醴陵市土地生產(chǎn)潛力與人口承載力研究

彭 昕，文 倩，張黎明，段彥偉

（湖南農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院，湖南 長沙 410128）

隨著世界人口的快速增長，環(huán)境的持續(xù)惡化，世界土地資源的數(shù)量和質(zhì)量都在不斷下降，人口、土地和環(huán)境三者之間的矛盾日益加劇[1]。中國雖然幅員遼闊，但是耕地僅占國土總面積的13.8%，面對13億的中國人口，在目前相對較低的生產(chǎn)力水平下，人口和耕地的矛盾必然存在。因此為了保障中國的糧食安全，必須全面了解和及時監(jiān)測中國土地資源及其承載力的現(xiàn)狀[3]。這使開始于20世紀70年代的土地生產(chǎn)潛力和人口承載力的研究逐步成為了中國科學界研究的熱點之一[3-4]。湖南醴陵市作為我國中南地區(qū)重要的產(chǎn)糧大縣（市），為全省乃至全國的糧食安全做出了巨大貢獻[5]。然而，近年來，隨著城鎮(zhèn)規(guī)模迅速擴展，不合理的用地結(jié)構(gòu)，不規(guī)范的土地利用行為使該市耕地面積逐漸縮小。基于這種情況，采用“潛力衰減法”，對該市土地生產(chǎn)潛力進行分析和評估，為當?shù)赝恋刭Y源利用、區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局等提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

醴陵市地處湖南省東部，羅霄山脈北段西沿，湘江支流淥水流域，在北緯 27°22′15″~27°58′07″、東經(jīng)113°09′49″~113°45′43″之間，總面積約 21.5 7 萬hm2。境內(nèi)年均氣溫17.6℃，≥0℃，年均積溫6 401℃，年均降水量1 454mm，年均日照1 665.1 h，屬亞熱帶東南季風濕潤氣候。地貌類型以山地、丘陵、崗地為主。地勢自東向西平緩下降，東西低，南北高，呈4級階梯式傾斜分布，屬多種地貌類型俱全的多類型盆地。土地利用方式主要以林地為主，占研究區(qū)總面積的50%以上，其次為水田，約占研究區(qū)總面積的25%左右。主要農(nóng)作物有水稻、紅薯、玉米、大小麥、大豆、油菜、柑桔、茶葉等。2008年，醴陵市農(nóng)作物播種面積12.04萬hm2，其中糧食作物種植7.80萬hm2，糧食總產(chǎn)量達50.12萬t。

2 醴陵市土地生產(chǎn)潛力估算

根據(jù)作物生產(chǎn)力形成的機理，考慮光、溫、水、土等自然生態(tài)因素，逐步“衰減”估算土地生產(chǎn)潛力。4個遞減層次依次為光合生產(chǎn)潛力、光溫生產(chǎn)潛力、氣候生產(chǎn)潛力和土地生產(chǎn)潛力[6]。

2.1 光合生產(chǎn)潛力

光合生產(chǎn)潛力是假設(shè)各種環(huán)境因子都處于最適宜的條件下，作物可能的最高產(chǎn)量取決于接受的太陽光輻射量和光能利用效率，計算公式為：

式中：Yp為光合生產(chǎn)潛力；C為能量轉(zhuǎn)換系數(shù)，即1 g干物質(zhì)所結(jié)合的化學能，多數(shù)物質(zhì)的平均值為4.25 kc/g[6]；Q為太陽全年總輻射，醴陵市全年總輻射量為108.29 kc/cm2；E為作物經(jīng)濟系數(shù)，醴陵市的主要作物為水稻、玉米、花生，經(jīng)濟系數(shù)分別取0.47、0.35和0.30；F為作物生長期理論最大光能利用率，考慮到植物利用光能的能量損失，凈生產(chǎn)的光能利用率為6%；醴陵市處全省次多日照時數(shù)區(qū)，該市主要糧食作物水稻為雙季稻，這種種植方式光能資源利用潛力巨大，結(jié)合醴陵實際和本研究目的，（1）式中 F取 5%[7]。

如表1所示，醴陵市主要作物的光合生產(chǎn)潛力以水稻最高，為59 878.00 kg/hm2；玉米次之，為44 590.00 kg/hm2；花生最低，為 38 220.00 kg/hm2（表 1）。

表1 醴陵市主要作物生產(chǎn)潛力(kg/hm2，F(xiàn)=5%)

2.2 光溫生產(chǎn)潛力

光溫生產(chǎn)潛力是指作物群體在其他自然因子適宜的條件下，以光能和溫度作為作物產(chǎn)量的決定因素時，產(chǎn)生干物質(zhì)的生產(chǎn)能力。即在光合生產(chǎn)潛力的基礎(chǔ)上，經(jīng)過溫度有效系數(shù)的修正后得到光溫生產(chǎn)潛力。計算公式為：

式中：Pt為光溫生產(chǎn)潛力；f(t)為溫度有效系數(shù)。f(t)=n/365，其中n為研究區(qū)無霜期天數(shù)。

醴陵市年平均無霜期為281 d，溫度有效系數(shù)為0.77，計算得出醴陵市主要作物的光溫生產(chǎn)潛力由高到低依次為：水稻46 106.06 kg/hm2，玉米34 334.30 kg/hm2，花生29 429.40 kg/hm2（表1）。

2.3 氣候生產(chǎn)潛力

氣候生產(chǎn)潛力即光、溫、水生產(chǎn)潛力，是指作物群體在其他自然因子適宜的條件下，考慮了水分對作物光溫生產(chǎn)影響后的生產(chǎn)能力。計算公式為：

式中：Pw為氣候生產(chǎn)潛力；f(w)為水分有效系數(shù)。水分有效系數(shù)采用龍斯玉水分函數(shù)公式計算。其中R為年均降水量（mm），E0為年均可能蒸發(fā)量（mm）。

醴陵市年均降水量為1 432 mm，年均可能蒸發(fā)量為930.8 mm，水分有效系數(shù)為0.82，由公式（3）可得到主要作物的氣候生產(chǎn)潛力分別為水稻37 806.97 kg/hm2、 玉 米 28 154.13 kg/hm2、 花 生24 132.11 kg/hm2（表1）。

2.4 土地生產(chǎn)潛力

土地生產(chǎn)潛力是對光溫水生產(chǎn)潛力進行土地質(zhì)量衰減后的生產(chǎn)潛力。計算公式為：

Pn=Pw·f(n) （4）

式中：Pn 為土地生產(chǎn)潛力（kg/hm2）；f(n)為土壤有效系數(shù)。該系數(shù)是體現(xiàn)相對穩(wěn)定的那部分土地的質(zhì)量，取決于農(nóng)業(yè)土壤對作物實現(xiàn)最大生產(chǎn)力的有效程度的綜合反映[8]。

據(jù)醴陵市土地分等定級情況（表2）可知，全市“差”等級的土地面積最大，達16 142.27 hm2，占總土地面積的30.66%；其次為“較差”等級土地和“一般”等級土地，分別占總面積的25.91%和15.47%；“差”以下的土地占61.47%，而“極好”等級土地面積較少，僅占總面積的0.3%。該市土壤有效系數(shù)介于0.3～0.8之間，平均土壤有效系數(shù)為0.668[9]。

表2 醴陵市土地分級結(jié)果統(tǒng)計表

各作物的土地生產(chǎn)潛力結(jié)果如表1所示：水稻最高 25 255.06 kg/hm2、玉米次之 18 806.96 kg/hm2、花生最低16 120.25 kg/hm2，其中水稻和玉米的生產(chǎn)潛力相差較大。

2.5 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力指數(shù)分析

采用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力指數(shù)評價的方法，對醴陵市目前的土地生產(chǎn)水平進行評價。指數(shù)i值越大表明該區(qū)可挖掘的土地生產(chǎn)潛力越大，但土地改造難度也大。I值越小則表明土地生產(chǎn)力的利用越充分，生產(chǎn)條件也越適宜。

根據(jù)醴陵市主要作物產(chǎn)能報告和潛力分析結(jié)果，計算得出該區(qū)主要作物生產(chǎn)潛力指數(shù)（表3）。可見，水稻的現(xiàn)實生產(chǎn)力僅為潛在生產(chǎn)力的25.72%，生產(chǎn)潛力指數(shù)高達74.28%；玉米和花生的生產(chǎn)潛力指數(shù)更高，分別為86.52%和84.94%。這些數(shù)據(jù)顯示醴陵市的糧食生產(chǎn)水平不高，發(fā)展的空間較大，需進一步提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。

表3 醴陵市主要作物產(chǎn)量及生產(chǎn)潛力指數(shù)

3 醴陵市土地承載力測算

根據(jù)我國食物與營養(yǎng)咨詢委員會的最新標準，每年人均糧食350 kg是溫飽型生活標準，400 kg為寬裕型，450 kg為小康型，500 kg為富裕型。根據(jù)上述標準，計算得出醴陵市土地資源人口承載力（表4）。在原有生產(chǎn)力水平、耕地規(guī)模和作物結(jié)構(gòu)不變的條件下，按照溫飽型、寬裕型的標準，醴陵的土地人口承載力分別為138.89萬人和121.53萬人，但是富裕型的標準下，可承載人口僅為97.22萬人。醴陵市現(xiàn)有人口99.54萬，略高于理論上的富裕型承載人口。因此，醴陵市面對不斷激增的人口和人民廣泛的致富要求，還需不斷挖掘土地的生產(chǎn)潛力，努力提高土地生產(chǎn)力。

表4 醴陵市土地資源人口承載力

4 結(jié)論與討論

4.1 提高農(nóng)業(yè)資源利用水平，充分挖掘生產(chǎn)潛力

醴陵市水稻、花生、玉米的生產(chǎn)潛力指數(shù)分別達到74.28%、84.94%和86.52%，農(nóng)業(yè)資源潛在利用空間巨大。因此，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平是促進農(nóng)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的必由之路；充分利用醴陵市“六分山丘兩分崗，半分平原半分水”的地貌結(jié)構(gòu)，完善農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為土地集約利用創(chuàng)造條件；加快構(gòu)建和完善國家農(nóng)業(yè)科技推廣機構(gòu)并大力提高農(nóng)民科技素質(zhì)和科技應用能力，努力向著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)道路邁進。

4.2 控制人口增長，緩解用地矛盾

醴陵市總?cè)丝谶_到99.54萬人，已超過理論上富裕型的可承載人口量。人口增長速度過快，將加大耕地、糧食、能源、交通等各方面的壓力，導致生態(tài)失衡，資源短缺等一系列問題。因此人口、糧食、耕地問題的嚴重性必須得到重視，采取切實可行的措施，嚴格控制人口增長，以緩解日趨緊張的人地關(guān)系。

4.3 切實保護耕地，確保總量動態(tài)平衡

上世紀末開始，醴陵市的耕地面積一直呈急劇下降的趨勢[10]，尤其近年來，一些人只顧自己眼前的利益，破壞耕地，嚴重削弱了農(nóng)用地的生產(chǎn)力。因此，相關(guān)部門必須采取措施、加大力度，切實保護耕地：如加強土地利用的總體規(guī)劃；加強土地管理，建立基本農(nóng)田保護區(qū)；嚴格控制非農(nóng)用地建設(shè)占用耕地；對各項用地的情況予以實時監(jiān)控等。

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