遼寧中部平原耕地生產(chǎn)潛力及人口承載力的研究

賈樹海，王 晉，潘錦華，馬 月，邱志偉，沈玉玉

(1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 土地與環(huán)境學(xué)院，遼寧 沈陽 110161;2.遼寧省國土資源調(diào)查規(guī)劃局，遼寧 沈陽 110032)

隨著人口的迅速增長，資源、環(huán)境、人口三者的矛盾日益尖銳。自然資源中最根本的是土地資源，人口不斷增長，而土地面積卻是有限的，全世界絕大多數(shù)地區(qū)的人均耕地面積都呈現(xiàn)下降趨勢。因而，提高土地生產(chǎn)潛力和土地人口承載量成為眾所矚目的問題。人口承載力是指一定區(qū)域在未來時(shí)間尺度上，以預(yù)期的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及與此相適應(yīng)的物質(zhì)生活水準(zhǔn)為依據(jù)，利用其自身土地資源所能持續(xù)、穩(wěn)定供養(yǎng)的人口數(shù)量。它綜合地反映出了區(qū)域土地、人口與糧食間的關(guān)系。國內(nèi)部分省市已經(jīng)開展了這方面的研究［1-2］，這對于制定當(dāng)?shù)剡m宜的土地政策與人口政策，確保糧食的安全供應(yīng)和人民生活水平的提高具有十分重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

遼寧省中部平原區(qū)介于遼東、遼西山地丘陵區(qū)之間，屬松遼平原南端，由遼河及其支流沖積而成，地處121°34′-125°06′E，39°55′-43°29′N。東西最大橫距約110 km，南北最大縱距約230 km。包括沈陽、錦州、鐵嶺、遼陽、營口、盤錦等6市。該區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候帶，全年平均氣溫為7.9～9.5℃，年降水量為567.7～722 mm，無霜期為165～188 d，≥10℃積溫3 000～3 400℃，地表水資源豐富，水利設(shè)施完善，全省中型以上排灌站和0.7萬hm2以上灌區(qū)主要分布在中部平原區(qū)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)旱澇保收提供了保障，是遼寧的重要商品糧食基地，也是國家東北商品糧基地的重要組成部分。

1.2 灰色系統(tǒng)預(yù)測模型

灰色系統(tǒng)是指信息不完全確知的系統(tǒng)，它介于白色系統(tǒng)與黑色系統(tǒng)之間?；疑到y(tǒng)預(yù)測的主要特點(diǎn)在于可處理小樣本、短序列建模問題，克服了統(tǒng)計(jì)回歸分析方法需要大樣本序列的弊端［3］。耕地面積與人口數(shù)量的變化過程受到自然、經(jīng)濟(jì)、社會等多種因素的影響，包含確定因素，也包含不確定因素，因此可看作一個(gè)灰色系統(tǒng)。采用 GM(1，1)累加生成的數(shù)列模型進(jìn)行預(yù)測，設(shè)數(shù)列為所要預(yù)測的某項(xiàng)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)，并對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行一次累加，得到新的數(shù)列。用微分方程求解得出預(yù)測模型函數(shù):

式中:b、a為參數(shù)，采用最小二乘法估計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕地面積預(yù)測

由于該區(qū)建筑用地增加占用耕地，導(dǎo)致耕地減少，雖然遼寧省實(shí)施耕地占補(bǔ)平衡的政策，但是由于該區(qū)的耕地后備資源緊缺，只能采取在遼西或遼東實(shí)施異地占補(bǔ)，因此遼寧省中部平原區(qū)的耕地面積呈現(xiàn)下降的趨勢 (表1)。采用灰色系統(tǒng)模型GM(1，1)對其耕地面積進(jìn)行預(yù)測，并進(jìn)行模擬值與其實(shí)際值間相對誤差的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)實(shí)際值與模擬值很接近，其相對誤差均在0.26%以下。經(jīng)精度檢驗(yàn)，后驗(yàn)差比值 (C)為 0.399，概率 (P)為1.00，前者達(dá)到了2級精度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)［4］，后者達(dá)到1級精度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) (表2)。表明耕地面積預(yù)測模型可信度較高，利用該模型預(yù)測，到2020和2030年時(shí)，全區(qū)耕地面積分別為134.52萬 hm2和132.82萬hm2。

表1 遼寧省中部平原區(qū)糧食作物面積實(shí)際值與模擬值的比較 萬hm2

表2 灰色預(yù)測模型精度檢驗(yàn)等級的標(biāo)準(zhǔn)

2.2 糧食作物單產(chǎn)預(yù)測

遼寧省中部平原區(qū)2000-2007年耕地糧食平均單產(chǎn) (表3)表明，其糧食單產(chǎn)雖然在2004和2006年略有下降，但總體上呈現(xiàn)出上升的趨勢。采用灰色系統(tǒng)模型GM(1，1)進(jìn)行糧食平均單產(chǎn)量的預(yù)測，其實(shí)際值與模擬值間的相對誤差在0～0.95%范圍內(nèi)，C為0.126，P為1，均達(dá)到了1級精度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) (表2)。表明耕地面積預(yù)測模型可信度較高，利用該模型預(yù)測，到2020和2030年時(shí)，全區(qū)耕地糧食平均單產(chǎn)分別為7 238.90 kg·hm-2和 7 423.30 kg·hm-2。

2.3 糧食作物比例預(yù)測

糧食作物的播種面積占農(nóng)作物總播種面積的比例，除了取決于糧食需求量多少之外，還與市場經(jīng)濟(jì)關(guān)系密切。遼寧省中部平原區(qū)的經(jīng)濟(jì)作物主要有棉花、油料 (主要是花生)、烤煙、甜菜等。并且它們在省內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所占比重不大，發(fā)展比較穩(wěn)定，糧食作物比例一直穩(wěn)定在70% ～80% (表4)，預(yù)計(jì)未來20年全區(qū)糧食播種面積比例將穩(wěn)定在70%左右。

表3 遼寧省中部平原區(qū)糧食單產(chǎn)實(shí)際值與模擬值的比較 kg·hm-2

表4 遼寧省中部平原區(qū)2000-2007年糧食作物的面積及比例

2.4 耕地生產(chǎn)潛力預(yù)測

根據(jù)上述耕地面積、糧食平均單產(chǎn)量、糧食作物播種面積的比例預(yù)測結(jié)果，計(jì)算耕地生產(chǎn)潛力。預(yù)計(jì)到2020和2030年全區(qū)耕地生產(chǎn)潛力分別為973.75萬 t和 985.97 萬 t。

2.5 人口動態(tài)預(yù)測

2.5.1 人口增長率法

根據(jù)基準(zhǔn)年的人口基數(shù)、人口出生率和人口死亡率推算未來人口［5］。遼寧省中部平原區(qū)2000-2007年的人口出生率和人口死亡率見表5，現(xiàn)階段年均人口出生率和人口死亡率分別為8.27‰和5.50‰，并假定該地區(qū)人口今后仍按此平均增長率繼續(xù)增長，采用下列公式預(yù)測人口數(shù)量:

Y=P o ×［1+(m-n)］t。

式中 :Y預(yù)測年人口;P o預(yù)測基準(zhǔn)年人口 ;t預(yù)測時(shí)間段;m平均出生率;n平均死亡率。

利用上述方法預(yù)測得出2020和2030年全區(qū)總?cè)丝趯⒎謩e達(dá)到1 933.11萬人和1 984.16萬人。

表5 遼寧省中部平原區(qū)1999-2007年人口的自然增長率

2.5.2 灰色模型預(yù)測法

利用表4中2000-2007年全區(qū)總?cè)丝诘臄?shù)據(jù)，采用灰色系統(tǒng)模型GM(1，1)預(yù)測全區(qū)總?cè)丝诘脑鲩L，并對其預(yù)測模型進(jìn)行精度檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)C為0.222，達(dá)到了1級精度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。說明GM(1，1)人口預(yù)測模型可信度高，利用該模型預(yù)測，到2020和2030年時(shí)，全區(qū)總?cè)丝诜謩e為1 958.11萬人和2 032.96萬人。

2.5.3 人口預(yù)測結(jié)果

采用上述2種方法對遼寧省中部平原區(qū)未來年份總?cè)丝跀?shù)進(jìn)行了預(yù)測，發(fā)現(xiàn)灰色模型法比人口自然增長率法預(yù)測結(jié)果偏高，但兩者預(yù)測值間差異不大，在0.14%～2.46%范圍內(nèi)。取其平均值作為該區(qū)人口預(yù)測值，即到2020和2030年全區(qū)總?cè)丝趯⒎謩e達(dá)到1 945.61萬和2 008.56萬人。

2.6 糧食消費(fèi)水平

人均糧食消費(fèi)水平是衡量耕地、人口承載力的一個(gè)重要指標(biāo)。隨著城鄉(xiāng)居民收入水平的提高，生活條件的改善，膳食及營養(yǎng)結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生了較大的變化。在城鄉(xiāng)居民生活水平逐漸提高的情況下，糧食的直接消費(fèi)量 (如口糧)將不斷下降，而間接消費(fèi)量 (即種子用糧、飼料糧、釀造糧等)則迅速增加。因此，即使遼寧省中部平原區(qū)城鄉(xiāng)居民在未來年份對口糧的需求呈減少之勢，但對肉、蛋、奶、禽類及其它糧食制品的需求量上升，因而糧食總消費(fèi)量仍是增加的。采用人均糧食消費(fèi)量作為物質(zhì)生活水準(zhǔn)，其中富裕型為年人均550 kg，小康型為500 kg，溫飽型為450 kg［5-7］。以糧食產(chǎn)量作為土地生產(chǎn)能力來推算土地的人口承載量。

計(jì)算公式為:土地承載人口數(shù)=糧食總產(chǎn)/人均消費(fèi)糧食。

2.7 人口承載力預(yù)測

由前述的遼寧省中部平原區(qū)未來年期預(yù)測的糧食生產(chǎn)總量、總?cè)丝诹亢湍耆司Z食消費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，確定該區(qū)人口承載量 (表 6)，表 6中結(jié)果顯示，2020年土地生產(chǎn)的糧食可供養(yǎng)活人口為富裕型1 770.45萬人、小康型1 947.49萬人、溫飽型2 163.88萬人;2030年土地生產(chǎn)的糧食可供養(yǎng)活人口為富裕型1 792.67萬人、小康型1 971.93萬人、溫飽型2 191.04萬人。預(yù)期到2030年前，全區(qū)人均糧食消費(fèi)水平若以溫飽型計(jì)算，耕地資源承載的人口率可達(dá)111.22%～100.10%，表明糧食的生產(chǎn)量完全可以滿足全區(qū)居民的溫飽需求。若達(dá)到小康型糧食消費(fèi)水平時(shí)，耕地資源的人口承載率為109.09%～98.18%，表明糧食的生產(chǎn)量基本可以滿足全區(qū)居民的小康需求。但若達(dá)到富裕型糧食消費(fèi)水平時(shí)，耕地資源僅能提供91.00% ～89.25%的總?cè)丝诩Z食需求量，超載人口175.16萬人 ～215.89萬人，年缺口糧食87.58萬t～118.74萬 t。因此，耕地資源的供應(yīng)與人均糧食的需求存在著一定的矛盾。

表6 遼寧省中部平原區(qū)未來年期耕地、人口承載力的預(yù)測

3 小結(jié)

通過預(yù)測認(rèn)為:2020和2030年遼寧省中部平原區(qū)耕地生產(chǎn)潛力分別為973.75萬t和985.97萬t;2020年、2030年人口總量增長不明顯，人口自然增長率維持在一個(gè)較低的水平，年均增長6.36萬人;2020和2030年全區(qū)人均糧食消費(fèi)水平若以溫飽型和小康型計(jì)算，糧食的生產(chǎn)量基本可以滿足全區(qū)居民的需求，若達(dá)到富裕型糧食消費(fèi)水平時(shí)，將會超載人口175.16萬人和215.89萬人，年均缺口糧食87.58萬 t和118.74萬 t;因此，要保證人人過上富裕生活，耕地資源的供應(yīng)與人均糧食的需求存在著一定的矛盾，形勢不容樂觀。

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