基于糧食安全的區(qū)域耕地壓力研究
——以遼寧省為例

范秋梅,蔡運(yùn)龍

(1.北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院土地科學(xué)中心地表過(guò)程分析與模擬教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100871;2.沈陽(yáng)大學(xué),沈陽(yáng)110041)

基于糧食安全的區(qū)域耕地壓力研究
——以遼寧省為例

范秋梅1,2,蔡運(yùn)龍1

(1.北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院土地科學(xué)中心地表過(guò)程分析與模擬教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100871;2.沈陽(yáng)大學(xué),沈陽(yáng)110041)

運(yùn)用“最小人均耕地面積”及“耕地壓力指數(shù)”的概念和計(jì)算模型對(duì)遼寧省1997—2007年間耕地資源動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了定量分析,應(yīng)用灰色系統(tǒng)G M(1.1)預(yù)測(cè)模型對(duì)未來(lái)15年耕地壓力變化進(jìn)行了預(yù)測(cè),據(jù)此提出了耕地利用和保護(hù)對(duì)策。研究結(jié)果表明:遼寧省工業(yè)大發(fā)展以來(lái),特別是老工業(yè)基地的振興和城市化進(jìn)程的加快,雖然占用了一些耕地,但耕地壓力指數(shù)不僅沒(méi)有加劇,反而呈現(xiàn)下降趨勢(shì),主要原因是耕地生產(chǎn)力在不斷提高。科技進(jìn)步以及生態(tài)建設(shè)的完善是未來(lái)減輕耕地壓力、保障耕地、人口和糧食可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

糧食安全;耕地壓力;動(dòng)態(tài)分析;灰色預(yù)測(cè);遼寧省

遼寧省位于中國(guó)東北地區(qū)的南部,是中國(guó)東北經(jīng)濟(jì)區(qū)和環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)的重要組成部分和結(jié)合部。地跨東經(jīng)118°53′～125°46′,北緯38°43′～43°26′之間,陸地總面積14.59萬(wàn)km2[1],占中國(guó)陸地面積的1.5%。陸地面積中,山地面積占59.8%;平原占33.4%;水域面積占6.8%。2007年末,耕地面積408.52萬(wàn)hm2,總?cè)丝?298萬(wàn)人,糧食總產(chǎn)量1835萬(wàn)t。遼寧省是我國(guó)的重工業(yè)基地,素有“東方的魯爾”之稱。改革開(kāi)放特別是“十一五”以來(lái),經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展,進(jìn)入全面建設(shè)小康社會(huì)、加快推進(jìn)老工業(yè)基地建設(shè)的新發(fā)展階段,同時(shí)也是建設(shè)用地需求增長(zhǎng)的旺盛時(shí)期。工業(yè)化和城鎮(zhèn)化將快速增長(zhǎng),耕地保護(hù)工作將面臨巨大的壓力和挑戰(zhàn)。

1 研究方法及數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究方法

采用最小人均耕地面積及耕地壓力指數(shù)模型[2]和灰色系統(tǒng)G M(1.1)預(yù)測(cè)模型對(duì)遼寧省耕地、人口、糧食等進(jìn)行分析,計(jì)算不同時(shí)期耕地閾值(最小人均耕地面積)和耕地壓力指數(shù),對(duì)2008—2020年耕地壓力進(jìn)行預(yù)測(cè)并提出耕地保護(hù)對(duì)策。

最小人均耕地面積指在一定區(qū)域范圍內(nèi),一定糧食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。最小人均耕地面積是食物供給率、食物消費(fèi)水平、耕地生產(chǎn)力水平等因子的函數(shù),其公式為

式中:Smin為最小人均耕地面積(hm2/人);β為食物自給率(%);Gr為人均食物需求量(kg/人);P為食物單產(chǎn)(kg/hm2);q為食物播種面積占總播種面積之比(%);k為復(fù)種指數(shù)(%),它是一年中各個(gè)季節(jié)的實(shí)際總播種面積除以耕地面積求得的[3]。最小人均耕地面積反映了一個(gè)區(qū)域糧食安全的耕地閾值。

耕地壓力指數(shù)指最小人均耕地面積與實(shí)際人均耕地面積之比,其公式為

式中:K表示耕地壓力指數(shù);Sa表示實(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(gè)地區(qū)耕地資源的稀缺程度,可作為耕地保護(hù)的調(diào)控指標(biāo)[4]。

灰色系統(tǒng)G M(1.1)模型是通過(guò)原始數(shù)據(jù)的處理,發(fā)現(xiàn)掌握系統(tǒng)發(fā)展規(guī)律,對(duì)系統(tǒng)的未來(lái)狀態(tài)作出科學(xué)的定量預(yù)測(cè)[5]。統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)要求有足夠的樣本和充分的數(shù)據(jù),還需要符合典型分布?；疑到y(tǒng)預(yù)測(cè)模型對(duì)數(shù)據(jù)要求不高,更不需要典型分布,而實(shí)踐證明其預(yù)測(cè)精度比較高。它可用于近期、中長(zhǎng)期預(yù)測(cè),特別適合于人口、土地利用方面的預(yù)測(cè)。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)主要來(lái)源于遼寧統(tǒng)計(jì)年鑒[6],遼寧省經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒,遼寧省土地利用變更表①遼寧省國(guó)土資源調(diào)查規(guī)劃局.遼寧省土地利用總體規(guī)劃實(shí)施報(bào)告,2006。,遼寧省經(jīng)濟(jì)發(fā)展公報(bào)等。為了統(tǒng)一口徑,研究時(shí)段選定為1997—2007年。

2 遼寧省耕地壓力的動(dòng)態(tài)變化

2.1 耕地資源的動(dòng)態(tài)變化

研究期內(nèi)遼寧省耕地面積總體呈下降趨勢(shì)(圖1), 1997—2007年11年耕地累計(jì)減少量為29.4511萬(wàn)hm2,年均減少量為2.677 4萬(wàn)hm2。耕地變化可以分成3個(gè)階段:1997—2000年耕地總量逐年增加,年均增加量為413.27 hm2;2001—2003年耕地快速減少,3年間耕地減少了8.937 6萬(wàn)hm2,占研究期內(nèi)耕地減少總量的30.35%,2003年耕地最少為407.3654萬(wàn)hm2;2004—2007年由于加強(qiáng)耕地保護(hù),耕地有所增加,但增加的幅度不大。

圖1 遼寧省1997—2007年人口、耕地面積變化Fig.1 The change of population and cultivated land area in L iaon ing Province from 1997 to 2007

耕地減少的主要原因是老工業(yè)基地振興政策實(shí)施之后,城鎮(zhèn)建設(shè)和交通、獨(dú)立工礦建設(shè)用地急劇擴(kuò)張,人口持續(xù)增長(zhǎng)對(duì)公共設(shè)施用地的需求增加,工業(yè)污染毀損以及生態(tài)退耕。顯示遼寧省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)建設(shè)、糧食安全與耕地保護(hù)的矛盾日益突出。

2.2 人均耕地面積動(dòng)態(tài)變化

1997—2007年全省總?cè)丝谟? 077.1萬(wàn)人增加到4298萬(wàn)人(圖1),人均耕地由0.102 hm2減少到0.095 hm2(圖2),將會(huì)影響到糧食安全。

圖2 遼寧省1997—2007年人均耕地面積變化Fig.2 The change of cultivated land area per capita i n L i aon ing Province from 1997 to 2007

2.3 糧食產(chǎn)量的動(dòng)態(tài)變化

遼寧省糧食總產(chǎn)量年際變化波動(dòng)較大,總體呈上升趨勢(shì)。1997—2007年間平均增長(zhǎng)47.41萬(wàn)t。其中, 2000年糧食大幅減產(chǎn),主要原因是糧食播種面積大幅減少。1999—2000年的糧食播種面積減少了19.67萬(wàn)hm2。此外,農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、生態(tài)退耕、洪澇、干旱和糧食比較效益低下[7]是糧食減產(chǎn)的主要原因。

糧食單產(chǎn)的變化趨勢(shì)與糧食總產(chǎn)量的變化趨勢(shì)基本相同。1997—2007年,年平均增長(zhǎng)140.3㎏/hm2。減幅較大的年份為2000年。遼寧省糧食單產(chǎn)相對(duì)較高,主要原因是機(jī)械化水平較高,科技對(duì)農(nóng)業(yè)的貢獻(xiàn)較大。

人均糧食占有量的變化與糧食總產(chǎn)量和單產(chǎn)的變化趨勢(shì)相同。1997—2007年,全省人均糧食占有量年均增長(zhǎng)9.52㎏/人,上升幅度不大。說(shuō)明遼寧省人口增長(zhǎng)速度快于糧食增長(zhǎng)速度,耕地壓力較大。

從圖3可看出,糧食單產(chǎn)增長(zhǎng)幅度最大,糧食總產(chǎn)量增幅次之,人均糧食增幅最小,但總體呈上升趨勢(shì)。

圖3 遼寧省1997—2007年糧食總產(chǎn)量、糧食單產(chǎn)和人均糧食產(chǎn)量變化Fig.3 The change of total output, un it output and output per capita of gra in in L iaon ing Province from 1997 to 2007

2.4 最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)的動(dòng)態(tài)變化

最小人均耕地面積是保障糧食安全的底線。國(guó)際小康標(biāo)準(zhǔn)中人均糧食需求量為400～600㎏[3]。遼寧省是工業(yè)大省,也是重要的農(nóng)業(yè)大省,目前人均糧食占有量較低,但能夠基本滿足自給,因此,本研究以每年消耗糧食400 kg/人作為人均糧食需求量,糧食自給率取100%,由此得出最小人均耕地面積(圖4)。

圖4 遼寧省1997—2007年耕地壓力指數(shù)和最小人均耕地面積變化Fig.4 The change of pressure index on and m in i mum area per capita of cultivated land in L iaon ing Province from 1997 to 2007

依據(jù)1997—2007年最小耕地面積Smin和人均耕地實(shí)際面積Sa,由公式(2)計(jì)算出耕地壓力指數(shù)(圖4)。從中可以看出,遼寧省耕地壓力指數(shù)只有1997,2000, 2001年這3年大于1,其余年份都小于1,說(shuō)明遼寧省工業(yè)建設(shè)雖然占用了一些耕地,但耕地壓力指數(shù)不僅沒(méi)有增加,反而呈現(xiàn)下降趨勢(shì),主要原因是耕地生產(chǎn)力在不斷提高,土地整理和后備資源開(kāi)發(fā)補(bǔ)充了耕地,耕地保護(hù)工作取得了一定的成效。

3 耕地壓力的趨勢(shì)預(yù)測(cè)

3.1 人口、糧食、耕地面積預(yù)測(cè)

根據(jù)灰色系統(tǒng)原理,運(yùn)用計(jì)算機(jī)建立G(1.1)模型,把遼寧省1997—2007年耕地變化數(shù)據(jù)帶入計(jì)算機(jī)建立的灰色模型G(1.1)中進(jìn)行計(jì)算,得出人口、糧食及耕地面積的擬合方程

對(duì)模型進(jìn)行后驗(yàn)差檢驗(yàn):方差比C=O.070 3, 0.1025,0.1620,小誤差概率P=1.0000,效果較好。

3.2 耕地壓力指數(shù)、最小人均耕地面積預(yù)測(cè)

基于以上耕地面積、糧食產(chǎn)量和人口的預(yù)測(cè)結(jié)果(圖5),按人均食物需求量為400 kg/人計(jì)算,可以得出最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)的預(yù)測(cè)結(jié)果(圖6)。

結(jié)果顯示:2008—2020年耕地壓力指數(shù)將逐年降低,并始終小于1,糧食安全用地與建設(shè)用地及生態(tài)建設(shè)用地的矛盾將趨于平穩(wěn)。究其原因,主要是投入增加和農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步將不斷提高糧食單產(chǎn)水平,同時(shí)未來(lái)工業(yè)化、城市化用地需求也將趨于穩(wěn)定。特別應(yīng)該指出,這種預(yù)測(cè)基于1997—2007年間的數(shù)據(jù),而此期間采取了嚴(yán)格的耕地保護(hù)措施。因此,這種預(yù)測(cè)的真實(shí)性在很大程度上取決于未來(lái)繼續(xù)加強(qiáng)耕地保護(hù)工作,尤其是考慮到遼寧省耕地面積與人口的反向動(dòng)態(tài)變化仍然是不可避免的趨勢(shì),耕地保護(hù)絕不能放松。

4 減緩耕地壓力的對(duì)策

4.1 加強(qiáng)農(nóng)業(yè)投入，提高糧食單產(chǎn)

從遼寧目前和預(yù)測(cè)的耕地壓力指數(shù)值來(lái)看,耕地壓力指數(shù)隨著時(shí)間的推移逐漸降低,并始終小于1,在耕地面積減少的情況下,加大農(nóng)業(yè)投入、提高糧食單位面積產(chǎn)量是減輕耕地壓力的關(guān)鍵。政府應(yīng)加強(qiáng)基本農(nóng)田建設(shè),對(duì)現(xiàn)有條件較好的高產(chǎn)田,完善硬件建設(shè)、增加科技投入,使之持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。加大中、低產(chǎn)田的改造力度,提高遼東、遼西山區(qū)的耕地質(zhì)量;加快農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)產(chǎn)業(yè)化,實(shí)行產(chǎn)學(xué)研一體化的技術(shù)服務(wù)體系,以科技興農(nóng)促進(jìn)耕地保護(hù)并提高糧食單位面積產(chǎn)量。

4.2 重視耕地整理，保持動(dòng)態(tài)平衡

進(jìn)行土地開(kāi)發(fā)整理是增加耕地供給、緩解耕地壓力的有效途徑[8]。圖1顯示出遼寧省人口與耕地成反向增加,人均耕地面積逐年降低。這點(diǎn)警示我們必須保護(hù)耕地,重視耕地整理,深入挖掘耕地開(kāi)發(fā)潛力,使耕地需求與供給保持動(dòng)態(tài)平衡,不僅要實(shí)現(xiàn)數(shù)量上的平衡,更要注重質(zhì)量的平衡。

4.3 加速人口城鎮(zhèn)化，提高空間集聚度

研究表明,在一定的人口數(shù)量下,人口的城鎮(zhèn)化有利于耕地保護(hù)。目前,遼寧省經(jīng)濟(jì)處于快速發(fā)展時(shí)期,應(yīng)不失時(shí)機(jī)地引導(dǎo)人口城鎮(zhèn)化,采取拆村并莊、擴(kuò)大城鎮(zhèn)規(guī)模等措施,提高人口的空間集聚水平,解決區(qū)域人口―耕地―糧食問(wèn)題。

4.4 控制人口數(shù)量，提高人口質(zhì)量

人口數(shù)量增加不僅增加耕地壓力,直接危及糧食安全,而且將影響經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。遼寧省1997年人口為4077.1萬(wàn)人,到2020年人口將達(dá)到4 600萬(wàn)人,人均耕地面積僅為0.085 hm2。因此,要控制人口增長(zhǎng),加大計(jì)劃生育管理力度,不但對(duì)減少人口的食物需求、更好地養(yǎng)活人口有重要意義,而且對(duì)減少未來(lái)人口對(duì)耕地的占用也有重要意義。同時(shí),注重提高人口質(zhì)量,加強(qiáng)土地生態(tài)教育,提高耕地保護(hù)意識(shí),樹(shù)立保護(hù)耕地的緊迫感和責(zé)任心,以保證糧食生產(chǎn)的安全。

4.5 加快農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化，提倡規(guī)模經(jīng)營(yíng)

農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化是解決農(nóng)業(yè)問(wèn)題的根本途徑之一。由于受比較利益的影響,農(nóng)民“厭農(nóng)”的現(xiàn)象日益嚴(yán)重,遼寧目前還存在耕地粗放經(jīng)營(yíng)或撂荒及耕地的細(xì)碎化現(xiàn)象。為了解決這個(gè)問(wèn)題就必須轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)方式,政府部門(mén)應(yīng)當(dāng)因勢(shì)利導(dǎo),使其走上農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化道路。同時(shí),對(duì)集體土地承包權(quán)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母母?鼓勵(lì)農(nóng)地經(jīng)營(yíng)在集體內(nèi)部流通,促進(jìn)土地規(guī)模經(jīng)營(yíng)的擴(kuò)大。

4.6 加強(qiáng)政策力度，嚴(yán)格保護(hù)耕地

目前,遼寧耕地出現(xiàn)的一系列問(wèn)題主要是執(zhí)法力度的問(wèn)題。政府應(yīng)該實(shí)行嚴(yán)格的土地用途管制;改革土地的收益和分配機(jī)制:提高農(nóng)業(yè)的比較利益,特別對(duì)耕地的社會(huì)效益與生態(tài)效益進(jìn)行價(jià)值化和量化,并使之能得到相應(yīng)的實(shí)現(xiàn),如制定農(nóng)用地的政府補(bǔ)貼政策、農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格補(bǔ)貼與保護(hù)政策等;運(yùn)用經(jīng)濟(jì)手段控制地方政府從農(nóng)地轉(zhuǎn)用中獲得的利益和提高多占地、占好地的成本,以約束農(nóng)地轉(zhuǎn)用與土地占用;制定和修改有關(guān)法律、法規(guī),建立健全耕地保護(hù)的有關(guān)法律體系;利用“3S”技術(shù)建立耕地資源預(yù)警系統(tǒng)和耕地資源動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)并對(duì)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理。

[1] 王敬波,周世燁,李洪興,等.遼寧省耕地后備資源調(diào)查評(píng)價(jià)與可持續(xù)利用研究[M].沈陽(yáng):遼寧科技出版社, 2005:1-3.

[2] 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(bào),2002,57(2):127-134.

[3] 魯奇.中國(guó)耕地資源開(kāi)發(fā)、保護(hù)與糧食安全保障問(wèn)題[J].資源科學(xué),1999,21(6):5-8.

[4] 李玉平,蔡運(yùn)龍.河北省耕地壓力動(dòng)態(tài)分析與預(yù)測(cè)[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2007(4):1-5.

[5] 鄧聚龍.灰理論基礎(chǔ)[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社, 2002:221-225.

[6] 遼寧省統(tǒng)計(jì)局.遼寧統(tǒng)計(jì)年鑒[Z].北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社,2008.

[7] 傅澤強(qiáng),蔡運(yùn)龍,楊友孝,等.中國(guó)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(bào),2001,16(4):313 -319.

[8] 何蓓蓓,劉友兆,董榮,等.淮南市耕地?cái)?shù)量變化與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)性分析[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2006,33 (3):442-444.

A Study about the Pressure on Cultivated
Land Based on Food Security:The Case of L iaon ing Province

Fan Qiumei1,2,Cai Yunlong1
(1.School of U rban and Environm ental Sciences,Center forLand Study,Key Laboratory for Earth Surface Processes of theM inistry of Education, Peking University,Beijing100871,China;2.Shenyang University,Shenyang110041,China)

The minimum area per capita of cultivated land and the pressure index on cultivated land’concepts and calculation models are used to quantitatively analysis the dynamics of cultivated land resources during 1997—2007 in Liaoning Province.Then the gray system G M(1.1)forecasting model is applied to predict the change of pressure index on cultivated land for the next 15 years.Finally,the land use and conservation strategies are proposed.The results show that:Although the industrial development,particularly the revitalization of old industrial bases and the acceleration of urbanization process inLiaoning Province took up a numberof cultivated land, but the pressure index on cultivated land has not increased,instead shown a downward trend due to the continuous improvement of the cultivated land productivity.Technological advances and the strengthening of ecological construction are main approaches to reduce land pressure,to ensure the sustainable development of cultivated land, population and food security in the future.

food security;pressure on cultivated land;dynamic analysis;gray forecast;Liaoning Province

book=110,ebook=155

F301.21

:A

:1003-2363(2010)05-0110-04

2010-04-27;

:2010-06-22

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40971051)

范秋梅(1965-),女,遼寧錦州人,副教授,博士,主要從事區(qū)域開(kāi)發(fā)與規(guī)劃研究,(E-mail)fanqmsy@163.com。