醴陵市土地生產潛力與人口承載力研究

彭 昕，文 倩，張黎明，段彥偉

（湖南農業大學資源環境學院，湖南 長沙 410128）

隨著世界人口的快速增長，環境的持續惡化，世界土地資源的數量和質量都在不斷下降，人口、土地和環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測中國土地資源及其承載力的現狀[3]。這使開始于20世紀70年代的土地生產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重要的產糧大縣（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，隨著城鎮規模迅速擴展，不合理的用地結構，不規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”，對該市土地生產潛力進行分析和評估，為當地土地資源利用、區域農業生產布局等提供科學依據。

1 研究區概況

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113°09′49″~113°45′43″之間，總面積約 21.5 7 萬hm2。境內年均氣溫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，占研究區總面積的50%以上，其次為水田，約占研究區總面積的25%左右。主要農作物有水稻、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，糧食總產量達50.12萬t。

2 醴陵市土地生產潛力估算

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

2.1 光合生產潛力

光合生產潛力是假設各種環境因子都處于最適宜的條件下，作物可能的最高產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為光合生產潛力；C為能量轉換系數，即1 g干物質所結合的化學能，多數物質的平均值為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為作物經濟系數，醴陵市的主要作物為水稻、玉米、花生，經濟系數分別取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，凈生產的光能利用率為6%；醴陵市處全省次多日照時數區，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潛力(kg/hm2，F=5%)

2.2 光溫生產潛力

光溫生產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量的決定因素時，產生干物質的生產能力。即在光合生產潛力的基礎上，經過溫度有效系數的修正后得到光溫生產潛力。計算公式為：

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

醴陵市年平均無霜期為281 d，溫度有效系數為0.77，計算得出醴陵市主要作物的光溫生產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 氣候生產潛力

氣候生產潛力即光、溫、水生產潛力，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影響后的生產能力。計算公式為：

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

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

2.4 土地生產潛力

土地生產潛力是對光溫水生產潛力進行土地質量衰減后的生產潛力。計算公式為：

Pn=Pw·f(n) （4）

式中：Pn 為土地生產潛力（kg/hm2）；f(n)為土壤有效系數。該系數是體現相對穩定的那部分土地的質量，取決于農業土壤對作物實現最大生產力的有效程度的綜合反映[8]。

據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%。該市土壤有效系數介于0.3～0.8之間，平均土壤有效系數為0.668[9]。

表2 醴陵市土地分級結果統計表

各作物的土地生產潛力結果如表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潛力相差較大。

2.5 農業生產潛力指數分析

采用農業生產潛力指數評價的方法，對醴陵市目前的土地生產水平進行評價。指數i值越大表明該區可挖掘的土地生產潛力越大，但土地改造難度也大。I值越小則表明土地生產力的利用越充分，生產條件也越適宜。

根據醴陵市主要作物產能報告和潛力分析結果，計算得出該區主要作物生產潛力指數（表3）。可見，水稻的現實生產力僅為潛在生產力的25.72%，生產潛力指數高達74.28%；玉米和花生的生產潛力指數更高，分別為86.52%和84.94%。這些數據顯示醴陵市的糧食生產水平不高，發展的空間較大，需進一步提高農業生產水平。

表3 醴陵市主要作物產量及生產潛力指數

3 醴陵市土地承載力測算

根據我國食物與營養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）。在原有生產力水平、耕地規模和作物結構不變的條件下，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潛力，努力提高土地生產力。

表4 醴陵市土地資源人口承載力

4 結論與討論

4.1 提高農業資源利用水平，充分挖掘生產潛力

醴陵市水稻、花生、玉米的生產潛力指數分別達到74.28%、84.94%和86.52%，農業資源潛在利用空間巨大。因此，提高農業生產水平是促進農業穩步發展的必由之路；充分利用醴陵市“六分山丘兩分崗，半分平原半分水”的地貌結構，完善農業基礎設施建設，為土地集約利用創造條件；加快構建和完善國家農業科技推廣機構并大力提高農民科技素質和科技應用能力，努力向著現代化農業道路邁進。

4.2 控制人口增長，緩解用地矛盾

醴陵市總人口達到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系。

4.3 切實保護耕地，確保總量動態平衡

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，嚴重削弱了農用地的生產力。因此，相關部門必須采取措施、加大力度，切實保護耕地：如加強土地利用的總體規劃；加強土地管理，建立基本農田保護區；嚴格控制非農用地建設占用耕地；對各項用地的情況予以實時監控等。

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