湖南省耕地和糧食承載時空變化分析

周 敏，王路希，鄧旭仁，陳 瓊，李錦龍，謝紅霞，王翠紅

（湖南農業大學資源環境學院，湖南 長沙 410128）

糧食安全是一個世界性的問題，對于人口眾多的中國來說，糧食安全更是關乎國計民生和社會穩定的問題[1]。人多地少是我國的基本國情，中國有13億多人，預計到2030年人口將達16億左右，吃飯問題是中國政府非常關心和重視的頭等大事[2-4]。糧食安全是國家安全的戰略基礎，是政治安全的命脈，是構建和諧社會的前提條件，也是中央三農工作的重要組成部分。自1990年以來，湖南經濟發展速度加快，工業化和城市化的發展導致建設用地占用耕地面積迅速增加，加上生態退耕，全省耕地面積逐年減少，耕地減少受到許多研究者關注[5-6]。據來自不同口徑的統計數據，從1989年到1999年湖南省耕地減少了1.54×105hm2，從2000年到2008年湖南省耕地面積減少了1.22×105hm2。本文選取了湖南這一糧食生產大省作為研究對象，分兩個階段分析近20 a來耕地和糧食生產變化的時空差異，以期為有關部門因地制宜合理利用土地資源，保護耕地，確保糧食安全提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

湖南位于我國東南腹地，長江中游，是連接東部沿海省與西部內陸省的橋梁地帶。全省土地面積21.18萬km2，東南西三面環山，中部、北部低平，形成向北開口的馬蹄形盆地，境內山地約占總面積的一半，平原、盆地、丘陵、水面約占一半。湘江、資水、沅江、澧水，四水由西南向北匯聚洞庭湖，經岳陽城陵磯注入長江。湖南屬于亞熱帶季風氣候，熱量豐富，年平均溫度在16℃～18℃之間，冬季處在冬季風控制下，因東南西三面環山，向北敞開的地貌特性，有利于冷空氣的長驅直入，故1月平均溫度多在4℃～7℃之間。全省無霜期長達260～310 d，大部分地區都在280～300 d之間。年平均降水量在1 200～1 700 mm之間，雨量充沛，為我國雨水較多的省區之一。湖南省農業資源豐富，自然條件優越，生產水平較高，是全國最大的水稻生產省及八大糧食生產省之一[7]。

1.2 方法

1.2.1 數據來源 數據均來自湖南省農業年鑒（1990～2009年），以縣（區）為單位收集相關數據，共計100個縣（區），收集的數據包括各個縣（區）的歷年年末人口數、農業人口數、非農業人口數、耕地面積、糧食播種面積、糧食總產量等。由于近20 a部分行政區劃發生了一些變動，為了保持數據的連續性，本文中的長沙市區包括長沙郊區、芙蓉區、天心區、岳麓區、開福區、雨花區；株洲市區包括株洲郊區、荷塘區、蘆淞區、石峰區、天元區；湘潭市區包括湘潭郊區、雨湖區、岳塘區；衡陽市區包括衡陽郊區、珠暉區、雁峰區、石鼓區、蒸湘區、南岳區；邵陽市區包括邵陽郊區、雙清區、大祥區、北塔區；岳陽市區包括岳陽郊區、岳陽樓區、云溪區、君山區；常德市區包括武陵區、鼎城區；張家界市區包括永定區、武陵源區；益陽市區包括資陽區、赫山區、大通湖區；郴州市區包括郴縣、北湖區、蘇仙區；永州市區包括零陵區、冷水灘區；懷化市區包括鶴城區、中方縣；婁底市區包括婁星區。

1.2.2 研究方法 主要采用耕地變化強度指數、相對糧食承載指數兩個指標定量評價湖南省耕地和糧食生產的時空差異。

（1）耕地變化強度指數是某一區域內，單位時間內單位面積上耕地數量發生的改變[7]，計算公式如下：

式中：LTIi為某一空間單元i內的耕地數量變化強度指數；TAa、TAb分別為研究初期及研究末期在空間單元i內的耕地面積；LTi為空間單元i的面積；T為研究末期和初期相間隔的時間（年）。當LTIi為正值時，表示研究時段內耕地數量增加；當LTIi為負值時，表示研究時段內耕地數量減少；當LTIi為0時，表示研究時段內耕地數量基本上保持不變。LTIi絕對值越大，表示耕地數量變化越大。

（2）相對糧食承載指數是以一定的營養級別糧食標準或一個、數個比具體研究區更大的參照區作為對比標準，根據參照區的人均糧食擁有量和一定營養級別糧食標準或研究區的糧食擁有量，計算出研究區域的相對糧食承載指數[8]。相對糧食承載指數的計算公式如下：

式中：CI為相對糧食承載指數，Qif、Qf分別為研究區和參照區糧食產量；Qipo、Qpo分別為研究區和參照區人口數量；Qaf、Qnf分別為研究區人均糧食擁有量和一定營養級別糧食標準。在我國一般把人均糧食占有量400 kg作為糧食生產是否達到小康水平的標準，這個數字是盧良恕等根據聯合國糧農組織公布的人均營養熱量值標準結合中國實際情況計算得到的結果[9]。根據相對糧食承載指數情況，區域糧食可分為以下5種情況。極其不足狀態：區域人均糧食低于參照區或某營養級標準，即CI＜0.5；不足狀態：區域人均糧食略低于參照區或某營養級標準，即0.5≤CI＜0.9；平衡狀態：區域人均糧食接近于參照區或某營養級標準，即0.9≤CI＜1.1；富余狀態：區域人均糧食略高于參照區或某營養級標準，即1.1≤CI＜1.5；大量富余狀態：區域人均糧食遠遠高于參照區或某營養級標準，即CI≥1.5。

2 結果與分析

1989年到2008年，湖南省總人口由6.01×107上升到 6.86×107人，增加了約 8.50×106人，耕地面積自 1989年到 1999年減少了 1.54×105hm2，從2000年到2008年減少了1.22×105hm2。雖然20 a間耕地面積減少，但隨著農業生產技術的發展，新品種的不斷開發，全省糧食總產量波動不大，全省人均糧食總產量一直大于400 kg/人，僅有2002年和2003年的人均糧食占有量略低于400 kg/人，糧食總產量在 2.68×107～3.00×107t間波動（圖 1）。2002年和2003年的人均糧食急劇下降，主要原因是糧食總產量減少，而糧食減產主要有兩個方面原因：一是結構調整促進了糧食產量構成的優化，效益得到了提高，優質稻的比例逐年增加，基本滿足了市場需求，增加了農民收入，但糧食播種面積減少，導致糧食總產量下降；二是災害性天氣的影響，2002年和2003年大部分地區長時間陰雨寡照，育秧期間爛秧死苗現象嚴重，使得糧食播種面積減少，單產下降。

圖1 湖南省1989～2008年人口總數、耕地總量、糧食總產量、人均糧食變化

1989年到1999年湖南省100個縣（區）糧食耕地變化指數有85個縣（區）為負值，澧縣、資興市、宜章縣等12個縣（區）的為正數，安化縣、新田縣、宜章縣的為0；2000年到2008年全省93個縣（區）糧食耕地變化指數為負值，但江永縣、沅江市、茶陵縣等7個縣（區）的為正數，耕地增加面積非常小。1992年到1993年間耕地數量大量減少，通過查閱中國統計出版社出版的《湖南統計年鑒》，分析其主要原因是由于1992年為湖南省實施結構效率戰略的第一年，由第一產業主導型向第二產業主導型演進，種植業內部結構進行調整，糧食作物、經濟作物和其他農作物播種面積之比由4.9∶1∶1.4轉換為 4.4∶1∶1.3，1993 年由于播種面積調減、早稻受災，糧食總產量比1992年減產1.8%。1994年由于農村二、三產業繼續發展加快，比重提高，農業生產條件有所改善，在前一年的基礎上糧食總產量略有增長。到1995年，由于種植業內部結構趨向優化，農業生產條件繼續得到改善，糧食總產量大幅度的增加。而1999到2000年，從數值上看，耕地面積大大增加，這是因為耕地統計口徑的變化所造成，本研究也據此做分段研究了全省耕地口徑糧食變化。

1989年、1994年、1999年、2004年、2008年100個縣（區）的相對小康水平糧食承載指數時空變化較大：1989年有6個縣（區）處于極其不足狀態、32個縣（區）處于不足狀態、18個縣（區）接近于平衡狀態、26個縣（區）處于富余狀態、18個縣（區）處于大量富余狀態；1994年有7個縣（區）處于極其不足狀態、34個縣（區）處于不足狀態、22個縣（區）接近于平衡狀態、30個縣（區）處于富余狀態、7個縣（區）處于大量富余狀態；1999年有8個縣（區）處于極其不足狀態、20個縣（區）處于不足狀態、28個縣（區）接近于平衡狀態、29個縣（區）處于富余狀態、15個縣（區）處于大量富余狀態；2004年有7個縣（區）處于極其不足狀態、24個縣（區）處于不足狀態、27個縣（區）接近于平衡狀態、21個縣（區）處于富余狀態、21個縣（區）處于大量富余狀態；2008年有8個縣（區）處于極其不足狀態、26個縣（區）處于不足狀態、22個縣（區）接近于平衡狀態、26個縣（區）處于富余狀態、18個縣（區）處于大量富余狀態。

利用ArcGIS軟件平臺對數據進行可視化表達，獲得糧食生產情況空間差異（圖2、圖3、圖4、圖5、圖6）。從圖中可知，長沙市區、邵陽市區、湘潭市區、冷水江市區、株洲市區5個區一直處于極其不足狀態；漣源市、新邵縣、溆浦縣等21個縣（區）一直接近于平衡狀態；長沙縣、臨澧縣、湘陰縣3個縣一直處于大量富余狀態。

圖2 1989年糧食相對承載指數

圖3 1994年糧食相對承載指數

圖4 1999年糧食相對承載指數

圖5 2004年糧食相對承載指數

圖6 2008年糧食相對承載指數

常德市、益陽市、岳陽市、長沙市、株洲市、衡陽市的部分縣（區）位于洞庭湖、湘江附近，耕地面積較大，水資源豐富，土壤肥沃，糧食產量高。隨著科學技術的發展，農業基礎設施的改進，糧食總產量顯著提高，雖然這些縣（區）人口一直處于上升狀態，但人均糧食占有量一直相對較多，糧食承載相對小康水平一直處于富余狀態。湘西大部分縣（區），尤其是部分市區，耕地面積小，單產較低，人口增長速度快，建設用地占用了部分耕地，多年來人均糧食占有量一直相對較少，糧食承載相對小康水平一直處于不足狀態。邵陽市、永州市大部分縣（區）和張家界市、郴州市、常德市、益陽市部分縣（區）多年來耕地面積變化不大，但由于農業科技水平發展和農業基礎設施建設，糧食單產不斷提高，基本能滿足人口對糧食需求部分，糧食相對承載指數一直處于平衡狀態附近。新寧縣、道縣、江華瑤族自治縣由于農業基礎設施的建設，提高了農民生產糧食的積極性，加上國家計劃生育政策，有效地控制了人口，人均糧食占有量一直增長，糧食承載相對小康水平不斷提高。

3 結論

從分析全省100個縣（區）的人口總數、耕地面積總量和糧食總產量的結果來看，湖南省人口基數大，20 a間人口總數持續增長；耕地面積總量一直呈下降趨勢；糧食總產量在2.68×107～3.00×107t間波動。由于產業結構和糧食結構的調整，以及災害天氣等的影響，部分年份糧食總產量也相對較少。而全面落實的“兩補一降”等惠糧政策，湖南省糧食產量部分年份呈恢復性增長，扭轉了糧食產量連續下降的局面。

從上述分析變化發生的原因可知，為確保糧食安全，湖南省應該根據國家政策宏觀調控保護好耕地尤其是基本農田，切實貫徹《基本農田保護條例》，嚴格實行耕地保護制度，提高耕地質量，增加糧食單產，推進集約用地，因地制宜發展雙季稻，提高復種指數，穩定并擴大糧食播種面積，確保現有基本農田面積不減少、用途不改變、質量不下降；同時要加大投入力度，大力開展農田水利建設，改進基本農田水利設施，為耕地灌溉和排澇提供良好的條件，進一步提高抵御洪澇、干旱等自然災害的能力；利用高科技培育高產優質品種，提高單位面積的糧食產量；此外，還要向農民宣傳先進種植技術，加大惠農政策宣傳力度，提高農民的種糧積極性。

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