基于糧食生產(chǎn)安全的白銀市耕地需求量預測研究

李純斌，張德罡，楊昌裕

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學 草業(yè)學院／草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室／中－美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心／甘肅省草業(yè)工程實驗室，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院，甘肅 蘭州 730070）

耕地需求量預測是土地利用總體規(guī)劃的重要內(nèi)容之一，是確定耕地保有量和基本農(nóng)田保護規(guī)模的重要依據(jù)。

基于糧食生產(chǎn)安全的耕地需求量預測是從區(qū)域糧食安全角度出發(fā)，預測為了滿足人們生存、生活所需最低保障的耕地需求量，其預測結果比其他預測更有警示性，更能起到糧食風險提示的作用［1－11］。

以白銀市為例，利用1997～2005年社會經(jīng)濟相關數(shù)據(jù)、耕地變更調查數(shù)據(jù)，從糧食安全生產(chǎn)的角度預測耕地需求量，從而為白銀市耕地保護、基本農(nóng)田保護及土地利用總體規(guī)劃提供相關依據(jù)和參考。

1 區(qū)域概況

白銀市地處黃河上游，甘肅省中部地區(qū)，隴西黃土高原西北邊緣、祁連山東延余脈與騰格里沙漠南緣3大區(qū)域過渡帶，呈南北長條狀，東西寬174.75km，南北長249.25km，總面積20 164km2。地勢南北高，中部低，海拔1 275～3 321m。

氣候干燥，氣溫日較差大，光照充足，屬河東半干旱區(qū)向河西干旱區(qū)過渡的氣候類型。80%以上地區(qū)處于干旱、半干旱地帶，年均溫6～9℃，降水量184.7～435.4mm，夏季降水量占全年60%以上，蒸發(fā)量是平均降水量的7.5倍。大風、干旱、冰雹、霜凍等災害性天氣頻繁。

白銀市轄白銀、平川兩區(qū)，靖遠、會寧、景泰三縣，是一座典型的因礦而興起的城市，工礦企業(yè)主要集中于2區(qū)，而3個縣主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，已發(fā)展成為甘肅省蔬菜基地。

至2005年底，全市耕地面積379 007.19hm2，占全市土地總面積的18.80%。

2 研究方法

2.1 預測思路和流程

從糧食需求量著手，首先預測總人口，并確定人均糧食需求標準，根據(jù)區(qū)域糧食自給率，求出糧食總需求量；然后，利用農(nóng)業(yè)區(qū)域生態(tài)法預測糧食單產(chǎn)，得到糧食作物播種面積，根據(jù)復種指數(shù)算出糧食作物占用耕地面積，最后根據(jù)糧作比算出滿足糧食安全需求的耕地面積（圖1）。

2.2 糧食需求量預測

糧食總需求量可用人均糧食需求量與糧食自給率之積再乘以總人口數(shù)求得。

圖1 耕地需求量預測流程Fig.1 Forecasting flow of cultivated land－demand

2.2.1 人口預測及人均糧食需求量 根據(jù)灰色預測模型，預測規(guī)劃期末人口：2020年195萬人。人均糧食需求量采用2種標準一是《國家糧食安全中長期規(guī)劃綱要（2008～2020年）》中規(guī)定的最低糧食需求量［12］，2020年395kg／人，這是糧食安全的最低限；二是采用標準全面小康社會糧食需求量［13－15］，450～500 kg／人。

2.2.2 糧食自給率 我國糧食主要包括谷物、豆類和薯類等3類［16］。白銀市耕地質量較差、產(chǎn)量低，糧食作物種植面積和經(jīng)濟作物的種植面積的比重高（2005年白銀市為8.38∶1，全國平均水平為2.57∶1），白銀市糧食生產(chǎn)總量較小，2005年人均占有糧食302.6kg。隨著地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的需求，白銀市對蔬菜用地的需求量越來越大，種植面積呈現(xiàn)增大的趨勢，糧食作物的播種面積呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢，但是隨著人民生活水平的提高和人口數(shù)量的增加，對糧食的需求量必然增加，這種情況導致糧食自給率不可能一直保持原有程度，可能存在減少的趨勢。

《國家糧食安全中長期規(guī)劃綱要（2008～2020）》指出［12］，今后我國糧食自給率應穩(wěn)定在95%以上。所以考慮到國家糧食安全的要求，其糧食自給率預測比實際數(shù)據(jù)偏高，以保證有足夠的耕地可以轉化為糧食生產(chǎn)用地。因此，這里考慮規(guī)劃期內(nèi)白銀市糧食的自給率保持在90%，92%和95%的3種水平下耕地的需求量。

2.3 糧食單產(chǎn)預測

首先計算白銀市糧食作物生產(chǎn)潛力，通過產(chǎn)潛比增長公式法計算各年糧食單產(chǎn)。

根據(jù)作物生產(chǎn)力形成的機理，考慮光溫水土等生態(tài)因子及作物的截光特征和光合途徑的綜合作用，逐步“衰減”來估算作物的生產(chǎn)潛力［17－19］。光合生產(chǎn)潛力—采用簡化的鄧根云模型：

表1 白銀市糧食需求量（2020年）Table1 Food demand at different per capita grain demands in Baiyin in 2020

表2 基于不同糧食自給率的白銀市糧食總需求量（2020年）Table2 Food demand at different in Baiyin in 2020

式中：E—經(jīng)濟系數(shù)，即收獲部分占干物質總量比例；K—能量轉化系數(shù)；Q—生長期太陽總輻射；

光溫生產(chǎn)潛力—采用孫惠南模型：

式中：f（t）—溫度訂正系數(shù)，f（t）＝N／365（N為年無霜期天數(shù)）；

（5）施加一定應力后，ND鋼鈍化膜被機械破壞，導致基體遭遇更嚴重的腐蝕，而Corten鋼在相同情況下能依靠內(nèi)側摻混殘存的少量合金元素形成的氧化物減緩腐蝕速率，因此，Corten鋼腐蝕速率更低。對耐腐蝕材料采取摻混合金及表面強化相結合的方式可能更有利于抵御應力對耐腐蝕性的削弱。

氣候生產(chǎn)潛力—采用孫惠南模型：

式中：f（w）—水分訂正系數(shù)，f（w）＝R／ET（R為年降水量、ET為年蒸散量）；

由于受到降水少、蒸發(fā)強烈制約，白銀市氣候潛力相對較低，甚至低于實際單產(chǎn)。而未來隨著農(nóng)業(yè)技術現(xiàn)代化水平的提高，特別是灌溉設施的完善，白銀市糧食生產(chǎn)能力能夠有較大的提高，因此，在預測單產(chǎn)時采用光溫生產(chǎn)潛力（表3）。產(chǎn)潛比增長公式為：

表3 白銀市主要農(nóng)作物自然生產(chǎn)潛力Table3 Crops natural potential productivity in Baiyin kg／hm2

式中：Y—規(guī)劃期內(nèi)糧食單產(chǎn)［（kg／（hm2·a）］；Yt—糧食作物光溫生產(chǎn)潛力［（kg／（hm2·a）］；a—基期年糧食作物產(chǎn)潛比；b—產(chǎn)潛比增長系數(shù)；t—預測年距基期年的時間。

根據(jù)計算，白銀市糧食作物光溫生產(chǎn)潛力為7 208 kg／（hm2·a）。2005年糧食單產(chǎn)2 599.50kg／hm2，可計算出基期年的產(chǎn)潛比a為36.06%。對歷年的糧食作物的產(chǎn)潛比的線性回歸分析，考慮到規(guī)劃期內(nèi)投入水平的提高，確定規(guī)劃期內(nèi)產(chǎn)潛比增長系數(shù)b為0.003 9。由此可計算出2020年的產(chǎn)潛比為45.81%，糧食作物單產(chǎn)將提高到3 302kg／（hm2·a）。

2.4 糧食作物占用耕地面積預測

糧食作物占用耕地面積預測為糧食作物播種面積／糧食作物復種指數(shù)。

2.4.1 糧食作物播種面積及復種指數(shù) 作物播種面積等于糧食需求量／糧食單產(chǎn)。

1997年以來，白銀市農(nóng)作物復種指數(shù)變化在82%～89%。復種指數(shù)與地區(qū)光熱環(huán)境有重要聯(lián)系，短時間內(nèi)，地區(qū)光熱環(huán)境不會發(fā)生較多的變化，復種指數(shù)發(fā)生大范圍變化的可能性程度不大，因此，在預測中假定復種指數(shù)略有提升，2020年達到97%的水平。

2.4.2 糧食作物占用耕地面積 根據(jù)計算確定了2種方案內(nèi)各3種糧食需求下占用耕地面積。

表4 白銀市糧食作物需耕地面積（2020年）Table4 Cultivated land－damand for crops in Baiyin hm2

2.5 耕地需求量

根據(jù)糧食作物占用耕地面積在總耕地面積中的比例（糧作比），即可預測耕地的總需求量。

2.5.1 糧作比的確定 從1997～2005年的統(tǒng)計資料分析，糧食作物占用耕地面積約為80%，呈現(xiàn)糧食作物占耕地面積的比例下降的趨勢，符合當前全國農(nóng)業(yè)結構調整方向。按照目前的變化趨勢可以得出2020年糧作比為76%。

2.5.2 耕地需求量 耕地需求量＝糧食作物耕地需求量／糧作比，應用上面所求數(shù)據(jù)，即可以得出白銀市規(guī)劃期內(nèi)的耕地需求量。

表5 白銀市耕地需求量（2020年）Table5 Cultivated land－damand of different programs in Baiyin in 2020 hm2

3 白銀市耕地需求量預測結果分析

根據(jù)白銀市社會經(jīng)濟相關數(shù)據(jù)和耕地變更調查數(shù)據(jù)，考慮糧食自給率、區(qū)域糧食生產(chǎn)潛力、復種指數(shù)、糧作比等因素，制定了不同自給率、不同人均糧食需求標準不同預測方案，得出2020年白銀市基于糧食綜合生產(chǎn)能力的耕地需求量變化為311 250～374 288hm2。

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