湖北省耕地變化與糧食生產的特征分析

湯 進 華

(1.咸寧學院地理系，湖北咸寧437100;2.華東師范大學資源與環境學院，上海200062)

耕地是土地資源的精華，其數量和質量的變化必將引起糧食產量的波動，從而影響到糧食安全水平[1]。近年來，由于城鎮化與工業化的進程加速推進和生態退耕、農業結構調整以及災毀等原因，使得中國耕地資源數量日益減少[2-5]，人均耕地面積由1950年的0.18 hm2下降到2008年的0.09 hm2，已危及到國家的糧食安全。因此，確保一定數量和質量的耕地資源，是保障區域糧食安全和社會穩定及可持續發展的基石。

湖北省是我國糧食主要生產地之一，該省不但要保證區域內食物的需求，還肩負著保障國家食物的供給水平。2008年湖北省人均耕地面積只有全國的1/2，城鎮化水平為45.2%，可見，湖北省耕地承載能力沉重，耕地保護壓力巨大，糧食安全受到威脅。因此，對湖北省耕地保護及糧食安全的研究尤為重要。

1 研究方法

采用最小人均耕地面積及耕地壓力指數模型[6-7]、灰色預測法[8-9]，對改革開放以來湖北省耕地面積、糧食產量、人口數量、最小人均耕地面積和耕地壓力指數等數據進行分析，并預測它們的變化趨勢。

1.1 最小人均耕地面積

是在一定區域內，一定食物自給水平和耕地生產力條件下，為了滿足人口正常生活的食物消費所需的耕地面積。它是食物自給率、食物消費水平、耕地生產力水平等因子的函數。

式中:Smin——最小人均耕地面積(hm2/人);β——食物自給率(%);Gr——人均食物需求量(kg/人);P——食物單產(kg/hm2);q——食物播種面積占總播種面積之比(%);k——復種指數(%)。最小人均耕地面積給出了為保障一定區域食物安全而需保護耕地數量的底線。

1.2 耕地壓力指數

耕地面積壓力指數是最小人均耕地面積與實際人均耕地面積之比。

式中:K——耕地壓力指數;Sa——實際人均耕地面積(hm2/人)，是區域可耕地總面積與人口數量的函數。耕地壓力指數可以衡量一個地區耕地資源的稀缺和沖突程度，給出了耕地保護的閾值，可作為耕地保護的調控指標，也是測度糧食安全程度的指標，即當K=1時，糧食供需平衡。

1.3 灰色關聯方法

GM(1，1)模型的實質是對原始數據作一次累加生成，使生成數據列呈現一定規律，其相應的曲線可以用典型曲線逼近，然后用逼近的線作為模型，最后將模型預測值作一次累減還原，用以對系統進行預測。

2 結果與分析

2.1 耕地資源的變化特征

1978—2008年間，湖北省耕地面積整體上處于持續下降的趨勢(圖1)。1978年末實有耕地面積為3.77×106hm2，到 2008年耕地面積減少到3.29×106hm2，30 a間共減少耕地面積4.8×105hm2，年均減少1.6×104hm2，其中，耕地面積最多的年份為1978年 ，為3.77×106hm2，最低年份為2003 年，為3.03×106hm2，降幅達19.63%，說明湖北省耕地面積流失比較嚴重。改革開放以來，湖北省耕地面積變化經歷了緩慢減少→震蕩減少→平穩保持→緩慢減少→快速減少→快速增加6個過程(圖1)。

第一階段(1978—1983年)，改革開放釋放出來的動力促使了國民經濟的快速發展，非農建設占地大量增加，并抵消了開荒和復墾增加耕地的面積，致使耕地面積總體呈緩慢下降態勢。第二階段(1983—1986年)，國家對外開放的力度加大，特別是1984年國家開放的地域范圍加大，各區域經濟建設的勢頭強勁，國家建設用地占用耕地增多，使得耕地面積急劇減少。第三階段(1986—1991年)，此階段是湖北省家庭聯產承包責任制的實施階段，土地承包經營權的確立，激發了農民生產的積極性，大量的開荒確保了耕地面積的穩定。同時，1987年土地管理法的實施，遏止了耕地轉化為非農業用地的勢頭，耕地面積變化呈現平穩態勢。第四階段(1991—2000年)，1992年國家實施沿江開放開發戰略以來，湖北省社會經濟尤其是鄉鎮企業的迅速發展，再加上“開發區熱”的出現，使這時期耕地數量明顯減少;但1996年耕地總量動態平衡政策的出臺，遏制了耕地數量連年減少的勢頭。然而1996年之后，農村出現了耕地摞荒現象，導致此階段后期耕地減少速度加快。第五階段(2000—2003年)，特別是2001和2002年耕地減少幅度加大，主要是由于實施“生態退耕”所致，湖北省通過“以糧代賑”等政策，極大地調動了農民退耕還林還草還湖的積極性，從而加劇了耕地數量的減少[10]。第六階段(2003—2008年)，農村土地承包法、物權法和城鄉規劃法等法律法規的實施以及土地整理和復墾力度的加大，國家支農惠農措施的有力貫徹，使該階段保持著耕地面積持續上升的勢頭。

圖1 湖北省1978—2008年耕地面積與人均耕地面積變化

然而，在耕地面積總體呈減少趨勢的同時，湖北省人口卻持續增加，從1978年的4 574.91萬人增長到2008的5 711.0萬人，增加了24.83%。在這兩種因素的共同作用下，人均耕地面積則由1978年的0.082 4 hm2減少到 2008年只有 0.053 8 hm2，30 a間人均耕地面積凈減少了0.028 6 hm2。而且由圖1可以看出，人均耕地的變化與耕地面積的變化趨勢具有同步性，但是人均耕地面積變化的幅度要大一些。

2.2 糧食產量的變化特征

1978—2008年湖北省糧食產量總體呈顯著的波動式增長態勢(圖 2)。從 1978年的 1.73×107t，增加到2008年的2.23×107t，糧食產量凈增5.02×106t，年均增產 1.67×105t。其中，1978—1997年糧食產量大幅增加，最低為1980年的1.54×107t，最高為1997年的2.63×107t，且達到歷史最高水平，兩個極值點相差達1.10×107t，而同期耕地面積一直在下降。這主要因為改革開放以來，農業生產水平的相對提高抵消了因耕地面積緩慢減少而導致糧食產量減產的現狀。1997—2003年處于快速減少階段，糧食產量降了7.13×106t，與國家糧食產量的減少趨勢相一致[4]。這與同期耕地面積降低的原因有關。2003—2008年糧食產量程波動緩慢上升趨勢。

圖2 湖北省 1978—2008年糧食總產量、糧食單產和人均糧食產量變化

1978—2008年湖北省人均糧食產量表現波動下降趨勢，1978年湖北省人均糧食產量為377 kg，2008年降到364 kg，30 a間人均糧食產量凈減13 kg，主要是由于人口增長過快所致。因此，湖北省要遏制人均糧食產量減少的趨勢，須在提高糧食產量的同時還要控制人口增長。

2.3 Smin和K值的變化特征

基于以上耕地、人口、糧食的動態分析，可以得出最小人均耕地面積Smin和耕地壓力指數K值。以人均食物需求量為400 kg/人計算，1978—2008年最小人均耕地面積Smin值總體呈波浪式下降趨勢，而K值總體變化呈波浪式上升趨勢(圖3)。

3 Smin和K值的預測

3.1 糧食產量、耕地面積、人口、糧食播種面積和農作物播種面積預測

根據灰色預測的原理和方法，借助Excel數據處理系統，利用湖北省1978—2008年糧食產量(Y1)、耕地面積(Y2)、農作物播種面積(Y3)和糧食播種面積(Y4)，并利用30 a來的人口出生率、死亡率和人口總量序列數據對人口(Y5)進行預測，預測結果見表1，預測模型如下。

圖3 湖北省1978—2008年最小人均耕地面積和耕地壓力指數變化

3.2 最小人均耕地面積和耕地壓力指數預測

依據上述預測數據，利用最小人均耕地面積和耕地壓力指數方法，可計算出未來10 a湖北省的最小人均耕地面積和耕地壓力指數(表1)。

表1 2009—2020年耕地面積、人口、糧食產量、最小人均耕地面積和耕地壓力指數預測

從表1可以看出，在未來10 a內，糧食產量、年末總人口和K值呈增加的趨勢，耕地面積、人均耕地面積Smin呈降低趨勢。且實際人均耕地面積大于最小人均耕地面積，但是隨著時間的推移因人均耕地面積下降的幅度大于最小人均耕地面積的幅度，使得耕地壓力指數增加。這表明某一時段內，耕地生產力的供給水平高于食物消費水平，過了這個時間節點后，會出現相反的結論。在這種情況下，應該著力提高單位耕地面積的糧食產量，防止耕地的顯性流失(如建設占用)和隱性流失(如季節性拋荒)，嚴控人口的增長。

4 結論

(1)1978—2008年，湖北省人均耕地面積和人均糧食產量不斷減少，使得最小人均耕地面積值波浪式降低，而耕地壓力指數波浪式上升，這歸因于人口壓力所致。

(2)2009—2020年，最小人均耕地面積將逐年降低而耕地壓力指數將逐年升高。說明今后一段時間湖北省的實際人均耕地面積降低速度快于最小人均耕地面積的減少幅度，耕地面積難以保證糧食生產安全。

鑒于以上結論，建議增加農業投入和依靠科技進步提高耕地生產率;制止不合理占用耕地現象，以保證耕地數量;提高農業特別是糧食補貼來防止耕地的隱形流失，以保證糧食的播種面積;加大中低產田的改良力度和防止占優補劣，以提高耕地質量[11];通過推進城鎮建設用地增加與農村居民點用地減少掛鉤的戰略，解決城鎮化建設用地的需要[1];控制人口增長，提高人均耕地面積。

該研究是在對耕地面積和糧食產量動態分析的基礎上對最小人均耕地面積和耕地壓力指數進行的預測，其預測結果具有一定的參考價值。但由于耕地和糧食產量變化受自然、社會、經濟等因素的影響，且在不同時期和情況下，各種因素對其變化的驅動作用和強度也不同，所以對其預測變得比較復雜，同時對人口的預測可以采取其它不同的方法可能較為科學，因而在預測方法上尚需不斷完善，采用歷年遙感數據研究，結論可能更為真實。同時本研究內容也有待今后做進一步深入工作。

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