县域耕地―人口―粮食系统与耕地压力研究
中图分类号：F323.211 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）01-0258-05
DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.01.065
耕地-人口-粮食系统是一定区域尺度上的复杂耦合系统，是以耕地资源为载体进行开发利用，以粮食生产、消费和流通为纽带，进而满足人类的粮食需求[1]。现阶段，基于中国后备耕地资源有限和人口持续增长的实情，努力提升区域内现有耕地生产潜力成为解决粮食安全的首要途径[2]，亦是不少学者与政府关注的焦点所在。为权衡系统的动态演变，可基于耕地、人口和粮食选择有关总数和均数指标进行研究，但并不能确切显示耕地资源所承受的压力[2]。为精确量度区域系统内三者之间的复杂联系及协调状态，蔡运龙等[3]建立了耕地压力指数模型，并提出了耕地保护和确保粮食安全的响应措施。关于粮食安全与耕地压力指数的探索大多集中于耕地、人口、粮食的动态变化分析[4-6]、耕地压力的时空分布和变化规律[6-9]以及趋势预测等方面[9-13]；而预测方法的探讨也主要集中于时间序列中的平滑法[9]与回归分析以及灰色GM（1，1）模型[11-13]，但研究主要集中于国家尺度和大区域或省级尺度，对市县等小尺度的讨论偏少[6，7]。然而，我国东、中、西部地区经济发展、城镇化和工业化进程有快有慢，粮食生产格局和耕地保护形势亦存在着巨大差异，而作为城市经济与农村经济结合点的县域，亦是统筹城乡发展的基本单元，其比较优势在于粮食和农业，三大地区内部县域系统因其自然与人文差异更是各有其发展特征。因此，县域耕地-人口-粮食复合系统不仅是区域乃至国家粮食安全的单元细胞，同时是国家粮食生产扶持政策的直接承受者，各层次系统之间、系统内部之间协调发展，对于推进区域协调发展、保障国家粮食供需平衡具有战略意义。
本文以湖北省阳新县为例，对2000 ― 2012年间系统三要素以及耕地压力指数的变动情况进行了剖析，并对其未来的演化趋势进行了预测，进而探索县域耕地-人口-粮食系统的深层次发展规律，为满足长江中游新型工业化、城镇化及农业现代化对土地的需求寻求根本解决之道，对于缓解县域人地矛盾，实现耕地、人口、粮食系统协调发展和经济快速发展，保障“中三角”城市群协调共进、促进中部崛起具有很强的现实意义。
2 耕地压力指数动态变化分析
2.1 耕地资源与人口的动态变化
2.1.1 耕地数量变化 2000-2012年阳新县耕地资源数量出现类似于“S”型曲线的波动变化，总体上呈增加的趋势（图1）。2000-2012年间阳新县耕地面积净增加11 600.00 hm2，平均每年增加966.67 hm2，耕地年变化率达到2.40%。全县耕地面积变化大致经过了3个阶段：
耕地急剧缩减阶段（2000-2003年）。耕地面积共减少2 720.00 hm2，年均减少906.67 hm2，耕地年递减率达到2.25%，是耕地减少较为快速的阶段，其中2001年是耕地减少幅度最大的一年。主要是因为进入21世纪以来，全县小城镇建设步伐加快，土地需求较大，实施了一大批农村水利、改扩公路等建设项目，一批工矿建设项目破土动工，农村违法占地建房行为亦燎原势起；同时比较利益驱动下的农业结构调整成效显著，特别是2001年政府狠抓四大优质工程，耕地面积有所减少；此外，政府加大了对长江沿岸生态环境建设工程的建设，退耕还林、还草、还湖等一系列生态工程正呈兴起之势，再加上农民收入来源的多元化促使部分耕地荒废，这些均导致了耕地面积的不断缩减。
耕地迅速增加阶段（2004-2009年）。耕地面积共增加14 440.00 hm2，年均增加2 406.67 hm2，耕地年变化率达到6.41%，是耕地变化速度最为快速的时期。主要源于2004年国家出台了相关配套策略：一方面阳新县从严施行和坚守农地保护任务和原则，使土地利用行之有序；另一方面，加大了耕地保护工作的力度，全力奉行县级、乡（镇）级土地利用总体规划，从严限制各项建设占用耕地，禁止占用基本农田，强化农村宅基地管理，行之有效地推动工程防护、土地整理等工作，为耕地快速增加做出了突出贡献。
耕地保持稳定阶段（2010-2012年）。2010年以来，阳新县经济增长、城镇化和工业化发展均有所减缓，县乡两级土地利用总体规划修编全面完成，推广严格的耕地总量占补平衡制度，更加紧锣密鼓地进行农用地改造建设任务，同时新农村建设步伐加快，较好地完成了示范点村庄整治任务。
2.1.2 人口数量与人均耕地变化 2000-2012年阳新县总人口呈现增加趋势，由2000年的94.91万人增加到2012年的102.07万人，净增人口7.16万人，人均耕地面积与耕地面积变化类似（图1），经历了减少-增加-趋于稳定的变化历程，总体上是增加的，即由2000年的0.042 hm2/人增加到2009年的0.051 hm2/人，此后几年内一直徘徊在该水平线上，多年人均耕地面积仅为0.045 hm2/人，低于警戒线水平0.053 hm2/人[15]，人地矛盾仍然较为严重。
2.2 粮食产量的动态变化 2.2.1 粮食总产量与人均粮食产量变化 粮食总产量与人均粮食产量变化情况基本一致，均展现出两“V”一倒“U”的波动式增长趋势（图2），全县粮食总产量净增加4.06万t，人均粮食产量净增加17.10 kg/人。其中，2000-2004年粮食总产量呈不均衡“V”字变化，作为“V”字底端的2003年粮食减产主要是因为耕地面积处于最低水平；2004-2006年粮食总产量开始回升，倒“U”型变化初露端倪，2006年粮食播种面积的大幅增加导致产量达到局部最高值32.69万t；2006-2008年粮食产量再次出现“V”字变化，2007年由于旱灾影响，全县粮食产量降至最低，仅为28.73万t；2008年以后，三次产业比重处于不断变化中，第一产业比重持续增加，全县粮食产量增产后劲较足，农业仍然是县域经济发展的重要支点，而种植业又是农业中的重中之重，保证充足的粮食供给依然是巩固县域经济社会发展、县-市-群协调递进发展的基础。
粮食总产量和人口因素决定了人均粮食产量的变化，人均粮食产量与粮食总产量变化相仿。全县人均粮食产量由2000年的323.35 kg/人，增加到2012年的最高水平340.45 kg/人，历年人均粮食产量均值为321.10 kg/人，而湖北省人均粮食产量均值达到363.63 kg/人，2000-2012年间省域与县域人均粮食产量差距有拉大趋势。因此，该县需在提高粮食产量的同时还要控制人口增长，进一步协调优化耕地-人口-粮食系统。
2.2.2 粮食单产变化 全县粮食单产水平实现波动性增加，期间完成了两个“三连增”（图2）。2000-2002年，第一个“三连增”产生的缘由是政府开始狠抓“优质粮棉麻”工程，重点推广优质种子，导致粮食单产有了较大幅度的提高；2003-2006年，粮食单产水平有所下降，主要原因是旅游资源开发逐渐被提上日程，各地进行开荒建设，以致生态环境被破坏，水土流失加剧，影响了局域气候，同时该县农田水利基础设施年久失修，致使排灌效益减小，从而影响了粮食单产水平；2007-2009年，实现另一个“三连增”，到2009年达到最高水平，这要归功于超级稻高产培植与农业机械现代化等先进实用技能的大举推行，使技能方法直接到人、优种良法直接到田，极大地提升了现代农业科技成果的转化率，粮食单产、品质均优于以往；2009年以后，粮食单产水平又大幅度降低，源于近年来该县位于长江中游南岸旱涝交替难以根治，对粮食单产水平有一定负面作用。
2.3 耕地压力指数的动态变化
2.3.1 最小人均耕地面积Smin 关于人均粮食需求量的研究目前说法不一，鲁奇[16]认为，人均粮食消费水平250～400 kg/年为温饱范围，400～600 kg/年为小康范围，400 kg/年刚好为两种消费水平的交叉点；唐华俊等[17]得出“人均水平达到322.07 kg/年基本就能够维持人们的生存标准”的结论。以320 kg/人的粮食消费为准，符合该县现阶段的人民生活水平，设定粮食自给率β=Gi/（320Mi）（式中G为粮食总产量，M为人口数，i为年份）。依据现状人均粮食产量最大值340.45 kg/人以及县域膳食结构改善，将2000、2005、2010、2015年和2020年的人均粮食需求量Gr分别定为345、350、360、370和380 kg/人，其他年份进行线性插值。由计算结果可知，2000-2012年阳新县域最小人均耕地面积总体呈波浪式上升趋势（图3），其中，2003年最低为0.041 hm2/人，2004年以后波动增加至0.058 hm2/人。这说明人民生活水平的提高导致人均粮食需求量连续增长及农业结构调整，引起粮食播种面积占比和复种指数的减小，使得最小人均耕地面积增加，在一定程度上影响了县域耕地-人口-粮食系统的均衡发展，从而增加了其耕地压力。
2.3.2 耕地压力指数K 综合以上结果，依据公式可以计算得到2000-2012年阳新县耕地压力指数K的变化情况（图3）。2000-2012年耕地压力指数均大于1，2006年开始上升为1.1，且持续拉升，其中2000-2005年其年增长速度为0.29%，2006-2012年翻倍增长，达到0.57%，到2012年压力指数接近1.14，耕地压力越来越大。由此可见，最小人均耕地面积大于实际人均耕地面积，粮食供需失衡，粮食处于不安全状态，耕地经受较大压力，且趋于严重，耕地保护形势不容乐观。
3 耕地压力指数的趋势预测
3.1 耕地、人口、粮食变化预测
基于2000-2012年耕地、人口、粮食总产量、粮食播种面积和总播种面积数据建立了GM（1，1）模型，并进行精度检验（表1），模型精度级别均为一级和二级，模拟精度良好，故可用此模型进行预测。
由模型预测结果（表2）可知，2013-2020年该县耕地面积虽有增长势头，但耕地后备资源不足，增长潜力有限；其粮食增长亦不明显，增长速度仅为1.28%，远低于耕地增加速度4.07%，耕地生产力有所滞后；人口继续保持稳定增长，导致人均粮食产量至2020年刚刚超过350 kg/人，远低于湖北省现状水平，与人均粮食需求量的差距有所扩大，影响了阳新县人民平衡膳食目标的实现，不利于巩固和加强县域农业的基础地位以及湖北省粮食主产区重点县地位。因此，未来阳新县耕地与粮食状况不能很好地与人口发展相适应，三者之间存在一定的制约作用，耕地-人口-粮食系统矛盾将继续存在，无益于系统的可持续发展。
3.2 最小人均耕地面积与耕地压力指数预测
根据以上耕地、人口、粮食相关指标的预测值，按前文所述的粮食自给率和粮食需求水平计算得出未来8年耕地压力的预测结果（表2）。
结果表明，2013-2020年，最小人均耕地面积Smin和实际人均耕地面积Sa均将逐年上升，但Sa上升速率小于Smin，从而使耕地压力指数在设定的366～380 kg/人的食物粮食需求水平下均大于1，保持持续增大趋势，到2020年接近1.2。这说明，未来阳新县的耕地压力问题将进一步凸显，耕地生产力水平将低于粮食需求水平，粮食安全形势更加恶化，究其原因可能是因为未来将经济发展作为重点，新型工业化、城镇化用地需求将一直增长，人口不断增加，而其位于丘陵山区，后备耕地资源不足，人多地少，国家和湖北省大力推行的以增加耕地数量、提高耕地质量为核心的国土整治项目影响有限，增加了实现耕地占补平衡目标的困难性，县域粮食安全基础仍比较脆弱，耕地超载严重。这意味着阳新县不能对耕地保护工作掉以轻心，必须继续坚持“十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地”的基本国策，采取相应有效的措施来控制耕地用途转移，努力提升耕地综合生产潜力，实现粮食平稳增产，并指引人们树立正确的消费理念，开创一条生产上低耗费、生活上适当消费的可持续发展之路，加倍重视和保护目前的耕地资源，从而使耕地压力得到有效缓解。 4 结论
通过对县域2000-2012年的耕地、人口和粮食产量随时间的变化特点以及未来8年耕地压力变化趋势分析，得出以下结论。
1）2000-2012年，阳新县耕地面积呈波动增加态势，人均耕地变化相似，但其多年平均值位于警戒值0.053 hm2/人之下，粮食总产量与人均粮食产量变化基本一致，而人均粮食产量与省域差距逐渐拉大，从而使耕地-人口-粮食系统发展不均衡，不利于发挥县域的农业优势和统筹城乡发展。
2）耕地面积的增加，粮食播种面积占比的降低，使得阳新县最小人均耕地面积呈波浪式上升趋势，但由于其上升速度要大于实际人均耕地面积上升速度，耕地压力指数始终大于1，并且快速增加，耕地压力加重，耕地保护形势不容乐观。
3）预测结果表明，未来该县耕地-人口-粮食系统矛盾将愈加凸显，耕地压力指数保持持续增大趋势，阳新县粮食产需差距会逐渐拉大，粮食供需将处于不平衡状态，耕地保护形势将进一步严峻。为实现耕地-人口-粮食系统的可持续发展，阳新县必须改善土地利用布局和结构，努力提高耕地的综合生产能力，加快推进农业现代化，控制人口增长，同时为满足新型城镇化、工业化及农业现代化对土地的需求，可通过适当的控制措施将耕地转换为其他用途，进而逐渐实现缓解耕地压力、保证粮食安全的目标，进而为长江中游各级区域系统地有序发展以及中部崛起提供坚实的基础。
