河南省土地資源承載力時(shí)空演變分析與預(yù)測(cè)

全江濤, 楊永芳, 周嘉昕

(河南大學(xué) 環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院, 河南 開(kāi)封 475004)

土地資源是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[1]，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的地位不言而喻。但是隨著我國(guó)城市化和工業(yè)化進(jìn)程的快速推進(jìn)，人地矛盾日益深化，有限且便于利用的后備土地資源持續(xù)減少，我國(guó)又是世界上人口最多且土地資源相對(duì)稀缺的國(guó)家，在這一背景下，研究不同時(shí)空條件下土地資源的供養(yǎng)能力和區(qū)域土地承載能力，是節(jié)約高效、可持續(xù)利用土地的基礎(chǔ)，也是解決耕地保護(hù)和糧食安全等問(wèn)題的關(guān)鍵所在，同樣也是國(guó)家實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇[2]。

土地資源承載力是指在一定的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和社會(huì)發(fā)展水平下，一個(gè)國(guó)家或地區(qū)利用自身土地資源所能持續(xù)供養(yǎng)的人口數(shù)量[3]。20世紀(jì)40年代，美國(guó)學(xué)者William Vogot最早提出土地承載力的概念，即土地向人類提供飲食、衣物和住所的能力取決于土地的生產(chǎn)潛力[4]。80年代英國(guó)學(xué)者馬爾科姆提出了承載力估算的綜合資源計(jì)量模型ECCO(Enhancement of Carrying Capcity Options)[5]，它可以有效模擬人口變化與承載力之間的適時(shí)變化。1995年，美國(guó)學(xué)者Joel E. Cohen出版《地球能養(yǎng)活多少人》一書對(duì)地球人口承載力做了全面系統(tǒng)的總結(jié)[6]，并發(fā)現(xiàn)不同學(xué)者的觀點(diǎn)和結(jié)論存在極大差異，有學(xué)者認(rèn)為現(xiàn)有人口數(shù)已經(jīng)超過(guò)地球正常承載數(shù)量，也有學(xué)者認(rèn)為隨著科技和社會(huì)因素的持續(xù)促進(jìn)作用，地球能夠承載的人口極限值會(huì)不斷提升。隨后對(duì)土地承載力的研究更關(guān)注環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展等領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)初期對(duì)于土地資源承載力的研究多是基于人—糧—地之間的關(guān)系[7]，主要是探討區(qū)域耕地所能供養(yǎng)的最大人口數(shù)量。伴隨經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展對(duì)土地需求的日益增多與土地自身所固有的面積有限、位置固定、質(zhì)量差異等基本特性之間的矛盾日益凸顯，后續(xù)對(duì)土地資源的研究中面臨了諸如土地資源所能支撐的最大社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模、土地開(kāi)發(fā)程度與利用效益的協(xié)調(diào)性等新問(wèn)題，眾多學(xué)者意識(shí)到對(duì)土地資源其他功能研究的重要性，對(duì)于土地資源承載力的研究也逐漸從之前的單一側(cè)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向多要素、多維度的統(tǒng)籌綜合研究，研究方法也日趨多元，其中多數(shù)是通過(guò)建立土地資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系定量分析區(qū)域土地承載力大小[8]、開(kāi)展國(guó)土開(kāi)發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力耦合協(xié)調(diào)度分析[9]、運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法模型和檢驗(yàn)與仿真技術(shù)開(kāi)展局部土地承載力評(píng)價(jià)[10]、依據(jù)基于區(qū)內(nèi)生物資源消費(fèi)情況運(yùn)用生態(tài)足跡法測(cè)算土地承載力大小[11]、采用地理探測(cè)器區(qū)分在不同情境下的區(qū)域土地承載力水平[12]，還有運(yùn)用空間回歸分析法[13]來(lái)研究區(qū)域土地承載力并在此基礎(chǔ)上對(duì)土地資源利用潛力進(jìn)行預(yù)測(cè)[14]等；研究尺度方面，省域[15-16]、市域[8,12]、縣域[2]等多個(gè)不同層面均有涵蓋?？v觀現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，目前對(duì)我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)運(yùn)用土地資源承載指數(shù)和土地資源限制度模型相結(jié)合來(lái)測(cè)算區(qū)域土地資源承載力的實(shí)證研究還相對(duì)較少且不夠深入，本文將采用此法，以河南省為例展開(kāi)研究。

地處中原地區(qū)、譽(yù)有“中原糧倉(cāng)”的河南省，有限的土地資源不僅是本區(qū)域“四化”水平提升的基礎(chǔ)，也是“中原經(jīng)濟(jì)區(qū)”和“中原城市群”優(yōu)化升級(jí)的根本，對(duì)其開(kāi)展土地資源承載力研究，不僅能夠促進(jìn)中原地域鄉(xiāng)村振興，助力精準(zhǔn)脫貧扶貧，還有助于厘清區(qū)域糧食需求與盈余現(xiàn)狀，其土地資源承載力的強(qiáng)弱直接關(guān)系到區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展，也關(guān)系到國(guó)家層面上的糧食安全。本文以河南省為研究區(qū)對(duì)轄區(qū)內(nèi)土地資源承載力現(xiàn)狀和土地資源限制度進(jìn)行定量分析，并對(duì)后續(xù)年份的區(qū)域土地資源承載力水平進(jìn)行預(yù)測(cè)，以期為河南省可持續(xù)發(fā)展提供決策支持，同時(shí)也為相同資源條件地區(qū)提供參考。

1 研究區(qū)概況

河南省(31°23′—36°22′N，110°21′—116°39′E)地處我國(guó)地勢(shì)二、三階梯交界和南北分區(qū)過(guò)渡地帶，全省地形多樣，地勢(shì)西高東低，北部為太行山區(qū)，西部為伏牛山區(qū)，南部為桐柏山和大別山，中東部為黃淮海平原，西南部為南陽(yáng)盆地。平原盆地、山地丘陵分別占總面積的55.7%，44.3%，全省土地總面積1.67×107hm2，其中耕地面積8.112 27×106hm2(2017年)，占土地總面積的48.58%，區(qū)域?qū)儆谖覈?guó)糧食主產(chǎn)區(qū)。2017年，全省轄17個(gè)地級(jí)市和1個(gè)省直管縣級(jí)市，區(qū)域GDP為44 552.83億元，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比為9.3∶47.4∶43.3，總?cè)丝?0 853萬(wàn)人，其中城鎮(zhèn)人口為5 444萬(wàn)人，城鎮(zhèn)化率為50.16%。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

本文所需數(shù)據(jù)來(lái)源于《河南省統(tǒng)計(jì)年鑒》(2000—2017年)，所用數(shù)據(jù)均是通過(guò)各項(xiàng)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)或者進(jìn)一步計(jì)算得出。

2.1 糧食生產(chǎn)波動(dòng)指數(shù)

從時(shí)間趨勢(shì)看，因?yàn)榧Z食生產(chǎn)會(huì)遭受諸如作物播種面積、人類活動(dòng)、自然和氣候等方面一系列不確定性因素?cái)_動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致不同年份糧食產(chǎn)量產(chǎn)生差異。本文通過(guò)運(yùn)用波動(dòng)指數(shù)來(lái)表達(dá)年際糧食產(chǎn)量變化實(shí)際值與趨勢(shì)值之間的變化程度[15]。公式如下：

(1)

2.2 土地資源承載力(LCC)模型

土地資源承載力通常用于反映地區(qū)人口和糧食之間的關(guān)系，即在一定糧食消費(fèi)水平下，區(qū)域生產(chǎn)的糧食所能供養(yǎng)的人口數(shù)來(lái)衡量[16]，公式如下：

LCC=G/Gpc

(2)

式中：LCC表示土地資源承載力(人)；G表示地區(qū)糧食總產(chǎn)量(kg)；Gpc表示人均糧食消費(fèi)水平(kg/人)。根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)公布的人均營(yíng)養(yǎng)熱值標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合中國(guó)的國(guó)情，國(guó)內(nèi)諸多專家計(jì)算得出了中國(guó)人均年糧食消費(fèi)400 kg即可達(dá)到營(yíng)養(yǎng)安全要求[15]，本文同樣采用此數(shù)值作為營(yíng)養(yǎng)安全參考標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 土地資源承載指數(shù)(LCCI)模型

為了進(jìn)一步揭示區(qū)域現(xiàn)實(shí)人口數(shù)與土地資源承載力之間的關(guān)系，文章引入LCCI模型[15]，據(jù)此測(cè)算土地資源承載指數(shù)(LCCI)及相關(guān)指數(shù)，計(jì)算公式如下：

LCCI=Pa/LCC

(3)

Rp=(Pa-LCC)/LCC×100%=(LCC-1)×100%

(4)

Rg=(LCC-Pa)/LCC×100%=(1-LCC)×100%

(5)

式中：LCCI為土地資源承載指數(shù)；LCC為土地資源承載力(人)；Pa為現(xiàn)實(shí)人口數(shù)(人)；Rp為人口超載率；Rg為糧食盈余率。根據(jù)區(qū)域LCCI值的不同可將各區(qū)域的土地承載力劃分為糧食盈余地區(qū)、人糧平衡地區(qū)和人口超載地區(qū)，具體劃分標(biāo)準(zhǔn)[17]見(jiàn)表1。

表1 基于LCCI的土地資源承載力分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2.4 土地資源限制度模型

土地資源限制度是指土地資源對(duì)人口集聚、數(shù)量及分布規(guī)律的規(guī)制，可以從土地資源角度明晰地區(qū)人口分布特征?；谑屑?jí)層面，將土地資源限制度模型應(yīng)用于土地資源承載指數(shù)(LCCI)模型，對(duì)河南省分地市人口分布的土地資源限制性進(jìn)行分析，進(jìn)而從土地資源角度明晰河南省人口分布狀況。

PLI=Prl/Pa×100

(6)

式中：PLI為分地市土地資源限制度；Prl為分地市土地資源超載人口數(shù)；Pa為分地市現(xiàn)實(shí)人口數(shù)；PLI取值范圍為0～100(結(jié)合現(xiàn)有對(duì)中國(guó)全域不同尺度的研究[18]和中國(guó)實(shí)情得知目前國(guó)內(nèi)并無(wú)區(qū)域超載人口數(shù)大于現(xiàn)實(shí)人口數(shù)的特例)，值越大，表明該地市人口分布的土地資源限制性越強(qiáng)。

2.5 灰色預(yù)測(cè)模型

灰色預(yù)測(cè)模型GM(1,1)是依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析，分析相關(guān)因素對(duì)系統(tǒng)的影響程度，然后依據(jù)數(shù)據(jù)樹(shù)檢驗(yàn)處理結(jié)果，建立GM(1,1)模型，并對(duì)此進(jìn)行求解。本文依據(jù)河南省各地市2000—2016年的土地資源承載指數(shù)(LCCI)，借助灰色預(yù)測(cè)模型GM(1,1)分別對(duì)河南省分地市2017—2026年土地資源承載指數(shù)(LCCI)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

為了確保GM(1,1)模型預(yù)測(cè)結(jié)果的精度，需對(duì)模型進(jìn)行精度驗(yàn)證，在本文中采取后驗(yàn)差檢驗(yàn)。均方差比值C和小誤差概率p的計(jì)算公式如下[19]：

(7)

式中：C為模型預(yù)測(cè)值與實(shí)際值之間的離散程度，值越小越好，其中S1，S2分別為原始數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差、預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差；p為小誤差概率，取值范圍為0～1，值越大越好。

本文通過(guò)借助南航灰色系統(tǒng)研究所(http:∥igss.nuaa.edu.cn/)開(kāi)發(fā)的灰色建模軟件(GSTA 7.0),在通過(guò)精度驗(yàn)證的前提下求取2017—2026年河南省各地市土地資源承載指數(shù)(LCCI)結(jié)果。

表2 精度檢驗(yàn)等級(jí)

3 結(jié)果與分析

3.1 2000-2016年河南省糧食生產(chǎn)變化特征與態(tài)勢(shì)分析

通過(guò)對(duì)河南省2000—2016年的糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出糧食產(chǎn)量趨勢(shì)線擬合方程Yi′=163.68x+3844。由圖1可得，2000—2016年河南省糧食產(chǎn)量波動(dòng)指數(shù)相對(duì)較小，基本維持在-0.12～0.07，除2003年外其余年份糧食產(chǎn)量波動(dòng)指數(shù)均為正向，原因是2003年河南省遭受大面積持續(xù)性的洪澇災(zāi)害擾動(dòng)，致使秋季種植業(yè)受損，作物播種面積和糧食產(chǎn)量較相鄰年份相比大幅度降低，其余年份全省的糧食產(chǎn)量整體上呈現(xiàn)波動(dòng)增長(zhǎng)趨勢(shì)，在2015年河南省糧食產(chǎn)量達(dá)到研究時(shí)段內(nèi)的峰值，為6.435 63×107t。

圖1 2000-2016年河南省糧食產(chǎn)量波動(dòng)變化狀況

3.2 2000-2016年河南省土地資源承載力狀況變化特征與趨勢(shì)分析

由圖2可以看出，2000—2016年河南省土地資源承載指數(shù)總體上處于下降狀態(tài)，表明區(qū)域土地資源人口承載量呈現(xiàn)逐年增加趨勢(shì)，除2003年土地資源承載指數(shù)為1.01，處于臨界超載級(jí)別外，其余年份土地資源承載力類型隨時(shí)間推移由人糧平衡轉(zhuǎn)變?yōu)榧Z食盈余類型區(qū)，級(jí)別上也隨之由平衡有余轉(zhuǎn)變?yōu)橛嘣俚礁辉！：幽鲜‖F(xiàn)實(shí)人口數(shù)則呈現(xiàn)出平緩上升的趨勢(shì)，依據(jù)2016年統(tǒng)計(jì)數(shù)值計(jì)算出的土地承載力所能容納的人口數(shù)尚有5 531.42萬(wàn)人的額外空間，意味著按照現(xiàn)行人均年糧食400 kg的消費(fèi)水平，河南省還能滿足除本省外5 531.42萬(wàn)人口的糧食消費(fèi)需求，但是河南省作為糧食生產(chǎn)核心區(qū)，自身人口數(shù)量在2010年度已超過(guò)1億，土地資源承載力級(jí)別雖然呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，隨著中原經(jīng)濟(jì)區(qū)、中原城市群的深入發(fā)展，人—糧—地三者之間的矛盾不可避免會(huì)進(jìn)一步激化。因此，深入了解全省土地資源承載情況，對(duì)河南省分市的分析也必不可少，以便于明晰市級(jí)層面的土地資源承載狀況。

圖2 2000-2016年河南省土地資源承載力狀況

3.3 基于人糧關(guān)系的河南省各地市土地資源承載力狀況空間分布與動(dòng)態(tài)變化

通過(guò)公式(2)，(3)計(jì)算河南省各地市土地資源承載指數(shù)，并選取河南省18地市2000年、2005年、2010年、2016年4個(gè)年份土地資源承載指數(shù)(LCCI)數(shù)據(jù)，借助ArcGIS軟件對(duì)這4個(gè)年份河南省分地市的土地資源承載指數(shù)(LCCI)進(jìn)行可視化處理，并對(duì)其時(shí)空演變狀況進(jìn)行分析，結(jié)果如圖3所示。

結(jié)合圖3進(jìn)一步分析河南省各地市土地資源承載力空間分布和動(dòng)態(tài)變化原因可知，2000年，分地市中土地資源承載力3種類型區(qū)均有分布，其中鄭州、洛陽(yáng)、三門峽和平頂山這4個(gè)地市屬于不同級(jí)別的人口超載類型區(qū)，土地資源承載指數(shù)分別為1.57，1.25，1.54，1.37，這些地區(qū)人口超載的原因也不盡相同。鄭州作為河南省的省會(huì)，本年度城市化率已達(dá)到35%，隨著建成區(qū)面積的逐年擴(kuò)大，優(yōu)質(zhì)耕地持續(xù)被占用，耕地面積總量和人均量均隨之減少，市場(chǎng)導(dǎo)向型的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式也會(huì)反向調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)以至降低糧食作物的種植比重，加之快速工業(yè)化和城市化進(jìn)程中創(chuàng)造的眾多就業(yè)機(jī)會(huì)，吸引以省內(nèi)為主的外來(lái)務(wù)工人口到此就業(yè)和定居，這就使得人口超載率逐年上升。洛陽(yáng)、三門峽和平頂山同屬豫西山區(qū)，山地丘陵面積均超過(guò)區(qū)域總面積的80%，由于地形地勢(shì)原因，轄區(qū)內(nèi)耕地面積總量少且坡耕地比重較大、質(zhì)量差，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展條件受到極大的限制，其中平頂山又屬煤炭資源型城市，持續(xù)的煤炭資源開(kāi)采致使局部地區(qū)產(chǎn)生眾多的礦山塌陷區(qū)，進(jìn)而破壞地表耕地和植被進(jìn)一步減少耕地面積，這就使得區(qū)域人口超載程度加劇。南陽(yáng)、濟(jì)源、開(kāi)封、漯河、安陽(yáng)、駐馬店屬于人糧平衡類型區(qū)，其中南陽(yáng)、濟(jì)源屬于臨界超載級(jí)別，駐馬店、漯河、安陽(yáng)、開(kāi)封屬于平衡有余級(jí)別，表明土地承載力的增強(qiáng)對(duì)區(qū)域人口增長(zhǎng)帶來(lái)的壓力得到不同程度的抵消；余下的8個(gè)地市則屬于糧食盈余類型區(qū)，其中周口、商丘、信陽(yáng)、焦作屬于盈余級(jí)別，許昌、濮陽(yáng)、新鄉(xiāng)、鶴壁土地資源承載力都達(dá)到富裕級(jí)別，原因在于這些地市多位于黃淮海平原區(qū)，耕作條件良好，農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)完善，灌區(qū)的農(nóng)田有效灌溉面積均超過(guò)80%，上述因素都使得區(qū)域糧食產(chǎn)量得以提升、產(chǎn)量較高且增產(chǎn)潛力大。

圖3 2000-2016年河南省各地市土地資源承載力空間格局

2005年，全省土地資源承載力狀況中屬于人口超載類型區(qū)的地市與2000年相比，除原先的4個(gè)地市外又增加了一個(gè)濟(jì)源，濟(jì)源由臨界超載轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)重超載，土地資源承載指數(shù)由2000年的1.07增至2005年的1.46，原因在于濟(jì)源屬于工業(yè)型城市，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程中有限耕地資源逐步被壓縮，且區(qū)域水土協(xié)調(diào)度較差，糧食增產(chǎn)緩慢，這也與當(dāng)?shù)卣娃r(nóng)民為了追求經(jīng)濟(jì)效益，人為調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，糧食作物的播種比重由2000年的81.62%降至2005年的69.99%，致使?jié)吹耐恋刭Y源承載力由2000年的臨界超載級(jí)別轉(zhuǎn)變?yōu)?005年的嚴(yán)重超載級(jí)別。人糧平衡類型區(qū)僅剩下開(kāi)封和南陽(yáng)兩市，原因在于開(kāi)封通過(guò)對(duì)黃河沿岸的鹽堿和沙化土地進(jìn)行修復(fù)，改造中低產(chǎn)田使得耕地生產(chǎn)力得以提升；南陽(yáng)雖然也屬豫西山區(qū)且人口早已超過(guò)1 000萬(wàn)，但是有適宜耕作的南陽(yáng)盆地，且通過(guò)土地整治，坡改梯田和移土培肥等多項(xiàng)措施，耕地面積得到增加，耕地生產(chǎn)力得以提升，上述兩市均是通過(guò)增強(qiáng)土地資源承載力得以抵消區(qū)域人口增長(zhǎng)帶來(lái)的壓力。漯河、安陽(yáng)和駐馬店3市土地承載力得以提升，由人糧平衡類型區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榧Z食盈余類型區(qū)，糧食盈余類型區(qū)地市由8個(gè)增至11個(gè)。

2010年，人口超載類型區(qū)包括鄭州、洛陽(yáng)、三門峽和濟(jì)源。之前屬于人口超載類型區(qū)的平頂山轉(zhuǎn)變?yōu)槿思Z平衡類型區(qū)中的平衡有余級(jí)別，通過(guò)查閱統(tǒng)計(jì)年鑒并計(jì)算得出在2006—2010年，平頂山、鄭州、洛陽(yáng)、三門峽和濟(jì)源這5個(gè)地市的年均糧食增長(zhǎng)速率分別為5.79%，1.77%，2.36%，4.20%，3.40%，可以看出，雖然這5個(gè)地市糧食產(chǎn)量都處于增長(zhǎng)狀態(tài)，但是在同一時(shí)段內(nèi)平頂山的糧食增產(chǎn)速度超過(guò)其余4市的糧食增產(chǎn)速度，這就使得之前均處于嚴(yán)重超載行列的平頂山轉(zhuǎn)變成為人糧平衡類型區(qū)。糧食盈余類型區(qū)地市增至13個(gè)。

2016年，人口超載類型區(qū)依舊包括鄭州、洛陽(yáng)、三門峽和濟(jì)源4市。2012年，國(guó)務(wù)院正式批復(fù)中原經(jīng)濟(jì)區(qū)，鄭州、洛陽(yáng)、三門峽、平頂山和濟(jì)源均作為中原經(jīng)濟(jì)區(qū)的核心區(qū)域和優(yōu)先發(fā)展極，各自基于自然和經(jīng)濟(jì)層面的區(qū)域人糧緊張關(guān)系在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)無(wú)法扭轉(zhuǎn)。平頂山目前雖屬人糧平衡類型區(qū)，但已從平衡有余級(jí)別轉(zhuǎn)變?yōu)榕R界超載級(jí)別，表明如若不采取有效措施區(qū)域?qū)?huì)再次轉(zhuǎn)變成為人口超載類型區(qū)。糧食盈余類型區(qū)地市也依舊為剩余的13個(gè)地市?？偟膩?lái)看，17 a間，河南省土地資源承載指數(shù)均在空間上呈現(xiàn)出“西高東低”的特征，即土地資源承載力呈現(xiàn)“東高西低”的格局。

3.4 基于人口分布的河南省各地市土地資源限制度分析

由表3和數(shù)據(jù)計(jì)算得出，2000年、2016年河南省分地市分別有12，13個(gè)地市不受土地資源限制，2000年、2016年處于低等級(jí)(0—40)土地資源限制度的地市分別有6個(gè)(鄭州、洛陽(yáng)、三門峽、平頂山、濟(jì)源、南陽(yáng))和4個(gè)(三門峽、洛陽(yáng)、濟(jì)源、平頂山)。分地市的土地資源限制度整體處于較低水平，表明區(qū)域人口分布受土地資源的限制較??；2016年與2000年相比，土地資源限制度較低的地市數(shù)和人口數(shù)均減少明顯，唯有作為省會(huì)的鄭州由于人口密度大，經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)，土地資源限制度呈現(xiàn)出惡化趨勢(shì)，由20—40轉(zhuǎn)變?yōu)?0—60等級(jí)。此評(píng)價(jià)結(jié)果與基于人糧關(guān)系的土地承載力評(píng)價(jià)結(jié)果的分地市現(xiàn)狀近似一致。

表3 2000年、2016年河南省分地市土地資源限制度評(píng)價(jià)

3.5 河南省土地資源承載指數(shù)(LCCI)預(yù)測(cè)與分析

本文運(yùn)用灰色建模軟件(GSTA 7.0)，對(duì)河南省各地市2017—2026年土地資源承載指數(shù)(LCCI)進(jìn)行預(yù)測(cè)，由于預(yù)測(cè)具有不確定性，因此需要對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)證。根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果并對(duì)照精度檢驗(yàn)等級(jí)參照表(表2)，在土地資源承載指數(shù)(LCCI)預(yù)測(cè)精度等級(jí)達(dá)到1級(jí)水平的前提下求取預(yù)測(cè)結(jié)果(表4)。

由表4可知，2017—2026年河南省各地市土地資源承載力變化相對(duì)較小，變化結(jié)果具有一定的延續(xù)性。對(duì)全省而言，在這一時(shí)段土地資源承載指數(shù)呈現(xiàn)逐年下降趨勢(shì)，河南省的土地資源承載指數(shù)由預(yù)測(cè)期初的0.74降至研究期末的0.51，雖同屬于糧食盈余類型區(qū)的富裕級(jí)別，但是富裕程度得以優(yōu)化，表明糧食生產(chǎn)還有極大的潛力，國(guó)家糧食戰(zhàn)略工程河南核心區(qū)建設(shè)的實(shí)施成效較為顯著。這里選取2021年、2026年兩個(gè)年份的土地承載指數(shù)進(jìn)行對(duì)比，參照土地承載指數(shù)分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表1)，2021年河南省屬于人口超載類型區(qū)的地市包括鄭州、三門峽和濟(jì)源；人糧平衡類型區(qū)的地市有平頂山和洛陽(yáng)，剩余13個(gè)地市屬于糧食盈余類型區(qū)。2026年，河南省人口超載類型區(qū)的地市僅剩鄭州和三門峽，原先屬于此類型的濟(jì)源，與平頂山和洛陽(yáng)同歸于人糧平衡類型區(qū)，糧食盈余類型區(qū)土地承載力級(jí)別優(yōu)化，屬于糧食盈余類型區(qū)的13地市中富富有余級(jí)別的地市由2021年的5個(gè)增至7個(gè)，具體情況見(jiàn)表5。

由此可見(jiàn)，土地資源承載指數(shù)高值區(qū)在預(yù)測(cè)時(shí)段內(nèi)依然位于目前所屬的豫西山區(qū)和經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的5個(gè)地市，在現(xiàn)行條件下，從人糧角度分析土地資源承載力狀況，土地資源承載力強(qiáng)弱與耕地資源的分布呈現(xiàn)出顯著的相關(guān)性。區(qū)域自然源稟賦和經(jīng)濟(jì)因素對(duì)當(dāng)?shù)赝恋刭Y源承載力影響極大，其中三門峽、洛陽(yáng)、平頂山均屬于前者，這些地市位于豫西山區(qū)，自然資源稟賦因素對(duì)其影響不言而喻；鄭州和濟(jì)源屬于后者，經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)，2016年底，兩市的城市化率已分別達(dá)到71%，59%，其中鄭州市的建設(shè)用地面積已達(dá)到區(qū)域總面積的1/5，建設(shè)用地的面積比重將會(huì)繼續(xù)上升，進(jìn)而增加區(qū)域耕地壓力，進(jìn)一步降低土地資源承載力。

表4 河南省各地市2017-2026年土地資源承載指數(shù)預(yù)測(cè)結(jié)果

表5 2021年、2026年河南省各地市土地資源承載力分區(qū)

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

(1) 本文只是以市域?yàn)檠芯繂卧归_(kāi)研究，得到的結(jié)果可能會(huì)存在不足。微觀尺度上的分析便于細(xì)化更小單元的土地資源承載力，更有利于精準(zhǔn)揭示區(qū)域人糧之間的關(guān)系，在數(shù)據(jù)可獲取情況下，后續(xù)研究將以縣域?yàn)檠芯砍叨龋⑼ㄟ^(guò)構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，來(lái)探討研究區(qū)域的土地資源承載力時(shí)空分異和演化特征。

(2) 由于不同時(shí)期人們的飲食結(jié)構(gòu)和消費(fèi)水平不盡相同，本文并未考慮時(shí)段差異對(duì)人均糧食需求量進(jìn)行分段界定，以便能夠更準(zhǔn)確地衡量人們的消費(fèi)需求。此外，糧食產(chǎn)量受到自然和氣候因素的擾動(dòng)較大且考慮到糧食增產(chǎn)的極限問(wèn)題，這里只是依據(jù)河南省整體土地資源承載力水平逐年提升，糧食盈余類型區(qū)的地市個(gè)數(shù)和人口數(shù)量遠(yuǎn)超人口超載類型區(qū)的地市個(gè)數(shù)和人口數(shù)量，并未對(duì)河南省各地市未來(lái)10 a糧食產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，以便能夠明確得出河南省未來(lái)糧食產(chǎn)量除滿足自身需求外可以對(duì)外輸出的數(shù)量或養(yǎng)育的人口數(shù)，這些都是下一步工作研究的重點(diǎn)。

4.2 結(jié) 論

(1) 2000—2016年河南省土地資源承載指數(shù)呈現(xiàn)逐步下降趨勢(shì)，土地資源承載力由平衡有余上升至富裕級(jí)別，表明區(qū)域總體土地資源仍有較大的開(kāi)發(fā)潛力。

(2) 2000—2016年，河南省分地市中人口超載類型區(qū)集中在坡耕地比重較大、質(zhì)量差，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展條件受到限制的豫西山區(qū)(三門峽、洛陽(yáng)和平頂山)和經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)、人口增長(zhǎng)較快的鄭州和濟(jì)源；17 a間，土地資源承載指數(shù)在空間上均呈現(xiàn)出“西高東低”的特征；2016年與2000年相比，河南省分地市中土地資源限制度較低的地市數(shù)和人口數(shù)均減少明顯，不受土地資源限制的地市數(shù)量增多，省會(huì)鄭州的土地資源限制度由輕度轉(zhuǎn)向中度，呈現(xiàn)惡化趨勢(shì)，需單獨(dú)關(guān)注。

(3) 2017—2026年河南省除鄭州和三門峽人口超載外，其余地市的土地資源承載力均呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，糧食盈余類型區(qū)的地市數(shù)量穩(wěn)定，且盈余級(jí)別不斷優(yōu)化，表明區(qū)域土地承載力逐步增強(qiáng)，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要和具備向省內(nèi)外人口超載區(qū)域大量輸出糧食的條件和基礎(chǔ)。