基于糧食生產安全的白銀市耕地需求量預測研究

李純斌，張德罡，楊昌裕

（1.甘肅農業大學 草業學院／草業生態系統教育部重點實驗室／中－美草地畜牧業可持續發展研究中心／甘肅省草業工程實驗室，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農業大學 資源與環境學院，甘肅 蘭州 730070）

耕地需求量預測是土地利用總體規劃的重要內容之一，是確定耕地保有量和基本農田保護規模的重要依據。

基于糧食生產安全的耕地需求量預測是從區域糧食安全角度出發，預測為了滿足人們生存、生活所需最低保障的耕地需求量，其預測結果比其他預測更有警示性，更能起到糧食風險提示的作用［1－11］。

以白銀市為例，利用1997～2005年社會經濟相關數據、耕地變更調查數據，從糧食安全生產的角度預測耕地需求量，從而為白銀市耕地保護、基本農田保護及土地利用總體規劃提供相關依據和參考。

1 區域概況

白銀市地處黃河上游，甘肅省中部地區，隴西黃土高原西北邊緣、祁連山東延余脈與騰格里沙漠南緣3大區域過渡帶，呈南北長條狀，東西寬174.75km，南北長249.25km，總面積20 164km2。地勢南北高，中部低，海拔1 275～3 321m。

氣候干燥，氣溫日較差大，光照充足，屬河東半干旱區向河西干旱區過渡的氣候類型。80%以上地區處于干旱、半干旱地帶，年均溫6～9℃，降水量184.7～435.4mm，夏季降水量占全年60%以上，蒸發量是平均降水量的7.5倍。大風、干旱、冰雹、霜凍等災害性天氣頻繁。

白銀市轄白銀、平川兩區，靖遠、會寧、景泰三縣，是一座典型的因礦而興起的城市，工礦企業主要集中于2區，而3個縣主要以農業生產為主，已發展成為甘肅省蔬菜基地。

至2005年底，全市耕地面積379 007.19hm2，占全市土地總面積的18.80%。

2 研究方法

2.1 預測思路和流程

從糧食需求量著手，首先預測總人口，并確定人均糧食需求標準，根據區域糧食自給率，求出糧食總需求量；然后，利用農業區域生態法預測糧食單產，得到糧食作物播種面積，根據復種指數算出糧食作物占用耕地面積，最后根據糧作比算出滿足糧食安全需求的耕地面積（圖1）。

2.2 糧食需求量預測

糧食總需求量可用人均糧食需求量與糧食自給率之積再乘以總人口數求得。

圖1 耕地需求量預測流程Fig.1 Forecasting flow of cultivated land－demand

2.2.1 人口預測及人均糧食需求量 根據灰色預測模型，預測規劃期末人口：2020年195萬人。人均糧食需求量采用2種標準一是《國家糧食安全中長期規劃綱要（2008～2020年）》中規定的最低糧食需求量［12］，2020年395kg／人，這是糧食安全的最低限；二是采用標準全面小康社會糧食需求量［13－15］，450～500 kg／人。

2.2.2 糧食自給率 我國糧食主要包括谷物、豆類和薯類等3類［16］。白銀市耕地質量較差、產量低，糧食作物種植面積和經濟作物的種植面積的比重高（2005年白銀市為8.38∶1，全國平均水平為2.57∶1），白銀市糧食生產總量較小，2005年人均占有糧食302.6kg。隨著地區經濟發展的需求，白銀市對蔬菜用地的需求量越來越大，種植面積呈現增大的趨勢，糧食作物的播種面積呈現逐漸減少的趨勢，但是隨著人民生活水平的提高和人口數量的增加，對糧食的需求量必然增加，這種情況導致糧食自給率不可能一直保持原有程度，可能存在減少的趨勢。

《國家糧食安全中長期規劃綱要（2008～2020）》指出［12］，今后我國糧食自給率應穩定在95%以上。所以考慮到國家糧食安全的要求，其糧食自給率預測比實際數據偏高，以保證有足夠的耕地可以轉化為糧食生產用地。因此，這里考慮規劃期內白銀市糧食的自給率保持在90%，92%和95%的3種水平下耕地的需求量。

2.3 糧食單產預測

首先計算白銀市糧食作物生產潛力，通過產潛比增長公式法計算各年糧食單產。

根據作物生產力形成的機理，考慮光溫水土等生態因子及作物的截光特征和光合途徑的綜合作用，逐步“衰減”來估算作物的生產潛力［17－19］。光合生產潛力—采用簡化的鄧根云模型：

表1 白銀市糧食需求量（2020年）Table1 Food demand at different per capita grain demands in Baiyin in 2020

表2 基于不同糧食自給率的白銀市糧食總需求量（2020年）Table2 Food demand at different in Baiyin in 2020

式中：E—經濟系數，即收獲部分占干物質總量比例；K—能量轉化系數；Q—生長期太陽總輻射；

光溫生產潛力—采用孫惠南模型：

式中：f（t）—溫度訂正系數，f（t）＝N／365（N為年無霜期天數）；

（5）施加一定應力后，ND鋼鈍化膜被機械破壞，導致基體遭遇更嚴重的腐蝕，而Corten鋼在相同情況下能依靠內側摻混殘存的少量合金元素形成的氧化物減緩腐蝕速率，因此，Corten鋼腐蝕速率更低。對耐腐蝕材料采取摻混合金及表面強化相結合的方式可能更有利于抵御應力對耐腐蝕性的削弱。

氣候生產潛力—采用孫惠南模型：

式中：f（w）—水分訂正系數，f（w）＝R／ET（R為年降水量、ET為年蒸散量）；

由于受到降水少、蒸發強烈制約，白銀市氣候潛力相對較低，甚至低于實際單產。而未來隨著農業技術現代化水平的提高，特別是灌溉設施的完善，白銀市糧食生產能力能夠有較大的提高，因此，在預測單產時采用光溫生產潛力（表3）。產潛比增長公式為：

表3 白銀市主要農作物自然生產潛力Table3 Crops natural potential productivity in Baiyin kg／hm2

式中：Y—規劃期內糧食單產［（kg／（hm2·a）］；Yt—糧食作物光溫生產潛力［（kg／（hm2·a）］；a—基期年糧食作物產潛比；b—產潛比增長系數；t—預測年距基期年的時間。

根據計算，白銀市糧食作物光溫生產潛力為7 208 kg／（hm2·a）。2005年糧食單產2 599.50kg／hm2，可計算出基期年的產潛比a為36.06%。對歷年的糧食作物的產潛比的線性回歸分析，考慮到規劃期內投入水平的提高，確定規劃期內產潛比增長系數b為0.003 9。由此可計算出2020年的產潛比為45.81%，糧食作物單產將提高到3 302kg／（hm2·a）。

2.4 糧食作物占用耕地面積預測

糧食作物占用耕地面積預測為糧食作物播種面積／糧食作物復種指數。

2.4.1 糧食作物播種面積及復種指數 作物播種面積等于糧食需求量／糧食單產。

1997年以來，白銀市農作物復種指數變化在82%～89%。復種指數與地區光熱環境有重要聯系，短時間內，地區光熱環境不會發生較多的變化，復種指數發生大范圍變化的可能性程度不大，因此，在預測中假定復種指數略有提升，2020年達到97%的水平。

2.4.2 糧食作物占用耕地面積 根據計算確定了2種方案內各3種糧食需求下占用耕地面積。

表4 白銀市糧食作物需耕地面積（2020年）Table4 Cultivated land－damand for crops in Baiyin hm2

2.5 耕地需求量

根據糧食作物占用耕地面積在總耕地面積中的比例（糧作比），即可預測耕地的總需求量。

2.5.1 糧作比的確定 從1997～2005年的統計資料分析，糧食作物占用耕地面積約為80%，呈現糧食作物占耕地面積的比例下降的趨勢，符合當前全國農業結構調整方向。按照目前的變化趨勢可以得出2020年糧作比為76%。

2.5.2 耕地需求量 耕地需求量＝糧食作物耕地需求量／糧作比，應用上面所求數據，即可以得出白銀市規劃期內的耕地需求量。

表5 白銀市耕地需求量（2020年）Table5 Cultivated land－damand of different programs in Baiyin in 2020 hm2

3 白銀市耕地需求量預測結果分析

根據白銀市社會經濟相關數據和耕地變更調查數據，考慮糧食自給率、區域糧食生產潛力、復種指數、糧作比等因素，制定了不同自給率、不同人均糧食需求標準不同預測方案，得出2020年白銀市基于糧食綜合生產能力的耕地需求量變化為311 250～374 288hm2。

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