山西省土地資源人口承載力多尺度時空差異分析
2015-08-18 10:14:49吳林筱任志遠趙勝男魏倩倩
山東農業科學 2015年6期
吳林筱+任志遠+趙勝男+魏倩倩
摘 要：以人糧關系為基礎，利用土地資源人口承載力（LCC）和土地資源人口承載力指數模型（LCCI），從全省、分區、分縣3個空間尺度定量評價山西省2003～2012年土地資源人口承載力的時空變化。結果表明：（1）2003～2012年全省人口承載力呈增加趨勢，其中2009年以后LCCI逐年降低，但人糧關系仍處于超載狀態。（2）分區格局：人口承載力晉南>晉北>晉中，晉南人糧關系處于平衡有余狀態，發展潛力較大，而晉中地區一直處于嚴重超載狀態，人糧關系緊張;十年間各區LCC均呈增加趨勢，但增加幅度晉南>晉中>晉北。（3）分縣格局：人口超載區主要分布在晉中大部分縣域，糧食盈余區主要分布在晉東南地區及晉北部分縣域，但2008～2012年比2003～2007年盈余的縣域增加了18個，人糧關系有所改善。
關鍵詞：人糧關系;土地資源人口承載力;山西省;時空格局
中圖分類號：Q988 ?文獻標識號：A ?文章編號：1001-4942（2015）06-0083-04
Multi Scale Spatial-Temporal Variation Analysis on
Land Carrying Capacity ?in Shanxi Province
Wu Linxiao， Ren Zhiyuan*，Zhao Shengnan，Wei Qianqian
（College of Tourism and Environment， Shaanxi Normal University， Xian 710119， China）
Abstract On the basis of man-grain relationship， using the land carrying capacity （LCC） and land carrying capacity index （LCCI） models， from 3 spatial scales， province， region and county， the spatial-temporal variation of land carrying capacity was quantitatively evaluated in Shanxi from 2003 to 2012. The results showed that：（1） The provincial land carrying capacity showed an increasing trend from 2003 to 2012. Since 2009， the LCCI decreased. However， the increasing population resulted in lacking of grain.（2） The land carrying capacity was in the order of Jinnan>Jinbei>Jinzhong. Jinnan kept balance between population and grain， and had great development potential. But Jinzhong had been seriously overloaded. The LCC improved in these regions in 10 years， ?and the increase range was Jinnan>Jinzhong>Jinbei.（3） The overloading counties mainly located in Jinzhong.The food surplus counties mainly distributed in the north and southeast of Shanxi. The number of man-grain balancing county increased by 18 from 2003～2007 to 2008～2012， which indicated that the man-grain relationship was improved.
Key words Man-grain relationship; Land carrying capacity; Shanxi Province; Spatial-temporal pattern
土地資源承載力一般是指一定地區的土地所能持續供養的人口數量，即土地資源人口承載量，其實質是研究人口消費與食物生產、人類需求與資源供給間的平衡關系問題[1]。山西省是我國重要的煤炭基地，可用耕地面積有限，近年來隨著人口的持續增長和區域經濟的發展，人口-資源-環境問題日益突出，因此對區域土地資源、糧食生產以及土地人口承載力進行定量化研究，可為區域可持續發展提供科學依據與決策支持[2]。
近年來，土地資源及人口承載力的研究方法和手段層出不窮，如指標體系法[3]、均方差權屬決策法[4]、要素指數法[5]、潛力估算模型[6～8]、加權馬爾科夫鏈預測法[9]、GIS和RS[6]技術等。基于人糧關系的土地資源人口承載力模型與人口承載力指數模型一直是研究的主流[10～13]。本文以人糧關系為基礎，利用LCC模型和LCCI模型，從全省、分區、分縣3個空間尺度定量評價了山西省2003～2012年的土地資源人口承載力時空變化，以便為區域可持續發展提供科學依據。
1 研究區概況
山西省位于黃河中游東岸、華北平原西面的黃土高原上，介于東經110°15′～114°33′、北緯34°34′～40°43′之間，總面積1 566萬公頃。地貌類型以山區、丘陵為主，約占總面積的三分之二以上。山西省屬于溫帶大陸性季風氣候，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨;年平均氣溫3～14℃，晝夜溫差大，年降水量為400～600 mm，多集中在6～8月。山西省轄11個市107個縣（市、區），到2012年末全省常住人口達3 610.83 萬人，其中非農業人口占32.46%。農作物種植面積379.6萬公頃，比2003年增加了8.8萬公頃，其中糧食種植面積329.2萬公頃，比2003年增加45.84萬公頃。糧食產量達1 274.10萬噸，比2003年增加315.23萬噸。endprint
2 數據來源與研究方法
2.1 數據來源
本研究應用的數據包括分縣、分市到全省三個尺度2003～2012年的人口及農業統計數據，其中人口數據采用常住人口數據，耕地面積采用年末耕地面積。數據主要來源于山西省統計信息網（http：//www.stats-sx.gov.cn）、2004～2013年《山西省統計年鑒》、《山西省國民經濟和社會發展統計公報》。
2.2 土地資源人口承載力（LCC）模型
土地資源人口承載力模型主要反映區域土地、糧食與人口的關系，可以用一定糧食消費水平下區域土地生產力所能持續供養的人口規模來度量。以公式表示為：
LCC=G/Gpc
式中LCC為土地資源人口承載力（人或萬人）;G為土地生產力（kg），以區域糧食年產量來計;Gpc為人均糧食消費標準（kg/人），以全國統一標準400 kg/人來計[14]。
2.3 土地資源人口承載力指數（LCCI）模型
土地資源人口承載力指數指區域人口規模與土地資源人口承載力之比。其公式[14]為：
LCCI=Pa/LCC
式中LCCI為土地資源人口承載力指數;Pa為現實人口總數（人或萬人）。
根據LCCI的大小可以將不同地區的土地資源人口承載力劃分為糧食盈余區、人糧平衡區、人口超載區。其中LCCI≤0.875為糧食盈余區，該區糧食平衡有余，具有一定的發展空間;0.875
表1 基于LCCI的土地資源人口承載力
分級評價標準
類型 級別 LCCI
富富有余 LCCI≤0.5
糧食盈余富余 0.5 盈余 0.75 人糧平衡 平衡有余 臨界超載 0.875 1 超載 1.125 人口超載過載 1.25 嚴重超載 1.5 3 結果與分析 3.1 全省土地資源人口承載力評價 山西省土地資源人口承載力評價結果（圖1）表明：2003～2009年人口承載力呈現波動變化，2004年較上一年增長幅度最大，這是因為該年開始實施農業補貼政策，糧食播種面積較上一年大幅度增加;2009年人口承載力達到最低，僅2 355萬人，主要是因為當年全省范圍受到旱災的影響，糧食產量比上年減少了86萬噸。2009年之后，隨著惠農政策、強農工程、農業基礎設施的進一步落實，糧食產量不斷增加，人口承載力逐年增長，增長幅度為35.25%;十年間全省人糧關系一直處于超載狀態，表現為糧食短缺、人口超載，從2009年開始人口承載力指數呈逐年下降趨勢，人糧關系稍有緩和，但是仍未改變全省人口超載現狀，糧食生產一直低于人口需求，需靠外調[15]。 圖1 2003～2012年山西省土地資源人口承載力變化 3.2 山西省分區土地資源人口承載力評價 根據山西省的氣候特點按行政區劃將其劃分為晉北、晉中、晉南三大區域，其中晉北地區包括大同市、朔州市、忻州市;晉中包括太原市、陽泉市、晉中市、呂梁市;晉南包括運城市、臨汾市、晉城市、長治市。構建土地資源人口承載力模型和人口承載力指數模型，分析2003～2012年三大區域的土地資源人口承載力及人糧關系（圖2）。 分區評價結果表明：十年間三大區域的人口承載力均呈增長趨勢，人糧關系有所改善，但是存在區域差異，總體表現為人口承載力晉南>晉北>晉中，其中晉南的LCCI介于0.7～1.2之間，糧食基本平衡有余，能夠滿足區域人口需求，該區是全省的主要糧食產區，農業發展潛力較大;晉北的LCCI介于0.8～1.4之間，人口稍有超載，但近幾年隨著糧食產量的增加，人糧關系逐漸從超載向平衡過度，屬于低水平的平衡;晉中的LCCI介于1.4～2.1之間，人口嚴重超載，糧食缺口很大，主要是因為該區耕地面積較少，農業所占比重低，主要發展煤炭等第二產業。人口承載力增長幅度表現為晉南>晉中>晉北，其增長幅度分別為58.70%、56.80%、56.57%。分區評價結果與全省評價結果一致，雖然晉南地區糧食盈余，但是全省大部分地區處于人口超載狀態，仍然改變不了糧食緊缺的局面。 圖2 2003～2012年山西省分區土地資源 人口承載力變化 3.3 山西省分縣土地資源人口承載力評價 為減少誤差，以山西省2003～2007年、2008～2012年總人口、糧食產量分縣數據的平均值分別代替前五年和后五年的現狀，然后根據土地資源人口承載力模型和土地資源人口承載力指數模型，計算出山西省各縣的LCC、LCCI，再用ARCGIS10.0平臺做出山西省土地資源人口承載力的空間分布圖（表2、圖3）。 表2 山西省土地資源人口承載力評價 土地資源 人口 承載力分區 分縣單元 數量 （個） 比例 （%） 人口 數量 （萬人） 比重 （%） 糧食產量 產量 （萬噸） 比重 （%） 2003～2007 糧食盈余區 24 22.43 557.98 16.63 330.52 31.81
人糧平衡區 25 23.36 719.47 21.45 298.38 28.72
人口超載區 58 54.21 2076.88 61.92 410.09 39.47
2008～2012 糧食盈余區 42 39.25 1202.33 34.13 758.51 58.52
人糧平衡區 19 17.76 460.16 13.06 187.96 14.50
人口超載區 46 42.99 1860.75 52.81 349.72 26.98
評價結果表明：2003～2007年糧食盈余區有24個縣，人糧平衡區有25個縣，人口超載區有58個縣，人口超載的縣域多于糧食盈余、人糧平衡的縣域，人口超載、糧食短缺是全省的主要特征。2008～2012年相比前五年，糧食盈余的縣增加了18個，人糧平衡的縣減少了6個，人口超載的縣減少了12個，人糧關系有所改善，但是人口超載的縣域仍然很多，占全省的40%以上，糧食缺口仍然很大，這與全省、分區土地資源人口承載力評價結果是一致的。
圖3 山西省分縣土地資源人口承載力變化
由圖3可知，人口超載縣域主要分布在晉中地區呂梁市、太原市、陽泉市的大部分縣域，臨界超載縣零星分布在超載的縣域周圍，糧食盈余縣主要分布在晉東南地區及晉北部分縣域，與分區評價結果一致。2008～2012年較2003～2007年相比，超載的縣域明顯減少，盈余的縣域明顯增多，其中運城市盈余的縣域增加最多。
4 結論
基于山西省人糧關系緊張、地域差異明顯的現實，本文以人糧關系為基礎，利用土地資源人口承載力（LCC）和人口承載力指數（LCCI）模型，從全省、分區、分縣3個尺度對山西省2003～2012年土地資源人口承載力進行了定量評價。研究結果表明：
（1）全省水平：人口承載力2003～2009年呈波動變化，2009年以后逐漸增加，人口承載力指數介于1.1～1.5之間，人糧關系一直處于過載、超載狀態，LCCI從2009年以后逐年降低，人糧關系稍有緩和。
（2）分區水平：人口承載力總體表現為晉南>晉北>晉中，人糧關系晉南糧食平衡有余，晉北為低水平的平衡，晉中為人口嚴重超載。十年間各區人口承載力均呈增長趨勢，人糧關系有所緩和，但增加幅度晉南>晉中>晉北。
（3）分縣格局：人口超載縣域主要分布在呂梁、太原、陽泉的大部分縣域，糧食盈余縣主要分布在晉東南地區及晉北部分縣域，但2008～2012年與2003～2007年相比盈余的縣域增加了18個，超載的縣域減少了12個，人糧關系有所改善。
從研究結果來看，選取的空間尺度不同，結果有明顯的差異。全省水平上人糧關系一直處于超載狀態，但是分區、分縣格局中都有不同程度的人糧平衡及盈余現象。本文采取400 kg的人均消費標準，以人糧關系為基礎從多個空間尺度對山西省土地資源承載力時空變化進行評價，可為區域人口與糧食資源空間協調和可持續發展提供依據。
參 考 文 獻：
[1] 封志明.土地承載力研究的過去、現在與未來[J].中國土地科學，1994，8（3）：1-9 .
[2] 謝平，文倩，孫水娟，等.基于人糧關系的湖南省耕地資源人口承載力研究[J].水土保持研究，2012，19（4）：274-277，295.
[3] 郭歡歡，李波，候鷹.基于土地功能的土地資源承載力研究——以北京市海淀區為例[J].北京師范大學學報：自然科學版，2011，47（4）：424-427.
[4] 藍丁丁，韋素瓊，陳志強.城市土地資源承載力初步研究——以福州市為例[J].沈陽師范大學學報：自然科學版，2007，25（2）：252-256.
[5] 李強，劉蕾.基于要素指數法的皖江城市帶土地資源承載力評價[J].地理與地理信息科學，2014，30（1）：56-59.
[6] 熊利亞，夏朝宗，劉喜云，等.基于RS和GIS的土地生產力與人口承載量——以向家壩庫區為例[J].地理研究，2004，23（1）：10-18.
[7] 孟慶香，劉國彬，常慶瑞，等.陜北黃土高原農牧交錯帶土地生產潛力及人口承載力[J].西北農林科技大學學報：自然科學版，2006，34（12）：135-141.
[8] 羅雁文，魏曉，王良健，等.湖南省各市（州）土地資源承載力評價[J].經濟地理，2009，29（2）：284-289.
[9] 曹銀貴，程燁，付梅臣，等.基于馬爾科夫鏈的耕地人口承載潛力分析[J].土壤通報，2007，38（6）：1123-1126.
[10]朱小娟，劉普幸，趙敏麗，等.甘肅省土地資源承載力格局的時空演變分析[J].土壤，2013，45（2）： 346-354.
[11]封志明，楊艷昭，張晶.中國基于人糧關系的土地資源承載力研究：從分縣到全國[J].自然資源學報，2008，23（5）：865-875.
[12]施開放，刁承泰.重慶市糧食生產發展特征及土地資源承載力空間格局研究[J].水土保持研究，2012，19（4）：168-171.
[13]趙敏麗，劉普幸，朱小娟，等.基于人糧關系的土地資源承載力空間格局研究——以河西走廊綠洲為例[J].干旱地區農業研究，2013，31（2）：203-208.
[14]任志遠，李晶等.關中-天水經濟區人口發展功能區劃研究[M].北京：科學出版社，2012，48-86.
[15]姚高寬.山西省糧食安全現狀與對策研究[J].區域糧食，2009（3）：53-59.endprint
