縣域耕地—人口—糧食系統(tǒng)與耕地壓力研究

摘要：依據(jù)陽新縣域2000-2012年來耕地-人口-糧食系統(tǒng)的演變情況，對耕地壓力的變化態(tài)勢進(jìn)行了解析，并基于GM（1，1）模型預(yù)測了2013-2020年相關(guān)基礎(chǔ)指標(biāo)和耕地壓力指數(shù)K。結(jié)果顯示，陽新縣域耕地-人口-糧食系統(tǒng)發(fā)展不均衡，最小人均耕地面積總體變化呈現(xiàn)波浪式上升，而耕地壓力指數(shù)均大于1，呈快速增加趨勢，耕地壓力較重；2013-2020年間，系統(tǒng)矛盾將繼續(xù)存在，最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)均逐年升高，耕地壓力持續(xù)增大。未來陽新縣必須采取得力措施，以實現(xiàn)耕地-人口-糧食系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，減輕耕地壓力。

關(guān)鍵詞：耕地-人口-糧食系統(tǒng)；耕地壓力；預(yù)測；陽新縣

中圖分類號：F323.211 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）01-0258-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.01.065

耕地-人口-糧食系統(tǒng)是一定區(qū)域尺度上的復(fù)雜耦合系統(tǒng)，是以耕地資源為載體進(jìn)行開發(fā)利用，以糧食生產(chǎn)、消費和流通為紐帶，進(jìn)而滿足人類的糧食需求[1]?，F(xiàn)階段，基于中國后備耕地資源有限和人口持續(xù)增長的實情，努力提升區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有耕地生產(chǎn)潛力成為解決糧食安全的首要途徑[2]，亦是不少學(xué)者與政府關(guān)注的焦點所在。為權(quán)衡系統(tǒng)的動態(tài)演變，可基于耕地、人口和糧食選擇有關(guān)總數(shù)和均數(shù)指標(biāo)進(jìn)行研究，但并不能確切顯示耕地資源所承受的壓力[2]。為精確量度區(qū)域系統(tǒng)內(nèi)三者之間的復(fù)雜聯(lián)系及協(xié)調(diào)狀態(tài)，蔡運龍等[3]建立了耕地壓力指數(shù)模型，并提出了耕地保護(hù)和確保糧食安全的響應(yīng)措施。關(guān)于糧食安全與耕地壓力指數(shù)的探索大多集中于耕地、人口、糧食的動態(tài)變化分析[4-6]、耕地壓力的時空分布和變化規(guī)律[6-9]以及趨勢預(yù)測等方面[9-13]；而預(yù)測方法的探討也主要集中于時間序列中的平滑法[9]與回歸分析以及灰色GM（1，1）模型[11-13]，但研究主要集中于國家尺度和大區(qū)域或省級尺度，對市縣等小尺度的討論偏少[6，7]。然而，我國東、中、西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進(jìn)程有快有慢，糧食生產(chǎn)格局和耕地保護(hù)形勢亦存在著巨大差異，而作為城市經(jīng)濟(jì)與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)合點的縣域，亦是統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展的基本單元，其比較優(yōu)勢在于糧食和農(nóng)業(yè)，三大地區(qū)內(nèi)部縣域系統(tǒng)因其自然與人文差異更是各有其發(fā)展特征。因此，縣域耕地-人口-糧食復(fù)合系統(tǒng)不僅是區(qū)域乃至國家糧食安全的單元細(xì)胞，同時是國家糧食生產(chǎn)扶持政策的直接承受者，各層次系統(tǒng)之間、系統(tǒng)內(nèi)部之間協(xié)調(diào)發(fā)展，對于推進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展、保障國家糧食供需平衡具有戰(zhàn)略意義。

本文以湖北省陽新縣為例，對2000 — 2012年間系統(tǒng)三要素以及耕地壓力指數(shù)的變動情況進(jìn)行了剖析，并對其未來的演化趨勢進(jìn)行了預(yù)測，進(jìn)而探索縣域耕地-人口-糧食系統(tǒng)的深層次發(fā)展規(guī)律，為滿足長江中游新型工業(yè)化、城鎮(zhèn)化及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化對土地的需求尋求根本解決之道，對于緩解縣域人地矛盾，實現(xiàn)耕地、人口、糧食系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，保障“中三角”城市群協(xié)調(diào)共進(jìn)、促進(jìn)中部崛起具有很強(qiáng)的現(xiàn)實意義。

2 耕地壓力指數(shù)動態(tài)變化分析

2.1 耕地資源與人口的動態(tài)變化

2.1.1 耕地數(shù)量變化 2000-2012年陽新縣耕地資源數(shù)量出現(xiàn)類似于“S”型曲線的波動變化，總體上呈增加的趨勢（圖1）。2000-2012年間陽新縣耕地面積凈增加11 600.00 hm2，平均每年增加966.67 hm2，耕地年變化率達(dá)到2.40%。全縣耕地面積變化大致經(jīng)過了3個階段：

耕地急劇縮減階段（2000-2003年）。耕地面積共減少2 720.00 hm2，年均減少906.67 hm2，耕地年遞減率達(dá)到2.25%，是耕地減少較為快速的階段，其中2001年是耕地減少幅度最大的一年。主要是因為進(jìn)入21世紀(jì)以來，全縣小城鎮(zhèn)建設(shè)步伐加快，土地需求較大，實施了一大批農(nóng)村水利、改擴(kuò)公路等建設(shè)項目，一批工礦建設(shè)項目破土動工，農(nóng)村違法占地建房行為亦燎原勢起；同時比較利益驅(qū)動下的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整成效顯著，特別是2001年政府狠抓四大優(yōu)質(zhì)工程，耕地面積有所減少；此外，政府加大了對長江沿岸生態(tài)環(huán)境建設(shè)工程的建設(shè)，退耕還林、還草、還湖等一系列生態(tài)工程正呈興起之勢，再加上農(nóng)民收入來源的多元化促使部分耕地荒廢，這些均導(dǎo)致了耕地面積的不斷縮減。

耕地迅速增加階段（2004-2009年）。耕地面積共增加14 440.00 hm2，年均增加2 406.67 hm2，耕地年變化率達(dá)到6.41%，是耕地變化速度最為快速的時期。主要源于2004年國家出臺了相關(guān)配套策略：一方面陽新縣從嚴(yán)施行和堅守農(nóng)地保護(hù)任務(wù)和原則，使土地利用行之有序；另一方面，加大了耕地保護(hù)工作的力度，全力奉行縣級、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）級土地利用總體規(guī)劃，從嚴(yán)限制各項建設(shè)占用耕地，禁止占用基本農(nóng)田，強(qiáng)化農(nóng)村宅基地管理，行之有效地推動工程防護(hù)、土地整理等工作，為耕地快速增加做出了突出貢獻(xiàn)。

耕地保持穩(wěn)定階段（2010-2012年）。2010年以來，陽新縣經(jīng)濟(jì)增長、城鎮(zhèn)化和工業(yè)化發(fā)展均有所減緩，縣鄉(xiāng)兩級土地利用總體規(guī)劃修編全面完成，推廣嚴(yán)格的耕地總量占補平衡制度，更加緊鑼密鼓地進(jìn)行農(nóng)用地改造建設(shè)任務(wù)，同時新農(nóng)村建設(shè)步伐加快，較好地完成了示范點村莊整治任務(wù)。

2.1.2 人口數(shù)量與人均耕地變化 2000-2012年陽新縣總?cè)丝诔尸F(xiàn)增加趨勢，由2000年的94.91萬人增加到2012年的102.07萬人，凈增人口7.16萬人，人均耕地面積與耕地面積變化類似（圖1），經(jīng)歷了減少-增加-趨于穩(wěn)定的變化歷程，總體上是增加的，即由2000年的0.042 hm2/人增加到2009年的0.051 hm2/人，此后幾年內(nèi)一直徘徊在該水平線上，多年人均耕地面積僅為0.045 hm2/人，低于警戒線水平0.053 hm2/人[15]，人地矛盾仍然較為嚴(yán)重。

2.2 糧食產(chǎn)量的動態(tài)變化

2.2.1 糧食總產(chǎn)量與人均糧食產(chǎn)量變化 糧食總產(chǎn)量與人均糧食產(chǎn)量變化情況基本一致，均展現(xiàn)出兩“V”一倒“U”的波動式增長趨勢（圖2），全縣糧食總產(chǎn)量凈增加4.06萬t，人均糧食產(chǎn)量凈增加17.10 kg/人。其中，2000-2004年糧食總產(chǎn)量呈不均衡“V”字變化，作為“V”字底端的2003年糧食減產(chǎn)主要是因為耕地面積處于最低水平；2004-2006年糧食總產(chǎn)量開始回升，倒“U”型變化初露端倪，2006年糧食播種面積的大幅增加導(dǎo)致產(chǎn)量達(dá)到局部最高值32.69萬t；2006-2008年糧食產(chǎn)量再次出現(xiàn)“V”字變化，2007年由于旱災(zāi)影響，全縣糧食產(chǎn)量降至最低，僅為28.73萬t；2008年以后，三次產(chǎn)業(yè)比重處于不斷變化中，第一產(chǎn)業(yè)比重持續(xù)增加，全縣糧食產(chǎn)量增產(chǎn)后勁較足，農(nóng)業(yè)仍然是縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支點，而種植業(yè)又是農(nóng)業(yè)中的重中之重，保證充足的糧食供給依然是鞏固縣域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、縣-市-群協(xié)調(diào)遞進(jìn)發(fā)展的基礎(chǔ)。

糧食總產(chǎn)量和人口因素決定了人均糧食產(chǎn)量的變化，人均糧食產(chǎn)量與糧食總產(chǎn)量變化相仿。全縣人均糧食產(chǎn)量由2000年的323.35 kg/人，增加到2012年的最高水平340.45 kg/人，歷年人均糧食產(chǎn)量均值為321.10 kg/人，而湖北省人均糧食產(chǎn)量均值達(dá)到363.63 kg/人，2000-2012年間省域與縣域人均糧食產(chǎn)量差距有拉大趨勢。因此，該縣需在提高糧食產(chǎn)量的同時還要控制人口增長，進(jìn)一步協(xié)調(diào)優(yōu)化耕地-人口-糧食系統(tǒng)。

2.2.2 糧食單產(chǎn)變化 全縣糧食單產(chǎn)水平實現(xiàn)波動性增加，期間完成了兩個“三連增”（圖2）。2000-2002年，第一個“三連增”產(chǎn)生的緣由是政府開始狠抓“優(yōu)質(zhì)糧棉麻”工程，重點推廣優(yōu)質(zhì)種子，導(dǎo)致糧食單產(chǎn)有了較大幅度的提高；2003-2006年，糧食單產(chǎn)水平有所下降，主要原因是旅游資源開發(fā)逐漸被提上日程，各地進(jìn)行開荒建設(shè)，以致生態(tài)環(huán)境被破壞，水土流失加劇，影響了局域氣候，同時該縣農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施年久失修，致使排灌效益減小，從而影響了糧食單產(chǎn)水平；2007-2009年，實現(xiàn)另一個“三連增”，到2009年達(dá)到最高水平，這要歸功于超級稻高產(chǎn)培植與農(nóng)業(yè)機(jī)械現(xiàn)代化等先進(jìn)實用技能的大舉推行，使技能方法直接到人、優(yōu)種良法直接到田，極大地提升了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技成果的轉(zhuǎn)化率，糧食單產(chǎn)、品質(zhì)均優(yōu)于以往；2009年以后，糧食單產(chǎn)水平又大幅度降低，源于近年來該縣位于長江中游南岸旱澇交替難以根治，對糧食單產(chǎn)水平有一定負(fù)面作用。

2.3 耕地壓力指數(shù)的動態(tài)變化

2.3.1 最小人均耕地面積Smin 關(guān)于人均糧食需求量的研究目前說法不一，魯奇[16]認(rèn)為，人均糧食消費水平250～400 kg/年為溫飽范圍，400～600 kg/年為小康范圍，400 kg/年剛好為兩種消費水平的交叉點；唐華俊等[17]得出“人均水平達(dá)到322.07 kg/年基本就能夠維持人們的生存標(biāo)準(zhǔn)”的結(jié)論。以320 kg/人的糧食消費為準(zhǔn)，符合該縣現(xiàn)階段的人民生活水平，設(shè)定糧食自給率β=Gi/（320Mi）（式中G為糧食總產(chǎn)量，M為人口數(shù)，i為年份）。依據(jù)現(xiàn)狀人均糧食產(chǎn)量最大值340.45 kg/人以及縣域膳食結(jié)構(gòu)改善，將2000、2005、2010、2015年和2020年的人均糧食需求量Gr分別定為345、350、360、370和380 kg/人，其他年份進(jìn)行線性插值。由計算結(jié)果可知，2000-2012年陽新縣域最小人均耕地面積總體呈波浪式上升趨勢（圖3），其中，2003年最低為0.041 hm2/人，2004年以后波動增加至0.058 hm2/人。這說明人民生活水平的提高導(dǎo)致人均糧食需求量連續(xù)增長及農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，引起糧食播種面積占比和復(fù)種指數(shù)的減小，使得最小人均耕地面積增加，在一定程度上影響了縣域耕地-人口-糧食系統(tǒng)的均衡發(fā)展，從而增加了其耕地壓力。

2.3.2 耕地壓力指數(shù)K 綜合以上結(jié)果，依據(jù)公式可以計算得到2000-2012年陽新縣耕地壓力指數(shù)K的變化情況（圖3）。2000-2012年耕地壓力指數(shù)均大于1，2006年開始上升為1.1，且持續(xù)拉升，其中2000-2005年其年增長速度為0.29%，2006-2012年翻倍增長，達(dá)到0.57%，到2012年壓力指數(shù)接近1.14，耕地壓力越來越大。由此可見，最小人均耕地面積大于實際人均耕地面積，糧食供需失衡，糧食處于不安全狀態(tài)，耕地經(jīng)受較大壓力，且趨于嚴(yán)重，耕地保護(hù)形勢不容樂觀。

3 耕地壓力指數(shù)的趨勢預(yù)測

3.1 耕地、人口、糧食變化預(yù)測

基于2000-2012年耕地、人口、糧食總產(chǎn)量、糧食播種面積和總播種面積數(shù)據(jù)建立了GM（1，1）模型，并進(jìn)行精度檢驗（表1），模型精度級別均為一級和二級，模擬精度良好，故可用此模型進(jìn)行預(yù)測。

由模型預(yù)測結(jié)果（表2）可知，2013-2020年該縣耕地面積雖有增長勢頭，但耕地后備資源不足，增長潛力有限；其糧食增長亦不明顯，增長速度僅為1.28%，遠(yuǎn)低于耕地增加速度4.07%，耕地生產(chǎn)力有所滯后；人口繼續(xù)保持穩(wěn)定增長，導(dǎo)致人均糧食產(chǎn)量至2020年剛剛超過350 kg/人，遠(yuǎn)低于湖北省現(xiàn)狀水平，與人均糧食需求量的差距有所擴(kuò)大，影響了陽新縣人民平衡膳食目標(biāo)的實現(xiàn)，不利于鞏固和加強(qiáng)縣域農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)地位以及湖北省糧食主產(chǎn)區(qū)重點縣地位。因此，未來陽新縣耕地與糧食狀況不能很好地與人口發(fā)展相適應(yīng)，三者之間存在一定的制約作用，耕地-人口-糧食系統(tǒng)矛盾將繼續(xù)存在，無益于系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

3.2 最小人均耕地面積與耕地壓力指數(shù)預(yù)測

根據(jù)以上耕地、人口、糧食相關(guān)指標(biāo)的預(yù)測值，按前文所述的糧食自給率和糧食需求水平計算得出未來8年耕地壓力的預(yù)測結(jié)果（表2）。

結(jié)果表明，2013-2020年，最小人均耕地面積Smin和實際人均耕地面積Sa均將逐年上升，但Sa上升速率小于Smin，從而使耕地壓力指數(shù)在設(shè)定的366～380 kg/人的食物糧食需求水平下均大于1，保持持續(xù)增大趨勢，到2020年接近1.2。這說明，未來陽新縣的耕地壓力問題將進(jìn)一步凸顯，耕地生產(chǎn)力水平將低于糧食需求水平，糧食安全形勢更加惡化，究其原因可能是因為未來將經(jīng)濟(jì)發(fā)展作為重點，新型工業(yè)化、城鎮(zhèn)化用地需求將一直增長，人口不斷增加，而其位于丘陵山區(qū)，后備耕地資源不足，人多地少，國家和湖北省大力推行的以增加耕地數(shù)量、提高耕地質(zhì)量為核心的國土整治項目影響有限，增加了實現(xiàn)耕地占補平衡目標(biāo)的困難性，縣域糧食安全基礎(chǔ)仍比較脆弱，耕地超載嚴(yán)重。這意味著陽新縣不能對耕地保護(hù)工作掉以輕心，必須繼續(xù)堅持“十分珍惜、合理利用土地和切實保護(hù)耕地”的基本國策，采取相應(yīng)有效的措施來控制耕地用途轉(zhuǎn)移，努力提升耕地綜合生產(chǎn)潛力，實現(xiàn)糧食平穩(wěn)增產(chǎn)，并指引人們樹立正確的消費理念，開創(chuàng)一條生產(chǎn)上低耗費、生活上適當(dāng)消費的可持續(xù)發(fā)展之路，加倍重視和保護(hù)目前的耕地資源，從而使耕地壓力得到有效緩解。

4 結(jié)論

通過對縣域2000-2012年的耕地、人口和糧食產(chǎn)量隨時間的變化特點以及未來8年耕地壓力變化趨勢分析，得出以下結(jié)論。

1）2000-2012年，陽新縣耕地面積呈波動增加態(tài)勢，人均耕地變化相似，但其多年平均值位于警戒值0.053 hm2/人之下，糧食總產(chǎn)量與人均糧食產(chǎn)量變化基本一致，而人均糧食產(chǎn)量與省域差距逐漸拉大，從而使耕地-人口-糧食系統(tǒng)發(fā)展不均衡，不利于發(fā)揮縣域的農(nóng)業(yè)優(yōu)勢和統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展。

2）耕地面積的增加，糧食播種面積占比的降低，使得陽新縣最小人均耕地面積呈波浪式上升趨勢，但由于其上升速度要大于實際人均耕地面積上升速度，耕地壓力指數(shù)始終大于1，并且快速增加，耕地壓力加重，耕地保護(hù)形勢不容樂觀。

3）預(yù)測結(jié)果表明，未來該縣耕地-人口-糧食系統(tǒng)矛盾將愈加凸顯，耕地壓力指數(shù)保持持續(xù)增大趨勢，陽新縣糧食產(chǎn)需差距會逐漸拉大，糧食供需將處于不平衡狀態(tài)，耕地保護(hù)形勢將進(jìn)一步嚴(yán)峻。為實現(xiàn)耕地-人口-糧食系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，陽新縣必須改善土地利用布局和結(jié)構(gòu)，努力提高耕地的綜合生產(chǎn)能力，加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，控制人口增長，同時為滿足新型城鎮(zhèn)化、工業(yè)化及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化對土地的需求，可通過適當(dāng)?shù)目刂拼胧⒏剞D(zhuǎn)換為其他用途，進(jìn)而逐漸實現(xiàn)緩解耕地壓力、保證糧食安全的目標(biāo)，進(jìn)而為長江中游各級區(qū)域系統(tǒng)地有序發(fā)展以及中部崛起提供堅實的基礎(chǔ)。

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