基于人粮关系的江西省土地资源承载力研究

张 颖，刘平辉，朱传民

（东华理工大学地球科学学院，江西 南昌330000）

0 引言

本文以江西省为研究区域，对江西省2000—2019年的土地资源承载力时空变化及土地资源限制度进行分析，并预测区域内土地资源承载力水平。

1 研究区概况

江西省位于中国东南部，全省地形以江南丘陵、山地为主，占全省总面积的42%、36%，境内地形南高北低，东部、西部、南部三面环山地，中部丘陵和河谷平原交错分布，北部则为鄱阳湖平原。全省土地总面积为166 900 km2，2019 年，江西省辖11 个地级市，生产总值达到24 758 亿元，其中，第一、二、三产业分别占比8.3%、44.2%、47.5%。全省人口4 666.13 万人，其中，城镇人口为2 979.30 万人，乡村人口为1 986.84万人。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本文以江西省辖11 个地级市为研究对象，数据主要来源于2001—2020 年《江西省统计年鉴》、各地级市2000—2019 年国民经济和社会发展统计公报，所需数据均由统计年鉴数据经过进一步计算得出。

2.2 粮食生产波动指数（GYFI）

从2000—2019 年的时间序列可知，粮食产量并不与时间成线性关系，而是呈现一种波动状态。因为粮食产量受到气候变化、科学技术、播种面积的影响，会具有一定的差异。为了表达粮食产量的波动性，本文通过粮食实际产量与趋势产量之间的变化，即粮食生产波动指数（GYFI）来体现[13]。计算公式如下：

式中，GYFIi为区域第i 年的粮食产量的波动指数；Yi为区域第i 年粮食实际产量；为趋势粮食产量。

2.3 土地资源承载力（LCC）模型

土地资源承载力，即土地资源人口承载力，是指一定区域内的土地资源所能供养的人口数量，其本质是研究耕地的粮食产量、人均粮食需求量与人口数量之间的平衡关系[14]，其公式如下：LCC=G/Gpc

式中，LCC 表示土地资源承载力（人）；G 表示区域粮食总产量（kg）；Gpc为人均粮食消费标准（kg/人）。根据联合国粮农组织公布的人均营养热值标准，同时结合中国的国情分析并提出中国人均粮食消费400 kg即可达到营养安全的要求，因此，本文将400 kg 这一数值作为中国营养安全的参考[15]。

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2.4 土地资源承载指数（LCCI）模型

土地资源承载指数（LCCI）是指区域人口规模（或人口密度）与土地资源承载力（或承载密度）之比，反映区域土地、粮食与人口之间的关系[16]，本文采用LCCI模型[14]，根据此模型来计算土地资源承载指数（LCCI）及其相关指数，公式如下：

式中，LCCI 为土地资源承载指数；LCC 为土地资源承载力（人）；Pa为现实人口数量（人）；RP为人口超载率；Rg为粮食盈余率；PLI 为土地资源限制度；Prl为土地资源超载人口数。根据LCCI 大小的不同，将不同地区的土地资源承载力划分为粮食盈余区、人粮平衡区和人口超载区[17-18]。具体划分标准见表1。

表1 基于LCCI 的土地资源承载力分级评价标准

2.5 灰色预测模型

灰色预测模型，即GM(1,1)是通过鉴别系统因素之间发展趋势的相异程度，即进行关联分析，然后建立相应的微分方程模型，从而预测事物未来发展趋势的状况[19]。本文通过江西省2000—2019 年的土地资源承载力指数，借助南航灰色建模软件（GSTA7.0）来预测江西省2020—2029 年的土地资源承载力指数。

为了确保GM(1,1)模型预测结果的精度，需对模型进行精度验证，在本文中采取后验差检验[15]。均方差比值C 和小误差概率P 的计算公式如下：

式中，C 为模型预测值与实际值之间的离散程度，值越小越好；S1、S2分别为原始数据的标准差、预测数据的标准差；P 为小误差概率，取值范围为0~1，值越大越好。

3 结果与分析

3.1 江西省2000—2019 年粮食生产发展变化分析

根据2000—2019 年江西省粮食总产量数据，通过计算得到江西省粮食总产量的趋势线拟合方程为=37.379x+1 554.4（R2=0.866 4）。通过图1 可看出，2000—2019 年，江西省粮食产量波动指数浮动较小，整体维持在-0.15~0.04 之间，其中，2003 年江西省粮食波动指数最低，原因是2003 年江西省遭遇了罕见的特大高温干旱灾害，大量农作物受损惨重，导致粮食产量大幅度下降。从整体上看，全省粮食总产量呈现波动式增长，在2016 年达到峰值，为2 234.4 万吨。

图1 江西省粮食波动指数变化分析

3.2 江西省2000—2019 年土地资源承载力变化情况

通过对土地资源承载力模型和土地资源承载力指数模型（LCCI）进行计算，结果表明，江西省在2000—2019 年间土地资源承载指数总体处于下降状态，即江西省土地资源承载力日益增强。其中，2003 年江西省土地资源承载力指数为1.17，人粮关系紧张，其余年份的土地资源承载力类型均处于人粮平衡区，级别由临界超载状态逐渐转向平衡有余。随着城镇化进程中的农业种植比例调整和人口的逐步增长，至2019年，江西省人均粮食达到462.36 kg，人粮关系和谐（图2）。

图2 2000—2019 年江西省土地资源承载力情况

3.3 江西省土地资源承载力状况空间分布与时空变化

本文通过选择5 个年份的江西省各个地市的土地资源承载指数，利用Arcmap 软件进行可视化处理，分析江西省2000—2019 年土地资源承载力的时空变化情况（图3）。

图3 2000—2019 年江西省各地市土地资源承载力空间格局变化

2000 年，江西省分地市的土地资源承载力类型有3 种，其中，处于粮食盈余区的为吉安市、宜春市、抚州市和鹰潭市，其土地资源承载力指数分别为0.795、0.684、0.761 和0.864，吉安市和抚州市属于盈余级别，而宜春市已经达到富裕级别。因为吉安市、抚州市和宜春市分别处在吉泰盆地和赣抚平原，其区域内地势平坦，土壤肥沃、水资源充足、农业生产配套设施完善，这些条件都得以调高区域内的粮食总产量和加大粮食产量的增长潜力；处于人粮平衡区的为南昌市、新余市和上饶市，其土地资源承载力指数分别为1.112、0.937 和1.101。随着农业现代化的不断推进，土地资源承载能力也不断增强，从而缓解人口不断增长带来的压力；处于人口超载区的有景德镇市、萍乡市、九江市和赣州市，人粮矛盾突出，其土地资源承载力指数分别为1.355、1.284、1.663 和1.266。处在人口超载类型区的城市地形大多以山地、丘陵为主，耕地面积小、耕地后备资源不足，不利于区域农业生产发展，加之1998 年的“退耕还湖”政策，使得九江市的耕地面积进一步减少。

与2000 年相比，2005 年江西省人口超载类型区没有变化，粮食盈余类型区增加了两个，分别为新余市和上饶市，其中，新余市由2000 年的平衡有余级别转为盈余级别，土地资源承载指数从0.937 降到0.867，上饶市由临界超载级别转为盈余，土地资源承载指数从1.101 降到0.969。原因在于政府大力扶持粮食乡镇和种粮大户，在一定程度上提高了农民的种粮积极性，从而提高了区域粮食播种面积。

2010 年，江西省7 个地市土地资源承载类型区级别相较2005 年并无变化，但个别地市的土地资源承载力级别有所升级，景德镇市的土地资源承载类型区由人口超载类型区转到人粮平衡类型区，级别由2005 年的过载转为临界超载，九江市和赣州市由过载转为超载，鹰潭市由盈余转为富裕。根据统计年鉴中的数据，通过计算可得出，这一阶段中景德镇市、九江市、赣州市和鹰潭市的粮食增产率分别为16.93%、21.06%、15.10%、6.15%，虽然它们的粮食产量都在增长，但在2005—2010 年这一时间段内，它们的增长速率大于其他地市粮食产量的增长速率，因而使得这些区域内的土地资源承载力类型升级。

2015 年，江西省粮食盈余类型区共7 个地市，除2010 年的六个城市外又新加了一个南昌市，人粮平衡类型区也由原先的南昌市和景德镇市变为了景德镇市和九江市，九江市的土地资源承载力指数由2010 年的1.233 降至1.163，原因在于九江市在这一阶段中通过实施坡耕地、增减挂钩、土地开发复垦等工程项目，使得九江市的耕地面积从2010 年的351 万亩增加到2015 年的469 万亩。此外，九江市在“十二五”期间积极推动高标准农田建设，高标准基本农田建设区达到148.03 万亩。

2019 年江西省的人口超载类型区包括萍乡市、九江市和赣州市。根据《江西省城镇体系规划（2015—2030）》，九江市和赣州市是江西省省域副中心城市。九江市和赣州市基于自然和经济层面等因素导致区域内人粮关系紧张。萍乡市由于自然条件和土地面积的限制，长期处于人口超载类型区。从整体上看，2000—2019 年江西省土地资源承载指数均在空间上呈现出“南北高中部低”的特征，也就是江西省土地资源承载力呈现“中部高南北低”的格局。

3.4 江西省各地市土地资源限制度分析

根据土地资源限制度模型计算可知，2000 年江西省不受土地资源限制的地市共5 个，处于0~20 级别的地市共两个（南昌、上饶市），其土地资源限制分别为10.04 和9.18；处于20~40 级别的有4 个（景德镇、萍乡、九江和赣州市），土地资源限制分别为26.20、22.09、39.87 和21.02。随着各地市耕地生产潜能的扩大和粮食产量的持续增加，至2019 年，江西省不受土地资源限制的城市由2000 年的5 个增加到了7 个，处于0~20 级别的地市共两个，分别为景德镇市和萍乡市；处于20~40 级别的减少至2 个，分别为九江市和赣州市，与2000 年相较，2019 年江西省受土地资源限制的地市数和人口数都明显下降（表2）。

表2 2000 年、2019 年江西省土地资源限制度评价

3.5 江西省土地资源承载力指数的预测与分析

本文通过南航研发的灰色建模软件GSTA 7.0 对江西省各地市2020 年至2029 的土地资源承载指数进行预测。由于预测数据具有不确定性，本文对预测结果进行精度检验，预测结果良好。

根据预测数据（表3），江西省2020—2029 年的土地资源承载指数总体呈下降状态，土地资源承载指数由2020 年的0.783 下降到2029 年的0.683，虽然二者都是粮食盈余类型区的富裕级别，但其富裕的程度不断提高，这也就意味着目前江西省的粮食种植和生产仍然存在较大的发展潜力。通过对比分析2020 年和2029 年江西省土地资源承载力指数预测数据和参考土地资源承载力指数分级标准可以看出，2020 年江西省的人口超载类型区为萍乡市和赣州市，人粮平衡类型区有景德镇市和九江市，剩余的均为粮食盈余区。到2029 年，江西省的人口超载区仅剩赣州市，而萍乡市由原来的人口超载类型区转变为人粮平衡区，原先属于人粮平衡区和粮食盈余区的地市级别不断优化，其中，到2029 年属于粮食盈余区内富富有余级别的地市增加到了4 个（表4）。通过对江西省土地资源承载力状况的分析，结果表明，区域土地承载能力的高低与其自身耕地资源分布有着显著联系，区域自身的自然资源条件和经济发展状况也对土地资源承载力的强弱产生巨大影响。

表3 江西省各地市2020—2029 年土地资源承载指数预测结果

表4 江西省各地市2020 年、2029 年土地资源承载力类型分区

4 结论

本文以人粮关系为基础，基于土地资源承载力和土地资源限制度模型对江西省2000—2019 年的时空变化进行分析，同时采用灰色预测模型对江西省未来十年内各地市的土地资源承载力指数进行预测，主要结论如下：

（1）从整体上看，2000—2019 年江西省粮食波动指数浮动较小，土地资源承载指数整体呈现下降趋势，由2000 年的1.03 降至2019 年的0.87，江西省土地资源承载力日益增强。

（2）2000—2019 年，江西省人口超载类型区主要集中在以山地、丘陵为主，耕地面积小、耕地后备资源不足的萍乡市、九江市和赣州市，土地资源承载力呈现“中部高南北低”的格局。江西省分地市的土地资源限制度结果表明，各地市的土地资源限制度总体较低，2019 与2000 年相比，土地资源限制度较低的地市数和人口数都明显降低，不受土地资源限制的地市增加。

（3）2029 年江西省只有赣州市的土地资源承载力类型仍处在人口超载类型区，土地资源承载指数为1.241，剩余的10 个地市的土地资源承载力逐渐增强，人粮关系日渐和谐。