基于粮食安全的宝鸡市土地承载力研究

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　　摘 要：研究目的：基于粮食安全的角度研究宝鸡市土地承载力，对区域土地、人口、粮食与发展具有一定的预警功能，对保证土地利用的可持续发展和社会的稳定具有重要意义；研究方法：运用土地承载力（LCC）模型、土地承载指数（LCCI）模型，借助ArcGIS软件平台，对宝鸡市土地承载力进行时间格局和空间格局动态分析，客观确定了宝鸡市土地承载力；研究结果表明：宝鸡市2007—2014年土地承载力属于粮食盈余类型，土地承载力由缓慢上升到缓慢下降的变化，这与城市化进程的加快和人口规模的增加有着密切的关系；宝鸡市2014年土地承载力属于粮食盈余类型中的盈余级别，各县区土地承载力在空间分布上呈现差异性，整体表现为宝鸡市东北部的土地承载力优于西南部，且东北部的县区呈现土地承载力的空间集聚效应；研究结论：说明宝鸡市人地矛盾仍然存在但不是十分突出，耕地承载力总体状况良好，应充分挖掘土地承载潜力，促进宝鸡市农业、人口、土地、经济能够协调发展。
　　关键词：土地承载力；粮食安全；土地承载指数模型；宝鸡市
　　中图分类号：S-3 文献标识码：A
　　DOI：10.19754/j.nyyjs.20190515003
　　基金项目：国家自然科学基金（项目编号：31170664，31670549）
　　*为本文通讯作者引言
　　土地凝聚着人类过去与现在的劳动成果，是人类赖以生存和发展的基础，作为一种不可代替的自然资源，是区域内经济建设、生产发展、环境资源和人口的基本载体[1]。土地承载力可以表示在一定地区一定环境条件下能够持续供养的人口总数，是揭示人地关系的一个重要的综合性指标[2]。
　　随着中国城市化快速扩展，区域人口大量增加，土地的供求矛盾越来越大。从20世纪80年代起，我国的土地承载力研究开始得到了迅速发展，其前期的研究大多与生态学相关[3]，并侧重于以粮食为基础进行土地承载力计算[4]。后期研究更关注人地协调，从资源整体性出发，且研究方法也日渐丰富，主要有：多目标决策分析、生态足迹法、系统动力学法、农业生态区域法等[5]。宝鸡市位于八百里秦川的西部，是陕西省第2大城市，由于宝中铁路、陇海铁路、宝成铁路在此交汇，所以成为我国西部贯通东西、构架南北的交通枢纽，对于建设“大西安”成为全国第9个中心城市起着不可替代的辅助作用，同时宝鸡市是西北地区重要的商品粮食生产基地，因此研究宝鸡市土地承载力对于西北地区的粮食安全具有重大的意义。本文在分析宝鸡市的土地利用状况和人口发展现状的基础上，运用土地承载力模型及土地承载指数模型对宝鸡市土地承载力进行时间格局和空间格局动态分析，以期为研究区制定土地、农业、人口、协调人地关系提供科学依据。
　　1 研究区概况
　　宝鸡市处于关中平原西部，辖3区9县。位于E106°18′21″～108°03′14″，N33°34′50″～35°06′16″之间，西北与甘肃省天水市和平凉市相邻，南面与陕西省汉中市相接，东部与陕西省咸阳市、西安市、杨凌市相接。宝鸡市地质构造较为复杂，主要由秦岭、关山山地和渭北黄土台塬、渭河谷地等不同地貌类型构成。山地和丘陵为其主要的地貌类型，其中山地占总面积的56%，丘陵占总面积的26.5%，山原占总面积的17.5%，全市土地总面积18172km2，其中耕地总面积为37.87万hm2，有效灌溉面积18.6万hm2，占总耕地面积的53%。气候属于暖温带半湿润气候，雨水充沛，年降水量在710～1000mm[6]。
　　2 研究方法
　　2.1 土地承载力（LCC）模型
　　3 宝鸡市土地承载力
　　3.1 宝鸡市土地承载力时间格局动态变化及分析
　　以2007—2014年时间序列为纵轴，应用土地承载力模型与土地承载指数模型研究宝鸡市土地承载力时间格局动态变化。本文所收集的社会经济数据，包括各市人口数量、粮食、棉花、油料以及蔬菜产量等，来自于2008—2015年《宝鸡市统计年鉴》，对收集数据预处理，根据粮作比换算系数，棉花、油料、蔬菜、水果、分别与粮食的换算系数为：0.2、3.1、0.2、0.2。应用公式（1）、（2）、（3）、（4）计算如下。
　　由图2可分析，从时间格局的角度分析，基于LCCI的土地承载力分级评价标准，宝鸡市2007—2014年土地资源力属于粮食盈余类型。研究表明，宝鸡市土地承载状况优良，2007—2010年宝鸡市的粮食生产总量、土地承载力、粮食盈余率缓慢上升，而土地承载力指数、人口超载率缓慢下降；但在2010—2011年，宝鸡市的粮食生产总量、土地承载力、粮食盈余率突然下降，而土地承载力指数、人口超载率突然上升；虽然2012—2014年的粮食生产总量、土地承载力、粮食盈余率相比2011年有所上升，但整体趋势是逐渐下降，而土地承载力指数、人口超载率呈现上升趋势。具体分析，宝鸡市的粮食总量由开始的逐步增加到后面的逐步减少，但其在较小的范围内波动，究其原因，在2010—2014年间，随着城市化脚步的加快，产业的转型，提供更多的就业机会，乡村人口的数量由约276.22万人减少到约270万人，加上农村人口结构中，老人、妇女儿童的数量占比增大，这使得从业农业生产的劳动力减少，耕地数量也会随之降低，而经济的发展对建设用地的需求量日益增加，基础设较好的土地转变为其他用地，这些都成为粮食总量减少的原因。但是粮食总量还较为稳定，这与农业快速发展，更多的科学技术、培育方式、产品育种引进应用于农业生产中，提高了农业生产的效率与单位面积的产量。从事农业生产的新型农民出现，拥有创新观念与丰富知识的新农民，进行规模化的科学种植经营，也能提高单位面积的粮食产出量。这些都可以表明宝鸡市土地质量良好，可以保证本市的粮食安全；宝鸡市的土地承载力同粮食总量表现出同样的趋势，结合粮食总量可分析，随着粮食总量的变化其土地承载力有下降的趋势，但其整体土地承载力的狀况是优良的，土地承载力在2010年达到了最高点，这年粮食生产总量相较前1a增加了4.8%，但人口总数相较前1a减少了0.3%，这与农业发展的转型优化、新技术的投入所带来高质量的生产效率有很大联系，加上宝鸡市在“十一五”规划中制定的农业政策的稳步落实，保障了农业经济的发展；土地承载力指数表现出波动上升的趋势，变化范围在0.68～0.88，揭示粮食自给率高，但随着人口数量由开始的逐步减少到后面的逐步增加的变化，土地承载指数表现出有上升的趋势，城市化进程的较快，第二产业、第三产业的比重逐年增加，更多行业的产生与基础服务设施的完善，吸引周边更多城市人口的流入，容纳人口规模的增大，引起土地承载指数上升；人口超载率缓慢上升，说明人口与粮食之间矛盾仍有冲突，应该控制动态稳定的人口规模；粮食盈余率表现出下降的趋势，但波动范围较小，说明粮食较充足，但目前宝鸡市人民对粮食的需求还有所增加。而2011年粮食突然减产属于特殊情况，经查阅资料，发现是由于2011年播种时期气候干旱和病虫害泛滥及收获时期强降雨的影响，这是自然灾害不可避免。 　　3.2 宝鸡市土地承载力空间格局动态变化及分析
　　以宝鸡市2014年各地区为研究范围，应用土地承载力模型与土地承载指数模型研究宝鸡市土地承载力时间格局动态变化。本文所收集的社会经济数据，包括各市人口数量、粮食、棉花、油料以及蔬菜产量等，来自于2008—2015年《宝鸡市统计年鉴》，对收集数据预处理，根据粮作比换算系数，棉花、油料、蔬菜、水果、分别与粮食的换算系数为：0.2、3.1、0.2、0.2。应用公式（1）、（2）、（3）、（4）计算如下。
　　由表2数据分析，基于LCCI的土地承载力分级评价标准，从整体上，宝鸡市2014年土地资源力属于粮食盈余类型中的盈余级别，但所辖的其它县区的土地承载力在空间上存在一定的差异性。具体分析，属于粮食盈余类型中富富有余级别的有1个县：太白县。虽然人口仅占宝鸡市人口的1.4%，但其处于黄柏塬二郎坝的小盆地土地质量优良，粮食产出率高，所占的土地面积相较于宝鸡市其它县区较大，正是因为在这种人少地多且土地质量优等的情况下，所呈现的土地承载力处于优良状态，可开发利用的强度大。在今后的发展中，除了继续发展其生态旅游业，保护优良耕地，还可以同时推进其他产业发展，吸纳更多的人口，充分挖掘其土地承载潜力。属于粮食盈余类型中富裕级别的有5个县：千阳县、麟游县、凤翔县、岐山县、扶风县。占县区总数的42%，這几个县均位于宝鸡市东北部，大部分处于渭北黄土台塬地区，土地质量较好，该地区粮食生产总量在2014年占全市的59%，人口总数占全市人口总数的42%，其土地承载力状况较好，呈现出一定的空间集聚效应，在满足本地区人民对于粮食的需求的同时也可以为其他粮食紧缺的地方提供粮食供应。该连片区域应充分利用其土地承载力的优势，形成连片成区的高标准基本农田，在农业发展中充分发挥农业生产规模效应，进一步提高粮食产量，节约集约用地，为其他产业的引进提供一定的土地规模，促进该地区粮食、经济、人口的均衡发展。属于粮食盈余类型中的盈余级别有2个县：陇县、眉县。陇县位于关山和渭北高原之间，眉县地貌为黄河中游川塬沟壑区，这2县区的土地质量相较于东北部较差，其粮食总量占宝鸡市粮食总量的16%，人口数占宝鸡市人口总数的15%，土地承载力状况良好，陇县、眉县在经济发展领域的第二产业占比分别为50.2%、53.8%，应继续保持多产业共同发展，同时注意保护耕地数量的稳定性，达到县区可持续发展的目的。属于人粮平衡类型的平衡有余级别有2个县区：陈仓区、凤县。陈仓区主要由山、塬、川组成的地貌，凤县主要地处秦岭山脉，2县区相邻，虽然土地面积占宝鸡市面积较大，但其耕地质量状况较差，生产的粮食数量占宝鸡市粮食总量的17%，人口数占宝鸡市人口总数的19%，其中陈仓区的人口为宝鸡市人口最多的县区，多达约60.09万人，该地区经济发展较快，以人均400kg的粮食计算，可基本满足本地区粮食的需求。属于人口超载类型的严重超载级别的有2个县区：渭滨区、金台区。渭滨区地处秦岭山区与渭河阶地，金台区位于渭河断陷盆地，2地区的土地质量差，其粮食总量占宝鸡市的3.5%，但是人口总数确占宝鸡市的22.7%，究其原因，主要是该地区是宝鸡市中心发展城区，经济的快速发展与二三产业的集聚使得原本的土地面积减少，建设用地的需求量增加，同时吸引更多人来此就业，导致人地矛盾突出，不利用本地区可持续发展，需要从周围县区调取粮食以满足本地区人民对于粮食的需要。在今后的发展中，该地区需要节约集约用地，控制建设用地的数量，合理布局各产业，使得地尽其用；需要控制人口数量，进一步缓解人地矛盾的尖锐。
　　本文借助ArcGIS软件的操作平台，对宝鸡市各县区进行矢量化绘制，建立宝鸡市12个县区的土地承载力属性数据库，并输出宝鸡市12个县区的土地承载力空间分布图，以期能够直观明了的显示各县区基于人粮关系的土地承载力在空间上的分布规律与差异性。由图3分析，可知，从空间格局角度分析，2014年宝鸡市土地承载力属于粮食盈余类型中的盈余级别。研究表明，宝鸡市整体土地承载状况优良，但县区在空间上存在明显的差异性。从整体上，宝鸡市土地承载力状况从西南到东北方向上表现出越来越好的趋势，这与该地区的土地质量存在的明显的联系，西南多为山、川、塬地区，而东北部多为渭北黄土台塬地区。宝鸡市辖3区9县，其人口位居陕西省的第2，地质构造复杂，以渭河中轴向东扩展，呈现“六山一水三分田”格局，秦岭群峰与渭河平原构成宝鸡市地貌主体[12]。在东北部出现的空间承载力明显的集聚效应，这与该地区地貌特征的类似，及产业比重的分布有着很大的联系，应该充分挖潜该地区的土地承载潜力，达到各方面的协调发展。此外位于宝鸡市南部的太白县，由于其是“天然的生态氧吧”，优良的耕地状况，加上人口规模的稀少，使之成为土地承载力最为优良的区域。值得一提的还有处于宝鸡市中部地区的金台区与渭滨区，该区域经济发展迅速，居住人口众多，但其土地的面积的占比在宝鸡市较小，其建设用地与农用地需求矛盾也十分突出，才会导致人地矛盾尖锐[13]。
　　4 结论与讨论
　　4.1 结论
　　宝鸡市作为陕西省第2大城市，是陕西省重要的商品粮供应地区，研究改区域的土地承载力，不仅能够为宝鸡市农业与经济的协调发展提供科学的依据，而且对于周边城市的粮食安全提供一定的保障作用。
　　宝鸡市2007—2014年土地资源力为粮食盈余类型。宝鸡地处关中西部，以渭河为中轴向东扩展，其处于渭北平原的土地耕地承载力较好。能够满足人们对于粮食的需求量，虽然城市化速度落后于陕西省其他城市，但是其城市的生态环境优于陕西省其他城市，随着城市化进程的加快，农业产业结构的转变，人口规模的增加，其土地承载力有下降的趋势，人地矛盾仍然存在，但不是十分突出，今后城市可持续发展，耕地承载力状况良好。
　　宝鸡市2014年土地资源承载力属于粮食盈余类型中的盈余级别。宝鸡市辖3区9县，其人口位居陕西省的第2。其土地承载力，富富有余级别有1个县；富裕级别有5个县；盈余级别有2个县；平衡有余级别有2个县区；严重超载级别有2个县区。从其空间布局分析，宝鸡市东北部整体的土地承载力优于西南部，且东北部县区的土地承载力在空间上表现出一定的空间集聚特征，处于土地承载力粮食盈余类型中的富裕级别，这与其平原地势和临近渭河水源拥有良好的耕作条件密不可分，同时规模化的农业生产经营，提高的单位面积的粮食产出；分析2个超载县区即渭滨区与金台区，这2个区作为宝鸡市中心发展城区，人口总量较大，但其粮食生产总量和土地面积占宝鸡市比例低，尤其是建设用地与农用地之间的冲突巨大，导致人地矛盾突出，其土地承载力状况差，需要从其他地区调取粮食以保证区域粮食安全。分析太白县，其土地承载力处于粮食盈余类型中的富富有余级别，应充分利用其土地承载力优势，进一步增强土地开发利用的强度，提高土地使用的价值，引用新型农业技术培育，建设高标准基本农田，同时引进其他产业进一步发展。 　　4.2 讨论
　　尽管本文基于粮食安全的角度定量研究宝鸡市土地承载力，但是研究过程仍有不足。把人均粮食消费400kg作为营养安全的标准，随着时代的动态发展，人民日益增长的物质需求，需要进一步考究这个标准能否准确衡量当代人的需求； 本文后续的研究可以结合社会、经济、生态等各种因素多角度分析，优化数学模型，进一步完善结论，为区域发展提供给更精确科学依据；本次研究区域仅为宝鸡市，下一步研究可扩展的对关中平原地区的深入研究分析。
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