区域土地利用变化对粮食生产的影响研究

区域土地利用变化对粮食生产的影响研究{邢台}【摘要】土地利用变化及其效应已成为全球变化研究的热点问题之一。在分析河北省邢台市1990～2004年十五年的统计数据的基础上，分析了土地利用和粮食生产的时空动态变化，并探讨了土地利用变化对粮食生产的影响。邢台市耕地数量持续减少，而人口不断增加，但由于耕地生产率不断提高，粮食产量和人均占有量呈逐年增加的趋势。结果可得，其影响主要表现在土地利用类型与粮食单产，土地利用程度变化与粮食总产，土地利用集约度对粮食增产的影响等三个方面。由此进一步探讨保证粮食安全生产的策略及途径，亦为保障粮食生产可持续发展策略提供科学依据。【关键词】土地利用;覆盖变化;粮食生产;影响;邢台市前言土地利用变化及其效应研究已成为全球变化研究的热点和前言话题[1]。土地利用变化是区域人口、资源、环境与经济发展问题的基本核心。粮食生产又是区域经济发展的必要前提。本文以河北省邢台市为例，在分析土地利用结构变化特征和粮食总/单产量时空变化趋势的基础上，进一步分析了土地利用变化对粮食生产的影响，并提出保障粮食生产和土地可持续利用的具体措施。一.研究区土地利用现状及结构变化邢台市位于河北省南部，该区是全国粮棉基地之一，素有“粮仓棉海”之称。在该区土地利用中，农用地约占全市土地面积的70%，以耕地为主;其次是建设用地约占10%，以居民点及工矿用地为主。但近十五年的土地利用变化改变了地表的覆被状况。土地利用空间变化主要是耕地、牧草地与林地、水域、建设用地、未利用地之间的转化。耕地面积由1990年的683×103hm2降至2004年的648.13×103hm2，平均每年净减少2.42×103hm2;牧草地由1990年的2.65×103hm2降到2004年的0.02×103hm2。而林地、水域、园地、建设用地等分别增加了10.60%、22.61%、62.19%、14.9%。邢台市土地利用结构变化的特征之一是农业结构内部的变化十分显著。农业结构内部的调整有两方面原因：一是退耕还林还草;二是开辟果园、挖鱼塘[4]。前者主要是在环境和生态保护政策指导和带动下进行的;后者主要是农民在比较经济效益的驱使下产生的，耕地逐步转变为菜园、果园和水产养殖等用地，使农业内部结构发生变化[5]。二.粮食生产变化趋势邢台市1990年粮食总产量为2.18×106t，从2004年增加到3.24×106t，增产为1.06×106t，平均每年增产0.076×106t。1999年以来实行的生态退耕及农业结构的调整方针，虽然导致2000～2003年连续4年减产，粮食总产量的减产量为0.506×106t，但是到2004年粮食产量已经略有回升。但是在1992年人均粮食产量仅294.66kg/人，是1990年以来最低的一年。从那之后到1998年连年增产，最高达到567.96kg/人，按国际标准400～600kg/人为小康消费水平，人均粮食产量已经达到小康水平。随着生态退耕以及农业结构的调整，2000～2003年粮食总产量连续减产，使人均粮食产量逐年减少，直到2004年，人均粮食产量略有回升[6]。可以看出，现阶段邢台市人口多，耕地少的矛盾已日益突出，粮食增产的平稳程度将直接影响到全市的改革与发展以及社会的稳定。三.土地利用变化对粮食生产的影响分析(一)土地利用类型与粮食单产1.土地利用类型的动态变化土地利用类型的动态变化可以用动态度来表示，表达式为：其中K指某一时间段的土地利用类型动态度;Ua、Ub分别是研究初、末期的某一种土地利用类型的数量;T为时间段。当T设定单位为年时，K所指的就是土地利用类型的年变化率(7)。通过上面的公式，可以算出表1中邢台农业用地中耕地的年际变化率为减少0.34%，而园地，林地，建筑用地分别增加了9.19%、0.65%、0.97%。园地和建筑用地面积都相应的增长，是邢台市人口增长迅速，人们的生活栖息与其他应用的土地面积都要相应的增长所影响的。2.耕地面积减少，进而影响粮食作物产值上述分析表明，邢台市耕地数量逐年减少，建筑用地、园地面积逐年增长。因此在种植粮食作物的同时，耕地面积不断减少，而经济作物、果园和蔬菜种植面积大幅度增长，粮食作物产量受到强烈的冲击。从1990～2004年的各种作物的总产变化可以看出：从1990年至2004年的粮食产量呈平稳增产的趋势，棉花、油料等经济作物产量增长迅速，干果蔬菜类作物成倍增长。由此可见，在耕地面积减少，耕地年产值低下的情况下，各种经济作物增产量远远高于粮食增产量.(二)土地利用程度变化与粮食总产1.土地利用程度变化土地利用程度主要反映土地利用的广度和深度，它不仅反映了土地利用本身的自然属性，也反映了土地系统中人类因素的影响程度[8]。刘纪远等提出了土地利用程度分级原则土地利用程度的定量化表达式。土地利用程度分级指数的确立如表n所示。其定量化表达式为：其中：UINDEX为土地利用程度综合指数;At为第i级土地利用程度分级指数;Ci为第i级土地利用程度分级面积百分比;n为土地利用分级数。根据分级原则和公式可知，土地利用综合量化指标体系是一个从100～400之间连续变化的指标，综合指数的大小，即反映土地利用程度的高低[9，10]。根据上述方法以及邢台市的1990～2004年的土地利用现状，1992年、2001年、2004年的综合利用指数分别为261.76、265.6、264.3，土地利用程度远高于中国总的土地利用程度为202的开发利用水平。2.耕地利用程度变化上述分析说明，邢台市土地利用程度的变化较平稳，主要还是以耕地型及其复合型土地覆盖为主。因此耕地利用变化对粮食总产有着重要的作用，从1990年到2004年的复种指数与粮食总产量年变化曲线上看(图1)，耕地复种指数与粮食总产有明显的相关性。在图1中我们可以看出在1992年至1998年粮食总产量持续增长，而从2000年到2004年粮食总产量连续减产，逐年增产的年份的复种指数也在逐年增长，连续减产的年份也正是复种指数降低的年份。在2002年粮食总产变化率达到最低，复种指数变化率也达到最低。图1复种指数变化率与粮食产量变化率综上所述，土地利用程度的变化对粮食总产量是有影响作用的。分析结果表明，土地利用程度及耕地利用程度与粮食总产量有很高的相关性。(三)土地利用集约度对粮食增产的影响土地利用集约对粮食增长有很大影响。首先，土地利用中的集约度的本质是指土地经营集约度。其次，与土地经营集约度密切相联系的是“土地经济容力”，在一定的经济和技术条件下，土地和其他生产要素配合达到最佳状态时所能容纳的其他要素的数量。在必要时“产量”替换其他形式的的产出。如产值、纯收益等[11]。最后，定量分析表明土地利用集约度的变化，即有效灌溉面积、化肥施用量、农业机械总动力、农村用电量及机井等都与粮食单产和总产的变化有着密切的相关性[12，13]。本文以河北省邢台市为例，选取1990年至2004年序列数据为研究样本，选取上述五个因子与粮食单产，和粮食总产分别进行相关分析，x1表示农业机械总动力、x2表示化肥施用量、x3表示农村用电量x4表示有效灌溉面积、x5表示机井、y表示粮食单产、z表示粮食总产，由表1可以看出这5个因子与粮食单产和总产都有很高的相关性，x4与y、z的相关性最高，分别为0.975和0.974.x2与y、z的相关性最低分别为0.691和0.668.这充分说明，土地利用集约程度的提高对粮食增产具有重要影响。其中有效的灌溉面积是粮食生产大幅度提高的主要驱动因子，水利是农业的命脉，灌区则成为支撑邢台粮食安全的主要支柱。而化肥使用量从1990-1994年，1995-1999年，2000年-2004年的变化率基本上没有大的改善。而相关分析也正好说明了这一点。因此，土地利用集约度的变化是粮食产量提高的主要驱动力，同时优良品种的选择和耕地技术的推广对粮食生产也具有很重要的作用。表1邢台市粮食单产和总产与其影响因素相关系数矩阵x1x2x3x4yx5zx11x20.7691x30.9450.781x40.9890.7840.9031y0.960.6910.8630.9751x50.9650.6730.9670.9280.8871z0.9550.6680.8530.9740.990.8951四、结语(1)邢台市土地利用以农用为主，且农业用地中，耕地比重较大。在充分利用土地资源的基础上，粮食生产成绩显著，2004年粮食总产达到3.2401×106t，人均占有粮食为490.3kg/人，粮食单产为4938kg。(2)土地利用变化对粮食生产的影响主要表现在：土地利用类型与粮食单产，土地利用程度变化与粮食总产，土地利用集约度对粮食增产的影响等三个方面。(3)通过上述土地利用变化对粮食生产的影响分析得知，既要保证粮食产量和稳定播种面积，又要切实保护耕地资源。一方面要控制林果和作物面积的扩大，遏制大面积的农用地的征用与转换，来维持耕地面积的动态平衡。另一方面，大力调整农业内部种植结构，退耕还林以改善水利条件及生态环境，以保持生态、经济、社会的可持续发展。参考文献：[1]李秀彬.全国环境变化研究的核心领域―土地利用/土地覆盖变化的国际研究方向[J].地理学报.1996.[2]河北省人民政府.经济统计年鉴[M].北京中国统计出版社，1991～1996.[3]邢台统计局.邢台年鉴[M].农村经济全面发展.1991～1994.2001～2004.[4]李秀彬.中国近20年来耕地面积的变化及其政策启示[J].自然资源学报1999.14(4)329～333.[5]李玉平.区域耕地_人口_粮食系统动态分析与耕地压力预测_以河北省邢台市为例[J].北京大学学报(自然科学版).2007.3.43(2).[6]陆敬山.耕地数量保障区域粮食安全的研究-以河北省为例[J].安徽农业科学2009.37(9)：4142～4143.[7]王秀兰等.土地利用动态变化研究方法探讨[J].地理科学进展，1999.18.(1)：81～86.[8]区域土地利用变化及其对粮食生产影响分析―以山东省为例[J].地理科学进展2003.1.22(1).[9]高志强，刘纪远，庄大方.基于遥感和GIS的中国土地利用/土地覆盖的现状研究.遥感学报，1999.3(2)：134～138.[10]庄大方，刘纪远.中国土地利用程度的区域分异模型研究.自然资源学报，1997.12(2)：10～14.[11]周诚.土地经济学原理[J].土地集约经济.103～112.[12]党安荣.建国以来我国粮食单产的时序变化研究[J].中国农村观察.1998.(3)：7～11.[13]党安荣.中国粮食生产发展的时序变化研究[J].地理研究.1998.17(3)：242～247.