王宇菲,王雋雄,李 陽

(1.西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院,陜西 西安 710127;2.水利部 水土保持監(jiān)測中心,北京 100055;3.自然資源部 城市土地資源監(jiān)測與仿真重點實驗室,廣東 深圳 518000)

土地為人類生存和社會經(jīng)濟發(fā)展提供最基本的物質(zhì)保障,是最重要的生產(chǎn)資料和承載載體,在眾多自然資源中處于核心地位[1]。土地資源承載力研究是自然資源、糧食生產(chǎn)和社會發(fā)展的系統(tǒng)梳理,是區(qū)域發(fā)展中最基本和最重要的研究,也是分析和解決糧食安全問題的重要途徑,對區(qū)域人口、土地、糧食和社會發(fā)展政策決策提供重要的借鑒和參考[2]。

中國以占世界7%的耕地供養(yǎng)著占世界22%的人口,人口增長使人糧矛盾逐漸成為我國社會經(jīng)濟發(fā)展進程中的重要限制因素[3]。國內(nèi)最早開展的承載力研究工作是1986年由中國科學(xué)院主持的“中國土地資源生產(chǎn)能力及人口承載力研究”課題。隨著研究發(fā)展的深入,從單一承載力現(xiàn)狀分析逐漸演進到多因素共同影響的承載力研究,基于人口-耕地-糧食耦合作用機理的土地資源承載力研究逐漸成為現(xiàn)階段關(guān)注的熱點。在研究內(nèi)容方面,主要集中于糧食生產(chǎn)潛力[4]、人口與耕地壓力變化[5]、土地資源持續(xù)利用水平[6]、土地開發(fā)強度與資源環(huán)境承載力耦合協(xié)調(diào)關(guān)系[7]、生物資源消費與承載力關(guān)系[8]、基于五聯(lián)系統(tǒng)的水資源承載力評價[9]等。研究方法包括生態(tài)足跡法、層次分析法等[10],在研究尺度方面,國家、省域、市域、縣域等多個不同層面均有涵蓋[11]。綜上可知,當(dāng)前對土地資源承載力的研究側(cè)重于短時間序列的雙要素關(guān)系研究,對于長時間序列的人口、耕地、糧食、客觀自然因素、主觀調(diào)控政策等多要素系統(tǒng)的研究則相對薄弱[12],缺乏典型區(qū)域長時間序列土地資源承載力系統(tǒng)內(nèi)多要素關(guān)系的研究。

本文采用多模型多因素定量精確測算與地理信息系統(tǒng)空間分析方法結(jié)合的研究方法,依據(jù)陜西省近70年的耕地資源變化和糧食生產(chǎn)規(guī)律對不同尺度的土地資源承載力變化進行深入分析。以人口-耕地-糧食的耦合關(guān)系為主線,基于土地資源承載力對人口承載關(guān)系,構(gòu)建土地資源承載力模型,從時間和空間的雙維度研究陜西省土地資源承載演變的時間進程和空間格局。研究梳理了省域內(nèi)土地資源承載力的發(fā)展過程,旨在掌握生產(chǎn)條件和土地載荷的區(qū)域特點和差異以及對人口數(shù)量和區(qū)域發(fā)展的支撐程度,提煉總結(jié)制約區(qū)域發(fā)展的限制因素,為規(guī)劃土地資源承載容量、實現(xiàn)糧食安全和保障區(qū)域社會經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展提供決策支持。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

陜西省地處黃河中游地區(qū),位于東經(jīng)105°29′至111°15′與北緯31°42′至39°35′之間,與八省接壤,東臨山西省和河南省,西接甘肅省和寧夏回族自治區(qū),南靠重慶市、四川省和湖北省,北連內(nèi)蒙古自治區(qū),南北直線距離870 km,東西寬約200～500 km,土地面積20.58×104km2。陜西省地質(zhì)背景和地貌格局復(fù)雜,縱跨3個氣候帶,從北向南依次是:陜北高原、關(guān)中平原、秦巴山區(qū)。土地類型多樣,截止2018年耕地面積為301.47×104hm2,常住人口4 022.99萬人,城鎮(zhèn)化率為58%,糧食總量為1 256.05×104t,人均糧食產(chǎn)量為312.22 kg。陜西省作為“黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展”國家重大戰(zhàn)略、“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略和“一帶一路”倡議的重要節(jié)點區(qū)域,人口劇增、建設(shè)用地持續(xù)擴張、耕地資源不斷減少以及生態(tài)環(huán)境等因素導(dǎo)致陜西省土地利用結(jié)構(gòu)已發(fā)生巨大變化[13]。同時,由于農(nóng)業(yè)資源稟賦分布不均、生產(chǎn)條件差異較大,從而使省內(nèi)人口需求和土地供給之間的矛盾日益加劇,對區(qū)域糧食安全帶來嚴峻挑戰(zhàn),嚴重限制了區(qū)域社會經(jīng)濟的發(fā)展,影響了國家戰(zhàn)略的實現(xiàn)。

本研究所采用數(shù)據(jù)主要包括常住人口總量、耕地面積、糧食播種面積、糧食產(chǎn)量、復(fù)種指數(shù)、單產(chǎn)水平及居民主要食品消費量等統(tǒng)計數(shù)據(jù),來源于1949—2018年陜西省相關(guān)年份市志、統(tǒng)計年鑒、土地利用總體規(guī)劃、陜西省土地統(tǒng)計年報、陜西省國土資源公報、國家統(tǒng)計局農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量數(shù)據(jù)和人口普查公報。矢量數(shù)據(jù)來自于國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)。通過系統(tǒng)梳理和單位換算處理,建立了1949—2018年陜西省人糧關(guān)系數(shù)據(jù)庫。

2 研究方法

2.1 耕地壓力分析模型

1)最小人均耕地面積指在特定地域內(nèi)保障人口糧食安全生存的一定糧食自給能力和耕地生產(chǎn)水平前提下所需最小面積[14-15]。具體公式為

(1)

式中:Smin為最小人均耕地面積,hm2;β為糧食自給率,%;Gr為人均年糧食需求量,kg/人;p為糧食單產(chǎn),kg/hm2;q為糧作比例,%;k為復(fù)種指數(shù)。

2)耕地壓力指數(shù)是人均所需最小耕地面積與實際人均面積之比,體現(xiàn)域內(nèi)耕地資源的負載程度[16]。

(2)

式中:K為耕地壓力指數(shù);Sa為實際人均耕地面積,hm2/人。K可分為以下3種耕地壓力狀況,即當(dāng)K<1時,耕地?zé)o明顯壓力;K=1時,耕地壓力處于臨界狀態(tài),需要警惕并采取防范措施加以調(diào)整;K>1時,耕地處于強壓負載狀態(tài),糧食生產(chǎn)不能滿足需求。

2.2 土地資源承載力評價模型

土地資源承載力是自然環(huán)境維系良好和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下,一定地域空間資源稟賦和環(huán)境容量所能承載的經(jīng)濟規(guī)模和人口規(guī)模。土地資源承載力評價是表征區(qū)域人口與區(qū)域載荷的關(guān)系,可以用一定糧食消費水平下,區(qū)域糧食總量所能供養(yǎng)的人口規(guī)模來度量[17]。其公式表示為

LCC=G/Gpc

(3)

LCCI=Pa/LCC

(4)

Rp=(Pa-LCC)/LCC×100%=(LCCI-1)×100%

(5)

Rg=(LCC-Pa)/LCC×100%=(1-LCCI)×100%

(6)

式中:LCC為土地資源人口承載力,人;G為糧食總產(chǎn)量,kg;Gpc為人均糧食消費標(biāo)準(zhǔn),kg/人;LCCI為土地資源人口承載指數(shù);Pa為現(xiàn)實人口數(shù)量,人;Rp為人口超載率,%;Rg為糧食盈余率,%。

按照LCCI等級可將土地資源承載力分為3類:糧食盈余、人糧平衡和人口超載[16]。糧食盈余類型,LCCI低于0.875,處于平衡有余,有人口承載空間;人糧平衡類型,LCCI介于0.875～1.125,人糧關(guān)系基本平衡,承載力處于臨界狀態(tài);人口超載類型,LCCI大于1.125,人口超載嚴重,糧食安全受損。參考已有文獻[18-19],根據(jù)土地資源承載力盈余或超載的程度差異,將LCCI進一步劃分為8個級別,如表1所示。

表1 土地資源承載力分級評價標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果與分析

3.1 耕地變化與糧食生產(chǎn)分析

3.1.1 耕地變化態(tài)勢

陜西省耕地主要由旱地、水地(含水澆地和水田)構(gòu)成,旱地主要分布在陜北和渭北旱塬區(qū),水澆地主要分布在渭北南部以及關(guān)中平原,水田分布于陜南秦巴山區(qū)和漢中盆地?，F(xiàn)階段,全省耕地結(jié)構(gòu)為:平川地84.87×104hm2,占全省耕地面積23.4%;丘陵塬地100.82×104hm2,占27.8%;山坡地177×104hm2,占48.8%。2018年陜西省耕地占本省土地總面積的14.66%,陜西省目前人均耕地面積僅為0.078 hm2,低于全國人均0.098 hm2的平均水平。

1949—2018年陜西省耕地面積總體呈下降趨勢,近20年降速趨勢有效減緩。從1949年的438.50×104hm2減少到2018年的301.47×104hm2,耕地減少的面積達1949年耕地面積的31.52%。具體可分為3個時間階段:1949—1962年波動調(diào)節(jié)期,1963—2001年持續(xù)減少期,2002—2018年動態(tài)平衡期。隨著土地整理和修復(fù)帶來后備儲量的提升、土地占補平衡政策以及糧食安全政策等多因素綜合作用,全省耕地連續(xù)16年穩(wěn)定在293.33×104hm2水平,達到耕地保有量動態(tài)平衡(見圖1)。

圖1 1949—2018年陜西省人口與耕地面積變化

3.1.2 耕地壓力分析

人口不斷增長,耕地保有量逐漸減少,耕地面對的壓力會更大,可用耕地壓力指數(shù)來反映。不同學(xué)者研究人均年糧食需求量時取值有所不同,本文參照全國同期人均糧食消費量和世界糧農(nóng)組織認定的營養(yǎng)均衡值,結(jié)合陜西省實際情況分別設(shè)定人均年糧食需求為375、400、425 kg,糧食自給率為100%(見圖2)。K值能綜合反映實際耕地面積與最小人均耕地面積的變化。

圖2 1949—2018年陜西省耕地壓力指數(shù)變化圖(1)K375、K400和K425是Smin(375)、Smin(400)和Smin(425) 3種預(yù)案條件下的耕地壓力指數(shù),Smin(375)、Smin(400)和Smin(425)分別是人均年糧食需求量G為375、400和425 kg下相應(yīng)的最小人均耕地面積。

1949年全省人均耕地面積與Smin(375)、Smin(400)和Smin(425)3種預(yù)案條件下的人均最小耕地面積差距為0.16、0.20和0.23 hm2。受三年災(zāi)害影響,1960—1962年耕地壓力指數(shù)達到最大值,人均糧食不足,直到1982年全省人均耕地面積與Smin(375)、Smin(400)和Smin(425)3種預(yù)案條件下的人均最小耕地面積差距降至0.02、0.03和0.04 hm2,人糧矛盾顯著改善,此后的耕地基本能夠滿足省內(nèi)人口口糧需求。2010年后,Smin(375)對應(yīng)人均最小耕地面積差距始終保持在0.01 hm2,說明全省耕地壓力已經(jīng)逐步趨于穩(wěn)定向好發(fā)展。

3.1.3 糧食生產(chǎn)分析

陜西省糧食種植具有明顯地域分布特征,適宜溫帶、暖溫帶及亞熱帶多種農(nóng)作物生長。主要包含小麥、玉米、水稻、谷子、豆類、薯類、糜、蕎麥和其他雜糧等。關(guān)中地區(qū)耕地條件良好,是重要的小麥和玉米主產(chǎn)區(qū),大片高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)農(nóng)田集中于水利灌溉條件優(yōu)越的渭北旱塬。陜北盛產(chǎn)小米、糜和蕎麥等作物。陜南地處漢江流域水利條件良好,以水稻為特色作物。小麥和水稻是主要的糧食作物,其中小麥占總播種面積的35%至40%。

陜西省糧食生產(chǎn)自1949年以來呈現(xiàn)出明顯的波浪式上升特征(見圖3)。近年來,隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)業(yè)政策的調(diào)控,農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)有所調(diào)整,具體表現(xiàn)為糧作比下降和水果蔬菜種植面積增加。具體可分為3個時間階段。

圖3 1949—2018年陜西省人糧關(guān)系

1)1949年至1961年為糧食生產(chǎn)波動期,1949年建國初期陜西省糧食產(chǎn)量只有330.45×104t,直至1961年,糧食生產(chǎn)水平穩(wěn)定在400×104t。

2)1961年至1998年為糧食明顯增產(chǎn)期,直至1998年達到最高產(chǎn)量1 303×104t,年均增產(chǎn)25.19×104t。改革開放以來,陜西糧食產(chǎn)量逐年快速提升,1984年糧食生產(chǎn)達1 023.98×104t,從根本上跨越了吃糧靠從外調(diào)劑的階段,1998年糧食產(chǎn)量達到1 300×104t,較1978年提高了62.9%。

3)1999年以后為生產(chǎn)恢復(fù)期,從2006年到2015年,中央一號文件連續(xù)10年聚焦“三農(nóng)”,陜西省糧食生產(chǎn)邁上一個新臺階,2006年陜西省糧食產(chǎn)量恢復(fù)增長至1 087.00×104t,人均占有量也回升至290 kg,至2011年恢復(fù)至1 200×104t。改革開放以來,陜西省糧食作物種植面積減少32%,總產(chǎn)卻提高了49.3%,單產(chǎn)年均增長2%?，F(xiàn)今陜西省糧食產(chǎn)量連續(xù)8年保持穩(wěn)定在1 200×104t,2018年糧食綜合生產(chǎn)能力達到1 226.31×104t,2018年人均糧食占有量為317.34 kg。

3.2 陜西省土地資源承載力分析

3.2.1 基于時間序列的土地資源承載力分析

自1949年以來,以單純糧食消費而言,達到營養(yǎng)安全的人均消費糧食400 kg,陜西省土地資源承載力總體發(fā)展態(tài)勢良好,土地資源承載能力總體逐步提高并呈現(xiàn)增長趨勢。但是,隨著人口總量相應(yīng)的同步增長,現(xiàn)實人口規(guī)模仍超過土地資源承載力,以超載為主要特征,人糧矛盾較為突出(見圖4)。土地資源承載指數(shù)介于2.09～1.10之間,土地資源承載規(guī)模介于826.11～3257.75萬人之間。2018年陜西省土地資源承載規(guī)模為3 065.78萬人,相當(dāng)于79%的現(xiàn)實人口。相較1949年承載能力提升了2 239.66萬人,但現(xiàn)實人口規(guī)模遠仍超過土地資源承載能力,土地資源承載能力指數(shù)為1.26,土地資源以超載為主要特征。具體可分為3個階段。

圖4 基于糧食產(chǎn)量的陜西省土地資源承載力

1)1949—1998年增長期。陜西省人口總量穩(wěn)定增長,平均年增量為46.51萬人。糧食產(chǎn)量從330.45×104t增至1 303.10×104t,平均年增量為19.85×104t;糧食單產(chǎn)水平從每公頃787.5 kg增至每公頃3 233.4 kg,增長率超過300%;人均糧食占有量從每人250.91 kg增至每人362.37 kg。耕地面積減少108.22×104hm2,平均耕地面積為394.60×104hm2;糧食生產(chǎn)一直保持在高糧作比狀態(tài),平均糧作比為86.07%;人均耕地面積由每人0.33 hm2減至每人0.092 hm2。土地資源承載力指數(shù)為由1.59的降至1.10。

研究結(jié)果表明:該階段內(nèi)陜西省人口總量逐年劇增,耕地面積逐年減少,糧作比逐漸下降,但由于耕地質(zhì)量和耕地產(chǎn)能的提升,保證了陜西省糧食產(chǎn)量和人均糧食占有量的高水平增長狀態(tài),使得陜西省糧食較為充足。陜西省人口總量和土地資源承載力保持同步穩(wěn)定增長,平均每年人口增幅為46.51萬人,平均每年土地資源承載力增幅為49.63萬人。土地資源承載力增幅大于人口增幅,因此土地資源承載力指數(shù)趨于下降,人糧關(guān)系趨于緩和,土地資源承載力水平由嚴重超載級別減緩至臨界超載級別。

2)1999—2011年恢復(fù)期。陜西省人口總量增長速度放緩,平均年人口增幅為11.28萬人。1999年糧食因災(zāi)減產(chǎn),至2003年糧食產(chǎn)量降至20世紀(jì)90年代以來最低值986.40×104t,相當(dāng)于1988年的糧食生產(chǎn)水平。其后陜西的糧食生產(chǎn)處于恢復(fù)期,至2011年恢復(fù)至1 200×104t水平。宏觀來看糧食產(chǎn)量呈現(xiàn)波動狀態(tài),年均糧食生產(chǎn)增量不到10×104t;糧食單產(chǎn)水平從每公頃2 685.9 kg增至每公頃3 811.2 kg, 年均增長93.75 kg;人均糧食占有量從每人298.95 kg增至每人319.22 kg。耕地面積減少37.73×104hm2,平均耕地面積為293.88×104hm2;糧作比下降明顯,降幅達10.45%,平均糧作比為78.35%;人均耕地面積由0.089 3 hm2減至0.076 7 hm2。土地資源承載力指數(shù)為由1.34降至1.25。

研究結(jié)果表明:該階段內(nèi)陜西省人口總量增幅放緩,耕地面積減幅放緩,糧作比下降明顯,表明該階段內(nèi)陜西省農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)得到有效調(diào)整。耕地質(zhì)量和耕地產(chǎn)能持續(xù)提升,使得陜西省糧食生產(chǎn)在受到自然災(zāi)害的沖擊后,得到有效恢復(fù)。雖然土地生產(chǎn)能力得到好轉(zhuǎn),但由于人口持續(xù)穩(wěn)定增長和生活水平提高,陜西省土地資源承載力與人口規(guī)模相比較仍處在較低消費水平的緊平衡狀態(tài),糧食虧缺、土地超載狀況顯著,人糧矛盾呈現(xiàn)加劇趨勢。

3)2012—2018年穩(wěn)定期。陜西省人口總量增長速度增快,在2018年達到人口峰值3 864.40萬人,平均年人口增幅為15.90萬人。土地資源承載力持續(xù)穩(wěn)定在3 000萬人水平之上。糧食產(chǎn)量連續(xù)多年穩(wěn)定保持在1 200×104t水平,糧食單產(chǎn)水平增幅放緩,從每公頃3 188.2 kg增至每公頃4 080 kg,年均增長14.1 kg;人均糧食占有量減少,從每人331.75 kg降至每人317.34 kg。耕地面積增加15.038×104hm2,平均耕地面積為292.136×104hm2;糧作比變化不大,平均糧作比為75.33%,于2018年降至最低73.48%;人均耕地面積由0.076 hm2增至0.078 hm2。土地資源承載力指數(shù)為由1.21增至1.26。

研究結(jié)果表明:該階段內(nèi)陜西省人口總量增加,耕地面積首次出現(xiàn)增加,人均耕地面積出現(xiàn)增長,糧食單產(chǎn)水平持續(xù)增長,糧食糧作比穩(wěn)定在75%水平。耕地面積、耕地質(zhì)量和耕地產(chǎn)能的持續(xù)提升,使得陜西省糧食生產(chǎn)能力穩(wěn)定保持在高水平狀態(tài)。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的帶動,陜西省土地資源承載力總體維持在較高水平,糧食虧缺得到顯著改善,人糧矛盾趨于緩和,承載能力逐步提高。

3.2.2 基于空間格局的分市土地資源承載力分析

土地資源承載力水平受耕地面積和糧食生產(chǎn)水平影響顯著。1990—2018年陜西省耕地面積、人口總量、糧食生產(chǎn)水平趨于穩(wěn)定,選擇1990—2018年近20年的時間區(qū)間研究陜西省分市土地資源承載力格局更具參考意義。2018年榆林市和渭南市耕地面積占比處于20%,是陜西省主要的糧產(chǎn)區(qū),總產(chǎn)量合計達到492.15×104t,占陜西省當(dāng)年糧食總產(chǎn)量的39.18%。西安市、寶雞市和咸陽市耕地面積占比處于10%,糧食產(chǎn)量居中,合計達到434.84×104t,占到陜西省當(dāng)年糧食總產(chǎn)量的34.62%。作為重要旅游城市的延安市耕地面積占比接近10%,但由于自然條件限制,糧食產(chǎn)量為69.56×104t,占比僅為5.54%。銅川市、漢中市、安康市和商洛市在本身耕地面積有限的情況下,四市糧食產(chǎn)量比例合計占到20.67%(見表2)。

表2 2018年陜西省分市人糧關(guān)系現(xiàn)狀

為深入了解陜西省內(nèi)部土地資源承載力的空間和時間差異,指導(dǎo)未來人口布局和空間流動,采用常住人口數(shù)據(jù),以達到營養(yǎng)安全的人均消費糧食400 kg計,基于糧食產(chǎn)量,分析1990—2000—2010—2018年4個年份的陜西省分市土地資源承載力(見表3)。

表3 基于人糧關(guān)系的陜西省分市土地資源承載力

從時間上來看,1990—2018年間,陜西省分市的土地資源承載力時空變化顯著,有1/5的市域人糧關(guān)系狀況轉(zhuǎn)為良好,3/10的市域土地資源承載能力提升。大部分市域土地資源承載人口規(guī)模仍低于現(xiàn)實人口,人糧關(guān)系處于以過載或嚴重超載為主要特征的緊張狀態(tài)(見圖5)。

圖5 1990—2018年陜西省分市土地資源承載力(時間序列)

從空間上來看, 榆林和渭南人糧關(guān)系向好發(fā)展; 寶雞和咸陽處于臨界超載的緊平衡狀態(tài); 銅川、 延安和漢中等市人糧矛盾較為突出; 西安、 安康、 商洛等市人糧關(guān)系超載程度隨時間承載狀態(tài)不斷惡化, 逐漸趨于嚴重超載的緊張狀態(tài)(見圖6)。

圖6 1990—2018年陜西省分市土地資源承載力(空間序列)

1990年,除寶雞和咸陽處于平衡有余狀態(tài)外,陜西省其他各市均處于超載狀態(tài),并以臨界超載為主要特征,總超載人口規(guī)模達到459.17萬。西安、銅川、榆林和商洛四市超載狀況最為嚴重,其中西安、榆林和商洛三市超載人口達到375.29萬,占總超載人口的81.73%;渭南、延安、漢中和安康四市均處于臨界超載狀態(tài),土地資源承載指數(shù)介于1.02～1.12之間。

2000年,陜西省各市土地資源承載力整體處于超載水平,受人口增長和糧食減產(chǎn)影響,各市人糧關(guān)系緊張并以嚴重超載為主要特征,總超載人口規(guī)模達到680.18萬。其中西安和榆林兩市超載人口達到337.63萬,占總超載人口的49.64%;咸陽市超載人口增幅最大,較1990年增加了50.21萬超載人口。

2010年,陜西省各市的土地資源承載力相較其他年份較高,相較2000年土地資源承載力有明顯提升,以過載為主要特征,總超載人口達到332.27萬。西安市超載人口增幅最大,超載人口達到237.24萬,較2000年增加了54.20萬超載人口,占總超載人口的71.40%,人糧關(guān)系矛盾劇烈。寶雞、咸陽、榆林和渭南四市土地資源承載力提升明顯,人糧關(guān)系轉(zhuǎn)為健康狀態(tài)。其中以榆林和渭南最為突出,分別較2000年土地資源承載力增長202.74萬和169.02萬。銅川、延安、漢中、安康和商洛五市人糧關(guān)系處于低消費水平的緊平衡狀態(tài)。

2018年,陜西省土地資源承載力較2010年出現(xiàn)下降,土地資源的壓力增大,總體趨于嚴重超載,總超載人口達到882.86萬。雖然西安市的土地資源承載力較2010年有明顯提升,但西安市人口增量更大,故導(dǎo)致西安市超載人口劇增,超載人口達到567.48萬,占總超載人口的64.28%。除渭南和榆林人糧關(guān)系保持平衡外,其余各市人糧矛盾均有所加劇,土地資源承載指數(shù)介于1.18～2.60之間。

3.3 基于土地資源承載力的糧食盈虧狀況分析

3.3.1 基于時間序列的糧食盈虧狀況分析

1949年至2018年陜西省糧食產(chǎn)量保持穩(wěn)定增長趨勢,年均增量為12.98×104t。與此同時,隨著陜西省人口總量的增加,陜西省土地資源承載壓力增大,導(dǎo)致糧食供需一直處于虧空狀態(tài),以糧食安全標(biāo)準(zhǔn)為400 kg/人計,年均虧空增加1.78×104t。采用數(shù)學(xué)方法對陜西省糧食虧空量、糧食產(chǎn)量和糧食需求量進行趨勢擬合,結(jié)果表明,近20年糧食需求增長趨勢放緩,糧食產(chǎn)量增速明顯,糧食虧空量逐漸減小在300×104t水平趨于穩(wěn)定(見圖7)?？傮w來看,陜西省糧食盈虧狀況向好發(fā)展。

圖7 1949—2018年陜西省糧食盈虧量

3.3.2 基于空間序列的分市糧食盈虧狀況分析

陜西省糧食盈虧狀況受人口分布和耕地資源分布影響,各市間差異顯著(見表4)。

表4 1990—2018年陜西省市級糧食盈虧狀況

榆林市和渭南市糧食生產(chǎn)能力增長顯著,其余各市均處于平穩(wěn)波動的穩(wěn)定狀態(tài)。糧食盈虧量分析結(jié)果顯示:受社會經(jīng)濟發(fā)展和人口政策影響,西安市糧食虧空逐漸嚴重,近20年虧空增長了約2倍,現(xiàn)階段為226.99×104t,占全省總量的64.28%。安康、商洛和咸陽均處于虧空50×104t水平。榆林市和渭南市實現(xiàn)由糧食虧空到盈余的向好發(fā)展態(tài)勢。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

以人糧關(guān)系為主線,利用耕地壓力分析模型和土地資源承載力評價模型,從時間和空間2個維度系統(tǒng)研究1949—2018年陜西省土地資源承載力時空演變格局。主要結(jié)論如下。

1)耕地總量與人均耕地面積雙下降。1949—2018年,耕地資源總量減少31.52%,在最近的20年耕地數(shù)量穩(wěn)定在293.33×104hm2水平。耕地壓力波動逐漸平穩(wěn),人均耕地面積由人均0.33 hm2降至人均0.078 hm2,僅為現(xiàn)階段全國平均水平的79.6%。

2)糧食生產(chǎn)能力明顯上升。 糧食產(chǎn)量由1949年的330.45×104t上升至2018年的1 226.31×104t,年均增量為12.98×104t。改革開放以來,陜西省糧食作物種植面積減少32%,總產(chǎn)提高49.3%,單產(chǎn)年均增長2%?，F(xiàn)今陜西省糧食產(chǎn)量連續(xù)8年保持穩(wěn)定在1 200×104t水平,2018年人均糧食占有量為317.34 kg。

3)土地資源承載力逐步增強但地域差異顯著。1949—2018年,陜西省土地資源承載力826.11萬人增長至3 065.78萬人。其中,榆林和渭南人糧關(guān)系向好發(fā)展;寶雞和咸陽處于臨界超載的緊平衡狀態(tài);銅川、延安和漢中等市人糧矛盾較為突出;西安、安康、商洛等市人糧關(guān)系超載程度隨時間承載壓力逐漸增大。總體來說,陜西省土地資源承載力發(fā)展態(tài)勢良好,土地資源承載能力呈現(xiàn)增長趨勢,人口、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平和種植結(jié)構(gòu)調(diào)整導(dǎo)致承載水平波動,但土地生產(chǎn)和承載能力并未削弱。

4)糧食盈虧狀況受人口分布和耕地資源分布影響較大,各市間差異顯著。2018年,陜西省糧食虧空量為353.14×104t,較2000年上升224.24×104t,糧食盈虧關(guān)系轉(zhuǎn)為緊平衡狀態(tài)。渭南市和榆林市保持糧食盈余,其中榆林市糧食盈余114.65×104t,發(fā)展態(tài)勢良好。

4.2 建議

持續(xù)提升陜西省土地資源承載力事關(guān)我國“黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展”“西部大開發(fā)”和“一帶一路”等國家重大戰(zhàn)略和倡議的實現(xiàn),事關(guān)陜西省乃至西北地區(qū)的高質(zhì)量發(fā)展,因此,從人口、土地、糧食、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和區(qū)域協(xié)作等方面提出幾點建議。

1)人口方面:人口發(fā)展和資源調(diào)配動態(tài)配置。人口-土地-糧食是一個相互作用的動態(tài)系統(tǒng),土地為人類生存發(fā)展提供了必要的資源,人口素質(zhì)的提高會通過優(yōu)化土地產(chǎn)能和改善土地質(zhì)量等方式提升土地載荷。通過實施以知識和技能等為標(biāo)準(zhǔn)的高素質(zhì)人口落戶政策和加大本地教育投入等手段會有效增強發(fā)展動力,對人口和土地載荷的平衡起到積極作用。

2)土地方面:土地利用和數(shù)據(jù)信息協(xié)同管控。土地是確保承載力的基礎(chǔ),因此需要提升監(jiān)管,盤活存量,優(yōu)化土地利用,保護耕地紅線。結(jié)合地理信息系統(tǒng)、遙感應(yīng)用和全球定位等技術(shù)以數(shù)據(jù)信息融合為支撐,提升土地監(jiān)管,實現(xiàn)土地質(zhì)量和耕地保有量一體化的動態(tài)監(jiān)測與協(xié)同預(yù)警。以土地整理和修復(fù)為抓手,盤活土地存量,減少閑置和撂荒,加強污染和水土流失耕地的修復(fù),鼓勵礦區(qū)廢棄地復(fù)墾等。結(jié)合承載力研究和預(yù)測,針對土地利用短板進行統(tǒng)籌規(guī)劃和精準(zhǔn)施策,實施嚴格的土地占補平衡政策,提高土地保有量和后備量。

3)糧食方面:糧食生產(chǎn)和科學(xué)農(nóng)業(yè)因地施策。以糧食增產(chǎn)為導(dǎo)向,從選育良種、測土配肥、農(nóng)田深耕、土壤改良、節(jié)水灌溉、病蟲防治、高效栽培等方面,因地施策將自然條件對糧食生產(chǎn)的阻力盡可能壓縮到最低值。針對不同的農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)實地狀況,建立規(guī)模化的高產(chǎn)示范田,加速良種推廣,開展農(nóng)業(yè)整體增產(chǎn)。深度發(fā)揮陜西省農(nóng)林科技產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢,從區(qū)域板塊開展糧食單產(chǎn)的提升,促進小麥、玉米、水稻、豆類等糧食主產(chǎn)區(qū)的農(nóng)業(yè)示范帶動,逐步改善基礎(chǔ)設(shè)施和機械化水平,建立健全農(nóng)業(yè)服務(wù)保障體系以及促進基層農(nóng)技公共服務(wù)能力的全面覆蓋。

4)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)方面:結(jié)構(gòu)調(diào)整和穩(wěn)產(chǎn)保供科學(xué)管控。不同時段不同區(qū)域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,取決于各地農(nóng)產(chǎn)品的供需現(xiàn)狀,其本質(zhì)在于提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源配置效率。農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整需要考慮土地資源、水資源和生態(tài)資源的發(fā)展水平,結(jié)合陜西省不同區(qū)域的發(fā)展要求宜耕則耕、宜林則林和宜牧則牧。陜西省的資源稟賦和現(xiàn)狀導(dǎo)致了在農(nóng)業(yè)資源開發(fā)的數(shù)量方面增長潛力有限,應(yīng)該以提升質(zhì)量為側(cè)重點,通過資源有效配置提升農(nóng)業(yè)發(fā)展水平?；诒狙芯康牟煌榫胺桨?有利于對各區(qū)域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整做出具體參考。

5)區(qū)域協(xié)作方面:區(qū)域協(xié)作和載荷水平均衡發(fā)展。承載力載荷水平的區(qū)域協(xié)作發(fā)展是平衡各地承載困境的重要策略。社會經(jīng)濟的發(fā)展和交通運輸能力的提高,促進了生產(chǎn)要素的流通和承載優(yōu)勢的區(qū)域轉(zhuǎn)移。在明確陜西省不同主體功能區(qū)的區(qū)位定位和發(fā)展方向的基礎(chǔ)上,根據(jù)人口和承載水平制定不同主體功能區(qū)差別化的資源調(diào)配政策,保障區(qū)域糧食安全的穩(wěn)產(chǎn)保供,實現(xiàn)土地承載水平均衡發(fā)展。