基于粮食生产安全的白银市耕地需求量预测研究

李纯斌，张德罡，杨昌裕

（1.甘肃农业大学 草业学院／草业生态系统教育部重点实验室／中－美草地畜牧业可持续发展研究中心／甘肃省草业工程实验室，甘肃 兰州 730070；2.甘肃农业大学 资源与环境学院，甘肃 兰州 730070）

耕地需求量预测是土地利用总体规划的重要内容之一，是确定耕地保有量和基本农田保护规模的重要依据。

基于粮食生产安全的耕地需求量预测是从区域粮食安全角度出发，预测为了满足人们生存、生活所需最低保障的耕地需求量，其预测结果比其他预测更有警示性，更能起到粮食风险提示的作用［1－11］。

以白银市为例，利用1997～2005年社会经济相关数据、耕地变更调查数据，从粮食安全生产的角度预测耕地需求量，从而为白银市耕地保护、基本农田保护及土地利用总体规划提供相关依据和参考。

1 区域概况

白银市地处黄河上游，甘肃省中部地区，陇西黄土高原西北边缘、祁连山东延余脉与腾格里沙漠南缘3大区域过渡带，呈南北长条状，东西宽174.75km，南北长249.25km，总面积20 164km2。地势南北高，中部低，海拔1 275～3 321m。

气候干燥，气温日较差大，光照充足，属河东半干旱区向河西干旱区过渡的气候类型。80%以上地区处于干旱、半干旱地带，年均温6～9℃，降水量184.7～435.4mm，夏季降水量占全年60%以上，蒸发量是平均降水量的7.5倍。大风、干旱、冰雹、霜冻等灾害性天气频繁。

白银市辖白银、平川两区，靖远、会宁、景泰三县，是一座典型的因矿而兴起的城市，工矿企业主要集中于2区，而3个县主要以农业生产为主，已发展成为甘肃省蔬菜基地。

至2005年底，全市耕地面积379 007.19hm2，占全市土地总面积的18.80%。

2 研究方法

2.1 预测思路和流程

从粮食需求量着手，首先预测总人口，并确定人均粮食需求标准，根据区域粮食自给率，求出粮食总需求量；然后，利用农业区域生态法预测粮食单产，得到粮食作物播种面积，根据复种指数算出粮食作物占用耕地面积，最后根据粮作比算出满足粮食安全需求的耕地面积（图1）。

2.2 粮食需求量预测

粮食总需求量可用人均粮食需求量与粮食自给率之积再乘以总人口数求得。

图1 耕地需求量预测流程Fig.1 Forecasting flow of cultivated land－demand

2.2.1 人口预测及人均粮食需求量 根据灰色预测模型，预测规划期末人口：2020年195万人。人均粮食需求量采用2种标准一是《国家粮食安全中长期规划纲要（2008～2020年）》中规定的最低粮食需求量［12］，2020年395kg／人，这是粮食安全的最低限；二是采用标准全面小康社会粮食需求量［13－15］，450～500 kg／人。

2.2.2 粮食自给率 我国粮食主要包括谷物、豆类和薯类等3类［16］。白银市耕地质量较差、产量低，粮食作物种植面积和经济作物的种植面积的比重高（2005年白银市为8.38∶1，全国平均水平为2.57∶1），白银市粮食生产总量较小，2005年人均占有粮食302.6kg。随着地区经济发展的需求，白银市对蔬菜用地的需求量越来越大，种植面积呈现增大的趋势，粮食作物的播种面积呈现逐渐减少的趋势，但是随着人民生活水平的提高和人口数量的增加，对粮食的需求量必然增加，这种情况导致粮食自给率不可能一直保持原有程度，可能存在减少的趋势。

《国家粮食安全中长期规划纲要（2008～2020）》指出［12］，今后我国粮食自给率应稳定在95%以上。所以考虑到国家粮食安全的要求，其粮食自给率预测比实际数据偏高，以保证有足够的耕地可以转化为粮食生产用地。因此，这里考虑规划期内白银市粮食的自给率保持在90%，92%和95%的3种水平下耕地的需求量。

2.3 粮食单产预测

首先计算白银市粮食作物生产潜力，通过产潜比增长公式法计算各年粮食单产。

根据作物生产力形成的机理，考虑光温水土等生态因子及作物的截光特征和光合途径的综合作用，逐步“衰减”来估算作物的生产潜力［17－19］。光合生产潜力—采用简化的邓根云模型：

表1 白银市粮食需求量（2020年）Table1 Food demand at different per capita grain demands in Baiyin in 2020

表2 基于不同粮食自给率的白银市粮食总需求量（2020年）Table2 Food demand at different in Baiyin in 2020

式中：E—经济系数，即收获部分占干物质总量比例；K—能量转化系数；Q—生长期太阳总辐射；

光温生产潜力—采用孙惠南模型：

式中：f（t）—温度订正系数，f（t）＝N／365（N为年无霜期天数）；

（5）施加一定应力后，ND钢钝化膜被机械破坏，导致基体遭遇更严重的腐蚀，而Corten钢在相同情况下能依靠内侧掺混残存的少量合金元素形成的氧化物减缓腐蚀速率，因此，Corten钢腐蚀速率更低。对耐腐蚀材料采取掺混合金及表面强化相结合的方式可能更有利于抵御应力对耐腐蚀性的削弱。

气候生产潜力—采用孙惠南模型：

式中：f（w）—水分订正系数，f（w）＝R／ET（R为年降水量、ET为年蒸散量）；

由于受到降水少、蒸发强烈制约，白银市气候潜力相对较低，甚至低于实际单产。而未来随着农业技术现代化水平的提高，特别是灌溉设施的完善，白银市粮食生产能力能够有较大的提高，因此，在预测单产时采用光温生产潜力（表3）。产潜比增长公式为：

表3 白银市主要农作物自然生产潜力Table3 Crops natural potential productivity in Baiyin kg／hm2

式中：Y—规划期内粮食单产［（kg／（hm2·a）］；Yt—粮食作物光温生产潜力［（kg／（hm2·a）］；a—基期年粮食作物产潜比；b—产潜比增长系数；t—预测年距基期年的时间。

根据计算，白银市粮食作物光温生产潜力为7 208 kg／（hm2·a）。2005年粮食单产2 599.50kg／hm2，可计算出基期年的产潜比a为36.06%。对历年的粮食作物的产潜比的线性回归分析，考虑到规划期内投入水平的提高，确定规划期内产潜比增长系数b为0.003 9。由此可计算出2020年的产潜比为45.81%，粮食作物单产将提高到3 302kg／（hm2·a）。

2.4 粮食作物占用耕地面积预测

粮食作物占用耕地面积预测为粮食作物播种面积／粮食作物复种指数。

2.4.1 粮食作物播种面积及复种指数 作物播种面积等于粮食需求量／粮食单产。

1997年以来，白银市农作物复种指数变化在82%～89%。复种指数与地区光热环境有重要联系，短时间内，地区光热环境不会发生较多的变化，复种指数发生大范围变化的可能性程度不大，因此，在预测中假定复种指数略有提升，2020年达到97%的水平。

2.4.2 粮食作物占用耕地面积 根据计算确定了2种方案内各3种粮食需求下占用耕地面积。

表4 白银市粮食作物需耕地面积（2020年）Table4 Cultivated land－damand for crops in Baiyin hm2

2.5 耕地需求量

根据粮食作物占用耕地面积在总耕地面积中的比例（粮作比），即可预测耕地的总需求量。

2.5.1 粮作比的确定 从1997～2005年的统计资料分析，粮食作物占用耕地面积约为80%，呈现粮食作物占耕地面积的比例下降的趋势，符合当前全国农业结构调整方向。按照目前的变化趋势可以得出2020年粮作比为76%。

2.5.2 耕地需求量 耕地需求量＝粮食作物耕地需求量／粮作比，应用上面所求数据，即可以得出白银市规划期内的耕地需求量。

表5 白银市耕地需求量（2020年）Table5 Cultivated land－damand of different programs in Baiyin in 2020 hm2

3 白银市耕地需求量预测结果分析

根据白银市社会经济相关数据和耕地变更调查数据，考虑粮食自给率、区域粮食生产潜力、复种指数、粮作比等因素，制定了不同自给率、不同人均粮食需求标准不同预测方案，得出2020年白银市基于粮食综合生产能力的耕地需求量变化为311 250～374 288hm2。

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