適應現代農業生產方式的陜北鄉村基本聚居單元規模預測方法研究

張曉榮，楊 輝

(西安建筑科技大學 建筑學院，陜西 西安 710055)

城鎮化的過程亦是鄉村地區人口外流和內部集聚并行的過程，且該過程始終與農業及農業生產方式的發展演進協同進行．對于經濟欠發達的鄉村地區而言，由于外部缺乏產業和資本的投入，內部鄉鎮企業和農村集體經濟發展乏力，農業是地區鄉村產業振興的重要依托，農業生產方式是地區鄉村生活空間規劃的前提和基礎．然而，隨著當前城鎮化與農業現代化的快速推進，鄉村生活空間普遍收縮消解且集聚化態勢明顯，匹配于原有小農生產方式的“行政村—自然村”或“中心村—基層村”小村落生活系統已經不適應甚或阻礙現代農業生產方式發展的新要求，客觀上要求研究適應現代農業生產方式的鄉村基本聚居單元及其空間組織系統，鄉村聚居空間基本構成細胞——鄉村基本聚居單元的規模預測方法即是其中的關鍵技術環節．

關于鄉村聚居單元的規模預測，業界已有一定的研究積累．在空間規模預測方面，學者們將相關影響因素歸納為氣候、地形、居民生活習慣、耕作半徑及農業生產水平等，認為聚落的空間規模(土地規模)主要由主體運輸方式的生產尺度(耕作半徑)決定[1-4]．在人口規模預測方面，部分學者引入人均耕地量、耕作半徑和墾殖指數預測鄉村聚落人口規模[5]；有學者從耕地需要出發，根據單位耕地所需勞動力工日投入和各種農作物的種植面積進行人口規模預測[6-7]；也有學者從收入角度出發，根據農戶在追求家庭收入最大化條件下的生產要素配置為前提預測農業勞動力規模[6,8]；還有學者將耕地收益與勞動力收入相結合，預測特定地域內土地資源的農業勞動力承載量[1,9]．在已有研究中，鄉村聚居單元規模的預測變量涉及多種鄉村生產生活因素，但農業生產方式轉型后農業生產半徑、農產品單位純收益和用工量、農民收入基準、農民兼業系數等因素將發生質變，已有預測方法因較少考慮轉型后的相關因素結構性改變而呈現出較大的不適應性．由此，本文基于城鄉規劃學、農學和經濟學等學科理論，以經濟欠發達的陜北鄉村為例，面向可預見的未來鄉村現代化發展階段，研究適應現代農業生產方式的鄉村基本聚居單元規模預測方法，以促進多學科交叉視角下的鄉村規劃方法優化和提升．

1 現代鄉村基本聚居單元的規模預測思路

本文研究的現代鄉村基本聚居單元面向未來城鎮化水平較高且城鄉人口相對穩定的，農業、農村和農民基本實現現代化的鄉村發展階段．它是現代“城—鎮—村”聚居空間體系中的末端空間單元，也是現代鄉村聚居空間構成的基本細胞，在打破原有“行政村—自然村”或“中心村—基層村”組織結構的基礎上，通過若干自然村、行政村群集而實現其構建．在功能上，它涵蓋基本農業生產、居住生活與服務、生態維育等功能；在空間上，它是生產空間(農地、林地空間等)、生活空間(居住生活空間、公共服務空間等)以及自然生態空間密切關聯的集合(圖1)；在規模上，現代農、林、牧業生產半徑與生產空間尺度決定其空間規模，空間規模內的產業資源承載力決定其人口規模．它的空間規模決定其空間范圍大小，也很大程度上影響著鄉村住區的分布密度，而人口規模則決定了其內鄉村住區的人口和用地規模，最終影響和決定了城鄉相對穩態下的鄉村生活空間總規模與空間分布(圖2)．

圖1 現代鄉村基本聚居單元的功能結構示意Fig.1 Functional structure of modern rural basic settlement unit

圖2 現代鄉村基本聚居單元規模測算思路Fig.2 Thoughts on the calculation of the scale of basic ruralsettlement units in modern villages

1.1 農機化導向下的現代鄉村基本聚居單元空間規模預測思路

現代鄉村基本聚居單元的空間規模預測，主要取決于現代農業生產半徑的預測．農機化作業水平、農作物類型和地形坡度都是現代農業生產半徑的影響因素，不同農作物的農機化水平會存在差異，不同地貌條件下農機車的行駛車速也會不同，生產半徑自然不同．

本文提出以農機化修正系數、農業生產出行時間、農機車行駛車速為主要變量的現代農業生產半徑預測思路．農機化修正系數具體指由于農作物農機化水平差異而帶來的，對于現代農業生產半徑預測結果的修正，它由不同農作物間的農機化作業水平比值決定，它將農機化水平差異對生產半徑的影響進行了量化；農機車車速由鄉村公路設計車速決定，設計車速由地形坡度與道路等級決定．

1.2 “業—居”平衡導向下的現代鄉村基本聚居單元農業人口規模預測思路

鄉村地區的發展穩態，有賴于城鄉居民收入水平與公共服務的相對均等化，以及自身的“業—居”平衡．“業—居”平衡即產業資源人口承載量(或勞動力需求量)與人口規模的平衡，具體指以保證現代農民收入基準為前提，一定地域范圍內鄉村居住人口規模與相應產業資源(農業資源、旅游資源等)的人口承載量基本平衡．本文基于“業—居”平衡提出如下兩種人口規模預測思路．

第一，基于農地資源收益與收入基準的預測思路．即以城鄉收入相對均衡為出發點，預測現代農業生產力水平下一定地域農產品總收益可以承載的農業人口，預測原理在于通過定量分析地區現代農業生產總收益，在平衡現代農民預期收入基準、加權國家農業補償政策發展指數和充分考慮現代農民兼業系數的基礎上，進行鄉村基本聚居單元可承載的農業人口規模預測，預測變量包括現代鄉村主要農產品的單位純收益、現代農民預期收入基準、國家農業補償政策發展指數和現代農民兼業系數．

第二，基于農地資源勞動用工需求量的預測思路．即以現代農業資源的勞動力需求量為出發點，計算保證相應農業資源生產經營和產出效益的人口規模，預測原理在于根據現代農業生產方式下各類標準農作物(農產品)的單位用工量及農作物種植面積(或產量)，預測農業勞動力人口規模與總人口規模，預測變量包括現代鄉村農產品單位用工量、單勞動力撫養指數和年用工量等．

以上兩種方法的預測結果會有差異，在具體研究中可以取兩種計算結果的平均值．假設預測模型中的各變量取值恰當，若第一種方法所得小于第二種方法，意味著鄉村基本聚居單元可養活的人口無法保證現代農業生產，這個結果凸顯了鄉村農業資源、勞動力規模和收入水平之間存在的較大矛盾，不僅揭示了鄉村現代化實現的艱巨性和復雜性，也進一步論證了國家在該地區投入更多資金、出臺更多惠農政策的必要性．

在此基礎上，還應從公共設施配置的經濟效益角度，預測配置相應公共設施的鄉村基本聚居單元人口規模門檻值，以校核單元設置相應公共設施的經濟性．

2 陜北鄉村概況及現代農林牧業生產趨勢特征

陜北地處生態脆弱的黃土高原中部，溝壑縱橫、梁峁起伏、臺塬錯落，這里村莊和農地分布形式獨特，在水土流失防治與退耕還林放量落實背景下，地區農林牧業復合發展特征明顯．

2.1 溝壑地貌限制下的村莊和農地分布特征

陜北地區以密集的黃土溝壑地貌和不同等級的樹枝狀河流川谷為主體，溝壑密度大，25～50%的陡坡地形占比大，坡度限制下當地村莊建設用地總量少且分布零散，村莊呈現明顯的小而散的分布特征(圖3)．農地以“旱地梯田+山坡地”為主要類型，分布支離破碎，主要結合治溝造地、淤地壩新建與加固、節水灌溉等手段(圖4)，建設與現代農業生產和經營方式相適應的非集中高標準基本農田．

圖3 子洲縣坡度分區及村莊分布圖Fig.3 Slope subdivision and village distribution map of Zizhou county

圖4 陜北旱地梯田、小流域淤地壩實景Fig.4 Real scene of terraced fields and silted dams in small river basins in Northern Shaanxi

2.2 退耕還林后地區農林牧業復合發展特征

自1999年退耕還林工程實施至今，陜北共計退耕還林、造林育林211.35萬hm2，與1999年當年的林地總量大致相當，因此當地耕地面積及占比不斷減少，林地面積及占比持續上升，農業產業結構也隨著結構性變化，種植業中糧食占比明顯下降，水果、蔬菜占比明顯上升(圖5)，由退耕還林前以傳統糧食種植為主的農業種植結構向退耕還林后以糧食、林果、蔬菜、草畜為主的農林牧業復合結構轉變．

圖5 2001～2017年榆林、延安市主要作物產量變化和所占比例統計圖Fig.5 Statistical chart of major crop yield and proportion in Yulin and Yan′an from 2001 to 2017

2.3 小型機械化主導下的農機化生產特征

由于農地面積偏小且分散，同時伴有坡度，該地區大中型機械設備的推廣應用和作用效果受到較大限制，較適宜于小型機械化為主導的農機化生產方式，同時地區農機化作業水平發展較不平衡，從領域和產業結構看，糧食作物機械化水平高，畜牧業、林果業、設施農業機械化水平低；從種植業結構看，玉米機械化水平高于馬鈴薯和經濟作物；從關鍵環節看，耕整地環節機械化水平高，播種和收獲環節低．

3 陜北現代鄉村基本聚居單元的空間規模預測方法

3.1 預測模型

根據前文所述農機化導向下的現代鄉村基本聚居單元空間規模預測思路，結合陜北現代鄉村小型機械化為主導的農機化生產特征，提出如下公式：

Rij=vj·ti·xi

(1)

式中：Rij為j類地貌類型i類典型農作物(或農產品)的現代農業生產半徑；j為陜北黃土丘陵溝壑區典型地貌類型；i為陜北黃土丘陵溝壑區典型農作物(農產品)類型；ti為鄉村居民種植(養殖)i類農產品可以接受的農業生產出行時間；xi為i類典型農作物(農產品)生產半徑的農機化修正系數；vj為j類地貌類型農機車行駛車速．

現代鄉村基本聚居單元具有一定空間范圍，該空間范圍內可能種養多種典型農產品，而各類農產品的生產半徑預測值可能不同，故其單元生產半徑由多種典型農產品的生產半徑和種養比例共同決定．具體預測模型如下．

Ru=∑Rij·qij

(2)

式中：Ru為鄉村基本聚居單元的現代農業生產半徑；j為陜北黃土丘陵溝壑區典型地貌類型；i為鄉村基本聚居單元典型農作物(農產品)類型；Rij為j地貌類型i類農作物的現代農業生產半徑；qij為j地貌類型i類農作物在鄉村基本聚居單元內的種植比例．

3.2 預測的關鍵變量取值

(1)農業生產出行時間

根據已有研究，我國將在2030年左右進入城鎮化水平較高且平穩的現代化階段(城鎮化水平65%～70%)[10-12]．結合陜北各區縣的現狀城鎮化水平(米脂、綏德、吳堡、清澗、子洲、佳縣、延長7縣僅為32%～48%，其他各區縣城鎮化率大致48%～65%)，以及最新版總體規劃中的城鎮化水平預測值(2030年預測值約60%～77%)，本文預測該地區將在2035年左右進入高城鎮化平穩發展期，下文以2035年為節點進行變量取值或取值范圍的討論．

受地形限制，陜北農民長期以來將大量時間耗費在耕種的往返途中，已有研究普遍認為當地農民可以接受的農業生產出行時間為30 min[13-14]．筆者以機動化務農為前提，針對該地區民眾可以接受的農業生產出行時間取值范圍、各類典型農作物管護難度和工作量排序進行調查，調查結果顯示，選擇25～30 min、20～25 min和30～35 min的比例高達80%，選擇“棚栽作物>經濟林果>糧食作物”和“經濟林果>棚栽作物>糧食作物”的比例高達76%．故確定當地農業生產出行時間范圍為20～35 min，其中棚栽作物取值20～25 min，經濟林果取值為25～30 min，糧食作物取值為30～35 min(表1)．

表1 陜北典型農作物生產出行時間一覽表Tab.1 Travel time schedule of typical crop production in northern shaanxi

(2)農機化修正系數

在實地調研中筆者了解到，糧食作物現狀農機化水平相對較高，農機化水平提升潛力大；經濟林果、設施果蔬、畜牧養殖業農機化水平相對較低，部分工作環節必須依靠人工，農機化水平提升潛力小．根據《陜西省“十三五”農業機械化發展規劃(2016-2020年)》，2015年底陜北地區綜合農機化水平為58%，2020年玉米、小雜糧等主要糧食作物基本實現全程機械化，果業生產機械化實現重大突破，畜牧業、設施農業農機化水平全面提升．由此預測遠期階段主要糧食作物綜合農機化水平大致可達85%，林果業、設施蔬果、畜牧業綜合農機化水平大致可達60%．

由于糧食作物的機械化水平最高，故假設糧食作物的農機化修正系數x糧為1，根據公式(3)可以推算出其他農產品的農機化修正系數．

xi=Ji/J

(3)

式中：xi為i類農作物農機化修正系數；Ji為i類農作物的現代農業機械化水平預測值；J為糧食作物的現代農業機械化水平預測值(表2)．

表2 陜北地區典型農作物農機化修正系數Tab.2 Agricultural mechanization correction coefficient of typical crops in Northern Shaanxi

(3)農機車車速

根據已有研究，陜北地區河谷川道區平均坡度取值0～6°，黃土丘陵山區平均坡度取值10～20°[15]．考慮國家對鄉村道路設施建設的持續投入，預計遠期階段陜北鄉村道路按四級道路進行新建和改善．

根據現行《公路工程項目建設用地指標》(建標[2011]124號)中對于平原、微丘、山嶺重丘三類地形區的坡度描述，陜北地區應屬平原微丘地區．同時，根據現行《公路工程技術標準》(JTG B01-2014)，四級公路設計車速宜采用30 km/h，受地形、地質條件限制可適當降低．由此，陜北河谷川道區四級公路設計車速建議取值30 km/h，黃土丘陵山區屬低山微丘區，設計車速考慮在30 km/h基礎上稍微折減，取值20 km/h(表3)．

表3 陜北黃土丘陵溝壑區典型地貌區坡度范圍及

綜上，將陜北鄉村典型農產品的現代農業生產半徑及變量預測結果統計如表4，因地貌起伏對車速的折減，河谷區同類農產品的生產半徑大于丘陵區；因不同農產品的農機化水平差異，相同地貌區內糧食作物生產半徑偏大，林果、蔬果、畜產品生產半徑偏小．當地鄉村可依據公式(2)和不同農產品的實際種養規模進行鄉村基本聚居單元的空間規模預測．

表4 陜北不同地貌區典型農作物生產半徑取值范圍對照表Tab.4 Comparison table of the value range of typical crop production radius in different geomorphic areas in northern shaanxi

4 陜北現代鄉村基本聚居單元的農業人口規模預測方法

4.1 基于農產品收益與農民預期收入基準的農業人口規模預測方法

4.1.1 預測模型

根據前文所述基于農地資源收益與收入基準的現代鄉村基本聚居單元人口規模預測思路，結合陜北現代鄉村農林牧生產特征，提出以下預測模型，計算公式如下：

(4)

4.1.2 預測的關鍵變量取值

(1)現代鄉村主要農產品單位純收益

本文以模糊由于供求關系改變帶來的農產品價格年際變化為前提，在假設全國及區域范圍內糧食價格波動基本一致，以及國家政策調控將給予農產品更大幅度的價格補貼以保證農業正收益的基礎上，參考2011～2016年國家、陜西省主要農產品單位純收益的平均數據(表5)，結合陜北鄉村實地調研數據，預測出2035年陜北現代鄉村主要農產品的單位純收益取值范圍，其中，目前負收益的玉米、薯類等傳統糧食作物純收益將由負值提升至正收益，小雜糧、設施蔬果、林果、家禽、畜牧農產品純收益將穩中有升，預測結果詳見表6．

表5 2016年陜西省主要農產品每核算單位純收益一覽表Tab.5 Net income per accounting unit of major agricultural products in Shaanxi province in 2016

表6 遠期階段陜北現代鄉村主要農產品每核算單位純收益預測值范圍Tab.6 Forecast range of long-term net income per accounting unit of major agricultural products in modern rural areas of Northern Shaanxi

(2)現代農民預期收入基準

現代農民在鄉村駐留的前提是城鄉收入相對平衡，根據相關研究，英、美等發達國家在城鄉收入比為1.5時城鄉勞動力流動趨于穩定．延安、榆林市2000～2015年兩市城鎮居民人均可支配收入相關數據在線性回歸模型中顯示高度擬合，通過線性增長模式分別預測2035年該地區城鎮人均可支配收入值為68 025元，可進一步預測該地區2035年的鄉村居民人均可支配收入預測值為45 350元．

(3)現代農民兼業系數

陜北地區內外部環境與經濟發達地區存在本質差異，城鎮的主導非農產業主要包括石油和煤炭等能源化工產業、服務業、特色農產品加工業、文化旅游產業等，地域限制下城鎮可產出的有效勞動容量遠小于經濟發達地區，參考已有研究中農戶兼業程度的量化指標(表7)[16-17]，預測陜北現代鄉村農戶以低度兼業為主，兼業系數即務農收入比重大致在0.8～0.6．

表7 農戶兼業類型劃分標準[16]Tab.7 Classification standards for the types of part-time jobs of peasant households

(4)國家農業補償政策發展指數

考慮陜北鄉村現代化發展水平限制，預測國家政策未來將給予該地區更多的扶持和優惠，故國家農業補償發展指數取值1～1.2．

4.2 基于農業資源用工需求量的農業人口規模預測方法

4.2.1預測模型

根據前文所述基于農地資源勞動用工需求量的現代鄉村基本聚居單元人口規模預測思路，結合陜北現代鄉村農林牧生產特征，提出以下預測模型，計算公式如下：

(5)

現代農業生產受地形因素影響，一般地形越復雜，農業生產成本越高，農作難度越大、費工也越多．陜北現代農業生產宜采用“小型機械+人工”的生產方式，適于適度規模經營，與平原地區相比，該地區相同規模農地經營需要更多的勞動力．

4.2.2 預測的關鍵變量取值

農產品每核算單位用工量與農機化水平密切相關，農機化水平越高用工量越少．一般而言，糧食種植農機化水平高于蔬果種植與設施農業，地貌越平坦農機化水平越高單位用工量越小．

本文主要參考2011～2016年全國平均數據所呈現的單位用工量減少趨勢，根據陜西省及其它山地地貌區域的用工量平均數據(表8)，結合各類農產品的耕、種、養要求，針對2035年陜北現代鄉村的主要農產品單位用工量取值范圍進行大致預測，預測結果詳見表9．單勞動力撫養指數指每個勞動力可撫養的人口數量，參考相關研究每個家庭按平均5人中有3個從業勞動力進行計算；單勞動力年用工量取值300工作日/人·a．

表8 2016年陜西省主要農產品每單位核算面積純收益一覽表Tab.8 Net income from main agricultural products per unit of accounting area in Shaanxi province in 2016

表9 遠期階段陜北現代鄉村主要農作物每核算單位用工量預測值范圍Tab.9 Forecast range of long-term labor consumption per accounting unit on modern rural crops in Northern Shaanxi

根據筆者在米脂縣、子洲縣的實例研究，由于起伏地貌下道路交通條件和農機化水平受限，土地墾殖指數和農業資源單產量偏低，該地區鄉村基本聚居單元的空間范圍較平原地區小，單元內農業資源規模及收益可支撐的人口大都小于2 000人，有的甚至不足1 000人，由于人口規模小且在地形限制下又只能散布，故每個單元進行基本公共設施優化的難度較平原地區大．

5 結論

鄉村基本聚居單元是現代城鄉穩態下鄉村聚居空間的基本構成細胞，其規模預測是現代鄉村生活空間組構的重要一環．本文主要從方法層面對適應現代農業生產方式的陜北鄉村基本聚居單元規模預測思路、方法、模型及其參數進行分析和研究，得出以下三點結論．

(1)現代農業生產半徑對于鄉村基本聚居單元空間規模具有決定意義，農機化導向下的現代農業生產半徑預測，以農業生產出行時間、農機車車速、農作物農機化修正系數等為主要變量．陜北河谷川道區同類農產品的生產半徑大于丘陵山區，相同地貌內糧食作物生產半徑偏大，林果作物次之，設施蔬果和畜牧產品生產半徑最小，具體來說，河谷川道區糧食作物、經濟林果、設施蔬果、畜牧產品生產半徑取值分別為15.0～17.5 km、8.8～10.6 km、7.1～8.8 km和7.1～8.8 km，黃土丘陵山區糧食作物、經濟林果、設施蔬果、畜牧產品生產半徑取值分別為10.0～11.7 km、5.8～7.0 km、4.7～5.8 km和4.7～5.8 km．

(2)鄉村基本聚居單元的人口規模預測方法，與城市慣用的增長型方法有著本質差別，需以“業—居”平衡為導向，綜合考量現代農林牧業生產力水平、農產品單位純收益和用工需求量、現代農業兼業系數、國家農業補償政策發展指數等主要變量，并在具體取值上充分結合地方實際和發展動態．陜北起伏地貌下交通條件和農機化水平受限，土地墾殖指數和農業資源單產量偏低，鄉村基本聚居單元內農業資源可支撐的人口規模大都小于2 000人，有的甚至不足1 000人，直接影響到該地區鄉村的公共服務設施配置方式．

(3)本文結合陜北鄉村現代化發展趨勢特征建立的鄉村基本聚居單元預測方法，對鄉村地區具有普遍參考價值，但在實際發展過程中，不可避免出現相關變量和參數的變化，以及會面臨不可預計的政策、投資等帶來的外部突發影響，故具體操作中須結合彼時彼地的發展環境條件對變量因素進行動態調整，以保證該方法的適應性．