基于粮食安全的区域耕地压力研究——以辽宁省为例

范秋梅,蔡运龙

(1.北京大学城市与环境学院土地科学中心地表过程分析与模拟教育部重点实验室,北京100871;2.沈阳大学,沈阳110041)

基于粮食安全的区域耕地压力研究
——以辽宁省为例

范秋梅1,2,蔡运龙1

(1.北京大学城市与环境学院土地科学中心地表过程分析与模拟教育部重点实验室,北京100871;2.沈阳大学,沈阳110041)

运用“最小人均耕地面积”及“耕地压力指数”的概念和计算模型对辽宁省1997—2007年间耕地资源动态变化进行了定量分析,应用灰色系统G M(1.1)预测模型对未来15年耕地压力变化进行了预测,据此提出了耕地利用和保护对策。研究结果表明:辽宁省工业大发展以来,特别是老工业基地的振兴和城市化进程的加快,虽然占用了一些耕地,但耕地压力指数不仅没有加剧,反而呈现下降趋势,主要原因是耕地生产力在不断提高。科技进步以及生态建设的完善是未来减轻耕地压力、保障耕地、人口和粮食可持续发展的重要途径。

粮食安全;耕地压力;动态分析;灰色预测;辽宁省

辽宁省位于中国东北地区的南部,是中国东北经济区和环渤海经济区的重要组成部分和结合部。地跨东经118°53′～125°46′,北纬38°43′～43°26′之间,陆地总面积14.59万km2[1],占中国陆地面积的1.5%。陆地面积中,山地面积占59.8%;平原占33.4%;水域面积占6.8%。2007年末,耕地面积408.52万hm2,总人口4298万人,粮食总产量1835万t。辽宁省是我国的重工业基地,素有“东方的鲁尔”之称。改革开放特别是“十一五”以来,经济建设快速发展,进入全面建设小康社会、加快推进老工业基地建设的新发展阶段,同时也是建设用地需求增长的旺盛时期。工业化和城镇化将快速增长,耕地保护工作将面临巨大的压力和挑战。

1 研究方法及数据来源

1.1 研究方法

采用最小人均耕地面积及耕地压力指数模型[2]和灰色系统G M(1.1)预测模型对辽宁省耕地、人口、粮食等进行分析,计算不同时期耕地阈值(最小人均耕地面积)和耕地压力指数,对2008—2020年耕地压力进行预测并提出耕地保护对策。

最小人均耕地面积指在一定区域范围内,一定粮食自给水平和耕地生产力条件下,为了满足人口正常生活的食物消费所需的耕地面积。最小人均耕地面积是食物供给率、食物消费水平、耕地生产力水平等因子的函数,其公式为

式中:Smin为最小人均耕地面积(hm2/人);β为食物自给率(%);Gr为人均食物需求量(kg/人);P为食物单产(kg/hm2);q为食物播种面积占总播种面积之比(%);k为复种指数(%),它是一年中各个季节的实际总播种面积除以耕地面积求得的[3]。最小人均耕地面积反映了一个区域粮食安全的耕地阈值。

耕地压力指数指最小人均耕地面积与实际人均耕地面积之比,其公式为

式中:K表示耕地压力指数;Sa表示实际人均耕地面积(hm2/人),是区域可耕地总面积与人口数量的函数。耕地压力指数可以衡量一个地区耕地资源的稀缺程度,可作为耕地保护的调控指标[4]。

灰色系统G M(1.1)模型是通过原始数据的处理,发现掌握系统发展规律,对系统的未来状态作出科学的定量预测[5]。统计预测要求有足够的样本和充分的数据,还需要符合典型分布。灰色系统预测模型对数据要求不高,更不需要典型分布,而实践证明其预测精度比较高。它可用于近期、中长期预测,特别适合于人口、土地利用方面的预测。

1.2 数据来源

数据主要来源于辽宁统计年鉴[6],辽宁省经济统计年鉴,辽宁省土地利用变更表①辽宁省国土资源调查规划局.辽宁省土地利用总体规划实施报告,2006。,辽宁省经济发展公报等。为了统一口径,研究时段选定为1997—2007年。

2 辽宁省耕地压力的动态变化

2.1 耕地资源的动态变化

研究期内辽宁省耕地面积总体呈下降趋势(图1), 1997—2007年11年耕地累计减少量为29.4511万hm2,年均减少量为2.677 4万hm2。耕地变化可以分成3个阶段:1997—2000年耕地总量逐年增加,年均增加量为413.27 hm2;2001—2003年耕地快速减少,3年间耕地减少了8.937 6万hm2,占研究期内耕地减少总量的30.35%,2003年耕地最少为407.3654万hm2;2004—2007年由于加强耕地保护,耕地有所增加,但增加的幅度不大。

图1 辽宁省1997—2007年人口、耕地面积变化Fig.1 The change of population and cultivated land area in L iaon ing Province from 1997 to 2007

耕地减少的主要原因是老工业基地振兴政策实施之后,城镇建设和交通、独立工矿建设用地急剧扩张,人口持续增长对公共设施用地的需求增加,工业污染毁损以及生态退耕。显示辽宁省的经济发展、生态建设、粮食安全与耕地保护的矛盾日益突出。

2.2 人均耕地面积动态变化

1997—2007年全省总人口由4 077.1万人增加到4298万人(图1),人均耕地由0.102 hm2减少到0.095 hm2(图2),将会影响到粮食安全。

图2 辽宁省1997—2007年人均耕地面积变化Fig.2 The change of cultivated land area per capita i n L i aon ing Province from 1997 to 2007

2.3 粮食产量的动态变化

辽宁省粮食总产量年际变化波动较大,总体呈上升趋势。1997—2007年间平均增长47.41万t。其中, 2000年粮食大幅减产,主要原因是粮食播种面积大幅减少。1999—2000年的粮食播种面积减少了19.67万hm2。此外,农业结构调整、生态退耕、洪涝、干旱和粮食比较效益低下[7]是粮食减产的主要原因。

粮食单产的变化趋势与粮食总产量的变化趋势基本相同。1997—2007年,年平均增长140.3㎏/hm2。减幅较大的年份为2000年。辽宁省粮食单产相对较高,主要原因是机械化水平较高,科技对农业的贡献较大。

人均粮食占有量的变化与粮食总产量和单产的变化趋势相同。1997—2007年,全省人均粮食占有量年均增长9.52㎏/人,上升幅度不大。说明辽宁省人口增长速度快于粮食增长速度,耕地压力较大。

从图3可看出,粮食单产增长幅度最大,粮食总产量增幅次之,人均粮食增幅最小,但总体呈上升趋势。

图3 辽宁省1997—2007年粮食总产量、粮食单产和人均粮食产量变化Fig.3 The change of total output, un it output and output per capita of gra in in L iaon ing Province from 1997 to 2007

2.4 最小人均耕地面积和耕地压力指数的动态变化

最小人均耕地面积是保障粮食安全的底线。国际小康标准中人均粮食需求量为400～600㎏[3]。辽宁省是工业大省,也是重要的农业大省,目前人均粮食占有量较低,但能够基本满足自给,因此,本研究以每年消耗粮食400 kg/人作为人均粮食需求量,粮食自给率取100%,由此得出最小人均耕地面积(图4)。

图4 辽宁省1997—2007年耕地压力指数和最小人均耕地面积变化Fig.4 The change of pressure index on and m in i mum area per capita of cultivated land in L iaon ing Province from 1997 to 2007

依据1997—2007年最小耕地面积Smin和人均耕地实际面积Sa,由公式(2)计算出耕地压力指数(图4)。从中可以看出,辽宁省耕地压力指数只有1997,2000, 2001年这3年大于1,其余年份都小于1,说明辽宁省工业建设虽然占用了一些耕地,但耕地压力指数不仅没有增加,反而呈现下降趋势,主要原因是耕地生产力在不断提高,土地整理和后备资源开发补充了耕地,耕地保护工作取得了一定的成效。

3 耕地压力的趋势预测

3.1 人口、粮食、耕地面积预测

根据灰色系统原理,运用计算机建立G(1.1)模型,把辽宁省1997—2007年耕地变化数据带入计算机建立的灰色模型G(1.1)中进行计算,得出人口、粮食及耕地面积的拟合方程

对模型进行后验差检验:方差比C=O.070 3, 0.1025,0.1620,小误差概率P=1.0000,效果较好。

3.2 耕地压力指数、最小人均耕地面积预测

基于以上耕地面积、粮食产量和人口的预测结果(图5),按人均食物需求量为400 kg/人计算,可以得出最小人均耕地面积和耕地压力指数的预测结果(图6)。

结果显示:2008—2020年耕地压力指数将逐年降低,并始终小于1,粮食安全用地与建设用地及生态建设用地的矛盾将趋于平稳。究其原因,主要是投入增加和农业科技进步将不断提高粮食单产水平,同时未来工业化、城市化用地需求也将趋于稳定。特别应该指出,这种预测基于1997—2007年间的数据,而此期间采取了严格的耕地保护措施。因此,这种预测的真实性在很大程度上取决于未来继续加强耕地保护工作,尤其是考虑到辽宁省耕地面积与人口的反向动态变化仍然是不可避免的趋势,耕地保护绝不能放松。

4 减缓耕地压力的对策

4.1 加强农业投入，提高粮食单产

从辽宁目前和预测的耕地压力指数值来看,耕地压力指数随着时间的推移逐渐降低,并始终小于1,在耕地面积减少的情况下,加大农业投入、提高粮食单位面积产量是减轻耕地压力的关键。政府应加强基本农田建设,对现有条件较好的高产田,完善硬件建设、增加科技投入,使之持续高产稳产。加大中、低产田的改造力度,提高辽东、辽西山区的耕地质量;加快农业技术服务产业化,实行产学研一体化的技术服务体系,以科技兴农促进耕地保护并提高粮食单位面积产量。

4.2 重视耕地整理，保持动态平衡

进行土地开发整理是增加耕地供给、缓解耕地压力的有效途径[8]。图1显示出辽宁省人口与耕地成反向增加,人均耕地面积逐年降低。这点警示我们必须保护耕地,重视耕地整理,深入挖掘耕地开发潜力,使耕地需求与供给保持动态平衡,不仅要实现数量上的平衡,更要注重质量的平衡。

4.3 加速人口城镇化，提高空间集聚度

研究表明,在一定的人口数量下,人口的城镇化有利于耕地保护。目前,辽宁省经济处于快速发展时期,应不失时机地引导人口城镇化,采取拆村并庄、扩大城镇规模等措施,提高人口的空间集聚水平,解决区域人口―耕地―粮食问题。

4.4 控制人口数量，提高人口质量

人口数量增加不仅增加耕地压力,直接危及粮食安全,而且将影响经济、社会的可持续发展。辽宁省1997年人口为4077.1万人,到2020年人口将达到4 600万人,人均耕地面积仅为0.085 hm2。因此,要控制人口增长,加大计划生育管理力度,不但对减少人口的食物需求、更好地养活人口有重要意义,而且对减少未来人口对耕地的占用也有重要意义。同时,注重提高人口质量,加强土地生态教育,提高耕地保护意识,树立保护耕地的紧迫感和责任心,以保证粮食生产的安全。

4.5 加快农业产业化，提倡规模经营

农业产业化是解决农业问题的根本途径之一。由于受比较利益的影响,农民“厌农”的现象日益严重,辽宁目前还存在耕地粗放经营或撂荒及耕地的细碎化现象。为了解决这个问题就必须转变农业经营方式,政府部门应当因势利导,使其走上农业产业化道路。同时,对集体土地承包权进行适当的改革,鼓励农地经营在集体内部流通,促进土地规模经营的扩大。

4.6 加强政策力度，严格保护耕地

目前,辽宁耕地出现的一系列问题主要是执法力度的问题。政府应该实行严格的土地用途管制;改革土地的收益和分配机制:提高农业的比较利益,特别对耕地的社会效益与生态效益进行价值化和量化,并使之能得到相应的实现,如制定农用地的政府补贴政策、农产品价格补贴与保护政策等;运用经济手段控制地方政府从农地转用中获得的利益和提高多占地、占好地的成本,以约束农地转用与土地占用;制定和修改有关法律、法规,建立健全耕地保护的有关法律体系;利用“3S”技术建立耕地资源预警系统和耕地资源动态监控系统并对环境进行监测和管理。

[1] 王敬波,周世烨,李洪兴,等.辽宁省耕地后备资源调查评价与可持续利用研究[M].沈阳:辽宁科技出版社, 2005:1-3.

[2] 蔡运龙,傅泽强,戴尔阜.区域最小人均耕地面积与耕地资源调控[J].地理学报,2002,57(2):127-134.

[3] 鲁奇.中国耕地资源开发、保护与粮食安全保障问题[J].资源科学,1999,21(6):5-8.

[4] 李玉平,蔡运龙.河北省耕地压力动态分析与预测[J].干旱区资源与环境,2007(4):1-5.

[5] 邓聚龙.灰理论基础[M].武汉:华中科技大学出版社, 2002:221-225.

[6] 辽宁省统计局.辽宁统计年鉴[Z].北京:中国统计出版社,2008.

[7] 傅泽强,蔡运龙,杨友孝,等.中国粮食安全与耕地资源变化的相关分析[J].自然资源学报,2001,16(4):313 -319.

[8] 何蓓蓓,刘友兆,董荣,等.淮南市耕地数量变化与经济增长的结构性分析[J].安徽农业大学学报,2006,33 (3):442-444.

A Study about the Pressure on Cultivated
Land Based on Food Security:The Case of L iaon ing Province

Fan Qiumei1,2,Cai Yunlong1
(1.School of U rban and Environm ental Sciences,Center forLand Study,Key Laboratory for Earth Surface Processes of theM inistry of Education, Peking University,Beijing100871,China;2.Shenyang University,Shenyang110041,China)

The minimum area per capita of cultivated land and the pressure index on cultivated land’concepts and calculation models are used to quantitatively analysis the dynamics of cultivated land resources during 1997—2007 in Liaoning Province.Then the gray system G M(1.1)forecasting model is applied to predict the change of pressure index on cultivated land for the next 15 years.Finally,the land use and conservation strategies are proposed.The results show that:Although the industrial development,particularly the revitalization of old industrial bases and the acceleration of urbanization process inLiaoning Province took up a numberof cultivated land, but the pressure index on cultivated land has not increased,instead shown a downward trend due to the continuous improvement of the cultivated land productivity.Technological advances and the strengthening of ecological construction are main approaches to reduce land pressure,to ensure the sustainable development of cultivated land, population and food security in the future.

food security;pressure on cultivated land;dynamic analysis;gray forecast;Liaoning Province

book=110,ebook=155

F301.21

:A

:1003-2363(2010)05-0110-04

2010-04-27;

:2010-06-22

国家自然科学基金项目(40971051)

范秋梅(1965-),女,辽宁锦州人,副教授,博士,主要从事区域开发与规划研究,(E-mail)fanqmsy@163.com。