山西省土地資源人口承載力多尺度時(shí)空差異分析

吳林筱+任志遠(yuǎn)+趙勝男+魏倩倩

摘 要：以人糧關(guān)系為基礎(chǔ)，利用土地資源人口承載力（LCC）和土地資源人口承載力指數(shù)模型（LCCI），從全省、分區(qū)、分縣3個空間尺度定量評價(jià)山西省2003～2012年土地資源人口承載力的時(shí)空變化。結(jié)果表明：（1）2003～2012年全省人口承載力呈增加趨勢，其中2009年以后LCCI逐年降低，但人糧關(guān)系仍處于超載狀態(tài)。（2）分區(qū)格局：人口承載力晉南>晉北>晉中，晉南人糧關(guān)系處于平衡有余狀態(tài)，發(fā)展?jié)摿^大，而晉中地區(qū)一直處于嚴(yán)重超載狀態(tài)，人糧關(guān)系緊張;十年間各區(qū)LCC均呈增加趨勢，但增加幅度晉南>晉中>晉北。（3）分縣格局：人口超載區(qū)主要分布在晉中大部分縣域，糧食盈余區(qū)主要分布在晉東南地區(qū)及晉北部分縣域，但2008～2012年比2003～2007年盈余的縣域增加了18個，人糧關(guān)系有所改善。

關(guān)鍵詞：人糧關(guān)系;土地資源人口承載力;山西省;時(shí)空格局

中圖分類號：Q988 ?文獻(xiàn)標(biāo)識號：A ?文章編號：1001-4942（2015）06-0083-04

Multi Scale Spatial-Temporal Variation Analysis on

Land Carrying Capacity ?in Shanxi Province

Wu Linxiao， Ren Zhiyuan*，Zhao Shengnan，Wei Qianqian

（College of Tourism and Environment， Shaanxi Normal University， Xian 710119， China）

Abstract On the basis of man-grain relationship， using the land carrying capacity （LCC） and land carrying capacity index （LCCI） models， from 3 spatial scales， province， region and county， the spatial-temporal variation of land carrying capacity was quantitatively evaluated in Shanxi from 2003 to 2012. The results showed that：（1） The provincial land carrying capacity showed an increasing trend from 2003 to 2012. Since 2009， the LCCI decreased. However， the increasing population resulted in lacking of grain.（2） The land carrying capacity was in the order of Jinnan>Jinbei>Jinzhong. Jinnan kept balance between population and grain， and had great development potential. But Jinzhong had been seriously overloaded. The LCC improved in these regions in 10 years， ?and the increase range was Jinnan>Jinzhong>Jinbei.（3） The overloading counties mainly located in Jinzhong.The food surplus counties mainly distributed in the north and southeast of Shanxi. The number of man-grain balancing county increased by 18 from 2003～2007 to 2008～2012， which indicated that the man-grain relationship was improved.

Key words Man-grain relationship; Land carrying capacity; Shanxi Province; Spatial-temporal pattern

土地資源承載力一般是指一定地區(qū)的土地所能持續(xù)供養(yǎng)的人口數(shù)量，即土地資源人口承載量，其實(shí)質(zhì)是研究人口消費(fèi)與食物生產(chǎn)、人類需求與資源供給間的平衡關(guān)系問題[1]。山西省是我國重要的煤炭基地，可用耕地面積有限，近年來隨著人口的持續(xù)增長和區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口-資源-環(huán)境問題日益突出，因此對區(qū)域土地資源、糧食生產(chǎn)以及土地人口承載力進(jìn)行定量化研究，可為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)與決策支持[2]。

近年來，土地資源及人口承載力的研究方法和手段層出不窮，如指標(biāo)體系法[3]、均方差權(quán)屬決策法[4]、要素指數(shù)法[5]、潛力估算模型[6～8]、加權(quán)馬爾科夫鏈預(yù)測法[9]、GIS和RS[6]技術(shù)等?；谌思Z關(guān)系的土地資源人口承載力模型與人口承載力指數(shù)模型一直是研究的主流[10～13]。本文以人糧關(guān)系為基礎(chǔ)，利用LCC模型和LCCI模型，從全省、分區(qū)、分縣3個空間尺度定量評價(jià)了山西省2003～2012年的土地資源人口承載力時(shí)空變化，以便為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

山西省位于黃河中游東岸、華北平原西面的黃土高原上，介于東經(jīng)110°15′～114°33′、北緯34°34′～40°43′之間，總面積1 566萬公頃。地貌類型以山區(qū)、丘陵為主，約占總面積的三分之二以上。山西省屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨;年平均氣溫3～14℃，晝夜溫差大，年降水量為400～600 mm，多集中在6～8月。山西省轄11個市107個縣（市、區(qū)），到2012年末全省常住人口達(dá)3 610.83 萬人，其中非農(nóng)業(yè)人口占32.46%。農(nóng)作物種植面積379.6萬公頃，比2003年增加了8.8萬公頃，其中糧食種植面積329.2萬公頃，比2003年增加45.84萬公頃。糧食產(chǎn)量達(dá)1 274.10萬噸，比2003年增加315.23萬噸。endprint

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究應(yīng)用的數(shù)據(jù)包括分縣、分市到全省三個尺度2003～2012年的人口及農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，其中人口數(shù)據(jù)采用常住人口數(shù)據(jù)，耕地面積采用年末耕地面積。數(shù)據(jù)主要來源于山西省統(tǒng)計(jì)信息網(wǎng)（http：//www.stats-sx.gov.cn）、2004～2013年《山西省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《山西省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》。

2.2 土地資源人口承載力（LCC）模型

土地資源人口承載力模型主要反映區(qū)域土地、糧食與人口的關(guān)系，可以用一定糧食消費(fèi)水平下區(qū)域土地生產(chǎn)力所能持續(xù)供養(yǎng)的人口規(guī)模來度量。以公式表示為：

LCC=G/Gpc

式中LCC為土地資源人口承載力（人或萬人）;G為土地生產(chǎn)力（kg），以區(qū)域糧食年產(chǎn)量來計(jì);Gpc為人均糧食消費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)（kg/人），以全國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)400 kg/人來計(jì)[14]。

2.3 土地資源人口承載力指數(shù)（LCCI）模型

土地資源人口承載力指數(shù)指區(qū)域人口規(guī)模與土地資源人口承載力之比。其公式[14]為：

LCCI=Pa/LCC

式中LCCI為土地資源人口承載力指數(shù);Pa為現(xiàn)實(shí)人口總數(shù)（人或萬人）。

根據(jù)LCCI的大小可以將不同地區(qū)的土地資源人口承載力劃分為糧食盈余區(qū)、人糧平衡區(qū)、人口超載區(qū)。其中LCCI≤0.875為糧食盈余區(qū)，該區(qū)糧食平衡有余，具有一定的發(fā)展空間;0.8751.125為人口超載區(qū)，該區(qū)人口超載嚴(yán)重，糧食缺口較大，人糧關(guān)系緊張。根據(jù)盈余、超載的程度可進(jìn)一步細(xì)分為8個級別（表1）。

表1 基于LCCI的土地資源人口承載力

分級評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

類型 級別 LCCI

富富有余 LCCI≤0.5

糧食盈余富余 0.5

盈余 0.75

人糧平衡 平衡有余

臨界超載 0.875

1

超載 1.125

人口超載過載 1.25

嚴(yán)重超載 1.5

3 結(jié)果與分析

3.1 全省土地資源人口承載力評價(jià)

山西省土地資源人口承載力評價(jià)結(jié)果（圖1）表明：2003～2009年人口承載力呈現(xiàn)波動變化，2004年較上一年增長幅度最大，這是因?yàn)樵撃觊_始實(shí)施農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼政策，糧食播種面積較上一年大幅度增加;2009年人口承載力達(dá)到最低，僅2 355萬人，主要是因?yàn)楫?dāng)年全省范圍受到旱災(zāi)的影響，糧食產(chǎn)量比上年減少了86萬噸。2009年之后，隨著惠農(nóng)政策、強(qiáng)農(nóng)工程、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的進(jìn)一步落實(shí)，糧食產(chǎn)量不斷增加，人口承載力逐年增長，增長幅度為35.25%;十年間全省人糧關(guān)系一直處于超載狀態(tài)，表現(xiàn)為糧食短缺、人口超載，從2009年開始人口承載力指數(shù)呈逐年下降趨勢，人糧關(guān)系稍有緩和，但是仍未改變?nèi)∪丝诔d現(xiàn)狀，糧食生產(chǎn)一直低于人口需求，需靠外調(diào)[15]。

圖1 2003～2012年山西省土地資源人口承載力變化

3.2 山西省分區(qū)土地資源人口承載力評價(jià)

根據(jù)山西省的氣候特點(diǎn)按行政區(qū)劃將其劃分為晉北、晉中、晉南三大區(qū)域，其中晉北地區(qū)包括大同市、朔州市、忻州市;晉中包括太原市、陽泉市、晉中市、呂梁市;晉南包括運(yùn)城市、臨汾市、晉城市、長治市。構(gòu)建土地資源人口承載力模型和人口承載力指數(shù)模型，分析2003～2012年三大區(qū)域的土地資源人口承載力及人糧關(guān)系（圖2）。

分區(qū)評價(jià)結(jié)果表明：十年間三大區(qū)域的人口承載力均呈增長趨勢，人糧關(guān)系有所改善，但是存在區(qū)域差異，總體表現(xiàn)為人口承載力晉南>晉北>晉中，其中晉南的LCCI介于0.7～1.2之間，糧食基本平衡有余，能夠滿足區(qū)域人口需求，該區(qū)是全省的主要糧食產(chǎn)區(qū)，農(nóng)業(yè)發(fā)展?jié)摿^大;晉北的LCCI介于0.8～1.4之間，人口稍有超載，但近幾年隨著糧食產(chǎn)量的增加，人糧關(guān)系逐漸從超載向平衡過度，屬于低水平的平衡;晉中的LCCI介于1.4～2.1之間，人口嚴(yán)重超載，糧食缺口很大，主要是因?yàn)樵搮^(qū)耕地面積較少，農(nóng)業(yè)所占比重低，主要發(fā)展煤炭等第二產(chǎn)業(yè)。人口承載力增長幅度表現(xiàn)為晉南>晉中>晉北，其增長幅度分別為58.70%、56.80%、56.57%。分區(qū)評價(jià)結(jié)果與全省評價(jià)結(jié)果一致，雖然晉南地區(qū)糧食盈余，但是全省大部分地區(qū)處于人口超載狀態(tài)，仍然改變不了糧食緊缺的局面。

圖2 2003～2012年山西省分區(qū)土地資源

人口承載力變化

3.3 山西省分縣土地資源人口承載力評價(jià)

為減少誤差，以山西省2003～2007年、2008～2012年總?cè)丝?、糧食產(chǎn)量分縣數(shù)據(jù)的平均值分別代替前五年和后五年的現(xiàn)狀，然后根據(jù)土地資源人口承載力模型和土地資源人口承載力指數(shù)模型，計(jì)算出山西省各縣的LCC、LCCI，再用ARCGIS10.0平臺做出山西省土地資源人口承載力的空間分布圖（表2、圖3）。

表2 山西省土地資源人口承載力評價(jià)

土地資源

人口

承載力分區(qū)

分縣單元

數(shù)量

（個） 比例

（%）

人口

數(shù)量

（萬人） 比重

（%）

糧食產(chǎn)量

產(chǎn)量

（萬噸） 比重

（%）

2003～2007 糧食盈余區(qū) 24 22.43 557.98 16.63 330.52 31.81

人糧平衡區(qū) 25 23.36 719.47 21.45 298.38 28.72

人口超載區(qū) 58 54.21 2076.88 61.92 410.09 39.47

2008～2012 糧食盈余區(qū) 42 39.25 1202.33 34.13 758.51 58.52

人糧平衡區(qū) 19 17.76 460.16 13.06 187.96 14.50

人口超載區(qū) 46 42.99 1860.75 52.81 349.72 26.98

評價(jià)結(jié)果表明：2003～2007年糧食盈余區(qū)有24個縣，人糧平衡區(qū)有25個縣，人口超載區(qū)有58個縣，人口超載的縣域多于糧食盈余、人糧平衡的縣域，人口超載、糧食短缺是全省的主要特征。2008～2012年相比前五年，糧食盈余的縣增加了18個，人糧平衡的縣減少了6個，人口超載的縣減少了12個，人糧關(guān)系有所改善，但是人口超載的縣域仍然很多，占全省的40%以上，糧食缺口仍然很大，這與全省、分區(qū)土地資源人口承載力評價(jià)結(jié)果是一致的。

圖3 山西省分縣土地資源人口承載力變化

由圖3可知，人口超載縣域主要分布在晉中地區(qū)呂梁市、太原市、陽泉市的大部分縣域，臨界超載縣零星分布在超載的縣域周圍，糧食盈余縣主要分布在晉東南地區(qū)及晉北部分縣域，與分區(qū)評價(jià)結(jié)果一致。2008～2012年較2003～2007年相比，超載的縣域明顯減少，盈余的縣域明顯增多，其中運(yùn)城市盈余的縣域增加最多。

4 結(jié)論

基于山西省人糧關(guān)系緊張、地域差異明顯的現(xiàn)實(shí)，本文以人糧關(guān)系為基礎(chǔ)，利用土地資源人口承載力（LCC）和人口承載力指數(shù)（LCCI）模型，從全省、分區(qū)、分縣3個尺度對山西省2003～2012年土地資源人口承載力進(jìn)行了定量評價(jià)。研究結(jié)果表明：

（1）全省水平：人口承載力2003～2009年呈波動變化，2009年以后逐漸增加，人口承載力指數(shù)介于1.1～1.5之間，人糧關(guān)系一直處于過載、超載狀態(tài)，LCCI從2009年以后逐年降低，人糧關(guān)系稍有緩和。

（2）分區(qū)水平：人口承載力總體表現(xiàn)為晉南>晉北>晉中，人糧關(guān)系晉南糧食平衡有余，晉北為低水平的平衡，晉中為人口嚴(yán)重超載。十年間各區(qū)人口承載力均呈增長趨勢，人糧關(guān)系有所緩和，但增加幅度晉南>晉中>晉北。

（3）分縣格局：人口超載縣域主要分布在呂梁、太原、陽泉的大部分縣域，糧食盈余縣主要分布在晉東南地區(qū)及晉北部分縣域，但2008～2012年與2003～2007年相比盈余的縣域增加了18個，超載的縣域減少了12個，人糧關(guān)系有所改善。

從研究結(jié)果來看，選取的空間尺度不同，結(jié)果有明顯的差異。全省水平上人糧關(guān)系一直處于超載狀態(tài)，但是分區(qū)、分縣格局中都有不同程度的人糧平衡及盈余現(xiàn)象。本文采取400 kg的人均消費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，以人糧關(guān)系為基礎(chǔ)從多個空間尺度對山西省土地資源承載力時(shí)空變化進(jìn)行評價(jià)，可為區(qū)域人口與糧食資源空間協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

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