李純斌，張德罡，楊昌裕

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院／草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室／中－美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心／甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

耕地需求量預(yù)測(cè)是土地利用總體規(guī)劃的重要內(nèi)容之一，是確定耕地保有量和基本農(nóng)田保護(hù)規(guī)模的重要依據(jù)。

基于糧食生產(chǎn)安全的耕地需求量預(yù)測(cè)是從區(qū)域糧食安全角度出發(fā)，預(yù)測(cè)為了滿足人們生存、生活所需最低保障的耕地需求量，其預(yù)測(cè)結(jié)果比其他預(yù)測(cè)更有警示性，更能起到糧食風(fēng)險(xiǎn)提示的作用［1－11］。

以白銀市為例，利用1997～2005年社會(huì)經(jīng)濟(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)、耕地變更調(diào)查數(shù)據(jù)，從糧食安全生產(chǎn)的角度預(yù)測(cè)耕地需求量，從而為白銀市耕地保護(hù)、基本農(nóng)田保護(hù)及土地利用總體規(guī)劃提供相關(guān)依據(jù)和參考。

1 區(qū)域概況

白銀市地處黃河上游，甘肅省中部地區(qū)，隴西黃土高原西北邊緣、祁連山東延余脈與騰格里沙漠南緣3大區(qū)域過(guò)渡帶，呈南北長(zhǎng)條狀，東西寬174.75km，南北長(zhǎng)249.25km，總面積20 164km2。地勢(shì)南北高，中部低，海拔1 275～3 321m。

氣候干燥，氣溫日較差大，光照充足，屬河?xùn)|半干旱區(qū)向河西干旱區(qū)過(guò)渡的氣候類型。80%以上地區(qū)處于干旱、半干旱地帶，年均溫6～9℃，降水量184.7～435.4mm，夏季降水量占全年60%以上，蒸發(fā)量是平均降水量的7.5倍。大風(fēng)、干旱、冰雹、霜凍等災(zāi)害性天氣頻繁。

白銀市轄白銀、平川兩區(qū)，靖遠(yuǎn)、會(huì)寧、景泰三縣，是一座典型的因礦而興起的城市，工礦企業(yè)主要集中于2區(qū)，而3個(gè)縣主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，已發(fā)展成為甘肅省蔬菜基地。

至2005年底，全市耕地面積379 007.19hm2，占全市土地總面積的18.80%。

2 研究方法

2.1 預(yù)測(cè)思路和流程

從糧食需求量著手，首先預(yù)測(cè)總?cè)丝冢⒋_定人均糧食需求標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)區(qū)域糧食自給率，求出糧食總需求量；然后，利用農(nóng)業(yè)區(qū)域生態(tài)法預(yù)測(cè)糧食單產(chǎn)，得到糧食作物播種面積，根據(jù)復(fù)種指數(shù)算出糧食作物占用耕地面積，最后根據(jù)糧作比算出滿足糧食安全需求的耕地面積（圖1）。

2.2 糧食需求量預(yù)測(cè)

糧食總需求量可用人均糧食需求量與糧食自給率之積再乘以總?cè)丝跀?shù)求得。

圖1 耕地需求量預(yù)測(cè)流程Fig.1 Forecasting flow of cultivated land－demand

2.2.1 人口預(yù)測(cè)及人均糧食需求量 根據(jù)灰色預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)規(guī)劃期末人口：2020年195萬(wàn)人。人均糧食需求量采用2種標(biāo)準(zhǔn)一是《國(guó)家糧食安全中長(zhǎng)期規(guī)劃綱要（2008～2020年）》中規(guī)定的最低糧食需求量［12］，2020年395kg／人，這是糧食安全的最低限；二是采用標(biāo)準(zhǔn)全面小康社會(huì)糧食需求量［13－15］，450～500 kg／人。

2.2.2 糧食自給率 我國(guó)糧食主要包括谷物、豆類和薯類等3類［16］。白銀市耕地質(zhì)量較差、產(chǎn)量低，糧食作物種植面積和經(jīng)濟(jì)作物的種植面積的比重高（2005年白銀市為8.38∶1，全國(guó)平均水平為2.57∶1），白銀市糧食生產(chǎn)總量較小，2005年人均占有糧食302.6kg。隨著地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，白銀市對(duì)蔬菜用地的需求量越來(lái)越大，種植面積呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，糧食作物的播種面積呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢(shì)，但是隨著人民生活水平的提高和人口數(shù)量的增加，對(duì)糧食的需求量必然增加，這種情況導(dǎo)致糧食自給率不可能一直保持原有程度，可能存在減少的趨勢(shì)。

《國(guó)家糧食安全中長(zhǎng)期規(guī)劃綱要（2008～2020）》指出［12］，今后我國(guó)糧食自給率應(yīng)穩(wěn)定在95%以上。所以考慮到國(guó)家糧食安全的要求，其糧食自給率預(yù)測(cè)比實(shí)際數(shù)據(jù)偏高，以保證有足夠的耕地可以轉(zhuǎn)化為糧食生產(chǎn)用地。因此，這里考慮規(guī)劃期內(nèi)白銀市糧食的自給率保持在90%，92%和95%的3種水平下耕地的需求量。

2.3 糧食單產(chǎn)預(yù)測(cè)

首先計(jì)算白銀市糧食作物生產(chǎn)潛力，通過(guò)產(chǎn)潛比增長(zhǎng)公式法計(jì)算各年糧食單產(chǎn)。

根據(jù)作物生產(chǎn)力形成的機(jī)理，考慮光溫水土等生態(tài)因子及作物的截光特征和光合途徑的綜合作用，逐步“衰減”來(lái)估算作物的生產(chǎn)潛力［17－19］。光合生產(chǎn)潛力—采用簡(jiǎn)化的鄧根云模型：

表1 白銀市糧食需求量（2020年）Table1 Food demand at different per capita grain demands in Baiyin in 2020

表2 基于不同糧食自給率的白銀市糧食總需求量（2020年）Table2 Food demand at different in Baiyin in 2020

式中：E—經(jīng)濟(jì)系數(shù)，即收獲部分占干物質(zhì)總量比例；K—能量轉(zhuǎn)化系數(shù)；Q—生長(zhǎng)期太陽(yáng)總輻射；

光溫生產(chǎn)潛力—采用孫惠南模型：

式中：f（t）—溫度訂正系數(shù)，f（t）＝N／365（N為年無(wú)霜期天數(shù)）；

（5）施加一定應(yīng)力后，ND鋼鈍化膜被機(jī)械破壞，導(dǎo)致基體遭遇更嚴(yán)重的腐蝕，而Corten鋼在相同情況下能依靠?jī)?nèi)側(cè)摻混殘存的少量合金元素形成的氧化物減緩腐蝕速率，因此，Corten鋼腐蝕速率更低。對(duì)耐腐蝕材料采取摻混合金及表面強(qiáng)化相結(jié)合的方式可能更有利于抵御應(yīng)力對(duì)耐腐蝕性的削弱。

氣候生產(chǎn)潛力—采用孫惠南模型：

式中：f（w）—水分訂正系數(shù)，f（w）＝R／ET（R為年降水量、ET為年蒸散量）；

由于受到降水少、蒸發(fā)強(qiáng)烈制約，白銀市氣候潛力相對(duì)較低，甚至低于實(shí)際單產(chǎn)。而未來(lái)隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)現(xiàn)代化水平的提高，特別是灌溉設(shè)施的完善，白銀市糧食生產(chǎn)能力能夠有較大的提高，因此，在預(yù)測(cè)單產(chǎn)時(shí)采用光溫生產(chǎn)潛力（表3）。產(chǎn)潛比增長(zhǎng)公式為：

表3 白銀市主要農(nóng)作物自然生產(chǎn)潛力Table3 Crops natural potential productivity in Baiyin kg／hm2

式中：Y—規(guī)劃期內(nèi)糧食單產(chǎn)［（kg／（hm2·a）］；Yt—糧食作物光溫生產(chǎn)潛力［（kg／（hm2·a）］；a—基期年糧食作物產(chǎn)潛比；b—產(chǎn)潛比增長(zhǎng)系數(shù)；t—預(yù)測(cè)年距基期年的時(shí)間。

根據(jù)計(jì)算，白銀市糧食作物光溫生產(chǎn)潛力為7 208 kg／（hm2·a）。2005年糧食單產(chǎn)2 599.50kg／hm2，可計(jì)算出基期年的產(chǎn)潛比a為36.06%。對(duì)歷年的糧食作物的產(chǎn)潛比的線性回歸分析，考慮到規(guī)劃期內(nèi)投入水平的提高，確定規(guī)劃期內(nèi)產(chǎn)潛比增長(zhǎng)系數(shù)b為0.003 9。由此可計(jì)算出2020年的產(chǎn)潛比為45.81%，糧食作物單產(chǎn)將提高到3 302kg／（hm2·a）。

2.4 糧食作物占用耕地面積預(yù)測(cè)

糧食作物占用耕地面積預(yù)測(cè)為糧食作物播種面積／糧食作物復(fù)種指數(shù)。

2.4.1 糧食作物播種面積及復(fù)種指數(shù) 作物播種面積等于糧食需求量／糧食單產(chǎn)。

1997年以來(lái)，白銀市農(nóng)作物復(fù)種指數(shù)變化在82%～89%。復(fù)種指數(shù)與地區(qū)光熱環(huán)境有重要聯(lián)系，短時(shí)間內(nèi)，地區(qū)光熱環(huán)境不會(huì)發(fā)生較多的變化，復(fù)種指數(shù)發(fā)生大范圍變化的可能性程度不大，因此，在預(yù)測(cè)中假定復(fù)種指數(shù)略有提升，2020年達(dá)到97%的水平。

2.4.2 糧食作物占用耕地面積 根據(jù)計(jì)算確定了2種方案內(nèi)各3種糧食需求下占用耕地面積。

表4 白銀市糧食作物需耕地面積（2020年）Table4 Cultivated land－damand for crops in Baiyin hm2

2.5 耕地需求量

根據(jù)糧食作物占用耕地面積在總耕地面積中的比例（糧作比），即可預(yù)測(cè)耕地的總需求量。

2.5.1 糧作比的確定 從1997～2005年的統(tǒng)計(jì)資料分析，糧食作物占用耕地面積約為80%，呈現(xiàn)糧食作物占耕地面積的比例下降的趨勢(shì)，符合當(dāng)前全國(guó)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整方向。按照目前的變化趨勢(shì)可以得出2020年糧作比為76%。

2.5.2 耕地需求量 耕地需求量＝糧食作物耕地需求量／糧作比，應(yīng)用上面所求數(shù)據(jù)，即可以得出白銀市規(guī)劃期內(nèi)的耕地需求量。

表5 白銀市耕地需求量（2020年）Table5 Cultivated land－damand of different programs in Baiyin in 2020 hm2

3 白銀市耕地需求量預(yù)測(cè)結(jié)果分析

根據(jù)白銀市社會(huì)經(jīng)濟(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)和耕地變更調(diào)查數(shù)據(jù)，考慮糧食自給率、區(qū)域糧食生產(chǎn)潛力、復(fù)種指數(shù)、糧作比等因素，制定了不同自給率、不同人均糧食需求標(biāo)準(zhǔn)不同預(yù)測(cè)方案，得出2020年白銀市基于糧食綜合生產(chǎn)能力的耕地需求量變化為311 250～374 288hm2。

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