平原縣土地資源城鎮(zhèn)人口承載力分析及預(yù)測研究

白 晨，尹向來，張曉青

平原縣土地資源城鎮(zhèn)人口承載力分析及預(yù)測研究

白 晨，尹向來，張曉青*

（山東師范大學(xué) 地理與環(huán)境學(xué)院，山東 濟南 250358）

基于近些年德州市平原縣糧食和耕地變化情況，采用土地資源承載指數(shù)（LCCI）模型分析了其城鎮(zhèn)人口承載力現(xiàn)狀，運用邏輯斯蒂模型和三次指數(shù)平滑預(yù)測模型預(yù)測2016—2020年平原縣糧食產(chǎn)量、耕地面積和土地資源城鎮(zhèn)人口承載力。研究表明：平原縣土地資源城鎮(zhèn)人口承載力處于富富有余狀態(tài)，土地資源城鎮(zhèn)承載指數(shù)（LCCI）長期處在0.08以下，糧食自給率較高，具有較大的發(fā)展空間。預(yù)測到2020年土地承載力指數(shù)達到0.13，富富有余狀態(tài)略有減弱。

糧食；耕地；土地資源城鎮(zhèn)人口承載力；平原縣

人口的增加，加之資源的不合理利用與環(huán)境破壞，生態(tài)問題在全球范圍內(nèi)愈加明顯，人地關(guān)系愈發(fā)緊張。在全球范圍內(nèi)都面臨人口、資源環(huán)境問題的背景下，作為基礎(chǔ)性的生存資料，土地資源的存有量及對人口潛力的實物需求滿足程度成為政府、社會及學(xué)術(shù)界關(guān)注的問題。土地資源城鎮(zhèn)人口承載力是通過相關(guān)計算并結(jié)合該地區(qū)土地、糧食、經(jīng)濟、社會發(fā)展情況，在可持續(xù)發(fā)展的條件前提下，該地區(qū)土地所能容納的城鎮(zhèn)人口數(shù)量[1-2]。作為研究熱點[3-6]，土地資源的承載評價與預(yù)測呈現(xiàn)從定性描述向定量化、從靜態(tài)分析向動態(tài)預(yù)測、從單因子評估到系統(tǒng)綜合決策、由封閉區(qū)域擴展到跨區(qū)域的開放區(qū)域的發(fā)展趨勢[7]，人口和糧食二者之間關(guān)系的研究和人口承載力指數(shù)的研究一直是研究城鎮(zhèn)人口承載力的熱點[8-10]。

平原縣位于魯西北黃泛沖積平原，地勢呈南窄北寬的扇形，系典型的沖積平原地貌。地勢平坦，土層深厚、土壤肥沃，以農(nóng)業(yè)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，2015年耕地面積130 828 hm2，糧食種植面積113 346 hm2。本研究以耕地和糧食的變動為切入點，利用土地承載力模型計算出平原縣土地資源所能承載的城鎮(zhèn)人口數(shù)，并利用土地資源承載力指數(shù)劃分等級，為平原縣城鎮(zhèn)化發(fā)展提出相應(yīng)的建議。

1 土地資源城鎮(zhèn)人口承載力現(xiàn)狀分析

1.1 耕地面積和糧食產(chǎn)量的變動趨勢及特點

平原縣土地利用類型以農(nóng)用地為主，絕大部分為耕地，林地、園地較少。近年來，土地利用結(jié)構(gòu)漸趨合理，耕地面積逐年增加，特別是2011—2014年期間增長較為迅速，2015年增速有所趨緩，耕地面積從2011年的120 890 hm2增加到 2015年的130 828 hm2，增長幅度為8.2%。隨人口增加，人均耕地面積緩慢增長，由2011年的0.26 hm2/人增長到2015年的0.28 hm2/人，比2011年增長0.02 hm2/人?；谑姓叭甏缶G化”戰(zhàn)略部署的落實，平原縣“生態(tài)廊道網(wǎng)絡(luò)體系”已初步形成，林地面積和綠化面積大幅增加。由于耕地面積的增加，以及育種等科技水平的提高，平原縣糧食產(chǎn)量呈現(xiàn)逐年增加態(tài)勢，從2011年的77.54萬t增長到2015年的100.63萬t（見圖1）。

圖1 2011—2015年平原縣耕地面積和糧食產(chǎn)量變化情況

1.2 土地資源城鎮(zhèn)人口承載力變動趨勢

以耕地和糧食的變動為切入點，利用土地承載力模型，對平原縣土地資源承載城鎮(zhèn)人口的格局演變進行系統(tǒng)分析，為平原縣穩(wěn)步推進城鎮(zhèn)化和實現(xiàn)土地可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和決策支撐[11]。

1.2.1 研究方法

糧食產(chǎn)量從不是一個穩(wěn)定變化的過程，糧食的多少與外界環(huán)境影響很大，因而本部分為了便于描述，引入了糧食波動指數(shù)（GYFI），以此來描述糧食的生產(chǎn)波動情況。公式如下：

其中，GYFIi代表第i年糧食產(chǎn)量的波動指數(shù)，Yi代表第i年糧食的實際產(chǎn)量，Yi'表示當年的擬合趨勢產(chǎn)量。

城鎮(zhèn)土地資源承載力通過人口和糧食二者之間的關(guān)系進行一定的表述，通過糧食生產(chǎn)力所能提供城鎮(zhèn)人口數(shù)量來衡量。公式表示為：

其中，LCC代表土地資源城鎮(zhèn)人口承載力，G為糧食總產(chǎn)量（kg），GPC為農(nóng)村人均糧食消費標準（kg/人）。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織公布的人均營養(yǎng)熱值標準，結(jié)合眾多專家的文章建議，本研究將農(nóng)村人均糧食消費定為400 kg。GPC'為城鎮(zhèn)人均糧食消費標準，在400 kg的基礎(chǔ)上進一步提高，將城鎮(zhèn)人均糧食消費定為450 kg。

為更清楚地表示人口和土地資源承載力之間的關(guān)系，計算土地資源承載指數(shù)（LCCI），公式如下：

其中，LCCI為土地資源城鎮(zhèn)人口承載指數(shù)，LCC為土地資源城鎮(zhèn)人口承載力，Pa為現(xiàn)實城鎮(zhèn)人口數(shù)量，Rp為城鎮(zhèn)人口超載率；Rg為糧食盈余率。根據(jù)LCCI的值將不同區(qū)域的土地資源承載力劃分成糧食充沛、人糧均衡和人口超載三種類別區(qū)域：（1） 糧食充沛區(qū)域，LCCI小于0.875，發(fā)展空間較大；（2） 人糧均衡區(qū)域，LCCI介于0.875～1.125，人口和糧食基本持衡，地區(qū)發(fā)展?jié)摿κ艿揭欢ǖ木窒扌?；?） 人口超載區(qū)域，LCCI高于1.125，糧食需求大于糧食提供，人口超出所承載能力。根據(jù)糧食充沛或超載的程度差異，將土地資源城鎮(zhèn)人口承載力進一步細分，評價標準見表1[12-14]。

表1 基于LCCI的土地資源城鎮(zhèn)人口承載力分級評價標準

1.2.2 結(jié)果分析

2011—2015年平原縣糧食產(chǎn)量的擬合方程為Yi'=0.779 3x2+0.781 3x+76.61 8（R2=0.987 2），式中Yi'為趨勢糧食產(chǎn)量（萬t）；x為年份序列。通過此擬合方程，得到平原縣糧食生產(chǎn)的波動指數(shù)（見圖2）。通過圖2可以看出：2011—2015年平原縣糧食產(chǎn)量波動不明顯，波動指數(shù)控制在1.5%左右。平原縣糧食生產(chǎn)總量始終保持逐年遞增的趨勢，大大提高了土地資源的城鎮(zhèn)人口承載力。

圖2 2011—2015年平原縣糧食產(chǎn)量波動

通過土地資源城鎮(zhèn)承載力（LCC）模型和土地資源承載指數(shù)（LCCI）模型，可以估計出平原縣2011—2015年土地資源城鎮(zhèn)承載力，可以看出：平原縣城鎮(zhèn)人口承載力始終處于富富有余狀態(tài)（見圖3），糧食盈余率穩(wěn)步增長，承載力穩(wěn)步增長，糧食產(chǎn)量與城鎮(zhèn)化發(fā)展相匹配，土地資源城鎮(zhèn)承載指數(shù)長期處在0.08以下，糧食自給率較高，具有較大的發(fā)展空間。今后伴隨著城市化進程中農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)繼續(xù)調(diào)整和城鎮(zhèn)人口數(shù)量增長，平原縣繼續(xù)保持當前狀態(tài)將會獲得更大的發(fā)展空間。

圖3 2011—2015年平原縣土地資源城鎮(zhèn)人口承載力

2 土地資源城鎮(zhèn)人口承載力預(yù)測

2.1 耕地面積和糧食產(chǎn)量預(yù)測

根據(jù)2000—2015年平原縣耕地面積趨勢圖，擬合未來5年平原縣耕地面積（見圖4）。擬合方程為：y=-61.477x3+2 211x2-15 334x+71 731（R2=0.9159），進而得到平原縣2016—2020年耕地面積分別為 147 995.5 hm2，153 549.1 hm2，156 885.3 hm2，157 635 hm2和 155 429.5 hm2。盡管從2020年開始耕地面積下降，但是控制在一定范圍內(nèi)。

圖4 平原縣耕地面積預(yù)測

建立平原縣糧食產(chǎn)量三次指數(shù)平滑預(yù)測模型（見圖5）。比較二者的殘差平方和，采用三次指數(shù)平滑預(yù)測模型對平原縣2016—2020年糧食產(chǎn)量展開預(yù)測，預(yù)測結(jié)果為95.74萬t，97.86萬t，101.85萬t，109.86萬t和119.54萬t，期間糧食產(chǎn)量的年均增長率為5.7%，其中2020年增長率最高，將會達到8.8%。

2.2 土地資源城鎮(zhèn)人口承載力預(yù)測

圖5 二次平滑指數(shù)和三次平滑指數(shù)模型比較

根據(jù)土地承載力LCC模型，假定農(nóng)村居民年人均糧食消費400 kg，城鎮(zhèn)居民年人均消費糧食450 kg，計算2016—2020年平原縣糧食總產(chǎn)量的承載力。據(jù)測算，其承載的總?cè)丝跀?shù)依次為220.08萬人，224.97萬人，234.15萬人，252.55萬人和274.8萬人；可以承載的最大城鎮(zhèn)人口數(shù)量為154.06萬人，157.48萬人，163.91萬人，176.79萬人和192.36萬人（見圖6）。而根據(jù)前文預(yù)測的城鎮(zhèn)人口數(shù)量分別為22.34萬人、23.38萬人、24.42萬人、25.46萬人和26.51萬人。根據(jù)《2016年山東城鎮(zhèn)化發(fā)展報告》得出平原縣2015年城鎮(zhèn)化率為46.64%，城鎮(zhèn)人口約為21.88萬人。因此，平原縣土地資源所能承載的城鎮(zhèn)人口數(shù)量巨大。

圖6 2016—2020年平原縣土地資源可承載的總?cè)丝诩俺擎?zhèn)人口

根據(jù)公式3計算其土地承載力指數(shù)，從2016年的0.09升至2020年的0.13，呈逐年上升趨勢，說明平原縣土地資源城鎮(zhèn)人口承載力一直處于富富有余狀態(tài)，但富富有余狀態(tài)略有減弱。

3 對策與建議

耕地資源是平原縣地區(qū)關(guān)鍵性的自然資源，通過對土地承載力的測算，當前平原縣土地處于富富有余狀態(tài)，可承載的城鎮(zhèn)人口較多。

因此，平原縣應(yīng)積極構(gòu)建現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系，突出優(yōu)勢主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，拓寬產(chǎn)業(yè)鏈條，以市場為導(dǎo)向、科技為手段、效益為目標，構(gòu)建具有地域特色的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系，加強農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)、基本農(nóng)田整治，推進土地開發(fā)整理復(fù)墾，進行低產(chǎn)田改造，積極建設(shè)高標準農(nóng)田，創(chuàng)建平原縣糧食高產(chǎn)示范基地[15-16]。同時進一步加強對基本農(nóng)田的保護，保障國家糧食安全，建立健全耕地保護的相關(guān)制度，有效控制農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地的數(shù)量，提高土地集約利用程度。

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Analysis and Prediction of Urban Population Carrying Capacity of Land Resource in Pingyuan

Bai Chen,Yin Xianglai,Zhang Xiaoqing*
（School of Geographic and Environmental,Shandong Normal University,Jinan Shandong 250358,China）

In this paper,the land resource carrying capacity index(LCCI)model was used to analyze the urban population carrying capacity，then the logistic model and three exponential smoothing prediction model were used to predict the bearing capacity,grain production,cultivated land and land resources in urban population of 2016—2020 in Pingyuan County.Research showed that population bearing capacity of land resources in urban plain county is surplus,urban land resources carrying capacity index is below 0.08 in the long-term,grain self-sufficiency rate is high,with a larger space for development.It is predicted that the land carrying capacity index will reach 0.13 in 2020,but the surplus state will be slightly weakened.In the final part of the paper,the author has proposed several solutions and suggestions.

commissariat,farmland,land carrying capacity of urban,Pingyuan County

X826

A

1008-813X（2017）05-0038-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2017.05.10

2017-07-21

山東省自然科學(xué)基金項目：《山東西部經(jīng)濟隆起帶承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移與新型城鎮(zhèn)化的耦合機制及調(diào)控研究》（ZR2014DM001）

白晨（1993-），女，山東青島人，山東師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院專業(yè)碩士研究生在讀，主要從事區(qū)域可持續(xù)發(fā)展方面的研究。

*通訊作者：張曉青（1971-），女，山東泰安人，畢業(yè)于華東師范大學(xué)人文地理學(xué)專業(yè)，博士，教授，主要從事人口經(jīng)濟與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展方面的研究。

（編輯：周利海）