后開始小幅增加,其原因主要是由于從2005年起,嚴格執(zhí)行了耕地占補平衡和基本農田保護措施,并通過土地開發(fā)整理、復墾等方式補充了一定數量的耕地,使全市耕地面積基本保持在58萬hm2左右,并有小幅增加。
隨著城鎮(zhèn)化進程的不斷加快,加之外地人口的大量涌入,市區(qū)人口和全市常住人口數量都在不斷增加,2000~2009年間,市區(qū)人口和全市常住人口分別由166.7萬人和889.8萬人增加到242.78萬人和977.41萬人,分別增加了76.08萬人和87.61萬人,平均每年增加8.5萬人和9.7萬人[7-8]。人口的快速增長,使各種土地資源,尤其是耕地的承載壓力越來越大。
耕地人口承載力,即在一定生產條件下和一定生活水平下,耕地資源的生產能力所承載的人口限度。耕地人口承載力評價主要包括耕地生產潛力和糧食消耗量兩方面內容。耕地生產潛力估算通常從耕地總量和耕地單位產出量分析,糧食消耗量估算通常包括人口總量和人均糧食消費水平分析[1]。
(1)耕地人口承載力模型的建立
以糧食為標志的耕地人口承載力按公式P=Y/L來測算,其中:P為一定區(qū)域內的土地可承載人口數量;Y為總產量;L為人均糧食消費量[11]。
(2)耕地可承載人口規(guī)模的變化
依據耕地人口承載力模型,以人均糧食占有量400kg作為評價標準[1],可得出石家莊市2001~2009年耕地人口承載力演變情況 (見表2)。石家莊市實際生產糧食可承載的人口規(guī)模要高于現(xiàn)有的實際人口規(guī)模,并且其潛力空間比較穩(wěn)定,原因有兩個方面:一是雖然2001年至2005年耕地總量有所下降,加上糧食作物與經濟作物種植比例的調整,導致糧食作物播種面積也有下降的趨勢,但由于糧食單產水平穩(wěn)步提高,尤其是2008年,糧食每667hm2產量達到有史以來最高水平447kg。另外2005年以后,在取消農業(yè)稅等扶持農業(yè)措施及大面積開展基本農田整治措施的影響下,耕地面積和糧食作物播種面積都有小幅提升。所以雖然人口在持續(xù)增長,但耕地生產糧食的人口承載能力并沒有明顯減弱,且在2006~2008年之間有所上升,2009年由于氣候干旱、風雹災害等對農業(yè)生產的不利影響,導致糧食單產水平和總產量有所下降,也使糧食承載力有小幅下降。
表2 石家莊市2001~2009年耕地人口承載力演變
土地生產潛力在受自然因素的影響以外,還要受一系列社會經濟因素的影響。隨著經濟的發(fā)展石家莊的農田投入水平有了大幅度提高,近些年糧食單產水平也說明了這一點。2000年,除贊皇、平山、靈壽、行唐屬中等投入水平外多數縣域投入水平都較高。參照聯(lián)合國糧農組織對作物生產潛力進行投入水平的訂正方法,高投入水平生產潛力訂正系數為80%~100%;中投入水平生產潛力訂正系數為60%~80%;低投入水平生產潛力訂正系數為40% ~60%[1]。
2005年后石家莊市開展了大量基本農田改造工程,進行農用地的綜合整治,在很大程度上促進了糧食生產能力,結合2000年測算的農業(yè)生產投入水平和近幾年投入增加的力度,可將石家莊市農業(yè)投入水平訂正系數確定在80%~90%之間。所以根據下面公式可測算出2009年石家莊市耕地生產潛力水平。
式中:Yt—t時段土地投入修訂后的作物生產潛力,t為2009年;
kt—t時段土地土地投訂正系數
yt—t時段作物土地生產潛力
根據石家莊市綜合平均單位面積土地生產潛力 (2011,周智)及確定的土地投入修訂系數,可計算出石家莊市耕地糧食生產潛力,計算結果見表3。
表3 2009年石家莊市進行農田投入水平修訂后的土地生產潛力
進行投入水平的修訂后,可見其計算結果與現(xiàn)實生產力相比較,糧食產量提高具備很大空間,仍以人均糧食占有量400kg作為評價標準,石家莊市2009年潛力生產糧食量可承載的人口規(guī)模為1 779.14萬~2 001.53萬人,遠遠高于2009年實際總人口。但無論怎樣修訂,按照生產潛力計算的結果仍然是一個理論最高值,對于復雜的土地利用活動而言,仍有許多的影響因素難以考慮和參與測算,所以以此為依據所得計算結果只能作為參考。
影響耕地人口承載力大小的因素可分為糧食生產能力和人口數量兩個方面,而糧食生產能力主要受耕地資源狀況和耕地產量等因素制約,人口數量主要受人口基數和人口增長率影響[12]。該文通過收集石家莊市耕地資源總量、耕地糧食生產能力和人口總量等因素的歷史數據總結其變化趨勢,利用其變化規(guī)律并結合今后耕地資源管理宏觀調控政策的影響和石家莊地區(qū)的實際情況預測耕地資源人口承載力。
目標期耕地承載力預測的思路:根據目前生活水平提高速度和趨勢的情況下,在建立不同糧食消費標準 (營養(yǎng)水平)的情況下,按照一元線性回歸預測和GM(1,1)兩種方法,進行耕地數量、人口數量等因素的預測,并將兩種方法所得預測值進行加權平均作為各因素的預測結果,然后根據該預測結果計算不同時期糧食生產能力,結合設定的營養(yǎng)水平進行耕地資源人口承載力的評估。
大多數學者將營養(yǎng)水平分為貧困型、溫飽型、寬裕型和小康型4級。由于不同的地區(qū)自然條件、生產發(fā)展水平、食物構成等方面差異較大,確定營養(yǎng)水平的級別應充分考慮當地的情況。參照中國醫(yī)學科學院、中國農業(yè)科學院、中國營養(yǎng)學會等單位對河北省的有關測算結果,確定溫飽、寬裕、小康三級營養(yǎng)標準,該標準除口糧消耗以外,還考慮了副食、種子、飼料以及工業(yè)用糧等糧食的分配,換算結果為:溫飽型人均糧食占有量為 354.00kg,寬裕型人均糧食占有量為 400.00kg,小康型人均糧食占有量為 480.00kg[1]。
由表1可以看出石家莊市耕地總量在2000~2009年之間總體呈下降趨勢,雖然2006~2009年期間有小幅回升,但從長遠來看,隨著人口的不斷增加和建設用地不可避免的占用,石家莊耕地總量在未來應該還會有所下降。與之對應的糧食作物播種面積則相對比較穩(wěn)定,但糧食作物的播種面積始終受耕地總面積的影響和限制,并以其為基礎選擇經濟作物及糧食作物的比例,進而決定每年糧食作物播種面積的大小。該預測是以2000~2009年的數據、資料為基準,預測目標年為2015年、2020年、2030年。
3.2.1 按一元線性回歸模型進行耕地面積和糧食作物播種面積的預測
第一步:建立預測模型:
Yt:預測t年的耕地面積;A0:所選定基準年的耕地面積;a:估算的平均每年減少耕地面積數量;Xt、X0:分別為要預測年度、所選定的基準年。
第二步:根據預測模型,對2015年耕地面積數量進行預測
2000~2009年,由于農業(yè)產業(yè)結構調整和城鄉(xiāng)建設用地擴張等原因,石家莊市耕地面積以年均0.42%的速度遞減,年均減少0.255萬hm2。雖然近些年土地開發(fā)整理項目的實施使耕地總量有所回升,但受社會經濟及城市化發(fā)展、產業(yè)結構調整、戶籍管理制度改革等影響,一部分耕地還將不可避免被占用。而耕地后備資源數量有限,限制因素多且開發(fā)難度大,所以,石家莊市的耕地可能要經歷先小幅增加再逐漸減少的變化趨勢,對于2015年耕地保有量的預測按2006~2009年年均遞增0.057萬hm2計算,即a=0.057萬hm2。在預測模型:Yt=A0+a× (Xt-X0)中,所選定的基準年X0為2009年,Xt為2015年,A0為2009年的耕地面積58.227萬hm2,a=0.057萬hm2,所預測的結果為2015年末石家莊市耕地面積將增至58.569萬hm2。
第三步:根據預測模型,分別對2020、2030年耕地面積數量進行預測
首先,到2015年石家莊市農業(yè)現(xiàn)代化將基本實現(xiàn),農業(yè)種植結構比較穩(wěn)定,由于農業(yè)結構調整造成的耕地減少數量將大幅度降低;2015年以后通過開發(fā)整理或基本農田整理增加有效耕地面積的空間將逐漸減小,耕地保護的主要任務將趨于占補平衡和耕地總量動態(tài)平衡。但由于人口的繼續(xù)增長和經濟發(fā)展的需要,建設將繼續(xù)占用一定數量的耕地,耕地總面積將趨于緩慢減少。綜合考慮上述因素,2020年耕地總量的面積預算,以2015年預測面積為基準,按2000~2015年年平均減少速度0.13萬hm2計算,即a=-0.13萬hm2,則2020年末石家莊市耕地總面積的預測值為57.9184萬hm2。
2020年之后,隨著經濟水平與土地集約利用技術的提高,建設用地數量的增加將趨于緩慢,直至不變,石家莊市2020~2030年間耕地減少速度將進一步放緩。2030年耕地總量的預測,以2020年預測面積為基準,按2000~2020年年均減少速度0.13萬hm2的一半計算,即a=-0.065萬hm2,則2030年末石家莊市耕地總面積的預測值為572.68hm2。
第四步:2015年、2020年、2030年糧食作物播種面積的預測
目前,石家莊市耕地種植結構已逐步優(yōu)化并趨于穩(wěn)定,2007~2009年石家莊市糧食作物播種面積與耕地面積之比穩(wěn)定在1.30~1.35之間,該次預測取其比例為1.35,即可預測出2015年、2020年、2030年石家莊市糧食作物播種面積數量,預測結果見表4:
表4 石家莊市耕地面積、糧食作物播種面積一元線性回歸預測結果
3.2.2 按GM(1,1)灰色預測模型進行耕地面積和作物播種面積的預測
用GM(1,1)模型進行預測,具有思路簡單、數據單純、運算簡便等特點,該文用EXCEL編程編制電子表格,來完成GM(1,1)模型的預測,利用收集的耕地面積數據資料,模擬出預測目標期耕地的面積。
灰色數列模型GM(1,1)預測方法:
設原始數列排成時間數列Xt(t=0,1,2,…,n),其中Xt表示第t時刻的原始數列。
(1)累加生成
通常原始數據呈現(xiàn)離亂現(xiàn)象,灰色理論將無規(guī)律的原始數據按 (1)式累加生成,使其變?yōu)檩^有規(guī)律的生成數列Yt。
(2)移動平均數生成
對累加生成數據Yt按下式作移動平均數生成Zt。
(3)建立模型GM(NULL,1)
Yt的一階線性微分方程為:
上式即為GM(1,1)模型,其中α、μ為特定系數。按微分方程的求解方法得到:
其中X0為初始時刻的原始數據。根據最小二乘法估計參數得:
(4)求預測值
整理2000~2009年石家莊地區(qū)耕地面積數據,利用GM(1,1)灰色模型即可預測出2015年、2020年和2030年石家莊地區(qū)耕地面積,仍然取2007~2009年石家莊市糧食作物播種面積與耕地面積之比為1.35,即可預測出2015年、2020年、2030年石家莊市糧食作物播種面積數量,預測結果見表5。
3.2.3 目標期耕地面積及糧食作物播種面積的確定
由于GM(1,1)灰色模擬預測方法,沒有考慮宏觀經濟背景及政府可能采取的政策措施對耕地經營行為的影響,更多的根據數據內部變化的規(guī)律,所以該文采取加權平均法,通過向多位專家發(fā)放調查問卷,最后將回歸預測結果權重定位0.6,而將GM(1,1)灰色模擬預測結果的權重定為0.4,加權平均后的結果為見表6。
表5 石家莊市耕地面積、糧食作物播種面積GM(1,1)灰色預測結果
根據表1可以看出,2000~2009年石家莊市常住人口增加了87.61萬,年均增加約9.73萬人口。而石家莊市人口年遞增率在2007年之前一直處于遞增狀態(tài),2007年之后人口增長率逐漸下降,今后由于人們觀念的轉變,人口增長率還會下降,直至人口高峰期增長率將趨于0。按相關預測,到2030年石家莊市達到人口高峰期,所以如果以2009年的人口遞增率1.1%為基礎,到2030年人口遞增率降為0,則以后每年平均人口遞增率將下降約0.052%,按此推算,以2009年人口總數為基準,則可預測出2015年、2020年、2030年石家莊市人口規(guī)模,經測算石家莊市2015年、2020年、2030年人口規(guī)模將達到1 032.49萬人、1 065.53萬人、1 091.59萬人。
運用GM(1,1)灰色模擬預測方法測算石家莊2015年、2020年、2030年人口規(guī)模將達到1 039萬人、1 060萬人、1 080萬人。同樣,按照耕地預測使用的加權平均法及所確定的權重,求的石家莊2015年、2020年、2030年的人口規(guī)模為:1 035.09萬人、1 063.32萬人、1 086.95萬人。
表6 石家莊市耕地面積、糧食作物播種面積最終預測結果
根據該文確定的不同營養(yǎng)標準,綜合考慮石家莊市農業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展速度及耕地生產潛力,以之前的最高單產447kg/667m2作為2015年預測單產,將500kg/667m2作為2020年年均預測單產,將550kg/667m2作為2030年年均預測單產,則可預測出2015年、2020年、2030年石家莊市耕地糧食生產能力和可承載人口數量及超載情況 (表7、表8)。
表7 石家莊市2015、2020、2030年糧食生產能力預測結果
隨著社會經濟的發(fā)展,未來人們的生活水平應該是越來越高,到2030年我國全民應該普遍達到了小康生活水平,雖然目前按照溫飽型和寬裕型測算,石家莊未來人口承載能力較強,但考慮人們的生活水平不斷提高的因素,目前石家莊市甚至全國都已超越溫飽,并達到寬裕型生活水平,所以未來應該以小康型營養(yǎng)標準計算耕地人口承載力更為合理,由表8可以看出,按照小康水平預測的超載量在2015年比較小,而2020年以后稍有寬裕,而這些預測的前提條件必須是一如既往的堅持計劃生育政策和嚴格保護耕地及保證占補平衡措施的執(zhí)行。尤其是人口政策的調整及耕地生產潛力的穩(wěn)步提高關系著我國總體以及各區(qū)域土地人口承載的壓力,出于對土地的可持續(xù)利用和盡力提高土地利用效率的考慮,大力提高國民素質水平及發(fā)展農業(yè)生產技術水平顯得更為重要。
表8 2015、2020、2030年石家莊市不同營養(yǎng)水平下人口預測承載量
由石家莊市耕地人口承載力評價評價結果可以看出,該預測均以農業(yè)用地基本穩(wěn)定、農田投入水平穩(wěn)步提高和保證農業(yè)、特別是糧食作物正常用地需求為基礎,并且以人口數量的控制為條件。鑒于石家莊各縣域耕地資源生產潛力差異較大,尤其是部分山區(qū)糧食作物產量水平仍較低,而近些年干旱比較頻繁,所以各級部門必須堅持采取嚴格的措施,以減輕人口增加對土地承載能力的壓力。從評價結果看雖然根據溫飽型和寬裕型營養(yǎng)水平標準測算的人口承載力較為寬裕,但考慮人民實際生活水平提高的速度,按小康型營養(yǎng)標準預測土地承載力應該更接近實際。預測結果顯示2015年按小康營養(yǎng)水平測算,石家莊市耕地承載能力剛好滿足,稍有寬裕,但空間較小;之后的2020年和2030年,在嚴格控制人口增長和實施耕地保護措施的前提下,石家莊市的耕地人口承載力預期情況會有好轉。
考慮石家莊市當前國土資源利用狀況,土地的生產潛力、土地利用技術水平、土地的投入、人口要素等是制約石家莊市人口承載能力的關鍵環(huán)節(jié)。城鎮(zhèn)用地部分,需要在適度提高集約利用程度的情況下,避免城市無限制的外延,提高存量土地和低效利用土地的承載能力,并在城市和鄉(xiāng)村之間發(fā)展二級城市或重點城鎮(zhèn),一方面可以解決城市的人口壓力,并能提高轉移農村人口的生活條件,更重要的是可以減輕農村土地被占用給耕地承載力帶來的壓力。
石家莊市耕地人口承載能力的評價,沒有考慮個各地區(qū)耕地資源利用和人民生活水平的差異。所以要想達到預期的效果,保證耕地面積不減少和有效控制人口增長,永遠是解決土地負載過重的硬性指標。雖然石家莊市耕地數量降低的趨勢逐步得到控制,而且近兩年的人口增長也放慢了速度,這個數字并不樂觀。要想維持耕地資源的承載能力,只看耕地總量并不能反映問題,必須將目標落實到人均占有耕地數量上;另外考慮到今后土地利用過程中占補平衡的問題,還必須保證土地的質量,也就是單產水平不降低的問題。所以要做到耕地生產能力不減小,必須從人均占有量和質量兩個方面去是實現(xiàn)。
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