謝 菲，孫小舟

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基于人糧關(guān)系的漢江流域湖北段土地資源承載力評價

謝 菲1，孫小舟2

（1.湖北文理學(xué)院 數(shù)學(xué)與計算機(jī)科學(xué)學(xué)院，湖北 襄陽 441053；2.湖北文理學(xué)院 管理學(xué)院，湖北 襄陽 441053）

土地資源承載力是研究區(qū)域人口消費(fèi)與食物生產(chǎn)、人類需求與資源供給間的平衡關(guān)系問題，研究土地資源承載力能為區(qū)域發(fā)展和生態(tài)建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)和決策支持. 文章以人糧關(guān)系為基礎(chǔ)，建立土地資源承載指數(shù)(Land Carrying Capacity Index，LCCI)模型，從縣、地級市、流域三個尺度定量評價了漢江流域湖北段的土地資源現(xiàn)實(shí)人口承載力. 土地資源承載力的研究結(jié)果揭示了漢江流域湖北段不同地區(qū)土地資源承載力的地域特征與時空演變格局，反映出土地資源、糧食、人口的耦合關(guān)系，為湖北省糧食安全和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供參考.

土地資源承載力；土地資源承載指數(shù)；人糧關(guān)系；漢江流域

隨著經(jīng)濟(jì)和社會的加速發(fā)展，特別是人口的急劇增長，人地矛盾愈顯突出，一些地區(qū)超出其土地資源的承受能力，出現(xiàn)了諸如人均耕地減少、土地退化、土地生產(chǎn)潛力下降等問題，進(jìn)而引起了環(huán)境惡化和資源短缺，而這又制約了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[1-2]. 從土地資源承載力已有的實(shí)證研究看，以土地生產(chǎn)潛力為基礎(chǔ)確定區(qū)域人口最大規(guī)模是土地資源承載力研究的核心內(nèi)容，基于耕地與糧食的人口承載力研究始終是國內(nèi)外土地資源承載力研究的主流. 必須指出，基于土地生產(chǎn)潛力的人口承載量研究尋求的是在特定前提下的人口承載力上限，種種限制因素的存在，土地現(xiàn)實(shí)承載力與土地承載潛力存在相當(dāng)大的差距[3-6]. 本文以人糧關(guān)系為基礎(chǔ)，建立土地資源承載指數(shù)(Land Carrying Capacity Index，LCCI)模型，從縣、地級市、流域三個尺度定量評價了漢江流域湖北段(以下簡稱湖北段）的土地資源現(xiàn)實(shí)人口承載力，土地資源承載力的研究結(jié)果揭示了湖北段不同地區(qū)土地資源承載力的地域特征與時空演變格局，探討了湖北段土地資源、糧食、人口的耦合關(guān)系，試圖為湖北省糧食安全與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和決策支持.

1 湖北段土地承載力的歷史回顧與現(xiàn)實(shí)評價

湖北段土地資源豐富，2012年在冊耕地147.1×104hm2，占全國的1.2%，人均耕地1畝，是我國人均耕地較少的地區(qū). 本區(qū)糧食等主要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)在我國占有重要地位，位于我國著名九大商品糧基地之一的江漢平原，區(qū)內(nèi)地勢平坦寬廣，土層深厚肥沃，氣候溫暖濕潤，糧食產(chǎn)量豐富. 2012年全區(qū)糧食產(chǎn)量1289.24×104t，占全國的2.2%；肉類219.73×104t，占全國的2.62%；水產(chǎn)品256.7×104t，占全國的4.3%. 漢江流域湖北段土地資源的合理利用與農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展對保障城市生態(tài)與農(nóng)副產(chǎn)品的及時供應(yīng)具有重要的意義.

基于國務(wù)院2000年制定的《2001-2010年中國食物與營養(yǎng)發(fā)展綱要》和國家食物與營養(yǎng)咨詢委員會2003年提出的中國食物發(fā)展的階段性目標(biāo)，考慮本區(qū)糧食生產(chǎn)與食物消費(fèi)的現(xiàn)狀與趨勢，本研究以人均400kg(寬裕)、450kg(小康)和500kg(富裕)為標(biāo)準(zhǔn)，計算了湖北段區(qū)內(nèi)不同消費(fèi)水平下的土地資源現(xiàn)實(shí)承載力，揭示了本區(qū)人口發(fā)展的糧食安全水平與耕地保證程度. 土地資源現(xiàn)實(shí)承載力是在一定生活水平下現(xiàn)實(shí)糧食產(chǎn)量所能供養(yǎng)的人口規(guī)模，可用公式1到4計算：

(1)

(2)

(3)

(4)

式中，為土地資源現(xiàn)實(shí)承載力(人)；為土地資源現(xiàn)實(shí)承載力指數(shù)；為糧食總產(chǎn)量(kg)；G為人均糧食消費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)(kg/人).P為現(xiàn)實(shí)人口數(shù)量(人)；R為土地超載率，R為糧食贏余率[7-8].

本研究根據(jù)LCCI的大小將湖北段土地承載狀況劃分為糧食盈余、人糧平衡和土地超載3種一級類型(A)，根據(jù)贏余和超載的程度進(jìn)一步劃分為8種二級類型(B)，基于LCCI的湖北段土地現(xiàn)實(shí)承載力評價標(biāo)準(zhǔn)如表1所示.

圖1為寬裕、小康和富裕標(biāo)準(zhǔn)下2000—2012年湖北段土地承載力計算結(jié)果. 由圖1可以看出，以2003年為分水嶺，除人口指標(biāo)波動微小外，其他各項(xiàng)指標(biāo)均呈現(xiàn)截然相反的態(tài)勢發(fā)展.

表1 基于LCCI的土地現(xiàn)實(shí)承載力評價標(biāo)準(zhǔn)

2000—2003年漢江流域湖北段土地承載力指數(shù)大于1.125，說明土地資源承載力呈超載狀態(tài)，2003年超載最為嚴(yán)重，為過載水平. 2003年以后，土地承載指數(shù)逐年變小，2008和2009年達(dá)到平衡有余狀態(tài)，說明2003年以來湖北段土地承載力明顯提高，呈不斷增加的趨勢.

2000—2012年的13年時間里，小康型和富裕型消費(fèi)水平下的湖北段土地承載力均低于現(xiàn)實(shí)人口數(shù)量，全區(qū)整體呈糧食虧缺狀態(tài)，人糧關(guān)系略顯緊張. 2007年寬裕型消費(fèi)水平下土地承載力首次高于現(xiàn)實(shí)人口數(shù)量，全區(qū)整體人糧關(guān)系在400kg標(biāo)準(zhǔn)下基本平衡有余.

2000年以來，漢江湖北段土地承載力雖略有波動，但區(qū)域整體糧食安全水平逐年提高，不同消費(fèi)水平下的湖北段土地承載力均有所增長.

圖1 2000—2012年湖北段土地現(xiàn)實(shí)承載力

2 基于人糧關(guān)系的湖北段土地資源承載力市域格局

在全區(qū)土地承載力研究的基礎(chǔ)上，為細(xì)致地刻畫湖北段土地承載狀況的區(qū)域差異和時序變化，本研究通過構(gòu)建土地承載力指數(shù)，選取2000、2003、2006、2012年為典型年份，計算了新世紀(jì)以來2000、2003、2006年以及近年漢江湖北段的土地承載狀況，揭示了土地資源承載力的市域格局.

圖2為漢江流域湖北段各市2000、2003、2006、2012年土地承載力計算結(jié)果. 由圖可知，整體而言湖北段各市土地承載狀況差異顯著，具體而言：

2003年受流域內(nèi)種植面積調(diào)減和自然災(zāi)害的影響，區(qū)內(nèi)糧食產(chǎn)量較上年減少15.4%，各市土地承載力指數(shù)大幅上升，超載嚴(yán)重.

武漢市、十堰市、神農(nóng)架林區(qū)為土地承載指數(shù)較高的地區(qū)，其中武漢市10年來土地承載力指數(shù)介于2.74(2003年)～2.46(2006年)之間，為土地承載指數(shù)最高的地區(qū)；超載非常嚴(yán)重.

襄陽市、荊門市、應(yīng)城市為承載力指數(shù)較低的地區(qū)，其中荊門市承載力指數(shù)最低，為0.49，達(dá)到土地現(xiàn)實(shí)承載力評價標(biāo)準(zhǔn)的富裕標(biāo)準(zhǔn).

就時間分布情況來看，2000—2003年湖北段各市土地承載力指數(shù)均呈上升的趨勢. 2004—2010年，湖北段各市土地承載力指數(shù)均呈逐漸降低的趨勢，其中十堰市土地承載力指數(shù)由2003年的2.36降至2010年的1.29，降幅高達(dá)45.34%，為本區(qū)指數(shù)降幅最高的地區(qū)；應(yīng)城市土地承載力指數(shù)由2003年的0.8，降至2010年的0.67，降幅達(dá)16.25%，為本區(qū)指數(shù)降幅最低的地區(qū). 土地承載力指數(shù)的時間變化態(tài)勢表明，隨著糧食生產(chǎn)能力的提高，漢江流域湖北段各市糧食安全水平基本呈上升態(tài)勢.

圖2 2000—2012年湖北段市域土地現(xiàn)實(shí)承載力

采用土地資源承載力分級評價標(biāo)準(zhǔn)對湖北段流域各市的土地承載力評價結(jié)果表明：

1) 2000年湖北段各市受各種因素影響，糧食生產(chǎn)水平受到限制，人糧關(guān)系以土地超載和緊平衡為主要特征；

2) 2003年，湖北段各市受種植面積調(diào)減和自然災(zāi)害的影響糧食生產(chǎn)水平均顯著下降. 襄陽市土地承載力下降，人糧關(guān)系由富裕轉(zhuǎn)變?yōu)榕R界超載；仙桃、潛江兩市由人糧關(guān)系基本平衡向土地超載、嚴(yán)重超載過渡，這三個市的糧食產(chǎn)量達(dá)311.2×104t，接近全區(qū)的2/5，耕地面積達(dá)全區(qū)的1/3，人口接近全區(qū)的2/5；

3) 2006年湖北段各市糧食產(chǎn)量增長較快，其中漢川和潛江市在人均400kg的消費(fèi)水平下，人糧關(guān)系達(dá)到平衡，襄陽市和仙桃市分別達(dá)到糧食富裕和盈余水平. 由此，湖北段人糧關(guān)系平衡及以上水平的市達(dá)到7個，這些市糧食產(chǎn)量占全區(qū)的近4/5，耕地面積占2/3之多，人口占1/2以上；

4) 2012年荊門市在人均400kg的消費(fèi)水平下，土地承載狀況達(dá)到富富有余，全區(qū)糧食盈余的地區(qū)達(dá)到4個，這些市糧食產(chǎn)量超過全區(qū)的67%，耕地面積占55%，人口占41%.

湖北段市域土地資源承載力評價結(jié)果表明：2000—2003年以來，湖北段各市糧食安全水平整體呈下降趨勢；2004—2012年湖北段各縣市糧食安全水平整體呈上升趨勢. 一直處于超載的市為武漢市、十堰市和神農(nóng)架林區(qū)，武漢市主要是受到工業(yè)發(fā)達(dá)，耕地面積少，人口數(shù)量多的影響. 十堰市和神農(nóng)架林區(qū)則是因?yàn)榈靥幎跷魃絽^(qū)，多林地，少耕地，生態(tài)環(huán)境脆弱，糧食生產(chǎn)能力低.

3 基于人糧關(guān)系的湖北段縣域土地現(xiàn)實(shí)承載力評價

在全區(qū)和市域尺度探討漢江湖北段現(xiàn)實(shí)承載力的基礎(chǔ)上，基于2000、2003、2006年和2012年的統(tǒng)計資料為基礎(chǔ)，本研究采用土地資源承載力指數(shù)等指標(biāo)，計算了湖北段縣域尺度的土地承載力，進(jìn)一步詳盡地描述了湖北段縣域人糧關(guān)系的空間格局、區(qū)域差異及其演變規(guī)律.

基于表1土地承載力二級評價類型(B1-B8)，結(jié)合2000—2012年各縣統(tǒng)計數(shù)據(jù)得出2000、2003、2006和2012年湖北段土地承載力評價結(jié)果(圖3)，等級1～8分別代表富富有余、富裕、盈余、平衡有余、臨界超載、超載、過載、嚴(yán)重超載.

圖3 2000—2012年湖北段各市土地現(xiàn)實(shí)承載力評價結(jié)果

從空間上看，本區(qū)土地承載力的高低與地形類型，土壤類型和人口分布高度吻合，地域上呈現(xiàn)“兩低一高”的空間分布特點(diǎn)，具體表現(xiàn)為西部(鄂西山地)和東部(武漢城市圈)土地承載力低，中部(鄂北崗地和江漢平原)土地承載力高. 就時間變化情況來看，從2000到2003年湖北段絕大部分縣域人糧關(guān)系惡化；但2004到2012年，湖北段縣域人糧關(guān)系大部由土地超載逐漸向糧食平衡、盈余轉(zhuǎn)變，區(qū)域糧食安全水平顯著提高.

2000年湖北段縣域土地承載力以人量關(guān)系基本平衡為主要特征，其中糧食盈余地區(qū)有8個，相應(yīng)土地面積占29.56%，人口占24.69%，糧食產(chǎn)量占49.28%；人糧平衡地區(qū)有7個，相應(yīng)土地面積占24.87%，人口占18.14%，糧食產(chǎn)量占20.14%；土地超載地區(qū)有11個，相應(yīng)土地面積占45.57%，人口占57.16%，糧食產(chǎn)量占30.58%，這部分縣市糧食產(chǎn)量缺口較大，人糧關(guān)系緊張.

2003年湖北段各縣人糧矛盾是這13年間最突出的一年，區(qū)內(nèi)以人口超載為主要特征，近半縣嚴(yán)重超載，人糧矛盾嚴(yán)重緊張. 其中土地超載的縣為19個，占全區(qū)的73.08%，相應(yīng)土地面積占75.46%，人口占78.54%，糧食產(chǎn)量占56.57%；糧食盈余地區(qū)僅為7個，占全區(qū)的26.92%，相應(yīng)土地面積占25.54%，人口占21.46%，糧食產(chǎn)量占43.43%.

2006年湖北段土地承載力由人口超載轉(zhuǎn)為盈余，糧食盈余的縣市個數(shù)10個，占全區(qū)的38.46%，相應(yīng)土地面積占33.53%，人口占27.93%，糧食產(chǎn)量占52.76%；人糧平衡的縣個數(shù)為7個，占全區(qū)的26.92%，相應(yīng)土地面積占24.76%，人口占20.74%，糧食產(chǎn)量占21.40%；土地超載縣個數(shù)為9個，占全區(qū)的34.62%，相應(yīng)土地面積占41.71%，人口占51.32%，糧食產(chǎn)量占25.84%.

2012年湖北段糧食盈余的縣達(dá)到11個，占全區(qū)的42.31%，相應(yīng)土地面積占38.47%，人口占32.8%，糧食產(chǎn)量占60.11%，土地超載縣7個，占全區(qū)的26.92%，相應(yīng)土地面積占34.22%，人口占43.97%，糧食產(chǎn)量占18.84%，人糧關(guān)系以糧食盈余為主要特征.

盡管2003年以后湖北段縣土地承載力提高，人糧矛盾緩和，整體以糧食盈余為特征，但全區(qū)土地超載縣基本保持在30%左右，如何通過分工協(xié)作保障區(qū)域糧食安全是有待進(jìn)一步研究的問題.

漢江流域湖北段區(qū)內(nèi)飼料作物種植廣泛，牛、羊、豬等畜類養(yǎng)殖業(yè)較發(fā)達(dá)；河流、湖泊和水庫面積廣大，水產(chǎn)資源豐富，其中漢江上游的丹江口水庫，總面積達(dá)846km2，是亞洲第一大人工湖. 畜類養(yǎng)殖業(yè)和水產(chǎn)業(yè)綜合生產(chǎn)能力位列全省前列，漢江流域湖北段各縣市牛羊肉和水產(chǎn)品產(chǎn)量較大，無論過去、現(xiàn)在還是將來，在這些縣市食物安全中扮演著十分重要的角色和地位. 本研究在計算了僅考慮原糧的土地資源承載能力基礎(chǔ)上，采用肉類和水產(chǎn)折糧系數(shù)，計算了2012年漢江流域湖北段26個內(nèi)縣市肉類和水產(chǎn)品的原糧當(dāng)量，在此基礎(chǔ)上，對比分析了考慮副業(yè)和漁業(yè)前后漢江流域湖北段土地資源承載力的變化情況.

考慮肉類和水產(chǎn)品在流域內(nèi)糧食安全中的作用后，根據(jù)各類產(chǎn)品糧食耕地折算系數(shù)(表2)進(jìn)行相應(yīng)的折算后，漢江流域湖北段土地資源承載力評價結(jié)果(表3)表明，2012年糧食盈余縣由11個增加到24個，相應(yīng)土地面積由38.5%增加到87.52%，人口由32.8%增加到66.86%，糧食產(chǎn)量由60.1%增加到84.1%. 可見，肉類和水產(chǎn)品在漢江流域湖北段縣食物供應(yīng)中地位重要，副業(yè)和漁業(yè)提高了漢江流域湖北段的土地資源承載力.

表2 各類產(chǎn)品糧食耕地折算系數(shù)

表3 2012年湖北段縣域土地現(xiàn)實(shí)承載力評價結(jié)果(考慮肉類和水產(chǎn)產(chǎn)量)

值得一提的是，從全國范圍看，因結(jié)構(gòu)調(diào)整和災(zāi)害等原因，自1999年起我國連續(xù)5年糧食減產(chǎn)，特別是2000年以后糧食減產(chǎn)的幅度較大. 2000年糧食總產(chǎn)量比上年減產(chǎn)460億公斤，這是減幅最大的一年；2001年比上年減產(chǎn)約100億公斤；2002年糧食總產(chǎn)量比上年略有增加，但增幅很小. 2003年全國糧食總產(chǎn)量約為4307億公斤，是1991年以來的最低值，產(chǎn)量減少263億公斤. 從湖北省的糧食生產(chǎn)情況來看，耕地面積(圖4)和產(chǎn)量連續(xù)6年下降. 2003年糧食播種面積僅為349萬公頃，糧食產(chǎn)量192億公斤，分別比2002年減少39萬公頃和13億公斤. 2003年湖北省糧食播種面積為1949年以來的最低水平，糧食產(chǎn)量為1982年以來的最低水平. 實(shí)際上，從2002年開始，湖北省全省人均糧食生產(chǎn)水平就已經(jīng)低于全國人均糧食生產(chǎn)水平. 2003年湖北省人均糧食產(chǎn)量為320公斤，而全國人均糧食產(chǎn)量則為331公斤，也就是說，那兩年來湖北省不得不面對一個尷尬的現(xiàn)實(shí)：由一個傳統(tǒng)糧食主產(chǎn)區(qū)變成了一個名副其實(shí)的糧食主銷區(qū).

需要指出的是，國家農(nóng)業(yè)政策是影響農(nóng)業(yè)發(fā)展和糧食安全的重要途徑.“十五”(2000－2005)之初，國家開始了以減輕農(nóng)民負(fù)擔(dān)為中心，取消“三提五統(tǒng)”等稅外收費(fèi)、改革農(nóng)業(yè)稅收為主要內(nèi)容的農(nóng)村稅費(fèi)改革，截止2006年全面取消農(nóng)業(yè)稅. 中央對三農(nóng)問題采取“少取、多予、放活”的惠農(nóng)政策，順應(yīng)了時代的要求，適應(yīng)了世界經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展形勢，大大激發(fā)了農(nóng)民農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的積極性，大量農(nóng)民工從沿海發(fā)達(dá)地區(qū)返鄉(xiāng)，推動了區(qū)內(nèi)糧食生產(chǎn)的發(fā)展. 2004年至2010年中共中央連續(xù)六年發(fā)布以“三農(nóng)”(農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)民)為主題的中央一號文件，強(qiáng)調(diào)了“三農(nóng)”問題在中國的社會主義現(xiàn)代化時期“重中之重”的地位. 2011年中央一號文件公布，指出今后10年水利投入翻番. 這些政策都是農(nóng)民農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的強(qiáng)心劑，對于農(nóng)業(yè)增產(chǎn)，農(nóng)民增收，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)地位，保證國家糧食安全，增加土地資源承載力，促進(jìn)人地和諧具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義.

圖4 2000—2012年湖北段耕地面積變化(單位/104hm2)

4 結(jié)論

本研究從資源平衡關(guān)系入手，建立土地現(xiàn)實(shí)承載力模型，從縣、地級市、區(qū)域三個層面，定量揭示了漢江流域湖北段不同地區(qū)土地現(xiàn)實(shí)承載力的地域特征與空間格局，研究結(jié)果表明：

1)土地承載力的歷史回顧與現(xiàn)實(shí)評價表明，新世紀(jì)湖北段土地承載力經(jīng)歷了人糧關(guān)系緊張(2000—2003年)、人糧平衡(2006—2007年)以及糧食盈余(2008—2012年)的歷史進(jìn)程，整個流域糧食安全水平迅速提高；

2)湖北段土地承載狀況空間分布與地形類型，土壤類型和人口分布高度吻合，呈現(xiàn)“兩低一高”的特點(diǎn). 西部山區(qū)的十堰市和神農(nóng)架林區(qū)、東部武漢及周邊市土地超載嚴(yán)重，中部鄂北崗地的襄陽市和江漢平原的荊門、仙桃等市糧食富余，2004年以來大部分市域糧食安全水平呈提高趨勢；

3)湖北段縣域土地承載力現(xiàn)狀評價結(jié)果表明，在人均消費(fèi)400kg的水平下，湖北段縣域人糧關(guān)系整體由土地超載逐漸向糧食盈余轉(zhuǎn)變，區(qū)域糧食安全自給水平有所提高，肉類和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)在一定程度上提高了湖北段的土地資源承載力和糧食安全水平. 2012年湖北段糧食平衡有余及盈余縣市的面積和數(shù)量比重遠(yuǎn)超過超載的縣市，人糧關(guān)系以糧食盈余為主要特征. 但湖北省屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降水的年際和年內(nèi)變率較大，水旱等農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害頻發(fā)，這在一定程度上成為湖北段土地資源人口承載力良性發(fā)展的不穩(wěn)定因素. 再加上糧食收購價格偏低，農(nóng)資價格上漲等因素，這種不穩(wěn)定的風(fēng)險將會加大.

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Evaluation of Land Carrying Capacity of the Han River(in Hubei Province) Based on Man-grain Relationship

XIE Fei1, SUN Xiaozhou2

(1.School of Mathematical and Computer Sciences, Hubei University of Arts and Science, Xiangyang 441053, China; 2.School of Management, Hubei University of Arts and Science, Xiangyang 441053, China)

Based on the man-grain relationship, it established a LCCI(Land Carrying Capacity Index) model, quantitativly evaluated the present population carrying capacity of the land resources in the Han River( in Hubei Province) from three aspects: counties, prefecture-level cities, and drainage basins.The result revealed the geographical features and spatio-temporal evolution pattern of land carrying capacity in different areas of Hubei Province, discussed the coupling relationship between land resources, grain and the population.

Land carrying capacity; Land carrying capacity index; Man-grain relationship; The Han River basin

P964

A

2095-4476(2014)05-0042-06

2014-04-07

湖北省教育廳項(xiàng)目(14Q090); 湖北省高等學(xué)校優(yōu)秀中青年科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計劃項(xiàng)目(T201324)

謝 菲(1985— ), 女, 湖北隨州人, 湖北文理學(xué)院數(shù)學(xué)與計算機(jī)科學(xué)學(xué)院助教.

(責(zé)任編輯：徐 杰)