基于糧食安全的黑龍江省耕地壓力時空特征分析

劉璐璐，宋　戈，2，黃善林，聶學海，王萌萌

(1.東北農業大學資源與環境學院，黑龍江 哈爾濱 150030； 2.東北大學土地資源管理研究所，遼寧 沈陽 110819)

耕地是糧食生產的基礎，它的變化對糧食產量和糧食安全產生重要影響.近年來，社會經濟過快發展、人口不合理增長和無限制的非農業建設等，[1]造成耕地資源日漸減少，“耕地—人口—糧食”之間的矛盾愈加突出[2].與此同時，國際糧食儲備降低，糧價大漲，致使許多國家出現了嚴重的糧食危機，在一定程度上危及了經濟發展與政治安全.因此，研究一定區域內耕地資源的變化特點，合理評價該區域的耕地壓力與糧食安全水平，可為該區域乃至全國的耕地保護與糧食安全工作提供相應的理論參考，對于促進社會和諧與可持續發展具有重要的推動意義.

目前，國外對耕地資源變化的研究比較豐富，內容涵蓋了耕地資源時空變化、分布規律等方面[3-4]；關于糧食安全的研究基本上是圍繞著糧食安全的概念、評價指標、影響因素以及耕地資源變化如何影響糧食安全等[5-6].國內關于耕地資源時空變化規律和變化過程的研究較多，主要包括耕地資源數量、質量、生態的變化規律和空間分布研究[7-8]；關于糧食安全的研究最早開始于20世紀80年代初，主要集中于糧食安全的概念、糧食安全的影響因素和評價方法，以及糧食安全的變化趨勢等[9-11]；關于耕地壓力的研究主要從耕地壓力的評價方法、影響因素以及不同時空尺度下的分布規律等角度進行了探討[12-16]，研究區多集中于經濟較發達的東南地區與耕地資源相對稀缺的西北地區，而對糧食主產區的研究相對較少[17-18].

黑龍江省是我國糧食主產區之一，2004年以來，每年銷往省外的糧食都在200億kg以上，為穩定糧食銷區市場做出了貢獻，在國家的糧食供給和區域間糧食調配中的地位至關重要.黑龍江省的糧食能夠充分自給，其耕地壓力主要來自于對國家的糧食供給，如果黑龍江省糧食供給不足，將對國家的糧食安全造成一定程度的威脅.因此，以國家糧食安全為前提，分析黑龍江省耕地壓力的時空變化特征，提出保障糧食安全的合理建議，對于維護地區乃至全國的社會穩定具有重要意義.

1　 研究區概況

黑龍江省地處中國東北地區最北端，占地4 730.0萬hm2，土地面積為東北地區之首.全省有13個地級市，2013年常住人口數為3 835萬人.農用地面積為3 993.6萬 hm2，約占全省土地總面積的84.4%；耕地面積為1 231.4萬hm2；農作物播種面積為1 467.8萬hm2，糧食播種面積為1 403.7萬hm2.黑龍江省土質較好，在世界三大黑土帶中，其土層最厚，有機質含量最高，益于農作物生長.2011年，全省糧食總產量和糧食商品量均為全國第一.黑龍江墾區是中央直屬的三大墾區之一，下轄9個分局，113個農場，農業機械化水平接近100%，糧食總產連續五年突破200億kg，為國家的糧食安全做出了突出貢獻.

2　數據來源與研究方法

2.1　數據來源

本研究數據主要來自2001—2014年《黑龍江統計年鑒》與《中國區域經濟統計年鑒》.

2.2　研究方法

在已有的研究中，蔡運龍、傅澤強等人[19-20]運用耕地壓力指數模型反映糧食安全與耕地資源之間的關系.目前該模型已比較成熟，較多地應用于耕地壓力的相關研究中，且能夠合理表征“耕地-人口-糧食”系統的矛盾.基于此，本文亦采用該模型，測算2000—2013年黑龍江全省和13個地級市的耕地壓力指數，分析全省耕地壓力與糧食安全水平的時空變化特征.

(1) 最小人均耕地面積：在一定地域范圍內，能夠滿足人們基本糧食需求的人均耕地面積的最低值.計算公式為

(1)

式中：Smin為最小人均耕地面積(hm2/人)，β為糧食自給率(%)，G為人均糧食需求量(kg/人)，p為糧食單產(kg/hm2)，q為糧作比(%)，k為復種指數(%).

(2) 耕地壓力指數：最小人均耕地面積與實際人均耕地面積的比值.計算公式為

(2)

式中：Smin為最小人均耕地面積，Sa為實際人均耕地面積.不同K值所對應的耕地壓力狀態與糧食安全水平見表1.

表1　不同K值所對應的耕地壓力狀態與糧食安全水平

3　結果與分析

3.1　黑龍江省耕地面積動態變化

2000—2013年，黑龍江省耕地面積總體呈現上升趨勢，由961.7萬hm2增加到1 231.4萬hm2，共增加269.7萬hm2，年均增加20.7萬hm2.14年間，全省耕地面積變化呈現出不同的變化趨勢(見圖1).

2000—2002年，耕地面積由961.7萬hm2緩慢減少到951.2萬hm2，共減少10.5萬hm2.究其原因，主要是全省的農業產業結構進行了適當調整，生態退耕與城鎮化建設占用了較多的耕地.2002—2006年，耕地面積大幅度增加，由951.2萬hm2增加到1 177.3萬hm2，共增加226.1萬hm2.增加原因主要是《黑龍江省國土資源“十一五”規劃》中特別強調了耕地保護問題，對新增建設用地量、耕地保有量等指標進行了嚴格控制.該規劃的制定與落實，使全省的耕地保護工作有章可循，基本達成預定指標，取得了良好成效.2006—2013年，耕地面積平穩增長，由1 177.3萬hm2增加到1 231.4萬hm2，共增加54.1萬hm2.在這一階段，《黑龍江省土地利用總體規劃(1997—2010年)》進一步強化了耕地保護，通過土地整理、復墾等措施，使耕地資源數量和質量均有所提高.

3.2　黑龍江省糧食總產、單產、人均糧食產量動態變化

2000—2013年，黑龍江省糧食總產量呈現上升趨勢(見圖2)，由2 546萬t增長到6 004萬t，年均增長266萬t；其中由于2003年黑龍江省氣候炎熱且降雨量小，同時全省機械化程度較低，導致當年糧食減產幅度較大.[16]2000—2013年，黑龍江省糧食單產總體亦呈現上升趨勢(見圖2)，與糧食總產變化趨勢趨同，由3 241.85 kg/hm2增加到4 277.34 kg/hm2，年均增加79.65 kg/hm2；2003年糧食單產減幅較大，2011年全省糧食單產首超4 000 kg/hm2.2000—2013年，黑龍江省人均糧食產量整體波動幅度較小，與糧食總產和單產變化趨勢趨同(見圖2)；2003年人均糧食產量658.53 kg/人，2013年人均糧食產量為1 565.61 kg/人，年均增長69 kg/人，分別為14年來的最低值和最高值.14年間，黑龍江省糧食總產量大幅增加，其增加幅度大于人口總數的增加幅度，使人均糧食產量總體上依然呈現上升趨勢.

圖1　2000—2013年黑龍江省耕地總面積與人均耕地面積動態變化圖2　2000—2013年黑龍江省糧食總產量、糧食單產、人均糧食產量動態變化

3.3　黑龍江省耕地壓力指數時間變化特征

運用蔡運龍等人提出的最小人均耕地面積與耕地壓力指數模型，對2000—2013年黑龍江省耕地壓力指數進行測算，分析14年間全省耕地壓力與糧食安全水平變化特征與原因.

國家食物與營養咨詢委員會表示，初步小康水平下最低人均糧食占有量為400 kg.我國居民已基本達到小康生活水平，黑龍江省又是我國糧食主產區，因而設定其人均糧食需求量為450 kg/人[21].黑龍江省的糧食在保障本省充分供應的前提下，還能向全國其他地區銷售，因而糧食自給率為100%.由此得出黑龍江省2000—2013年各年最小人均耕地面積，結果見表2.

表2　2000—2013年黑龍江省最小人均耕地面積

根據2000—2013年黑龍江省最小人均耕地面積和實際人均耕地面積，由公式(2)計算出14年間全省耕地壓力指數K.結果表明，14年間黑龍江省耕地壓力指數值均小于警戒值1，耕地壓力尚不明顯，糧食安全能夠基本得到保障.結果顯示，2000—2013年黑龍江省糧食安全水平呈現出不同的變化趨勢(見圖3)：

2000—2002年，最小人均耕地面積緩慢下降，耕地壓力逐年減小，全省糧食安全基本得到保障；本階段，耕地面積逐年緩慢減少，但由于農業生產技術的提高，糧食總產逐年增加，耕地壓力指數緩慢下降.2002—2003年，最小人均耕地面積和耕地壓力指數均迅速上升，糧食安全出現不安全的趨勢；其中2003年由于氣候干旱少雨，黑龍江省糧食大幅減產；同時人口增多，導致耕地壓力指數迅速上升，雖然仍能保障黑龍江省的糧食安全，但已經出現了不安全的趨勢.2003—2013年，最小人均耕地面積和耕地壓力指數均呈現下降趨勢，糧食安全狀況良好.本階段，《黑龍江省國土資源“十一五”規劃》《黑龍江省土地利用總體規劃(1997—2010年)》得到了有效的貫徹落實，耕地資源總量保持動態平衡；同時農業技術手段大規模使用，糧食產量大幅提升，因而耕地壓力指數迅速降低，全省糧食安全得以保障.

圖3　2000—2013年黑龍江省的耕地壓力指數　圖4　2013年黑龍江省哈爾濱市及各地級市的耕地壓力指數

3.4　黑龍江省耕地壓力指數空間分布特征

圖5　2013年黑龍江省耕地壓力指數空間分布

運用上述模型對2013年黑龍江省13個地級市(含副省級市)的耕地壓力指數進行測算(見圖4)，并運用ArcGIS軟件平臺中的重分類功能繪制黑龍江省耕地壓力指數空間分布圖(見圖5).根據測算結果，將全省耕地壓力指數分為三個區：無壓力區(0

處在耕地無壓力區的地級市(含副省級市)有9個，分別為哈爾濱市、大慶市、齊齊哈爾市、綏化市、佳木斯市、牡丹江市、雞西市、雙鴨山市和黑河市，其中佳木斯市耕地壓力最小，為0.15.以上地級市耕地面積較大，糧食產量較高，農作物播種面積均在40萬hm2以上，其中齊齊哈爾市耕地面積和農作物播種面積最大，分別為239.97萬hm2和229.28萬hm2；哈爾濱市糧食產量最高，為1 394.93萬t.這些地級市基本不存在耕地壓力，其耕地資源和糧食生產完全能夠保障該地區的糧食安全.

處在耕地壓力較小區的地級市有2個，分別為鶴崗市和七臺河市，這兩個地級市均為煤炭型城市.鶴崗市的耕地面積為21.69萬hm2，糧食產量為87.58萬t，分別占全省的1.76%和1.35%；七臺河市耕地面積為19.49萬hm2，糧食產量為79.43萬t，分別占全省的1.58%和1.23%.其耕地資源和糧食產量都相對較少，因而這兩個地級市具有較小的耕地壓力，其耕地資源與糧食生產基本能夠保障該區域的糧食安全.

處在耕地壓力預警區的地級市有2個，分別為大興安嶺地區和伊春市，耕地壓力指數分別是0.93和0.81.這兩個地級市森林資源豐富，其資源稟賦決定了其主要城市職能是森工城市，而不是糧食主產區.大興安嶺地區是國家木材資源戰略儲備基地，森林覆蓋率為81.23%，耕地面積為18.5萬 hm2，僅占全省的1.5%，糧食總產量為24.61萬t，僅占全省的0.38%，人均糧食產量為484 kg/人，為全省最低.伊春市是我國最早開發的森林工業基地，耕地面積為25.91萬hm2，僅占全省的2.1%，糧食產量為68.84萬t，占全省的1.1%，人均糧食產量為559 kg/人，為全省第二低.這兩個地級市的耕地壓力指數已經接近預警值1，耕地壓力相對較大，糧食安全水平處于由安全向不安全轉化的過渡階段.

4　結論與討論

本文以東北糧食主產區——黑龍江省為研究區，分析了2000—2013年全省耕地資源的變化特征及原因，運用最小人均耕地面積與耕地壓力指數模型，測算了全省以及13個地級市的耕地壓力指數，對全省的耕地壓力與糧食安全水平時空特征進行了分析，結論如下：

(1) 2000—2002年耕地資源數量緩慢減少，2002—2006年耕地資源數量迅速增加，2006—2013年耕地資源數量平穩增長.14年間，黑龍江省糧食總產、糧食單產與人均糧食產量三者變化趨勢趨同，總體上均呈現上升趨勢，其中2003年糧食產量因氣候干旱少雨有所降低，其余年份糧食產量均逐年增加.為此，應大力推廣農業新技術的應用，增加糧食產量，最大限度地減少自然災害導致的糧食減產；有序開展農村土地承包經營權流轉工作，將土地流轉與農業產業化有機結合，提高耕地資源的糧食綜合生產能力.

(2) 2000—2013年，黑龍江省耕地壓力指數總體呈現下降趨勢，黑龍江省耕地資源能夠保障全省的糧食安全.其中2000—2002年，耕地壓力指數緩慢下降，全省糧食安全狀況良好；2002—2003年，耕地壓力指數迅速上升，主要是由于氣候干旱少雨、糧食大幅減產造成的，全省糧食安全因此受到威脅；2003—2013年耕地壓力指數逐年減小，主要是由于耕地保護政策得到了有效的貫徹落實，同時農業新技術的應用使得糧食產量大幅提升，因而耕地壓力降低，全省的糧食安全得到了保障.為此，應控制人口總數理性增長，以確保糧食總產量大于人口對糧食的總需求量；同時，政府部門應發揮主導作用，引導耕地保護工作有序開展.

(3) 2013年黑龍江省各地級市(含副省級市)的耕地壓力指數存在較大差異.處于耕地無壓力區的地級市(含副省級市)有9個，分別為哈爾濱市、大慶市、齊齊哈爾市、綏化市、佳木斯市、牡丹江市、雞西市、雙鴨山市和黑河市，其中佳木斯市耕地壓力最小；處于耕地壓力較小區的地級市有2個，分別為鶴崗市和七臺河市，均為煤炭型城市；處于耕地壓力預警區的地級市有2個，分別為大興安嶺地區和伊春市，均為森工城市.處于耕地無壓力區和壓力較小區的城市，應繼續加強耕地保護工作，同時加強區域間的糧食調配，適度開展土地整理與復墾工作，提高農業綜合生產力，保障全省及區域間的糧食安全.處于耕地壓力預警區的森工城市，應在發揮其維護生態環境平衡功能的同時，保護好現有耕地，提高農業科技水平，通過提高糧食單產，在一定程度上保障糧食安全.

本文選取耕地資源數量、糧食產量等指標測算耕地壓力指數，對于保障區域糧食安全、促進土地可持續利用具有一定參考價值.生態環境、耕地質量、社會經濟等因素也會對耕地壓力產生一定的影響，選取此類指標評價耕地壓力與糧食安全水平，將是今后研究的主要方向.糧食安全的研究是一個長期的、復雜的、系統性問題，運用3S技術手段獲取長時間序列的數據研究糧食安全問題將是下一步研究的重點內容.

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