湖南省耕地和粮食承载时空变化分析

周 敏，王路希，邓旭仁，陈 琼，李锦龙，谢红霞，王翠红

（湖南农业大学资源环境学院，湖南 长沙 410128）

粮食安全是一个世界性的问题，对于人口众多的中国来说，粮食安全更是关乎国计民生和社会稳定的问题[1]。人多地少是我国的基本国情，中国有13亿多人，预计到2030年人口将达16亿左右，吃饭问题是中国政府非常关心和重视的头等大事[2-4]。粮食安全是国家安全的战略基础，是政治安全的命脉，是构建和谐社会的前提条件，也是中央三农工作的重要组成部分。自1990年以来，湖南经济发展速度加快，工业化和城市化的发展导致建设用地占用耕地面积迅速增加，加上生态退耕，全省耕地面积逐年减少，耕地减少受到许多研究者关注[5-6]。据来自不同口径的统计数据，从1989年到1999年湖南省耕地减少了1.54×105hm2，从2000年到2008年湖南省耕地面积减少了1.22×105hm2。本文选取了湖南这一粮食生产大省作为研究对象，分两个阶段分析近20 a来耕地和粮食生产变化的时空差异，以期为有关部门因地制宜合理利用土地资源，保护耕地，确保粮食安全提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

湖南位于我国东南腹地，长江中游，是连接东部沿海省与西部内陆省的桥梁地带。全省土地面积21.18万km2，东南西三面环山，中部、北部低平，形成向北开口的马蹄形盆地，境内山地约占总面积的一半，平原、盆地、丘陵、水面约占一半。湘江、资水、沅江、澧水，四水由西南向北汇聚洞庭湖，经岳阳城陵矶注入长江。湖南属于亚热带季风气候，热量丰富，年平均温度在16℃～18℃之间，冬季处在冬季风控制下，因东南西三面环山，向北敞开的地貌特性，有利于冷空气的长驱直入，故1月平均温度多在4℃～7℃之间。全省无霜期长达260～310 d，大部分地区都在280～300 d之间。年平均降水量在1 200～1 700 mm之间，雨量充沛，为我国雨水较多的省区之一。湖南省农业资源丰富，自然条件优越，生产水平较高，是全国最大的水稻生产省及八大粮食生产省之一[7]。

1.2 方法

1.2.1 数据来源 数据均来自湖南省农业年鉴（1990～2009年），以县（区）为单位收集相关数据，共计100个县（区），收集的数据包括各个县（区）的历年年末人口数、农业人口数、非农业人口数、耕地面积、粮食播种面积、粮食总产量等。由于近20 a部分行政区划发生了一些变动，为了保持数据的连续性，本文中的长沙市区包括长沙郊区、芙蓉区、天心区、岳麓区、开福区、雨花区；株洲市区包括株洲郊区、荷塘区、芦淞区、石峰区、天元区；湘潭市区包括湘潭郊区、雨湖区、岳塘区；衡阳市区包括衡阳郊区、珠晖区、雁峰区、石鼓区、蒸湘区、南岳区；邵阳市区包括邵阳郊区、双清区、大祥区、北塔区；岳阳市区包括岳阳郊区、岳阳楼区、云溪区、君山区；常德市区包括武陵区、鼎城区；张家界市区包括永定区、武陵源区；益阳市区包括资阳区、赫山区、大通湖区；郴州市区包括郴县、北湖区、苏仙区；永州市区包括零陵区、冷水滩区；怀化市区包括鹤城区、中方县；娄底市区包括娄星区。

1.2.2 研究方法 主要采用耕地变化强度指数、相对粮食承载指数两个指标定量评价湖南省耕地和粮食生产的时空差异。

（1）耕地变化强度指数是某一区域内，单位时间内单位面积上耕地数量发生的改变[7]，计算公式如下：

式中：LTIi为某一空间单元i内的耕地数量变化强度指数；TAa、TAb分别为研究初期及研究末期在空间单元i内的耕地面积；LTi为空间单元i的面积；T为研究末期和初期相间隔的时间（年）。当LTIi为正值时，表示研究时段内耕地数量增加；当LTIi为负值时，表示研究时段内耕地数量减少；当LTIi为0时，表示研究时段内耕地数量基本上保持不变。LTIi绝对值越大，表示耕地数量变化越大。

（2）相对粮食承载指数是以一定的营养级别粮食标准或一个、数个比具体研究区更大的参照区作为对比标准，根据参照区的人均粮食拥有量和一定营养级别粮食标准或研究区的粮食拥有量，计算出研究区域的相对粮食承载指数[8]。相对粮食承载指数的计算公式如下：

式中：CI为相对粮食承载指数，Qif、Qf分别为研究区和参照区粮食产量；Qipo、Qpo分别为研究区和参照区人口数量；Qaf、Qnf分别为研究区人均粮食拥有量和一定营养级别粮食标准。在我国一般把人均粮食占有量400 kg作为粮食生产是否达到小康水平的标准，这个数字是卢良恕等根据联合国粮农组织公布的人均营养热量值标准结合中国实际情况计算得到的结果[9]。根据相对粮食承载指数情况，区域粮食可分为以下5种情况。极其不足状态：区域人均粮食低于参照区或某营养级标准，即CI＜0.5；不足状态：区域人均粮食略低于参照区或某营养级标准，即0.5≤CI＜0.9；平衡状态：区域人均粮食接近于参照区或某营养级标准，即0.9≤CI＜1.1；富余状态：区域人均粮食略高于参照区或某营养级标准，即1.1≤CI＜1.5；大量富余状态：区域人均粮食远远高于参照区或某营养级标准，即CI≥1.5。

2 结果与分析

1989年到2008年，湖南省总人口由6.01×107上升到 6.86×107人，增加了约 8.50×106人，耕地面积自 1989年到 1999年减少了 1.54×105hm2，从2000年到2008年减少了1.22×105hm2。虽然20 a间耕地面积减少，但随着农业生产技术的发展，新品种的不断开发，全省粮食总产量波动不大，全省人均粮食总产量一直大于400 kg/人，仅有2002年和2003年的人均粮食占有量略低于400 kg/人，粮食总产量在 2.68×107～3.00×107t间波动（图 1）。2002年和2003年的人均粮食急剧下降，主要原因是粮食总产量减少，而粮食减产主要有两个方面原因：一是结构调整促进了粮食产量构成的优化，效益得到了提高，优质稻的比例逐年增加，基本满足了市场需求，增加了农民收入，但粮食播种面积减少，导致粮食总产量下降；二是灾害性天气的影响，2002年和2003年大部分地区长时间阴雨寡照，育秧期间烂秧死苗现象严重，使得粮食播种面积减少，单产下降。

图1 湖南省1989～2008年人口总数、耕地总量、粮食总产量、人均粮食变化

1989年到1999年湖南省100个县（区）粮食耕地变化指数有85个县（区）为负值，澧县、资兴市、宜章县等12个县（区）的为正数，安化县、新田县、宜章县的为0；2000年到2008年全省93个县（区）粮食耕地变化指数为负值，但江永县、沅江市、茶陵县等7个县（区）的为正数，耕地增加面积非常小。1992年到1993年间耕地数量大量减少，通过查阅中国统计出版社出版的《湖南统计年鉴》，分析其主要原因是由于1992年为湖南省实施结构效率战略的第一年，由第一产业主导型向第二产业主导型演进，种植业内部结构进行调整，粮食作物、经济作物和其他农作物播种面积之比由4.9∶1∶1.4转换为 4.4∶1∶1.3，1993 年由于播种面积调减、早稻受灾，粮食总产量比1992年减产1.8%。1994年由于农村二、三产业继续发展加快，比重提高，农业生产条件有所改善，在前一年的基础上粮食总产量略有增长。到1995年，由于种植业内部结构趋向优化，农业生产条件继续得到改善，粮食总产量大幅度的增加。而1999到2000年，从数值上看，耕地面积大大增加，这是因为耕地统计口径的变化所造成，本研究也据此做分段研究了全省耕地口径粮食变化。

1989年、1994年、1999年、2004年、2008年100个县（区）的相对小康水平粮食承载指数时空变化较大：1989年有6个县（区）处于极其不足状态、32个县（区）处于不足状态、18个县（区）接近于平衡状态、26个县（区）处于富余状态、18个县（区）处于大量富余状态；1994年有7个县（区）处于极其不足状态、34个县（区）处于不足状态、22个县（区）接近于平衡状态、30个县（区）处于富余状态、7个县（区）处于大量富余状态；1999年有8个县（区）处于极其不足状态、20个县（区）处于不足状态、28个县（区）接近于平衡状态、29个县（区）处于富余状态、15个县（区）处于大量富余状态；2004年有7个县（区）处于极其不足状态、24个县（区）处于不足状态、27个县（区）接近于平衡状态、21个县（区）处于富余状态、21个县（区）处于大量富余状态；2008年有8个县（区）处于极其不足状态、26个县（区）处于不足状态、22个县（区）接近于平衡状态、26个县（区）处于富余状态、18个县（区）处于大量富余状态。

利用ArcGIS软件平台对数据进行可视化表达，获得粮食生产情况空间差异（图2、图3、图4、图5、图6）。从图中可知，长沙市区、邵阳市区、湘潭市区、冷水江市区、株洲市区5个区一直处于极其不足状态；涟源市、新邵县、溆浦县等21个县（区）一直接近于平衡状态；长沙县、临澧县、湘阴县3个县一直处于大量富余状态。

图2 1989年粮食相对承载指数

图3 1994年粮食相对承载指数

图4 1999年粮食相对承载指数

图5 2004年粮食相对承载指数

图6 2008年粮食相对承载指数

常德市、益阳市、岳阳市、长沙市、株洲市、衡阳市的部分县（区）位于洞庭湖、湘江附近，耕地面积较大，水资源丰富，土壤肥沃，粮食产量高。随着科学技术的发展，农业基础设施的改进，粮食总产量显著提高，虽然这些县（区）人口一直处于上升状态，但人均粮食占有量一直相对较多，粮食承载相对小康水平一直处于富余状态。湘西大部分县（区），尤其是部分市区，耕地面积小，单产较低，人口增长速度快，建设用地占用了部分耕地，多年来人均粮食占有量一直相对较少，粮食承载相对小康水平一直处于不足状态。邵阳市、永州市大部分县（区）和张家界市、郴州市、常德市、益阳市部分县（区）多年来耕地面积变化不大，但由于农业科技水平发展和农业基础设施建设，粮食单产不断提高，基本能满足人口对粮食需求部分，粮食相对承载指数一直处于平衡状态附近。新宁县、道县、江华瑶族自治县由于农业基础设施的建设，提高了农民生产粮食的积极性，加上国家计划生育政策，有效地控制了人口，人均粮食占有量一直增长，粮食承载相对小康水平不断提高。

3 结论

从分析全省100个县（区）的人口总数、耕地面积总量和粮食总产量的结果来看，湖南省人口基数大，20 a间人口总数持续增长；耕地面积总量一直呈下降趋势；粮食总产量在2.68×107～3.00×107t间波动。由于产业结构和粮食结构的调整，以及灾害天气等的影响，部分年份粮食总产量也相对较少。而全面落实的“两补一降”等惠粮政策，湖南省粮食产量部分年份呈恢复性增长，扭转了粮食产量连续下降的局面。

从上述分析变化发生的原因可知，为确保粮食安全，湖南省应该根据国家政策宏观调控保护好耕地尤其是基本农田，切实贯彻《基本农田保护条例》，严格实行耕地保护制度，提高耕地质量，增加粮食单产，推进集约用地，因地制宜发展双季稻，提高复种指数，稳定并扩大粮食播种面积，确保现有基本农田面积不减少、用途不改变、质量不下降；同时要加大投入力度，大力开展农田水利建设，改进基本农田水利设施，为耕地灌溉和排涝提供良好的条件，进一步提高抵御洪涝、干旱等自然灾害的能力；利用高科技培育高产优质品种，提高单位面积的粮食产量；此外，还要向农民宣传先进种植技术，加大惠农政策宣传力度，提高农民的种粮积极性。

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