湖北省耕地變化與糧食生產(chǎn)的特征分析

湯 進(jìn) 華

(1.咸寧學(xué)院地理系，湖北咸寧437100;2.華東師范大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，上海200062)

耕地是土地資源的精華，其數(shù)量和質(zhì)量的變化必將引起糧食產(chǎn)量的波動，從而影響到糧食安全水平[1]。近年來，由于城鎮(zhèn)化與工業(yè)化的進(jìn)程加速推進(jìn)和生態(tài)退耕、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及災(zāi)毀等原因，使得中國耕地資源數(shù)量日益減少[2-5]，人均耕地面積由1950年的0.18 hm2下降到2008年的0.09 hm2，已危及到國家的糧食安全。因此，確保一定數(shù)量和質(zhì)量的耕地資源，是保障區(qū)域糧食安全和社會穩(wěn)定及可持續(xù)發(fā)展的基石。

湖北省是我國糧食主要生產(chǎn)地之一，該省不但要保證區(qū)域內(nèi)食物的需求，還肩負(fù)著保障國家食物的供給水平。2008年湖北省人均耕地面積只有全國的1/2，城鎮(zhèn)化水平為45.2%，可見，湖北省耕地承載能力沉重，耕地保護(hù)壓力巨大，糧食安全受到威脅。因此，對湖北省耕地保護(hù)及糧食安全的研究尤為重要。

1 研究方法

采用最小人均耕地面積及耕地壓力指數(shù)模型[6-7]、灰色預(yù)測法[8-9]，對改革開放以來湖北省耕地面積、糧食產(chǎn)量、人口數(shù)量、最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并預(yù)測它們的變化趨勢。

1.1 最小人均耕地面積

是在一定區(qū)域內(nèi)，一定食物自給水平和耕地生產(chǎn)力條件下，為了滿足人口正常生活的食物消費(fèi)所需的耕地面積。它是食物自給率、食物消費(fèi)水平、耕地生產(chǎn)力水平等因子的函數(shù)。

式中:Smin——最小人均耕地面積(hm2/人);β——食物自給率(%);Gr——人均食物需求量(kg/人);P——食物單產(chǎn)(kg/hm2);q——食物播種面積占總播種面積之比(%);k——復(fù)種指數(shù)(%)。最小人均耕地面積給出了為保障一定區(qū)域食物安全而需保護(hù)耕地?cái)?shù)量的底線。

1.2 耕地壓力指數(shù)

耕地面積壓力指數(shù)是最小人均耕地面積與實(shí)際人均耕地面積之比。

式中:K——耕地壓力指數(shù);Sa——實(shí)際人均耕地面積(hm2/人)，是區(qū)域可耕地總面積與人口數(shù)量的函數(shù)。耕地壓力指數(shù)可以衡量一個地區(qū)耕地資源的稀缺和沖突程度，給出了耕地保護(hù)的閾值，可作為耕地保護(hù)的調(diào)控指標(biāo)，也是測度糧食安全程度的指標(biāo)，即當(dāng)K=1時，糧食供需平衡。

1.3 灰色關(guān)聯(lián)方法

GM(1，1)模型的實(shí)質(zhì)是對原始數(shù)據(jù)作一次累加生成，使生成數(shù)據(jù)列呈現(xiàn)一定規(guī)律，其相應(yīng)的曲線可以用典型曲線逼近，然后用逼近的線作為模型，最后將模型預(yù)測值作一次累減還原，用以對系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕地資源的變化特征

1978—2008年間，湖北省耕地面積整體上處于持續(xù)下降的趨勢(圖1)。1978年末實(shí)有耕地面積為3.77×106hm2，到 2008年耕地面積減少到3.29×106hm2，30 a間共減少耕地面積4.8×105hm2，年均減少1.6×104hm2，其中，耕地面積最多的年份為1978年 ，為3.77×106hm2，最低年份為2003 年，為3.03×106hm2，降幅達(dá)19.63%，說明湖北省耕地面積流失比較嚴(yán)重。改革開放以來，湖北省耕地面積變化經(jīng)歷了緩慢減少→震蕩減少→平穩(wěn)保持→緩慢減少→快速減少→快速增加6個過程(圖1)。

第一階段(1978—1983年)，改革開放釋放出來的動力促使了國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，非農(nóng)建設(shè)占地大量增加，并抵消了開荒和復(fù)墾增加耕地的面積，致使耕地面積總體呈緩慢下降態(tài)勢。第二階段(1983—1986年)，國家對外開放的力度加大，特別是1984年國家開放的地域范圍加大，各區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)的勢頭強(qiáng)勁，國家建設(shè)用地占用耕地增多，使得耕地面積急劇減少。第三階段(1986—1991年)，此階段是湖北省家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制的實(shí)施階段，土地承包經(jīng)營權(quán)的確立，激發(fā)了農(nóng)民生產(chǎn)的積極性，大量的開荒確保了耕地面積的穩(wěn)定。同時，1987年土地管理法的實(shí)施，遏止了耕地轉(zhuǎn)化為非農(nóng)業(yè)用地的勢頭，耕地面積變化呈現(xiàn)平穩(wěn)態(tài)勢。第四階段(1991—2000年)，1992年國家實(shí)施沿江開放開發(fā)戰(zhàn)略以來，湖北省社會經(jīng)濟(jì)尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的迅速發(fā)展，再加上“開發(fā)區(qū)熱”的出現(xiàn)，使這時期耕地?cái)?shù)量明顯減少;但1996年耕地總量動態(tài)平衡政策的出臺，遏制了耕地?cái)?shù)量連年減少的勢頭。然而1996年之后，農(nóng)村出現(xiàn)了耕地摞荒現(xiàn)象，導(dǎo)致此階段后期耕地減少速度加快。第五階段(2000—2003年)，特別是2001和2002年耕地減少幅度加大，主要是由于實(shí)施“生態(tài)退耕”所致，湖北省通過“以糧代賑”等政策，極大地調(diào)動了農(nóng)民退耕還林還草還湖的積極性，從而加劇了耕地?cái)?shù)量的減少[10]。第六階段(2003—2008年)，農(nóng)村土地承包法、物權(quán)法和城鄉(xiāng)規(guī)劃法等法律法規(guī)的實(shí)施以及土地整理和復(fù)墾力度的加大，國家支農(nóng)惠農(nóng)措施的有力貫徹，使該階段保持著耕地面積持續(xù)上升的勢頭。

圖1 湖北省1978—2008年耕地面積與人均耕地面積變化

然而，在耕地面積總體呈減少趨勢的同時，湖北省人口卻持續(xù)增加，從1978年的4 574.91萬人增長到2008的5 711.0萬人，增加了24.83%。在這兩種因素的共同作用下，人均耕地面積則由1978年的0.082 4 hm2減少到 2008年只有 0.053 8 hm2，30 a間人均耕地面積凈減少了0.028 6 hm2。而且由圖1可以看出，人均耕地的變化與耕地面積的變化趨勢具有同步性，但是人均耕地面積變化的幅度要大一些。

2.2 糧食產(chǎn)量的變化特征

1978—2008年湖北省糧食產(chǎn)量總體呈顯著的波動式增長態(tài)勢(圖 2)。從 1978年的 1.73×107t，增加到2008年的2.23×107t，糧食產(chǎn)量凈增5.02×106t，年均增產(chǎn) 1.67×105t。其中，1978—1997年糧食產(chǎn)量大幅增加，最低為1980年的1.54×107t，最高為1997年的2.63×107t，且達(dá)到歷史最高水平，兩個極值點(diǎn)相差達(dá)1.10×107t，而同期耕地面積一直在下降。這主要因?yàn)楦母镩_放以來，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的相對提高抵消了因耕地面積緩慢減少而導(dǎo)致糧食產(chǎn)量減產(chǎn)的現(xiàn)狀。1997—2003年處于快速減少階段，糧食產(chǎn)量降了7.13×106t，與國家糧食產(chǎn)量的減少趨勢相一致[4]。這與同期耕地面積降低的原因有關(guān)。2003—2008年糧食產(chǎn)量程波動緩慢上升趨勢。

圖2 湖北省 1978—2008年糧食總產(chǎn)量、糧食單產(chǎn)和人均糧食產(chǎn)量變化

1978—2008年湖北省人均糧食產(chǎn)量表現(xiàn)波動下降趨勢，1978年湖北省人均糧食產(chǎn)量為377 kg，2008年降到364 kg，30 a間人均糧食產(chǎn)量凈減13 kg，主要是由于人口增長過快所致。因此，湖北省要遏制人均糧食產(chǎn)量減少的趨勢，須在提高糧食產(chǎn)量的同時還要控制人口增長。

2.3 Smin和K值的變化特征

基于以上耕地、人口、糧食的動態(tài)分析，可以得出最小人均耕地面積Smin和耕地壓力指數(shù)K值。以人均食物需求量為400 kg/人計(jì)算，1978—2008年最小人均耕地面積Smin值總體呈波浪式下降趨勢，而K值總體變化呈波浪式上升趨勢(圖3)。

3 Smin和K值的預(yù)測

3.1 糧食產(chǎn)量、耕地面積、人口、糧食播種面積和農(nóng)作物播種面積預(yù)測

根據(jù)灰色預(yù)測的原理和方法，借助Excel數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，利用湖北省1978—2008年糧食產(chǎn)量(Y1)、耕地面積(Y2)、農(nóng)作物播種面積(Y3)和糧食播種面積(Y4)，并利用30 a來的人口出生率、死亡率和人口總量序列數(shù)據(jù)對人口(Y5)進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測結(jié)果見表1，預(yù)測模型如下。

圖3 湖北省1978—2008年最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)變化

3.2 最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)預(yù)測

依據(jù)上述預(yù)測數(shù)據(jù)，利用最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)方法，可計(jì)算出未來10 a湖北省的最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)(表1)。

表1 2009—2020年耕地面積、人口、糧食產(chǎn)量、最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)預(yù)測

從表1可以看出，在未來10 a內(nèi)，糧食產(chǎn)量、年末總?cè)丝诤蚄值呈增加的趨勢，耕地面積、人均耕地面積Smin呈降低趨勢。且實(shí)際人均耕地面積大于最小人均耕地面積，但是隨著時間的推移因人均耕地面積下降的幅度大于最小人均耕地面積的幅度，使得耕地壓力指數(shù)增加。這表明某一時段內(nèi)，耕地生產(chǎn)力的供給水平高于食物消費(fèi)水平，過了這個時間節(jié)點(diǎn)后，會出現(xiàn)相反的結(jié)論。在這種情況下，應(yīng)該著力提高單位耕地面積的糧食產(chǎn)量，防止耕地的顯性流失(如建設(shè)占用)和隱性流失(如季節(jié)性拋荒)，嚴(yán)控人口的增長。

4 結(jié)論

(1)1978—2008年，湖北省人均耕地面積和人均糧食產(chǎn)量不斷減少，使得最小人均耕地面積值波浪式降低，而耕地壓力指數(shù)波浪式上升，這歸因于人口壓力所致。

(2)2009—2020年，最小人均耕地面積將逐年降低而耕地壓力指數(shù)將逐年升高。說明今后一段時間湖北省的實(shí)際人均耕地面積降低速度快于最小人均耕地面積的減少幅度，耕地面積難以保證糧食生產(chǎn)安全。

鑒于以上結(jié)論，建議增加農(nóng)業(yè)投入和依靠科技進(jìn)步提高耕地生產(chǎn)率;制止不合理占用耕地現(xiàn)象，以保證耕地?cái)?shù)量;提高農(nóng)業(yè)特別是糧食補(bǔ)貼來防止耕地的隱形流失，以保證糧食的播種面積;加大中低產(chǎn)田的改良力度和防止占優(yōu)補(bǔ)劣，以提高耕地質(zhì)量[11];通過推進(jìn)城鎮(zhèn)建設(shè)用地增加與農(nóng)村居民點(diǎn)用地減少掛鉤的戰(zhàn)略，解決城鎮(zhèn)化建設(shè)用地的需要[1];控制人口增長，提高人均耕地面積。

該研究是在對耕地面積和糧食產(chǎn)量動態(tài)分析的基礎(chǔ)上對最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)進(jìn)行的預(yù)測，其預(yù)測結(jié)果具有一定的參考價值。但由于耕地和糧食產(chǎn)量變化受自然、社會、經(jīng)濟(jì)等因素的影響，且在不同時期和情況下，各種因素對其變化的驅(qū)動作用和強(qiáng)度也不同，所以對其預(yù)測變得比較復(fù)雜，同時對人口的預(yù)測可以采取其它不同的方法可能較為科學(xué)，因而在預(yù)測方法上尚需不斷完善，采用歷年遙感數(shù)據(jù)研究，結(jié)論可能更為真實(shí)。同時本研究內(nèi)容也有待今后做進(jìn)一步深入工作。

[1] 劉彥隨，鄭偉元.中國土地可持續(xù)利用論[M].北京:科學(xué)出版社，2007.

[2] 林軍.現(xiàn)階段我國的糧食安全問題[J].求是，2007(8):34-36

[3] 葉浩，濮勵杰，張健.我國糧食主產(chǎn)區(qū)耕地產(chǎn)出效率研究[J].長江流域資源與環(huán)境，2008，17(4):584-587.

[4] 陳百明，周小萍.中國近期耕地資源與糧食綜合生產(chǎn)能力的變化態(tài)勢[J].資源科學(xué)，2004，26(5):38-45.

[5] 傅澤強(qiáng)，蔡運(yùn)龍，楊友孝，等.中國糧食安全與耕地資源變化的相關(guān)分析[J].自然資源學(xué)報，2001，16(4):313-319.

[6] 蔡運(yùn)龍，傅澤強(qiáng)，戴爾阜.區(qū)域最小人均耕地面積與耕地資源調(diào)控[J].地理學(xué)報，2002，57(2):127-134.

[7] 李玉平.河南省糧食生產(chǎn)與耕地變化的分析及預(yù)測[J].地域研究與開發(fā)，2007，26(3):95-98.

[8] 晏路明.區(qū)域糧食總產(chǎn)量預(yù)測的灰色動態(tài)模型群[J].熱帶地理，2000，20(1):53-57.

[9] 王學(xué)萌，羅建軍.灰色系統(tǒng)方法簡明教程[M].成都:成都科技大學(xué)出版社，1992.

[10] 李春華.湖北省20世紀(jì)90年代以來耕地資源變化及驅(qū)動力分[J].湖北大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2004，26(2):171-174.

[11] 湯進(jìn)華，李暉.1991—2001年南昌市土地利用/覆被變化特征研究[J].長江流域資源與環(huán)境，2005，14(2):173-176.