基于糧食安全的黑龍江省耕地壓力時(shí)空特征分析

劉璐璐，宋　戈，2，黃善林，聶學(xué)海，王萌萌

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030； 2.東北大學(xué)土地資源管理研究所，遼寧 沈陽(yáng) 110819)

耕地是糧食生產(chǎn)的基礎(chǔ)，它的變化對(duì)糧食產(chǎn)量和糧食安全產(chǎn)生重要影響.近年來(lái)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)過(guò)快發(fā)展、人口不合理增長(zhǎng)和無(wú)限制的非農(nóng)業(yè)建設(shè)等，[1]造成耕地資源日漸減少，“耕地—人口—糧食”之間的矛盾愈加突出[2].與此同時(shí)，國(guó)際糧食儲(chǔ)備降低，糧價(jià)大漲，致使許多國(guó)家出現(xiàn)了嚴(yán)重的糧食危機(jī)，在一定程度上危及了經(jīng)濟(jì)發(fā)展與政治安全.因此，研究一定區(qū)域內(nèi)耕地資源的變化特點(diǎn)，合理評(píng)價(jià)該區(qū)域的耕地壓力與糧食安全水平，可為該區(qū)域乃至全國(guó)的耕地保護(hù)與糧食安全工作提供相應(yīng)的理論參考，對(duì)于促進(jìn)社會(huì)和諧與可持續(xù)發(fā)展具有重要的推動(dòng)意義.

目前，國(guó)外對(duì)耕地資源變化的研究比較豐富，內(nèi)容涵蓋了耕地資源時(shí)空變化、分布規(guī)律等方面[3-4]；關(guān)于糧食安全的研究基本上是圍繞著糧食安全的概念、評(píng)價(jià)指標(biāo)、影響因素以及耕地資源變化如何影響糧食安全等[5-6].國(guó)內(nèi)關(guān)于耕地資源時(shí)空變化規(guī)律和變化過(guò)程的研究較多，主要包括耕地資源數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)的變化規(guī)律和空間分布研究[7-8]；關(guān)于糧食安全的研究最早開(kāi)始于20世紀(jì)80年代初，主要集中于糧食安全的概念、糧食安全的影響因素和評(píng)價(jià)方法，以及糧食安全的變化趨勢(shì)等[9-11]；關(guān)于耕地壓力的研究主要從耕地壓力的評(píng)價(jià)方法、影響因素以及不同時(shí)空尺度下的分布規(guī)律等角度進(jìn)行了探討[12-16]，研究區(qū)多集中于經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的東南地區(qū)與耕地資源相對(duì)稀缺的西北地區(qū)，而對(duì)糧食主產(chǎn)區(qū)的研究相對(duì)較少[17-18].

黑龍江省是我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)之一，2004年以來(lái)，每年銷(xiāo)往省外的糧食都在200億kg以上，為穩(wěn)定糧食銷(xiāo)區(qū)市場(chǎng)做出了貢獻(xiàn)，在國(guó)家的糧食供給和區(qū)域間糧食調(diào)配中的地位至關(guān)重要.黑龍江省的糧食能夠充分自給，其耕地壓力主要來(lái)自于對(duì)國(guó)家的糧食供給，如果黑龍江省糧食供給不足，將對(duì)國(guó)家的糧食安全造成一定程度的威脅.因此，以國(guó)家糧食安全為前提，分析黑龍江省耕地壓力的時(shí)空變化特征，提出保障糧食安全的合理建議，對(duì)于維護(hù)地區(qū)乃至全國(guó)的社會(huì)穩(wěn)定具有重要意義.

1　 研究區(qū)概況

黑龍江省地處中國(guó)東北地區(qū)最北端，占地4 730.0萬(wàn)hm2，土地面積為東北地區(qū)之首.全省有13個(gè)地級(jí)市，2013年常住人口數(shù)為3 835萬(wàn)人.農(nóng)用地面積為3 993.6萬(wàn) hm2，約占全省土地總面積的84.4%；耕地面積為1 231.4萬(wàn)hm2；農(nóng)作物播種面積為1 467.8萬(wàn)hm2，糧食播種面積為1 403.7萬(wàn)hm2.黑龍江省土質(zhì)較好，在世界三大黑土帶中，其土層最厚，有機(jī)質(zhì)含量最高，益于農(nóng)作物生長(zhǎng).2011年，全省糧食總產(chǎn)量和糧食商品量均為全國(guó)第一.黑龍江墾區(qū)是中央直屬的三大墾區(qū)之一，下轄9個(gè)分局，113個(gè)農(nóng)場(chǎng)，農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平接近100%，糧食總產(chǎn)連續(xù)五年突破200億kg，為國(guó)家的糧食安全做出了突出貢獻(xiàn).

2　數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1　數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究數(shù)據(jù)主要來(lái)自2001—2014年《黑龍江統(tǒng)計(jì)年鑒》與《中國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》.

2.2　研究方法

在已有的研究中，蔡運(yùn)龍、傅澤強(qiáng)等人[19-20]運(yùn)用耕地壓力指數(shù)模型反映糧食安全與耕地資源之間的關(guān)系.目前該模型已比較成熟，較多地應(yīng)用于耕地壓力的相關(guān)研究中，且能夠合理表征“耕地-人口-糧食”系統(tǒng)的矛盾.基于此，本文亦采用該模型，測(cè)算2000—2013年黑龍江全省和13個(gè)地級(jí)市的耕地壓力指數(shù)，分析全省耕地壓力與糧食安全水平的時(shí)空變化特征.

(1) 最小人均耕地面積：在一定地域范圍內(nèi)，能夠滿足人們基本糧食需求的人均耕地面積的最低值.計(jì)算公式為

(1)

式中：Smin為最小人均耕地面積(hm2/人)，β為糧食自給率(%)，G為人均糧食需求量(kg/人)，p為糧食單產(chǎn)(kg/hm2)，q為糧作比(%)，k為復(fù)種指數(shù)(%).

(2) 耕地壓力指數(shù)：最小人均耕地面積與實(shí)際人均耕地面積的比值.計(jì)算公式為

(2)

式中：Smin為最小人均耕地面積，Sa為實(shí)際人均耕地面積.不同K值所對(duì)應(yīng)的耕地壓力狀態(tài)與糧食安全水平見(jiàn)表1.

表1　不同K值所對(duì)應(yīng)的耕地壓力狀態(tài)與糧食安全水平

3　結(jié)果與分析

3.1　黑龍江省耕地面積動(dòng)態(tài)變化

2000—2013年，黑龍江省耕地面積總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，由961.7萬(wàn)hm2增加到1 231.4萬(wàn)hm2，共增加269.7萬(wàn)hm2，年均增加20.7萬(wàn)hm2.14年間，全省耕地面積變化呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)(見(jiàn)圖1).

2000—2002年，耕地面積由961.7萬(wàn)hm2緩慢減少到951.2萬(wàn)hm2，共減少10.5萬(wàn)hm2.究其原因，主要是全省的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，生態(tài)退耕與城鎮(zhèn)化建設(shè)占用了較多的耕地.2002—2006年，耕地面積大幅度增加，由951.2萬(wàn)hm2增加到1 177.3萬(wàn)hm2，共增加226.1萬(wàn)hm2.增加原因主要是《黑龍江省國(guó)土資源“十一五”規(guī)劃》中特別強(qiáng)調(diào)了耕地保護(hù)問(wèn)題，對(duì)新增建設(shè)用地量、耕地保有量等指標(biāo)進(jìn)行了嚴(yán)格控制.該規(guī)劃的制定與落實(shí)，使全省的耕地保護(hù)工作有章可循，基本達(dá)成預(yù)定指標(biāo)，取得了良好成效.2006—2013年，耕地面積平穩(wěn)增長(zhǎng)，由1 177.3萬(wàn)hm2增加到1 231.4萬(wàn)hm2，共增加54.1萬(wàn)hm2.在這一階段，《黑龍江省土地利用總體規(guī)劃(1997—2010年)》進(jìn)一步強(qiáng)化了耕地保護(hù)，通過(guò)土地整理、復(fù)墾等措施，使耕地資源數(shù)量和質(zhì)量均有所提高.

3.2　黑龍江省糧食總產(chǎn)、單產(chǎn)、人均糧食產(chǎn)量動(dòng)態(tài)變化

2000—2013年，黑龍江省糧食總產(chǎn)量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)(見(jiàn)圖2)，由2 546萬(wàn)t增長(zhǎng)到6 004萬(wàn)t，年均增長(zhǎng)266萬(wàn)t；其中由于2003年黑龍江省氣候炎熱且降雨量小，同時(shí)全省機(jī)械化程度較低，導(dǎo)致當(dāng)年糧食減產(chǎn)幅度較大.[16]2000—2013年，黑龍江省糧食單產(chǎn)總體亦呈現(xiàn)上升趨勢(shì)(見(jiàn)圖2)，與糧食總產(chǎn)變化趨勢(shì)趨同，由3 241.85 kg/hm2增加到4 277.34 kg/hm2，年均增加79.65 kg/hm2；2003年糧食單產(chǎn)減幅較大，2011年全省糧食單產(chǎn)首超4 000 kg/hm2.2000—2013年，黑龍江省人均糧食產(chǎn)量整體波動(dòng)幅度較小，與糧食總產(chǎn)和單產(chǎn)變化趨勢(shì)趨同(見(jiàn)圖2)；2003年人均糧食產(chǎn)量658.53 kg/人，2013年人均糧食產(chǎn)量為1 565.61 kg/人，年均增長(zhǎng)69 kg/人，分別為14年來(lái)的最低值和最高值.14年間，黑龍江省糧食總產(chǎn)量大幅增加，其增加幅度大于人口總數(shù)的增加幅度，使人均糧食產(chǎn)量總體上依然呈現(xiàn)上升趨勢(shì).

圖1　2000—2013年黑龍江省耕地總面積與人均耕地面積動(dòng)態(tài)變化圖2　2000—2013年黑龍江省糧食總產(chǎn)量、糧食單產(chǎn)、人均糧食產(chǎn)量動(dòng)態(tài)變化

3.3　黑龍江省耕地壓力指數(shù)時(shí)間變化特征

運(yùn)用蔡運(yùn)龍等人提出的最小人均耕地面積與耕地壓力指數(shù)模型，對(duì)2000—2013年黑龍江省耕地壓力指數(shù)進(jìn)行測(cè)算，分析14年間全省耕地壓力與糧食安全水平變化特征與原因.

國(guó)家食物與營(yíng)養(yǎng)咨詢委員會(huì)表示，初步小康水平下最低人均糧食占有量為400 kg.我國(guó)居民已基本達(dá)到小康生活水平，黑龍江省又是我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)，因而設(shè)定其人均糧食需求量為450 kg/人[21].黑龍江省的糧食在保障本省充分供應(yīng)的前提下，還能向全國(guó)其他地區(qū)銷(xiāo)售，因而糧食自給率為100%.由此得出黑龍江省2000—2013年各年最小人均耕地面積，結(jié)果見(jiàn)表2.

表2　2000—2013年黑龍江省最小人均耕地面積

根據(jù)2000—2013年黑龍江省最小人均耕地面積和實(shí)際人均耕地面積，由公式(2)計(jì)算出14年間全省耕地壓力指數(shù)K.結(jié)果表明，14年間黑龍江省耕地壓力指數(shù)值均小于警戒值1，耕地壓力尚不明顯，糧食安全能夠基本得到保障.結(jié)果顯示，2000—2013年黑龍江省糧食安全水平呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)(見(jiàn)圖3)：

2000—2002年，最小人均耕地面積緩慢下降，耕地壓力逐年減小，全省糧食安全基本得到保障；本階段，耕地面積逐年緩慢減少，但由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的提高，糧食總產(chǎn)逐年增加，耕地壓力指數(shù)緩慢下降.2002—2003年，最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)均迅速上升，糧食安全出現(xiàn)不安全的趨勢(shì)；其中2003年由于氣候干旱少雨，黑龍江省糧食大幅減產(chǎn)；同時(shí)人口增多，導(dǎo)致耕地壓力指數(shù)迅速上升，雖然仍能保障黑龍江省的糧食安全，但已經(jīng)出現(xiàn)了不安全的趨勢(shì).2003—2013年，最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，糧食安全狀況良好.本階段，《黑龍江省國(guó)土資源“十一五”規(guī)劃》《黑龍江省土地利用總體規(guī)劃(1997—2010年)》得到了有效的貫徹落實(shí)，耕地資源總量保持動(dòng)態(tài)平衡；同時(shí)農(nóng)業(yè)技術(shù)手段大規(guī)模使用，糧食產(chǎn)量大幅提升，因而耕地壓力指數(shù)迅速降低，全省糧食安全得以保障.

圖3　2000—2013年黑龍江省的耕地壓力指數(shù)　圖4　2013年黑龍江省哈爾濱市及各地級(jí)市的耕地壓力指數(shù)

3.4　黑龍江省耕地壓力指數(shù)空間分布特征

圖5　2013年黑龍江省耕地壓力指數(shù)空間分布

運(yùn)用上述模型對(duì)2013年黑龍江省13個(gè)地級(jí)市(含副省級(jí)市)的耕地壓力指數(shù)進(jìn)行測(cè)算(見(jiàn)圖4)，并運(yùn)用ArcGIS軟件平臺(tái)中的重分類(lèi)功能繪制黑龍江省耕地壓力指數(shù)空間分布圖(見(jiàn)圖5).根據(jù)測(cè)算結(jié)果，將全省耕地壓力指數(shù)分為三個(gè)區(qū)：無(wú)壓力區(qū)(0

處在耕地?zé)o壓力區(qū)的地級(jí)市(含副省級(jí)市)有9個(gè)，分別為哈爾濱市、大慶市、齊齊哈爾市、綏化市、佳木斯市、牡丹江市、雞西市、雙鴨山市和黑河市，其中佳木斯市耕地壓力最小，為0.15.以上地級(jí)市耕地面積較大，糧食產(chǎn)量較高，農(nóng)作物播種面積均在40萬(wàn)hm2以上，其中齊齊哈爾市耕地面積和農(nóng)作物播種面積最大，分別為239.97萬(wàn)hm2和229.28萬(wàn)hm2；哈爾濱市糧食產(chǎn)量最高，為1 394.93萬(wàn)t.這些地級(jí)市基本不存在耕地壓力，其耕地資源和糧食生產(chǎn)完全能夠保障該地區(qū)的糧食安全.

處在耕地壓力較小區(qū)的地級(jí)市有2個(gè)，分別為鶴崗市和七臺(tái)河市，這兩個(gè)地級(jí)市均為煤炭型城市.鶴崗市的耕地面積為21.69萬(wàn)hm2，糧食產(chǎn)量為87.58萬(wàn)t，分別占全省的1.76%和1.35%；七臺(tái)河市耕地面積為19.49萬(wàn)hm2，糧食產(chǎn)量為79.43萬(wàn)t，分別占全省的1.58%和1.23%.其耕地資源和糧食產(chǎn)量都相對(duì)較少，因而這兩個(gè)地級(jí)市具有較小的耕地壓力，其耕地資源與糧食生產(chǎn)基本能夠保障該區(qū)域的糧食安全.

處在耕地壓力預(yù)警區(qū)的地級(jí)市有2個(gè)，分別為大興安嶺地區(qū)和伊春市，耕地壓力指數(shù)分別是0.93和0.81.這兩個(gè)地級(jí)市森林資源豐富，其資源稟賦決定了其主要城市職能是森工城市，而不是糧食主產(chǎn)區(qū).大興安嶺地區(qū)是國(guó)家木材資源戰(zhàn)略儲(chǔ)備基地，森林覆蓋率為81.23%，耕地面積為18.5萬(wàn) hm2，僅占全省的1.5%，糧食總產(chǎn)量為24.61萬(wàn)t，僅占全省的0.38%，人均糧食產(chǎn)量為484 kg/人，為全省最低.伊春市是我國(guó)最早開(kāi)發(fā)的森林工業(yè)基地，耕地面積為25.91萬(wàn)hm2，僅占全省的2.1%，糧食產(chǎn)量為68.84萬(wàn)t，占全省的1.1%，人均糧食產(chǎn)量為559 kg/人，為全省第二低.這兩個(gè)地級(jí)市的耕地壓力指數(shù)已經(jīng)接近預(yù)警值1，耕地壓力相對(duì)較大，糧食安全水平處于由安全向不安全轉(zhuǎn)化的過(guò)渡階段.

4　結(jié)論與討論

本文以東北糧食主產(chǎn)區(qū)——黑龍江省為研究區(qū)，分析了2000—2013年全省耕地資源的變化特征及原因，運(yùn)用最小人均耕地面積與耕地壓力指數(shù)模型，測(cè)算了全省以及13個(gè)地級(jí)市的耕地壓力指數(shù)，對(duì)全省的耕地壓力與糧食安全水平時(shí)空特征進(jìn)行了分析，結(jié)論如下：

(1) 2000—2002年耕地資源數(shù)量緩慢減少，2002—2006年耕地資源數(shù)量迅速增加，2006—2013年耕地資源數(shù)量平穩(wěn)增長(zhǎng).14年間，黑龍江省糧食總產(chǎn)、糧食單產(chǎn)與人均糧食產(chǎn)量三者變化趨勢(shì)趨同，總體上均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，其中2003年糧食產(chǎn)量因氣候干旱少雨有所降低，其余年份糧食產(chǎn)量均逐年增加.為此，應(yīng)大力推廣農(nóng)業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用，增加糧食產(chǎn)量，最大限度地減少自然災(zāi)害導(dǎo)致的糧食減產(chǎn)；有序開(kāi)展農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)流轉(zhuǎn)工作，將土地流轉(zhuǎn)與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化有機(jī)結(jié)合，提高耕地資源的糧食綜合生產(chǎn)能力.

(2) 2000—2013年，黑龍江省耕地壓力指數(shù)總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，黑龍江省耕地資源能夠保障全省的糧食安全.其中2000—2002年，耕地壓力指數(shù)緩慢下降，全省糧食安全狀況良好；2002—2003年，耕地壓力指數(shù)迅速上升，主要是由于氣候干旱少雨、糧食大幅減產(chǎn)造成的，全省糧食安全因此受到威脅；2003—2013年耕地壓力指數(shù)逐年減小，主要是由于耕地保護(hù)政策得到了有效的貫徹落實(shí)，同時(shí)農(nóng)業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用使得糧食產(chǎn)量大幅提升，因而耕地壓力降低，全省的糧食安全得到了保障.為此，應(yīng)控制人口總數(shù)理性增長(zhǎng)，以確保糧食總產(chǎn)量大于人口對(duì)糧食的總需求量；同時(shí)，政府部門(mén)應(yīng)發(fā)揮主導(dǎo)作用，引導(dǎo)耕地保護(hù)工作有序開(kāi)展.

(3) 2013年黑龍江省各地級(jí)市(含副省級(jí)市)的耕地壓力指數(shù)存在較大差異.處于耕地?zé)o壓力區(qū)的地級(jí)市(含副省級(jí)市)有9個(gè)，分別為哈爾濱市、大慶市、齊齊哈爾市、綏化市、佳木斯市、牡丹江市、雞西市、雙鴨山市和黑河市，其中佳木斯市耕地壓力最??；處于耕地壓力較小區(qū)的地級(jí)市有2個(gè)，分別為鶴崗市和七臺(tái)河市，均為煤炭型城市；處于耕地壓力預(yù)警區(qū)的地級(jí)市有2個(gè)，分別為大興安嶺地區(qū)和伊春市，均為森工城市.處于耕地?zé)o壓力區(qū)和壓力較小區(qū)的城市，應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)耕地保護(hù)工作，同時(shí)加強(qiáng)區(qū)域間的糧食調(diào)配，適度開(kāi)展土地整理與復(fù)墾工作，提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)力，保障全省及區(qū)域間的糧食安全.處于耕地壓力預(yù)警區(qū)的森工城市，應(yīng)在發(fā)揮其維護(hù)生態(tài)環(huán)境平衡功能的同時(shí)，保護(hù)好現(xiàn)有耕地，提高農(nóng)業(yè)科技水平，通過(guò)提高糧食單產(chǎn)，在一定程度上保障糧食安全.

本文選取耕地資源數(shù)量、糧食產(chǎn)量等指標(biāo)測(cè)算耕地壓力指數(shù)，對(duì)于保障區(qū)域糧食安全、促進(jìn)土地可持續(xù)利用具有一定參考價(jià)值.生態(tài)環(huán)境、耕地質(zhì)量、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素也會(huì)對(duì)耕地壓力產(chǎn)生一定的影響，選取此類(lèi)指標(biāo)評(píng)價(jià)耕地壓力與糧食安全水平，將是今后研究的主要方向.糧食安全的研究是一個(gè)長(zhǎng)期的、復(fù)雜的、系統(tǒng)性問(wèn)題，運(yùn)用3S技術(shù)手段獲取長(zhǎng)時(shí)間序列的數(shù)據(jù)研究糧食安全問(wèn)題將是下一步研究的重點(diǎn)內(nèi)容.

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