陜西省土地資源承載力時(shí)空演變格局研究

王宇菲,王雋雄,李 陽(yáng)

(1.西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院,陜西 西安 710127;2.水利部 水土保持監(jiān)測(cè)中心,北京 100055;3.自然資源部 城市土地資源監(jiān)測(cè)與仿真重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 深圳 518000)

土地為人類(lèi)生存和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供最基本的物質(zhì)保障,是最重要的生產(chǎn)資料和承載載體,在眾多自然資源中處于核心地位[1]。土地資源承載力研究是自然資源、糧食生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展的系統(tǒng)梳理,是區(qū)域發(fā)展中最基本和最重要的研究,也是分析和解決糧食安全問(wèn)題的重要途徑,對(duì)區(qū)域人口、土地、糧食和社會(huì)發(fā)展政策決策提供重要的借鑒和參考[2]。

中國(guó)以占世界7%的耕地供養(yǎng)著占世界22%的人口,人口增長(zhǎng)使人糧矛盾逐漸成為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程中的重要限制因素[3]。國(guó)內(nèi)最早開(kāi)展的承載力研究工作是1986年由中國(guó)科學(xué)院主持的“中國(guó)土地資源生產(chǎn)能力及人口承載力研究”課題。隨著研究發(fā)展的深入,從單一承載力現(xiàn)狀分析逐漸演進(jìn)到多因素共同影響的承載力研究,基于人口-耕地-糧食耦合作用機(jī)理的土地資源承載力研究逐漸成為現(xiàn)階段關(guān)注的熱點(diǎn)。在研究?jī)?nèi)容方面,主要集中于糧食生產(chǎn)潛力[4]、人口與耕地壓力變化[5]、土地資源持續(xù)利用水平[6]、土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力耦合協(xié)調(diào)關(guān)系[7]、生物資源消費(fèi)與承載力關(guān)系[8]、基于五聯(lián)系統(tǒng)的水資源承載力評(píng)價(jià)[9]等。研究方法包括生態(tài)足跡法、層次分析法等[10],在研究尺度方面,國(guó)家、省域、市域、縣域等多個(gè)不同層面均有涵蓋[11]。綜上可知,當(dāng)前對(duì)土地資源承載力的研究側(cè)重于短時(shí)間序列的雙要素關(guān)系研究,對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間序列的人口、耕地、糧食、客觀(guān)自然因素、主觀(guān)調(diào)控政策等多要素系統(tǒng)的研究則相對(duì)薄弱[12],缺乏典型區(qū)域長(zhǎng)時(shí)間序列土地資源承載力系統(tǒng)內(nèi)多要素關(guān)系的研究。

本文采用多模型多因素定量精確測(cè)算與地理信息系統(tǒng)空間分析方法結(jié)合的研究方法,依據(jù)陜西省近70年的耕地資源變化和糧食生產(chǎn)規(guī)律對(duì)不同尺度的土地資源承載力變化進(jìn)行深入分析。以人口-耕地-糧食的耦合關(guān)系為主線(xiàn),基于土地資源承載力對(duì)人口承載關(guān)系,構(gòu)建土地資源承載力模型,從時(shí)間和空間的雙維度研究陜西省土地資源承載演變的時(shí)間進(jìn)程和空間格局。研究梳理了省域內(nèi)土地資源承載力的發(fā)展過(guò)程,旨在掌握生產(chǎn)條件和土地載荷的區(qū)域特點(diǎn)和差異以及對(duì)人口數(shù)量和區(qū)域發(fā)展的支撐程度,提煉總結(jié)制約區(qū)域發(fā)展的限制因素,為規(guī)劃土地資源承載容量、實(shí)現(xiàn)糧食安全和保障區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展提供決策支持。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

陜西省地處黃河中游地區(qū),位于東經(jīng)105°29′至111°15′與北緯31°42′至39°35′之間,與八省接壤,東臨山西省和河南省,西接甘肅省和寧夏回族自治區(qū),南靠重慶市、四川省和湖北省,北連內(nèi)蒙古自治區(qū),南北直線(xiàn)距離870 km,東西寬約200～500 km,土地面積20.58×104km2。陜西省地質(zhì)背景和地貌格局復(fù)雜,縱跨3個(gè)氣候帶,從北向南依次是:陜北高原、關(guān)中平原、秦巴山區(qū)。土地類(lèi)型多樣,截止2018年耕地面積為301.47×104hm2,常住人口4 022.99萬(wàn)人,城鎮(zhèn)化率為58%,糧食總量為1 256.05×104t,人均糧食產(chǎn)量為312.22 kg。陜西省作為“黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展”國(guó)家重大戰(zhàn)略、“西部大開(kāi)發(fā)”戰(zhàn)略和“一帶一路”倡議的重要節(jié)點(diǎn)區(qū)域,人口劇增、建設(shè)用地持續(xù)擴(kuò)張、耕地資源不斷減少以及生態(tài)環(huán)境等因素導(dǎo)致陜西省土地利用結(jié)構(gòu)已發(fā)生巨大變化[13]。同時(shí),由于農(nóng)業(yè)資源稟賦分布不均、生產(chǎn)條件差異較大,從而使省內(nèi)人口需求和土地供給之間的矛盾日益加劇,對(duì)區(qū)域糧食安全帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn),嚴(yán)重限制了區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,影響了國(guó)家戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。

本研究所采用數(shù)據(jù)主要包括常住人口總量、耕地面積、糧食播種面積、糧食產(chǎn)量、復(fù)種指數(shù)、單產(chǎn)水平及居民主要食品消費(fèi)量等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),來(lái)源于1949—2018年陜西省相關(guān)年份市志、統(tǒng)計(jì)年鑒、土地利用總體規(guī)劃、陜西省土地統(tǒng)計(jì)年報(bào)、陜西省國(guó)土資源公報(bào)、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量數(shù)據(jù)和人口普查公報(bào)。矢量數(shù)據(jù)來(lái)自于國(guó)家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)。通過(guò)系統(tǒng)梳理和單位換算處理,建立了1949—2018年陜西省人糧關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。

2 研究方法

2.1 耕地壓力分析模型

1)最小人均耕地面積指在特定地域內(nèi)保障人口糧食安全生存的一定糧食自給能力和耕地生產(chǎn)水平前提下所需最小面積[14-15]。具體公式為

(1)

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

2)耕地壓力指數(shù)是人均所需最小耕地面積與實(shí)際人均面積之比,體現(xiàn)域內(nèi)耕地資源的負(fù)載程度[16]。

(2)

式中:K為耕地壓力指數(shù);Sa為實(shí)際人均耕地面積,hm2/人。K可分為以下3種耕地壓力狀況,即當(dāng)K<1時(shí),耕地?zé)o明顯壓力;K=1時(shí),耕地壓力處于臨界狀態(tài),需要警惕并采取防范措施加以調(diào)整;K>1時(shí),耕地處于強(qiáng)壓負(fù)載狀態(tài),糧食生產(chǎn)不能滿(mǎn)足需求。

2.2 土地資源承載力評(píng)價(jià)模型

土地資源承載力是自然環(huán)境維系良好和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下,一定地域空間資源稟賦和環(huán)境容量所能承載的經(jīng)濟(jì)規(guī)模和人口規(guī)模。土地資源承載力評(píng)價(jià)是表征區(qū)域人口與區(qū)域載荷的關(guān)系,可以用一定糧食消費(fèi)水平下,區(qū)域糧食總量所能供養(yǎng)的人口規(guī)模來(lái)度量[17]。其公式表示為

LCC=G/Gpc

(3)

LCCI=Pa/LCC

(4)

Rp=(Pa-LCC)/LCC×100%=(LCCI-1)×100%

(5)

Rg=(LCC-Pa)/LCC×100%=(1-LCCI)×100%

(6)

式中:LCC為土地資源人口承載力,人;G為糧食總產(chǎn)量,kg;Gpc為人均糧食消費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),kg/人;LCCI為土地資源人口承載指數(shù);Pa為現(xiàn)實(shí)人口數(shù)量,人;Rp為人口超載率,%;Rg為糧食盈余率,%。

按照LCCI等級(jí)可將土地資源承載力分為3類(lèi):糧食盈余、人糧平衡和人口超載[16]。糧食盈余類(lèi)型,LCCI低于0.875,處于平衡有余,有人口承載空間;人糧平衡類(lèi)型,LCCI介于0.875～1.125,人糧關(guān)系基本平衡,承載力處于臨界狀態(tài);人口超載類(lèi)型,LCCI大于1.125,人口超載嚴(yán)重,糧食安全受損。參考已有文獻(xiàn)[18-19],根據(jù)土地資源承載力盈余或超載的程度差異,將LCCI進(jìn)一步劃分為8個(gè)級(jí)別,如表1所示。

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

3 結(jié)果與分析

3.1 耕地變化與糧食生產(chǎn)分析

3.1.1 耕地變化態(tài)勢(shì)

陜西省耕地主要由旱地、水地(含水澆地和水田)構(gòu)成,旱地主要分布在陜北和渭北旱塬區(qū),水澆地主要分布在渭北南部以及關(guān)中平原,水田分布于陜南秦巴山區(qū)和漢中盆地?，F(xiàn)階段,全省耕地結(jié)構(gòu)為:平川地84.87×104hm2,占全省耕地面積23.4%;丘陵塬地100.82×104hm2,占27.8%;山坡地177×104hm2,占48.8%。2018年陜西省耕地占本省土地總面積的14.66%,陜西省目前人均耕地面積僅為0.078 hm2,低于全國(guó)人均0.098 hm2的平均水平。

1949—2018年陜西省耕地面積總體呈下降趨勢(shì),近20年降速趨勢(shì)有效減緩。從1949年的438.50×104hm2減少到2018年的301.47×104hm2,耕地減少的面積達(dá)1949年耕地面積的31.52%。具體可分為3個(gè)時(shí)間階段:1949—1962年波動(dòng)調(diào)節(jié)期,1963—2001年持續(xù)減少期,2002—2018年動(dòng)態(tài)平衡期。隨著土地整理和修復(fù)帶來(lái)后備儲(chǔ)量的提升、土地占補(bǔ)平衡政策以及糧食安全政策等多因素綜合作用,全省耕地連續(xù)16年穩(wěn)定在293.33×104hm2水平,達(dá)到耕地保有量動(dòng)態(tài)平衡(見(jiàn)圖1)。

圖1 1949—2018年陜西省人口與耕地面積變化

3.1.2 耕地壓力分析

人口不斷增長(zhǎng),耕地保有量逐漸減少,耕地面對(duì)的壓力會(huì)更大,可用耕地壓力指數(shù)來(lái)反映。不同學(xué)者研究人均年糧食需求量時(shí)取值有所不同,本文參照全國(guó)同期人均糧食消費(fèi)量和世界糧農(nóng)組織認(rèn)定的營(yíng)養(yǎng)均衡值,結(jié)合陜西省實(shí)際情況分別設(shè)定人均年糧食需求為375、400、425 kg,糧食自給率為100%(見(jiàn)圖2)。K值能綜合反映實(shí)際耕地面積與最小人均耕地面積的變化。

圖2 1949—2018年陜西省耕地壓力指數(shù)變化圖(1)K375、K400和K425是Smin(375)、Smin(400)和Smin(425) 3種預(yù)案條件下的耕地壓力指數(shù),Smin(375)、Smin(400)和Smin(425)分別是人均年糧食需求量G為375、400和425 kg下相應(yīng)的最小人均耕地面積。

1949年全省人均耕地面積與Smin(375)、Smin(400)和Smin(425)3種預(yù)案條件下的人均最小耕地面積差距為0.16、0.20和0.23 hm2。受三年災(zāi)害影響,1960—1962年耕地壓力指數(shù)達(dá)到最大值,人均糧食不足,直到1982年全省人均耕地面積與Smin(375)、Smin(400)和Smin(425)3種預(yù)案條件下的人均最小耕地面積差距降至0.02、0.03和0.04 hm2,人糧矛盾顯著改善,此后的耕地基本能夠滿(mǎn)足省內(nèi)人口口糧需求。2010年后,Smin(375)對(duì)應(yīng)人均最小耕地面積差距始終保持在0.01 hm2,說(shuō)明全省耕地壓力已經(jīng)逐步趨于穩(wěn)定向好發(fā)展。

3.1.3 糧食生產(chǎn)分析

陜西省糧食種植具有明顯地域分布特征,適宜溫帶、暖溫帶及亞熱帶多種農(nóng)作物生長(zhǎng)。主要包含小麥、玉米、水稻、谷子、豆類(lèi)、薯類(lèi)、糜、蕎麥和其他雜糧等。關(guān)中地區(qū)耕地條件良好,是重要的小麥和玉米主產(chǎn)區(qū),大片高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)農(nóng)田集中于水利灌溉條件優(yōu)越的渭北旱塬。陜北盛產(chǎn)小米、糜和蕎麥等作物。陜南地處漢江流域水利條件良好,以水稻為特色作物。小麥和水稻是主要的糧食作物,其中小麥占總播種面積的35%至40%。

陜西省糧食生產(chǎn)自1949年以來(lái)呈現(xiàn)出明顯的波浪式上升特征(見(jiàn)圖3)。近年來(lái),隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)業(yè)政策的調(diào)控,農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)有所調(diào)整,具體表現(xiàn)為糧作比下降和水果蔬菜種植面積增加。具體可分為3個(gè)時(shí)間階段。

圖3 1949—2018年陜西省人糧關(guān)系

1)1949年至1961年為糧食生產(chǎn)波動(dòng)期,1949年建國(guó)初期陜西省糧食產(chǎn)量只有330.45×104t,直至1961年,糧食生產(chǎn)水平穩(wěn)定在400×104t。

2)1961年至1998年為糧食明顯增產(chǎn)期,直至1998年達(dá)到最高產(chǎn)量1 303×104t,年均增產(chǎn)25.19×104t。改革開(kāi)放以來(lái),陜西糧食產(chǎn)量逐年快速提升,1984年糧食生產(chǎn)達(dá)1 023.98×104t,從根本上跨越了吃糧靠從外調(diào)劑的階段,1998年糧食產(chǎn)量達(dá)到1 300×104t,較1978年提高了62.9%。

3)1999年以后為生產(chǎn)恢復(fù)期,從2006年到2015年,中央一號(hào)文件連續(xù)10年聚焦“三農(nóng)”,陜西省糧食生產(chǎn)邁上一個(gè)新臺(tái)階,2006年陜西省糧食產(chǎn)量恢復(fù)增長(zhǎng)至1 087.00×104t,人均占有量也回升至290 kg,至2011年恢復(fù)至1 200×104t。改革開(kāi)放以來(lái),陜西省糧食作物種植面積減少32%,總產(chǎn)卻提高了49.3%,單產(chǎn)年均增長(zhǎng)2%?，F(xiàn)今陜西省糧食產(chǎn)量連續(xù)8年保持穩(wěn)定在1 200×104t,2018年糧食綜合生產(chǎn)能力達(dá)到1 226.31×104t,2018年人均糧食占有量為317.34 kg。

3.2 陜西省土地資源承載力分析

3.2.1 基于時(shí)間序列的土地資源承載力分析

自1949年以來(lái),以單純糧食消費(fèi)而言,達(dá)到營(yíng)養(yǎng)安全的人均消費(fèi)糧食400 kg,陜西省土地資源承載力總體發(fā)展態(tài)勢(shì)良好,土地資源承載能力總體逐步提高并呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。但是,隨著人口總量相應(yīng)的同步增長(zhǎng),現(xiàn)實(shí)人口規(guī)模仍超過(guò)土地資源承載力,以超載為主要特征,人糧矛盾較為突出(見(jiàn)圖4)。土地資源承載指數(shù)介于2.09～1.10之間,土地資源承載規(guī)模介于826.11～3257.75萬(wàn)人之間。2018年陜西省土地資源承載規(guī)模為3 065.78萬(wàn)人,相當(dāng)于79%的現(xiàn)實(shí)人口。相較1949年承載能力提升了2 239.66萬(wàn)人,但現(xiàn)實(shí)人口規(guī)模遠(yuǎn)仍超過(guò)土地資源承載能力,土地資源承載能力指數(shù)為1.26,土地資源以超載為主要特征。具體可分為3個(gè)階段。

圖4 基于糧食產(chǎn)量的陜西省土地資源承載力

1)1949—1998年增長(zhǎng)期。陜西省人口總量穩(wěn)定增長(zhǎng),平均年增量為46.51萬(wàn)人。糧食產(chǎn)量從330.45×104t增至1 303.10×104t,平均年增量為19.85×104t;糧食單產(chǎn)水平從每公頃787.5 kg增至每公頃3 233.4 kg,增長(zhǎng)率超過(guò)300%;人均糧食占有量從每人250.91 kg增至每人362.37 kg。耕地面積減少108.22×104hm2,平均耕地面積為394.60×104hm2;糧食生產(chǎn)一直保持在高糧作比狀態(tài),平均糧作比為86.07%;人均耕地面積由每人0.33 hm2減至每人0.092 hm2。土地資源承載力指數(shù)為由1.59的降至1.10。

研究結(jié)果表明:該階段內(nèi)陜西省人口總量逐年劇增,耕地面積逐年減少,糧作比逐漸下降,但由于耕地質(zhì)量和耕地產(chǎn)能的提升,保證了陜西省糧食產(chǎn)量和人均糧食占有量的高水平增長(zhǎng)狀態(tài),使得陜西省糧食較為充足。陜西省人口總量和土地資源承載力保持同步穩(wěn)定增長(zhǎng),平均每年人口增幅為46.51萬(wàn)人,平均每年土地資源承載力增幅為49.63萬(wàn)人。土地資源承載力增幅大于人口增幅,因此土地資源承載力指數(shù)趨于下降,人糧關(guān)系趨于緩和,土地資源承載力水平由嚴(yán)重超載級(jí)別減緩至臨界超載級(jí)別。

2)1999—2011年恢復(fù)期。陜西省人口總量增長(zhǎng)速度放緩,平均年人口增幅為11.28萬(wàn)人。1999年糧食因?yàn)?zāi)減產(chǎn),至2003年糧食產(chǎn)量降至20世紀(jì)90年代以來(lái)最低值986.40×104t,相當(dāng)于1988年的糧食生產(chǎn)水平。其后陜西的糧食生產(chǎn)處于恢復(fù)期,至2011年恢復(fù)至1 200×104t水平。宏觀(guān)來(lái)看糧食產(chǎn)量呈現(xiàn)波動(dòng)狀態(tài),年均糧食生產(chǎn)增量不到10×104t;糧食單產(chǎn)水平從每公頃2 685.9 kg增至每公頃3 811.2 kg, 年均增長(zhǎng)93.75 kg;人均糧食占有量從每人298.95 kg增至每人319.22 kg。耕地面積減少37.73×104hm2,平均耕地面積為293.88×104hm2;糧作比下降明顯,降幅達(dá)10.45%,平均糧作比為78.35%;人均耕地面積由0.089 3 hm2減至0.076 7 hm2。土地資源承載力指數(shù)為由1.34降至1.25。

研究結(jié)果表明:該階段內(nèi)陜西省人口總量增幅放緩,耕地面積減幅放緩,糧作比下降明顯,表明該階段內(nèi)陜西省農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)得到有效調(diào)整。耕地質(zhì)量和耕地產(chǎn)能持續(xù)提升,使得陜西省糧食生產(chǎn)在受到自然災(zāi)害的沖擊后,得到有效恢復(fù)。雖然土地生產(chǎn)能力得到好轉(zhuǎn),但由于人口持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)和生活水平提高,陜西省土地資源承載力與人口規(guī)模相比較仍處在較低消費(fèi)水平的緊平衡狀態(tài),糧食虧缺、土地超載狀況顯著,人糧矛盾呈現(xiàn)加劇趨勢(shì)。

3)2012—2018年穩(wěn)定期。陜西省人口總量增長(zhǎng)速度增快,在2018年達(dá)到人口峰值3 864.40萬(wàn)人,平均年人口增幅為15.90萬(wàn)人。土地資源承載力持續(xù)穩(wěn)定在3 000萬(wàn)人水平之上。糧食產(chǎn)量連續(xù)多年穩(wěn)定保持在1 200×104t水平,糧食單產(chǎn)水平增幅放緩,從每公頃3 188.2 kg增至每公頃4 080 kg,年均增長(zhǎng)14.1 kg;人均糧食占有量減少,從每人331.75 kg降至每人317.34 kg。耕地面積增加15.038×104hm2,平均耕地面積為292.136×104hm2;糧作比變化不大,平均糧作比為75.33%,于2018年降至最低73.48%;人均耕地面積由0.076 hm2增至0.078 hm2。土地資源承載力指數(shù)為由1.21增至1.26。

研究結(jié)果表明:該階段內(nèi)陜西省人口總量增加,耕地面積首次出現(xiàn)增加,人均耕地面積出現(xiàn)增長(zhǎng),糧食單產(chǎn)水平持續(xù)增長(zhǎng),糧食糧作比穩(wěn)定在75%水平。耕地面積、耕地質(zhì)量和耕地產(chǎn)能的持續(xù)提升,使得陜西省糧食生產(chǎn)能力穩(wěn)定保持在高水平狀態(tài)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的帶動(dòng),陜西省土地資源承載力總體維持在較高水平,糧食虧缺得到顯著改善,人糧矛盾趨于緩和,承載能力逐步提高。

3.2.2 基于空間格局的分市土地資源承載力分析

土地資源承載力水平受耕地面積和糧食生產(chǎn)水平影響顯著。1990—2018年陜西省耕地面積、人口總量、糧食生產(chǎn)水平趨于穩(wěn)定,選擇1990—2018年近20年的時(shí)間區(qū)間研究陜西省分市土地資源承載力格局更具參考意義。2018年榆林市和渭南市耕地面積占比處于20%,是陜西省主要的糧產(chǎn)區(qū),總產(chǎn)量合計(jì)達(dá)到492.15×104t,占陜西省當(dāng)年糧食總產(chǎn)量的39.18%。西安市、寶雞市和咸陽(yáng)市耕地面積占比處于10%,糧食產(chǎn)量居中,合計(jì)達(dá)到434.84×104t,占到陜西省當(dāng)年糧食總產(chǎn)量的34.62%。作為重要旅游城市的延安市耕地面積占比接近10%,但由于自然條件限制,糧食產(chǎn)量為69.56×104t,占比僅為5.54%。銅川市、漢中市、安康市和商洛市在本身耕地面積有限的情況下,四市糧食產(chǎn)量比例合計(jì)占到20.67%(見(jiàn)表2)。

表2 2018年陜西省分市人糧關(guān)系現(xiàn)狀

為深入了解陜西省內(nèi)部土地資源承載力的空間和時(shí)間差異,指導(dǎo)未來(lái)人口布局和空間流動(dòng),采用常住人口數(shù)據(jù),以達(dá)到營(yíng)養(yǎng)安全的人均消費(fèi)糧食400 kg計(jì),基于糧食產(chǎn)量,分析1990—2000—2010—2018年4個(gè)年份的陜西省分市土地資源承載力(見(jiàn)表3)。

表3 基于人糧關(guān)系的陜西省分市土地資源承載力

從時(shí)間上來(lái)看,1990—2018年間,陜西省分市的土地資源承載力時(shí)空變化顯著,有1/5的市域人糧關(guān)系狀況轉(zhuǎn)為良好,3/10的市域土地資源承載能力提升。大部分市域土地資源承載人口規(guī)模仍低于現(xiàn)實(shí)人口,人糧關(guān)系處于以過(guò)載或嚴(yán)重超載為主要特征的緊張狀態(tài)(見(jiàn)圖5)。

圖5 1990—2018年陜西省分市土地資源承載力(時(shí)間序列)

從空間上來(lái)看, 榆林和渭南人糧關(guān)系向好發(fā)展; 寶雞和咸陽(yáng)處于臨界超載的緊平衡狀態(tài); 銅川、 延安和漢中等市人糧矛盾較為突出; 西安、 安康、 商洛等市人糧關(guān)系超載程度隨時(shí)間承載狀態(tài)不斷惡化, 逐漸趨于嚴(yán)重超載的緊張狀態(tài)(見(jiàn)圖6)。

圖6 1990—2018年陜西省分市土地資源承載力(空間序列)

1990年,除寶雞和咸陽(yáng)處于平衡有余狀態(tài)外,陜西省其他各市均處于超載狀態(tài),并以臨界超載為主要特征,總超載人口規(guī)模達(dá)到459.17萬(wàn)。西安、銅川、榆林和商洛四市超載狀況最為嚴(yán)重,其中西安、榆林和商洛三市超載人口達(dá)到375.29萬(wàn),占總超載人口的81.73%;渭南、延安、漢中和安康四市均處于臨界超載狀態(tài),土地資源承載指數(shù)介于1.02～1.12之間。

2000年,陜西省各市土地資源承載力整體處于超載水平,受人口增長(zhǎng)和糧食減產(chǎn)影響,各市人糧關(guān)系緊張并以嚴(yán)重超載為主要特征,總超載人口規(guī)模達(dá)到680.18萬(wàn)。其中西安和榆林兩市超載人口達(dá)到337.63萬(wàn),占總超載人口的49.64%;咸陽(yáng)市超載人口增幅最大,較1990年增加了50.21萬(wàn)超載人口。

2010年,陜西省各市的土地資源承載力相較其他年份較高,相較2000年土地資源承載力有明顯提升,以過(guò)載為主要特征,總超載人口達(dá)到332.27萬(wàn)。西安市超載人口增幅最大,超載人口達(dá)到237.24萬(wàn),較2000年增加了54.20萬(wàn)超載人口,占總超載人口的71.40%,人糧關(guān)系矛盾劇烈。寶雞、咸陽(yáng)、榆林和渭南四市土地資源承載力提升明顯,人糧關(guān)系轉(zhuǎn)為健康狀態(tài)。其中以榆林和渭南最為突出,分別較2000年土地資源承載力增長(zhǎng)202.74萬(wàn)和169.02萬(wàn)。銅川、延安、漢中、安康和商洛五市人糧關(guān)系處于低消費(fèi)水平的緊平衡狀態(tài)。

2018年,陜西省土地資源承載力較2010年出現(xiàn)下降,土地資源的壓力增大,總體趨于嚴(yán)重超載,總超載人口達(dá)到882.86萬(wàn)。雖然西安市的土地資源承載力較2010年有明顯提升,但西安市人口增量更大,故導(dǎo)致西安市超載人口劇增,超載人口達(dá)到567.48萬(wàn),占總超載人口的64.28%。除渭南和榆林人糧關(guān)系保持平衡外,其余各市人糧矛盾均有所加劇,土地資源承載指數(shù)介于1.18～2.60之間。

3.3 基于土地資源承載力的糧食盈虧狀況分析

3.3.1 基于時(shí)間序列的糧食盈虧狀況分析

1949年至2018年陜西省糧食產(chǎn)量保持穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì),年均增量為12.98×104t。與此同時(shí),隨著陜西省人口總量的增加,陜西省土地資源承載壓力增大,導(dǎo)致糧食供需一直處于虧空狀態(tài),以糧食安全標(biāo)準(zhǔn)為400 kg/人計(jì),年均虧空增加1.78×104t。采用數(shù)學(xué)方法對(duì)陜西省糧食虧空量、糧食產(chǎn)量和糧食需求量進(jìn)行趨勢(shì)擬合,結(jié)果表明,近20年糧食需求增長(zhǎng)趨勢(shì)放緩,糧食產(chǎn)量增速明顯,糧食虧空量逐漸減小在300×104t水平趨于穩(wěn)定(見(jiàn)圖7)。總體來(lái)看,陜西省糧食盈虧狀況向好發(fā)展。

圖7 1949—2018年陜西省糧食盈虧量

3.3.2 基于空間序列的分市糧食盈虧狀況分析

陜西省糧食盈虧狀況受人口分布和耕地資源分布影響,各市間差異顯著(見(jiàn)表4)。

表4 1990—2018年陜西省市級(jí)糧食盈虧狀況

榆林市和渭南市糧食生產(chǎn)能力增長(zhǎng)顯著,其余各市均處于平穩(wěn)波動(dòng)的穩(wěn)定狀態(tài)。糧食盈虧量分析結(jié)果顯示:受社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口政策影響,西安市糧食虧空逐漸嚴(yán)重,近20年虧空增長(zhǎng)了約2倍,現(xiàn)階段為226.99×104t,占全省總量的64.28%。安康、商洛和咸陽(yáng)均處于虧空50×104t水平。榆林市和渭南市實(shí)現(xiàn)由糧食虧空到盈余的向好發(fā)展態(tài)勢(shì)。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

以人糧關(guān)系為主線(xiàn),利用耕地壓力分析模型和土地資源承載力評(píng)價(jià)模型,從時(shí)間和空間2個(gè)維度系統(tǒng)研究1949—2018年陜西省土地資源承載力時(shí)空演變格局。主要結(jié)論如下。

1)耕地總量與人均耕地面積雙下降。1949—2018年,耕地資源總量減少31.52%,在最近的20年耕地?cái)?shù)量穩(wěn)定在293.33×104hm2水平。耕地壓力波動(dòng)逐漸平穩(wěn),人均耕地面積由人均0.33 hm2降至人均0.078 hm2,僅為現(xiàn)階段全國(guó)平均水平的79.6%。

2)糧食生產(chǎn)能力明顯上升。 糧食產(chǎn)量由1949年的330.45×104t上升至2018年的1 226.31×104t,年均增量為12.98×104t。改革開(kāi)放以來(lái),陜西省糧食作物種植面積減少32%,總產(chǎn)提高49.3%,單產(chǎn)年均增長(zhǎng)2%?，F(xiàn)今陜西省糧食產(chǎn)量連續(xù)8年保持穩(wěn)定在1 200×104t水平,2018年人均糧食占有量為317.34 kg。

3)土地資源承載力逐步增強(qiáng)但地域差異顯著。1949—2018年,陜西省土地資源承載力826.11萬(wàn)人增長(zhǎng)至3 065.78萬(wàn)人。其中,榆林和渭南人糧關(guān)系向好發(fā)展;寶雞和咸陽(yáng)處于臨界超載的緊平衡狀態(tài);銅川、延安和漢中等市人糧矛盾較為突出;西安、安康、商洛等市人糧關(guān)系超載程度隨時(shí)間承載壓力逐漸增大?？傮w來(lái)說(shuō),陜西省土地資源承載力發(fā)展態(tài)勢(shì)良好,土地資源承載能力呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì),人口、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平和種植結(jié)構(gòu)調(diào)整導(dǎo)致承載水平波動(dòng),但土地生產(chǎn)和承載能力并未削弱。

4)糧食盈虧狀況受人口分布和耕地資源分布影響較大,各市間差異顯著。2018年,陜西省糧食虧空量為353.14×104t,較2000年上升224.24×104t,糧食盈虧關(guān)系轉(zhuǎn)為緊平衡狀態(tài)。渭南市和榆林市保持糧食盈余,其中榆林市糧食盈余114.65×104t,發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。

4.2 建議

持續(xù)提升陜西省土地資源承載力事關(guān)我國(guó)“黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展”“西部大開(kāi)發(fā)”和“一帶一路”等國(guó)家重大戰(zhàn)略和倡議的實(shí)現(xiàn),事關(guān)陜西省乃至西北地區(qū)的高質(zhì)量發(fā)展,因此,從人口、土地、糧食、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和區(qū)域協(xié)作等方面提出幾點(diǎn)建議。

1)人口方面:人口發(fā)展和資源調(diào)配動(dòng)態(tài)配置。人口-土地-糧食是一個(gè)相互作用的動(dòng)態(tài)系統(tǒng),土地為人類(lèi)生存發(fā)展提供了必要的資源,人口素質(zhì)的提高會(huì)通過(guò)優(yōu)化土地產(chǎn)能和改善土地質(zhì)量等方式提升土地載荷。通過(guò)實(shí)施以知識(shí)和技能等為標(biāo)準(zhǔn)的高素質(zhì)人口落戶(hù)政策和加大本地教育投入等手段會(huì)有效增強(qiáng)發(fā)展動(dòng)力,對(duì)人口和土地載荷的平衡起到積極作用。

2)土地方面:土地利用和數(shù)據(jù)信息協(xié)同管控。土地是確保承載力的基礎(chǔ),因此需要提升監(jiān)管,盤(pán)活存量,優(yōu)化土地利用,保護(hù)耕地紅線(xiàn)。結(jié)合地理信息系統(tǒng)、遙感應(yīng)用和全球定位等技術(shù)以數(shù)據(jù)信息融合為支撐,提升土地監(jiān)管,實(shí)現(xiàn)土地質(zhì)量和耕地保有量一體化的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與協(xié)同預(yù)警。以土地整理和修復(fù)為抓手,盤(pán)活土地存量,減少閑置和撂荒,加強(qiáng)污染和水土流失耕地的修復(fù),鼓勵(lì)礦區(qū)廢棄地復(fù)墾等。結(jié)合承載力研究和預(yù)測(cè),針對(duì)土地利用短板進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和精準(zhǔn)施策,實(shí)施嚴(yán)格的土地占補(bǔ)平衡政策,提高土地保有量和后備量。

3)糧食方面:糧食生產(chǎn)和科學(xué)農(nóng)業(yè)因地施策。以糧食增產(chǎn)為導(dǎo)向,從選育良種、測(cè)土配肥、農(nóng)田深耕、土壤改良、節(jié)水灌溉、病蟲(chóng)防治、高效栽培等方面,因地施策將自然條件對(duì)糧食生產(chǎn)的阻力盡可能壓縮到最低值。針對(duì)不同的農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)實(shí)地狀況,建立規(guī)?；母弋a(chǎn)示范田,加速良種推廣,開(kāi)展農(nóng)業(yè)整體增產(chǎn)。深度發(fā)揮陜西省農(nóng)林科技產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì),從區(qū)域板塊開(kāi)展糧食單產(chǎn)的提升,促進(jìn)小麥、玉米、水稻、豆類(lèi)等糧食主產(chǎn)區(qū)的農(nóng)業(yè)示范帶動(dòng),逐步改善基礎(chǔ)設(shè)施和機(jī)械化水平,建立健全農(nóng)業(yè)服務(wù)保障體系以及促進(jìn)基層農(nóng)技公共服務(wù)能力的全面覆蓋。

4)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)方面:結(jié)構(gòu)調(diào)整和穩(wěn)產(chǎn)保供科學(xué)管控。不同時(shí)段不同區(qū)域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,取決于各地農(nóng)產(chǎn)品的供需現(xiàn)狀,其本質(zhì)在于提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源配置效率。農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整需要考慮土地資源、水資源和生態(tài)資源的發(fā)展水平,結(jié)合陜西省不同區(qū)域的發(fā)展要求宜耕則耕、宜林則林和宜牧則牧。陜西省的資源稟賦和現(xiàn)狀導(dǎo)致了在農(nóng)業(yè)資源開(kāi)發(fā)的數(shù)量方面增長(zhǎng)潛力有限,應(yīng)該以提升質(zhì)量為側(cè)重點(diǎn),通過(guò)資源有效配置提升農(nóng)業(yè)發(fā)展水平。基于本研究的不同情景方案,有利于對(duì)各區(qū)域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整做出具體參考。

5)區(qū)域協(xié)作方面:區(qū)域協(xié)作和載荷水平均衡發(fā)展。承載力載荷水平的區(qū)域協(xié)作發(fā)展是平衡各地承載困境的重要策略。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和交通運(yùn)輸能力的提高,促進(jìn)了生產(chǎn)要素的流通和承載優(yōu)勢(shì)的區(qū)域轉(zhuǎn)移。在明確陜西省不同主體功能區(qū)的區(qū)位定位和發(fā)展方向的基礎(chǔ)上,根據(jù)人口和承載水平制定不同主體功能區(qū)差別化的資源調(diào)配政策,保障區(qū)域糧食安全的穩(wěn)產(chǎn)保供,實(shí)現(xiàn)土地承載水平均衡發(fā)展。