基于人粮关系的汉江流域湖北段土地资源承载力评价

谢 菲，孙小舟



基于人粮关系的汉江流域湖北段土地资源承载力评价

谢 菲1，孙小舟2

（1.湖北文理学院 数学与计算机科学学院，湖北 襄阳 441053；2.湖北文理学院 管理学院，湖北 襄阳 441053）

土地资源承载力是研究区域人口消费与食物生产、人类需求与资源供给间的平衡关系问题，研究土地资源承载力能为区域发展和生态建设提供科学依据和决策支持. 文章以人粮关系为基础，建立土地资源承载指数(Land Carrying Capacity Index，LCCI)模型，从县、地级市、流域三个尺度定量评价了汉江流域湖北段的土地资源现实人口承载力. 土地资源承载力的研究结果揭示了汉江流域湖北段不同地区土地资源承载力的地域特征与时空演变格局，反映出土地资源、粮食、人口的耦合关系，为湖北省粮食安全和区域可持续发展提供参考.

土地资源承载力；土地资源承载指数；人粮关系；汉江流域

随着经济和社会的加速发展，特别是人口的急剧增长，人地矛盾愈显突出，一些地区超出其土地资源的承受能力，出现了诸如人均耕地减少、土地退化、土地生产潜力下降等问题，进而引起了环境恶化和资源短缺，而这又制约了区域经济的可持续发展[1-2]. 从土地资源承载力已有的实证研究看，以土地生产潜力为基础确定区域人口最大规模是土地资源承载力研究的核心内容，基于耕地与粮食的人口承载力研究始终是国内外土地资源承载力研究的主流. 必须指出，基于土地生产潜力的人口承载量研究寻求的是在特定前提下的人口承载力上限，种种限制因素的存在，土地现实承载力与土地承载潜力存在相当大的差距[3-6]. 本文以人粮关系为基础，建立土地资源承载指数(Land Carrying Capacity Index，LCCI)模型，从县、地级市、流域三个尺度定量评价了汉江流域湖北段(以下简称湖北段）的土地资源现实人口承载力，土地资源承载力的研究结果揭示了湖北段不同地区土地资源承载力的地域特征与时空演变格局，探讨了湖北段土地资源、粮食、人口的耦合关系，试图为湖北省粮食安全与区域可持续发展提供科学依据和决策支持.

1 湖北段土地承载力的历史回顾与现实评价

湖北段土地资源丰富，2012年在册耕地147.1×104hm2，占全国的1.2%，人均耕地1亩，是我国人均耕地较少的地区. 本区粮食等主要农产品生产在我国占有重要地位，位于我国著名九大商品粮基地之一的江汉平原，区内地势平坦宽广，土层深厚肥沃，气候温暖湿润，粮食产量丰富. 2012年全区粮食产量1289.24×104t，占全国的2.2%；肉类219.73×104t，占全国的2.62%；水产品256.7×104t，占全国的4.3%. 汉江流域湖北段土地资源的合理利用与农业持续发展对保障城市生态与农副产品的及时供应具有重要的意义.

基于国务院2000年制定的《2001-2010年中国食物与营养发展纲要》和国家食物与营养咨询委员会2003年提出的中国食物发展的阶段性目标，考虑本区粮食生产与食物消费的现状与趋势，本研究以人均400kg(宽裕)、450kg(小康)和500kg(富裕)为标准，计算了湖北段区内不同消费水平下的土地资源现实承载力，揭示了本区人口发展的粮食安全水平与耕地保证程度. 土地资源现实承载力是在一定生活水平下现实粮食产量所能供养的人口规模，可用公式1到4计算：

(1)

(2)

(3)

(4)

式中，为土地资源现实承载力(人)；为土地资源现实承载力指数；为粮食总产量(kg)；G为人均粮食消费标准(kg/人).P为现实人口数量(人)；R为土地超载率，R为粮食赢余率[7-8].

本研究根据LCCI的大小将湖北段土地承载状况划分为粮食盈余、人粮平衡和土地超载3种一级类型(A)，根据赢余和超载的程度进一步划分为8种二级类型(B)，基于LCCI的湖北段土地现实承载力评价标准如表1所示.

图1为宽裕、小康和富裕标准下2000—2012年湖北段土地承载力计算结果. 由图1可以看出，以2003年为分水岭，除人口指标波动微小外，其他各项指标均呈现截然相反的态势发展.

表1 基于LCCI的土地现实承载力评价标准

2000—2003年汉江流域湖北段土地承载力指数大于1.125，说明土地资源承载力呈超载状态，2003年超载最为严重，为过载水平. 2003年以后，土地承载指数逐年变小，2008和2009年达到平衡有余状态，说明2003年以来湖北段土地承载力明显提高，呈不断增加的趋势.

2000—2012年的13年时间里，小康型和富裕型消费水平下的湖北段土地承载力均低于现实人口数量，全区整体呈粮食亏缺状态，人粮关系略显紧张. 2007年宽裕型消费水平下土地承载力首次高于现实人口数量，全区整体人粮关系在400kg标准下基本平衡有余.

2000年以来，汉江湖北段土地承载力虽略有波动，但区域整体粮食安全水平逐年提高，不同消费水平下的湖北段土地承载力均有所增长.

图1 2000—2012年湖北段土地现实承载力

2 基于人粮关系的湖北段土地资源承载力市域格局

在全区土地承载力研究的基础上，为细致地刻画湖北段土地承载状况的区域差异和时序变化，本研究通过构建土地承载力指数，选取2000、2003、2006、2012年为典型年份，计算了新世纪以来2000、2003、2006年以及近年汉江湖北段的土地承载状况，揭示了土地资源承载力的市域格局.

图2为汉江流域湖北段各市2000、2003、2006、2012年土地承载力计算结果. 由图可知，整体而言湖北段各市土地承载状况差异显著，具体而言：

2003年受流域内种植面积调减和自然灾害的影响，区内粮食产量较上年减少15.4%，各市土地承载力指数大幅上升，超载严重.

武汉市、十堰市、神农架林区为土地承载指数较高的地区，其中武汉市10年来土地承载力指数介于2.74(2003年)～2.46(2006年)之间，为土地承载指数最高的地区；超载非常严重.

襄阳市、荆门市、应城市为承载力指数较低的地区，其中荆门市承载力指数最低，为0.49，达到土地现实承载力评价标准的富裕标准.

就时间分布情况来看，2000—2003年湖北段各市土地承载力指数均呈上升的趋势. 2004—2010年，湖北段各市土地承载力指数均呈逐渐降低的趋势，其中十堰市土地承载力指数由2003年的2.36降至2010年的1.29，降幅高达45.34%，为本区指数降幅最高的地区；应城市土地承载力指数由2003年的0.8，降至2010年的0.67，降幅达16.25%，为本区指数降幅最低的地区. 土地承载力指数的时间变化态势表明，随着粮食生产能力的提高，汉江流域湖北段各市粮食安全水平基本呈上升态势.

图2 2000—2012年湖北段市域土地现实承载力

采用土地资源承载力分级评价标准对湖北段流域各市的土地承载力评价结果表明：

1) 2000年湖北段各市受各种因素影响，粮食生产水平受到限制，人粮关系以土地超载和紧平衡为主要特征；

2) 2003年，湖北段各市受种植面积调减和自然灾害的影响粮食生产水平均显著下降. 襄阳市土地承载力下降，人粮关系由富裕转变为临界超载；仙桃、潜江两市由人粮关系基本平衡向土地超载、严重超载过渡，这三个市的粮食产量达311.2×104t，接近全区的2/5，耕地面积达全区的1/3，人口接近全区的2/5；

3) 2006年湖北段各市粮食产量增长较快，其中汉川和潜江市在人均400kg的消费水平下，人粮关系达到平衡，襄阳市和仙桃市分别达到粮食富裕和盈余水平. 由此，湖北段人粮关系平衡及以上水平的市达到7个，这些市粮食产量占全区的近4/5，耕地面积占2/3之多，人口占1/2以上；

4) 2012年荆门市在人均400kg的消费水平下，土地承载状况达到富富有余，全区粮食盈余的地区达到4个，这些市粮食产量超过全区的67%，耕地面积占55%，人口占41%.

湖北段市域土地资源承载力评价结果表明：2000—2003年以来，湖北段各市粮食安全水平整体呈下降趋势；2004—2012年湖北段各县市粮食安全水平整体呈上升趋势. 一直处于超载的市为武汉市、十堰市和神农架林区，武汉市主要是受到工业发达，耕地面积少，人口数量多的影响. 十堰市和神农架林区则是因为地处鄂西山区，多林地，少耕地，生态环境脆弱，粮食生产能力低.

3 基于人粮关系的湖北段县域土地现实承载力评价

在全区和市域尺度探讨汉江湖北段现实承载力的基础上，基于2000、2003、2006年和2012年的统计资料为基础，本研究采用土地资源承载力指数等指标，计算了湖北段县域尺度的土地承载力，进一步详尽地描述了湖北段县域人粮关系的空间格局、区域差异及其演变规律.

基于表1土地承载力二级评价类型(B1-B8)，结合2000—2012年各县统计数据得出2000、2003、2006和2012年湖北段土地承载力评价结果(图3)，等级1～8分别代表富富有余、富裕、盈余、平衡有余、临界超载、超载、过载、严重超载.

图3 2000—2012年湖北段各市土地现实承载力评价结果

从空间上看，本区土地承载力的高低与地形类型，土壤类型和人口分布高度吻合，地域上呈现“两低一高”的空间分布特点，具体表现为西部(鄂西山地)和东部(武汉城市圈)土地承载力低，中部(鄂北岗地和江汉平原)土地承载力高. 就时间变化情况来看，从2000到2003年湖北段绝大部分县域人粮关系恶化；但2004到2012年，湖北段县域人粮关系大部由土地超载逐渐向粮食平衡、盈余转变，区域粮食安全水平显著提高.

2000年湖北段县域土地承载力以人量关系基本平衡为主要特征，其中粮食盈余地区有8个，相应土地面积占29.56%，人口占24.69%，粮食产量占49.28%；人粮平衡地区有7个，相应土地面积占24.87%，人口占18.14%，粮食产量占20.14%；土地超载地区有11个，相应土地面积占45.57%，人口占57.16%，粮食产量占30.58%，这部分县市粮食产量缺口较大，人粮关系紧张.

2003年湖北段各县人粮矛盾是这13年间最突出的一年，区内以人口超载为主要特征，近半县严重超载，人粮矛盾严重紧张. 其中土地超载的县为19个，占全区的73.08%，相应土地面积占75.46%，人口占78.54%，粮食产量占56.57%；粮食盈余地区仅为7个，占全区的26.92%，相应土地面积占25.54%，人口占21.46%，粮食产量占43.43%.

2006年湖北段土地承载力由人口超载转为盈余，粮食盈余的县市个数10个，占全区的38.46%，相应土地面积占33.53%，人口占27.93%，粮食产量占52.76%；人粮平衡的县个数为7个，占全区的26.92%，相应土地面积占24.76%，人口占20.74%，粮食产量占21.40%；土地超载县个数为9个，占全区的34.62%，相应土地面积占41.71%，人口占51.32%，粮食产量占25.84%.

2012年湖北段粮食盈余的县达到11个，占全区的42.31%，相应土地面积占38.47%，人口占32.8%，粮食产量占60.11%，土地超载县7个，占全区的26.92%，相应土地面积占34.22%，人口占43.97%，粮食产量占18.84%，人粮关系以粮食盈余为主要特征.

尽管2003年以后湖北段县土地承载力提高，人粮矛盾缓和，整体以粮食盈余为特征，但全区土地超载县基本保持在30%左右，如何通过分工协作保障区域粮食安全是有待进一步研究的问题.

汉江流域湖北段区内饲料作物种植广泛，牛、羊、猪等畜类养殖业较发达；河流、湖泊和水库面积广大，水产资源丰富，其中汉江上游的丹江口水库，总面积达846km2，是亚洲第一大人工湖. 畜类养殖业和水产业综合生产能力位列全省前列，汉江流域湖北段各县市牛羊肉和水产品产量较大，无论过去、现在还是将来，在这些县市食物安全中扮演着十分重要的角色和地位. 本研究在计算了仅考虑原粮的土地资源承载能力基础上，采用肉类和水产折粮系数，计算了2012年汉江流域湖北段26个内县市肉类和水产品的原粮当量，在此基础上，对比分析了考虑副业和渔业前后汉江流域湖北段土地资源承载力的变化情况.

考虑肉类和水产品在流域内粮食安全中的作用后，根据各类产品粮食耕地折算系数(表2)进行相应的折算后，汉江流域湖北段土地资源承载力评价结果(表3)表明，2012年粮食盈余县由11个增加到24个，相应土地面积由38.5%增加到87.52%，人口由32.8%增加到66.86%，粮食产量由60.1%增加到84.1%. 可见，肉类和水产品在汉江流域湖北段县食物供应中地位重要，副业和渔业提高了汉江流域湖北段的土地资源承载力.

表2 各类产品粮食耕地折算系数

表3 2012年湖北段县域土地现实承载力评价结果(考虑肉类和水产产量)

值得一提的是，从全国范围看，因结构调整和灾害等原因，自1999年起我国连续5年粮食减产，特别是2000年以后粮食减产的幅度较大. 2000年粮食总产量比上年减产460亿公斤，这是减幅最大的一年；2001年比上年减产约100亿公斤；2002年粮食总产量比上年略有增加，但增幅很小. 2003年全国粮食总产量约为4307亿公斤，是1991年以来的最低值，产量减少263亿公斤. 从湖北省的粮食生产情况来看，耕地面积(图4)和产量连续6年下降. 2003年粮食播种面积仅为349万公顷，粮食产量192亿公斤，分别比2002年减少39万公顷和13亿公斤. 2003年湖北省粮食播种面积为1949年以来的最低水平，粮食产量为1982年以来的最低水平. 实际上，从2002年开始，湖北省全省人均粮食生产水平就已经低于全国人均粮食生产水平. 2003年湖北省人均粮食产量为320公斤，而全国人均粮食产量则为331公斤，也就是说，那两年来湖北省不得不面对一个尴尬的现实：由一个传统粮食主产区变成了一个名副其实的粮食主销区.

需要指出的是，国家农业政策是影响农业发展和粮食安全的重要途径.“十五”(2000－2005)之初，国家开始了以减轻农民负担为中心，取消“三提五统”等税外收费、改革农业税收为主要内容的农村税费改革，截止2006年全面取消农业税. 中央对三农问题采取“少取、多予、放活”的惠农政策，顺应了时代的要求，适应了世界经济一体化的发展形势，大大激发了农民农业生产的积极性，大量农民工从沿海发达地区返乡，推动了区内粮食生产的发展. 2004年至2010年中共中央连续六年发布以“三农”(农业、农村、农民)为主题的中央一号文件，强调了“三农”问题在中国的社会主义现代化时期“重中之重”的地位. 2011年中央一号文件公布，指出今后10年水利投入翻番. 这些政策都是农民农业生产的强心剂，对于农业增产，农民增收，加强农业基础地位，保证国家粮食安全，增加土地资源承载力，促进人地和谐具有十分重大的现实意义.

图4 2000—2012年湖北段耕地面积变化(单位/104hm2)

4 结论

本研究从资源平衡关系入手，建立土地现实承载力模型，从县、地级市、区域三个层面，定量揭示了汉江流域湖北段不同地区土地现实承载力的地域特征与空间格局，研究结果表明：

1)土地承载力的历史回顾与现实评价表明，新世纪湖北段土地承载力经历了人粮关系紧张(2000—2003年)、人粮平衡(2006—2007年)以及粮食盈余(2008—2012年)的历史进程，整个流域粮食安全水平迅速提高；

2)湖北段土地承载状况空间分布与地形类型，土壤类型和人口分布高度吻合，呈现“两低一高”的特点. 西部山区的十堰市和神农架林区、东部武汉及周边市土地超载严重，中部鄂北岗地的襄阳市和江汉平原的荆门、仙桃等市粮食富余，2004年以来大部分市域粮食安全水平呈提高趋势；

3)湖北段县域土地承载力现状评价结果表明，在人均消费400kg的水平下，湖北段县域人粮关系整体由土地超载逐渐向粮食盈余转变，区域粮食安全自给水平有所提高，肉类和水产养殖业在一定程度上提高了湖北段的土地资源承载力和粮食安全水平. 2012年湖北段粮食平衡有余及盈余县市的面积和数量比重远超过超载的县市，人粮关系以粮食盈余为主要特征. 但湖北省属于亚热带季风气候区，降水的年际和年内变率较大，水旱等农业气象灾害频发，这在一定程度上成为湖北段土地资源人口承载力良性发展的不稳定因素. 再加上粮食收购价格偏低，农资价格上涨等因素，这种不稳定的风险将会加大.

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Evaluation of Land Carrying Capacity of the Han River(in Hubei Province) Based on Man-grain Relationship

XIE Fei1, SUN Xiaozhou2

(1.School of Mathematical and Computer Sciences, Hubei University of Arts and Science, Xiangyang 441053, China; 2.School of Management, Hubei University of Arts and Science, Xiangyang 441053, China)

Based on the man-grain relationship, it established a LCCI(Land Carrying Capacity Index) model, quantitativly evaluated the present population carrying capacity of the land resources in the Han River( in Hubei Province) from three aspects: counties, prefecture-level cities, and drainage basins.The result revealed the geographical features and spatio-temporal evolution pattern of land carrying capacity in different areas of Hubei Province, discussed the coupling relationship between land resources, grain and the population.

Land carrying capacity; Land carrying capacity index; Man-grain relationship; The Han River basin

P964

A

2095-4476(2014)05-0042-06

2014-04-07

湖北省教育厅项目(14Q090); 湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划项目(T201324)

谢 菲(1985— ), 女, 湖北随州人, 湖北文理学院数学与计算机科学学院助教.

(责任编辑：徐 杰)