張 穎，劉平輝，朱傳民

（東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西 南昌330000）

0 引言

本文以江西省為研究區(qū)域，對(duì)江西省2000—2019年的土地資源承載力時(shí)空變化及土地資源限制度進(jìn)行分析，并預(yù)測(cè)區(qū)域內(nèi)土地資源承載力水平。

1 研究區(qū)概況

江西省位于中國(guó)東南部，全省地形以江南丘陵、山地為主，占全省總面積的42%、36%，境內(nèi)地形南高北低，東部、西部、南部三面環(huán)山地，中部丘陵和河谷平原交錯(cuò)分布，北部則為鄱陽(yáng)湖平原。全省土地總面積為166 900 km2，2019 年，江西省轄11 個(gè)地級(jí)市，生產(chǎn)總值達(dá)到24 758 億元，其中，第一、二、三產(chǎn)業(yè)分別占比8.3%、44.2%、47.5%。全省人口4 666.13 萬(wàn)人，其中，城鎮(zhèn)人口為2 979.30 萬(wàn)人，鄉(xiāng)村人口為1 986.84萬(wàn)人。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文以江西省轄11 個(gè)地級(jí)市為研究對(duì)象，數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2001—2020 年《江西省統(tǒng)計(jì)年鑒》、各地級(jí)市2000—2019 年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)，所需數(shù)據(jù)均由統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)進(jìn)一步計(jì)算得出。

2.2 糧食生產(chǎn)波動(dòng)指數(shù)（GYFI）

從2000—2019 年的時(shí)間序列可知，糧食產(chǎn)量并不與時(shí)間成線(xiàn)性關(guān)系，而是呈現(xiàn)一種波動(dòng)狀態(tài)。因?yàn)榧Z食產(chǎn)量受到氣候變化、科學(xué)技術(shù)、播種面積的影響，會(huì)具有一定的差異。為了表達(dá)糧食產(chǎn)量的波動(dòng)性，本文通過(guò)糧食實(shí)際產(chǎn)量與趨勢(shì)產(chǎn)量之間的變化，即糧食生產(chǎn)波動(dòng)指數(shù)（GYFI）來(lái)體現(xiàn)[13]。計(jì)算公式如下：

式中，GYFIi為區(qū)域第i 年的糧食產(chǎn)量的波動(dòng)指數(shù)；Yi為區(qū)域第i 年糧食實(shí)際產(chǎn)量；為趨勢(shì)糧食產(chǎn)量。

2.3 土地資源承載力（LCC）模型

土地資源承載力，即土地資源人口承載力，是指一定區(qū)域內(nèi)的土地資源所能供養(yǎng)的人口數(shù)量，其本質(zhì)是研究耕地的糧食產(chǎn)量、人均糧食需求量與人口數(shù)量之間的平衡關(guān)系[14]，其公式如下：LCC=G/Gpc

式中，LCC 表示土地資源承載力（人）；G 表示區(qū)域糧食總產(chǎn)量（kg）；Gpc為人均糧食消費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)（kg/人）。根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織公布的人均營(yíng)養(yǎng)熱值標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)結(jié)合中國(guó)的國(guó)情分析并提出中國(guó)人均糧食消費(fèi)400 kg即可達(dá)到營(yíng)養(yǎng)安全的要求，因此，本文將400 kg 這一數(shù)值作為中國(guó)營(yíng)養(yǎng)安全的參考[15]。

宇晴點(diǎn)頭稱(chēng)是，環(huán)顧著四圍諸峰：“我喜歡這個(gè)栽花種草的好地方，改天我?guī)銈內(nèi)デ鐣兒？椿ㄈ?，幾千幾萬(wàn)的花，每一天都不同，都是我種的！”黑衣人也在一旁含笑點(diǎn)頭，一臉的憐愛(ài)，好像看著小妹獻(xiàn)寶的大哥似的。

2.4 土地資源承載指數(shù)（LCCI）模型

土地資源承載指數(shù)（LCCI）是指區(qū)域人口規(guī)模（或人口密度）與土地資源承載力（或承載密度）之比，反映區(qū)域土地、糧食與人口之間的關(guān)系[16]，本文采用LCCI模型[14]，根據(jù)此模型來(lái)計(jì)算土地資源承載指數(shù)（LCCI）及其相關(guān)指數(shù)，公式如下：

式中，LCCI 為土地資源承載指數(shù)；LCC 為土地資源承載力（人）；Pa為現(xiàn)實(shí)人口數(shù)量（人）；RP為人口超載率；Rg為糧食盈余率；PLI 為土地資源限制度；Prl為土地資源超載人口數(shù)。根據(jù)LCCI 大小的不同，將不同地區(qū)的土地資源承載力劃分為糧食盈余區(qū)、人糧平衡區(qū)和人口超載區(qū)[17-18]。具體劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 基于LCCI 的土地資源承載力分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2.5 灰色預(yù)測(cè)模型

灰色預(yù)測(cè)模型，即GM(1,1)是通過(guò)鑒別系統(tǒng)因素之間發(fā)展趨勢(shì)的相異程度，即進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，然后建立相應(yīng)的微分方程模型，從而預(yù)測(cè)事物未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的狀況[19]。本文通過(guò)江西省2000—2019 年的土地資源承載力指數(shù)，借助南航灰色建模軟件（GSTA7.0）來(lái)預(yù)測(cè)江西省2020—2029 年的土地資源承載力指數(shù)。

為了確保GM(1,1)模型預(yù)測(cè)結(jié)果的精度，需對(duì)模型進(jìn)行精度驗(yàn)證，在本文中采取后驗(yàn)差檢驗(yàn)[15]。均方差比值C 和小誤差概率P 的計(jì)算公式如下：

式中，C 為模型預(yù)測(cè)值與實(shí)際值之間的離散程度，值越小越好；S1、S2分別為原始數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差、預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差；P 為小誤差概率，取值范圍為0~1，值越大越好。

3 結(jié)果與分析

3.1 江西省2000—2019 年糧食生產(chǎn)發(fā)展變化分析

根據(jù)2000—2019 年江西省糧食總產(chǎn)量數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算得到江西省糧食總產(chǎn)量的趨勢(shì)線(xiàn)擬合方程為=37.379x+1 554.4（R2=0.866 4）。通過(guò)圖1 可看出，2000—2019 年，江西省糧食產(chǎn)量波動(dòng)指數(shù)浮動(dòng)較小，整體維持在-0.15~0.04 之間，其中，2003 年江西省糧食波動(dòng)指數(shù)最低，原因是2003 年江西省遭遇了罕見(jiàn)的特大高溫干旱災(zāi)害，大量農(nóng)作物受損慘重，導(dǎo)致糧食產(chǎn)量大幅度下降。從整體上看，全省糧食總產(chǎn)量呈現(xiàn)波動(dòng)式增長(zhǎng)，在2016 年達(dá)到峰值，為2 234.4 萬(wàn)噸。

圖1 江西省糧食波動(dòng)指數(shù)變化分析

3.2 江西省2000—2019 年土地資源承載力變化情況

通過(guò)對(duì)土地資源承載力模型和土地資源承載力指數(shù)模型（LCCI）進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明，江西省在2000—2019 年間土地資源承載指數(shù)總體處于下降狀態(tài)，即江西省土地資源承載力日益增強(qiáng)。其中，2003 年江西省土地資源承載力指數(shù)為1.17，人糧關(guān)系緊張，其余年份的土地資源承載力類(lèi)型均處于人糧平衡區(qū)，級(jí)別由臨界超載狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)向平衡有余。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的農(nóng)業(yè)種植比例調(diào)整和人口的逐步增長(zhǎng)，至2019年，江西省人均糧食達(dá)到462.36 kg，人糧關(guān)系和諧（圖2）。

圖2 2000—2019 年江西省土地資源承載力情況

3.3 江西省土地資源承載力狀況空間分布與時(shí)空變化

本文通過(guò)選擇5 個(gè)年份的江西省各個(gè)地市的土地資源承載指數(shù)，利用Arcmap 軟件進(jìn)行可視化處理，分析江西省2000—2019 年土地資源承載力的時(shí)空變化情況（圖3）。

圖3 2000—2019 年江西省各地市土地資源承載力空間格局變化

2000 年，江西省分地市的土地資源承載力類(lèi)型有3 種，其中，處于糧食盈余區(qū)的為吉安市、宜春市、撫州市和鷹潭市，其土地資源承載力指數(shù)分別為0.795、0.684、0.761 和0.864，吉安市和撫州市屬于盈余級(jí)別，而宜春市已經(jīng)達(dá)到富裕級(jí)別。因?yàn)榧彩?、撫州市和宜春市分別處在吉泰盆地和贛撫平原，其區(qū)域內(nèi)地勢(shì)平坦，土壤肥沃、水資源充足、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)配套設(shè)施完善，這些條件都得以調(diào)高區(qū)域內(nèi)的糧食總產(chǎn)量和加大糧食產(chǎn)量的增長(zhǎng)潛力；處于人糧平衡區(qū)的為南昌市、新余市和上饒市，其土地資源承載力指數(shù)分別為1.112、0.937 和1.101。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的不斷推進(jìn)，土地資源承載能力也不斷增強(qiáng)，從而緩解人口不斷增長(zhǎng)帶來(lái)的壓力；處于人口超載區(qū)的有景德鎮(zhèn)市、萍鄉(xiāng)市、九江市和贛州市，人糧矛盾突出，其土地資源承載力指數(shù)分別為1.355、1.284、1.663 和1.266。處在人口超載類(lèi)型區(qū)的城市地形大多以山地、丘陵為主，耕地面積小、耕地后備資源不足，不利于區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，加之1998 年的“退耕還湖”政策，使得九江市的耕地面積進(jìn)一步減少。

與2000 年相比，2005 年江西省人口超載類(lèi)型區(qū)沒(méi)有變化，糧食盈余類(lèi)型區(qū)增加了兩個(gè)，分別為新余市和上饒市，其中，新余市由2000 年的平衡有余級(jí)別轉(zhuǎn)為盈余級(jí)別，土地資源承載指數(shù)從0.937 降到0.867，上饒市由臨界超載級(jí)別轉(zhuǎn)為盈余，土地資源承載指數(shù)從1.101 降到0.969。原因在于政府大力扶持糧食鄉(xiāng)鎮(zhèn)和種糧大戶(hù)，在一定程度上提高了農(nóng)民的種糧積極性，從而提高了區(qū)域糧食播種面積。

2010 年，江西省7 個(gè)地市土地資源承載類(lèi)型區(qū)級(jí)別相較2005 年并無(wú)變化，但個(gè)別地市的土地資源承載力級(jí)別有所升級(jí)，景德鎮(zhèn)市的土地資源承載類(lèi)型區(qū)由人口超載類(lèi)型區(qū)轉(zhuǎn)到人糧平衡類(lèi)型區(qū)，級(jí)別由2005 年的過(guò)載轉(zhuǎn)為臨界超載，九江市和贛州市由過(guò)載轉(zhuǎn)為超載，鷹潭市由盈余轉(zhuǎn)為富裕。根據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒中的數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算可得出，這一階段中景德鎮(zhèn)市、九江市、贛州市和鷹潭市的糧食增產(chǎn)率分別為16.93%、21.06%、15.10%、6.15%，雖然它們的糧食產(chǎn)量都在增長(zhǎng)，但在2005—2010 年這一時(shí)間段內(nèi)，它們的增長(zhǎng)速率大于其他地市糧食產(chǎn)量的增長(zhǎng)速率，因而使得這些區(qū)域內(nèi)的土地資源承載力類(lèi)型升級(jí)。

2015 年，江西省糧食盈余類(lèi)型區(qū)共7 個(gè)地市，除2010 年的六個(gè)城市外又新加了一個(gè)南昌市，人糧平衡類(lèi)型區(qū)也由原先的南昌市和景德鎮(zhèn)市變?yōu)榱司暗骆?zhèn)市和九江市，九江市的土地資源承載力指數(shù)由2010 年的1.233 降至1.163，原因在于九江市在這一階段中通過(guò)實(shí)施坡耕地、增減掛鉤、土地開(kāi)發(fā)復(fù)墾等工程項(xiàng)目，使得九江市的耕地面積從2010 年的351 萬(wàn)畝增加到2015 年的469 萬(wàn)畝。此外，九江市在“十二五”期間積極推動(dòng)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)區(qū)達(dá)到148.03 萬(wàn)畝。

2019 年江西省的人口超載類(lèi)型區(qū)包括萍鄉(xiāng)市、九江市和贛州市。根據(jù)《江西省城鎮(zhèn)體系規(guī)劃（2015—2030）》，九江市和贛州市是江西省省域副中心城市。九江市和贛州市基于自然和經(jīng)濟(jì)層面等因素導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)人糧關(guān)系緊張。萍鄉(xiāng)市由于自然條件和土地面積的限制，長(zhǎng)期處于人口超載類(lèi)型區(qū)。從整體上看，2000—2019 年江西省土地資源承載指數(shù)均在空間上呈現(xiàn)出“南北高中部低”的特征，也就是江西省土地資源承載力呈現(xiàn)“中部高南北低”的格局。

3.4 江西省各地市土地資源限制度分析

根據(jù)土地資源限制度模型計(jì)算可知，2000 年江西省不受土地資源限制的地市共5 個(gè)，處于0~20 級(jí)別的地市共兩個(gè)（南昌、上饒市），其土地資源限制分別為10.04 和9.18；處于20~40 級(jí)別的有4 個(gè)（景德鎮(zhèn)、萍鄉(xiāng)、九江和贛州市），土地資源限制分別為26.20、22.09、39.87 和21.02。隨著各地市耕地生產(chǎn)潛能的擴(kuò)大和糧食產(chǎn)量的持續(xù)增加，至2019 年，江西省不受土地資源限制的城市由2000 年的5 個(gè)增加到了7 個(gè)，處于0~20 級(jí)別的地市共兩個(gè)，分別為景德鎮(zhèn)市和萍鄉(xiāng)市；處于20~40 級(jí)別的減少至2 個(gè)，分別為九江市和贛州市，與2000 年相較，2019 年江西省受土地資源限制的地市數(shù)和人口數(shù)都明顯下降（表2）。

表2 2000 年、2019 年江西省土地資源限制度評(píng)價(jià)

3.5 江西省土地資源承載力指數(shù)的預(yù)測(cè)與分析

本文通過(guò)南航研發(fā)的灰色建模軟件GSTA 7.0 對(duì)江西省各地市2020 年至2029 的土地資源承載指數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。由于預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)具有不確定性，本文對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行精度檢驗(yàn)，預(yù)測(cè)結(jié)果良好。

根據(jù)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)（表3），江西省2020—2029 年的土地資源承載指數(shù)總體呈下降狀態(tài)，土地資源承載指數(shù)由2020 年的0.783 下降到2029 年的0.683，雖然二者都是糧食盈余類(lèi)型區(qū)的富裕級(jí)別，但其富裕的程度不斷提高，這也就意味著目前江西省的糧食種植和生產(chǎn)仍然存在較大的發(fā)展?jié)摿ΑＭㄟ^(guò)對(duì)比分析2020 年和2029 年江西省土地資源承載力指數(shù)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和參考土地資源承載力指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可以看出，2020 年江西省的人口超載類(lèi)型區(qū)為萍鄉(xiāng)市和贛州市，人糧平衡類(lèi)型區(qū)有景德鎮(zhèn)市和九江市，剩余的均為糧食盈余區(qū)。到2029 年，江西省的人口超載區(qū)僅剩贛州市，而萍鄉(xiāng)市由原來(lái)的人口超載類(lèi)型區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)槿思Z平衡區(qū)，原先屬于人糧平衡區(qū)和糧食盈余區(qū)的地市級(jí)別不斷優(yōu)化，其中，到2029 年屬于糧食盈余區(qū)內(nèi)富富有余級(jí)別的地市增加到了4 個(gè)（表4）。通過(guò)對(duì)江西省土地資源承載力狀況的分析，結(jié)果表明，區(qū)域土地承載能力的高低與其自身耕地資源分布有著顯著聯(lián)系，區(qū)域自身的自然資源條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r也對(duì)土地資源承載力的強(qiáng)弱產(chǎn)生巨大影響。

表3 江西省各地市2020—2029 年土地資源承載指數(shù)預(yù)測(cè)結(jié)果

表4 江西省各地市2020 年、2029 年土地資源承載力類(lèi)型分區(qū)

4 結(jié)論

本文以人糧關(guān)系為基礎(chǔ)，基于土地資源承載力和土地資源限制度模型對(duì)江西省2000—2019 年的時(shí)空變化進(jìn)行分析，同時(shí)采用灰色預(yù)測(cè)模型對(duì)江西省未來(lái)十年內(nèi)各地市的土地資源承載力指數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，主要結(jié)論如下：

（1）從整體上看，2000—2019 年江西省糧食波動(dòng)指數(shù)浮動(dòng)較小，土地資源承載指數(shù)整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，由2000 年的1.03 降至2019 年的0.87，江西省土地資源承載力日益增強(qiáng)。

（2）2000—2019 年，江西省人口超載類(lèi)型區(qū)主要集中在以山地、丘陵為主，耕地面積小、耕地后備資源不足的萍鄉(xiāng)市、九江市和贛州市，土地資源承載力呈現(xiàn)“中部高南北低”的格局。江西省分地市的土地資源限制度結(jié)果表明，各地市的土地資源限制度總體較低，2019 與2000 年相比，土地資源限制度較低的地市數(shù)和人口數(shù)都明顯降低，不受土地資源限制的地市增加。

（3）2029 年江西省只有贛州市的土地資源承載力類(lèi)型仍處在人口超載類(lèi)型區(qū)，土地資源承載指數(shù)為1.241，剩余的10 個(gè)地市的土地資源承載力逐漸增強(qiáng)，人糧關(guān)系日漸和諧。