土地资源人口承载力分析
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[提要] 作为人类赖以生存和发展的物质基础，土地资源的有限性与人口的增长加剧了人地间的矛盾，土地资源人口承载力问题日益引起社会的广泛关注。本文以四川省内江市为研究对象，以灰色系统GM（1，1）预测法为基础方法，定量阐述内江市土地生产力与合理人口承载量的动态关系，并结台温饱型、小康型与富裕型等三种消费水平，分别探讨预测期内内江市土地资源人口承载力状况，并提出可持续发展对策。
关键词：土地资源；人口承载力；内江市
中图分类号：F0 文献标识码：A
原标题：土地资源人口承载力分析与对策研究——以内江市为例
收录日期：2012年10月5日
土地资源作为人类最基本的生活资料和最主要的劳动对象，随着人口不断增长，日益显现出人地关系紧张化的态势。20世纪六十年代以来，世界人口的急剧增长，给土地资源造成了越来越大的压力，导致了一系列的生态环境问题。目前，中国要用世界7%的耕地养活世界22%的人，那么在今后的几十年当中，中国有限的土地资源是否还能继续承载不断庞大的人口数量，是需要人们回答的一个重大问题。因此，我国的土地资源人口承载力不容乐观，必须更加坚定我国的耕地保护政策和人口政策。土地资源人口承载力的研究刻不容缓。但到目前为止，土地资源人口承载力的概念尚未统一。中国科学院自然资源综合考察委员会为土地资源人口承载力下的定义是：“在未来不同时间尺度上，以可预见的技术、经济和社会发展水平及与此相适应的物质生活水准为依据，一个国家或地区利用自身的土地资源所能持续稳定供养的人口数量”。自1812年马尔萨斯在《人口原理》一书中将人口的再生产与粮食再生产对比，拉开了早期土地资源人口承载力研究的序幕。国内的土地资源人口承载力的研究也受到了广泛关注。余万军等的《基于生态足迹和农业生态区域法的土地人口承载力比较研究——以贵阳市为例》，作者应用生态足迹法和农业生态区域法分别计算贵阳市1996～2005年的土地人口承载力。曹海霞的《山西省土地资源人口承载力研究》，作者从人均耕地阈值、绝对承载力与相对承载容量三个不同角度来探讨分析了山西省土地资源人口承载力的动态变化特征。本文以四川省内江市为研究对象，以灰色系统预测法为基础方法，定量阐述了内江市土地生产力与合理人口承载量的动态关系，并结台温饱型、小康型与富裕型三种消费水平分别探讨了预测期内内江市土地资源人口承载力状况，最后从耕地总量动态平衡、提高粮食单产与质量及控制人口增长等方面提出了可持续发展对策，为内江市建立稳定、协调、持续发展的人地关系提供科学的理论依据。
一、研究区域概况
内江市位于四川省东南部，沱江下游中段。地跨北纬29°11'～30°2'、东经104°16'～105°26'，东西长121.5公里，南北宽94.7公里。东邻重庆，南界泸州，西接自贡，西北连眉山市，北与资阳市相邻。全市幅员面积5386平方公里，现辖3县两区，即市中区、东兴区、资中县、隆昌县、威远县，111个乡镇，2070个行政村，9个街道办事处，251个社区。2007年末总人口423.83万，其中非农业人口82.11万，农业人口341.72万，耕地16.31万公顷，人均占有耕地面积0.0385公顷，城市建成区32.92平方公里。内江市地处四川省盆地中部丘陵地区，其地形以丘陵为主，东南、西南面有低山环绕。海拔350～450米间的丘陵约占90%。内江市属亚热带湿润季风气候。受盆地和本地自然环境的影响，具有气候温和、降雨量丰富、光热充足、无霜期长的特点。冬暖夏热，雨量适中。平均温度15°C～28°C，一月均温6°C～8°C，七月均温26°C～28°C，最高气温可达41°C，最低气温-5.4°C，活动积温5598°C左右。热量资源比较丰富，常年平均太阳总辐射为89.6千卡/平方厘米，年总日照时数1100～1300小时，无霜期达330天。人口密度为786.9人/平方公里，仅次于成都市，居四川省第二。
二、研究方法
土地资源人口承载力的计算有很多种方法，如AEZ法。AEZ法即农业生态区域法，是由卡萨姆于1977年提出的，1976年至1983年，该方法在非洲、西南亚、东南亚、南美洲、中美洲5大区117个发展中国家得到应用和推广，1989年开始的“中国土地的人口承载潜力”项目用的也是这一方法。还有系统动力学法，系统动力学模型（SD模型）是以结构-功能和动态行为为特征的模型。在区域人口承载力的研究中，有许多因素、因子的变化带有明显的不确定性，比如人口的增加、粮食的产量、耕地面积的变化、产业政策、劳动力结构，等等。这些因素、因子的变化对区域土地人口承载力都有重要的影响。许多研究表明：对这一类变化规律不确定的问题，利用灰色系统建模方法进行研究具有较好的效果。所以，本文用灰色系统建模方法对数据进行处理，在此基础上，由于粮食是最重要的食品消费品，所以可用粮食指标来衡量土地资源人口承载力。由于受到各方面条件的限制，本文采用粮食指数衡量内江市的土地资源人口承载力。灰色系统理论是我国著名学者邓聚龙教授于20世纪八十年代初创立的一种兼备软硬科学特性的新理论。该理论将信息完全明确的系统定义为白色系统，将信息完全不明确的系统定义为黑色系统，将信息部分明确、部分不明确的系统定义为灰色系统。灰色系统建模的方法如下：
现有一个时间序列（X0（i）；i=1，2，…，n）是一个灰色系统，其中的数值均为非负数，尽管现实中的这个数列随时间的变化可能非常复杂，但如果对X0（i）进行累加生成，形成X1（i）数列，该数列却具有明显的规律性：
即形成数列：
X1（i）={X0（i）+X0（i-1）} （1）
其中X1（1）=X0（1），则X1（i）是一个呈指数单调上升的数列，可建立白化微分方程：
dx1/dt=-ax1+u （2）
（2）式是一个一阶单变量微分方程，记参数列为：
■=[au] （3）
根据最小二乘法，可以解算出■来：
■=（BTB）-1BTYn （4）
其中：
B=-[X1（1）+X1（2）]/2 1-[X1（2）+X1（3）]/2 1 … …-[X1（n-1）+X1（n）]/2 X0（n）
Yn=[X0（2），X0（3），X0（4），…，X0（n）]T
（2）式的解为：
X1（k）=[X0（1）-u/a]e-a（k-1）+u/a （5）
通过（5）式，可估计出时间的累加生成数列值。
各时间的累加生成数列值求出后，通过累减生成还原，即可估计出各时间处的原估计值来，即：
X0（K）=X1（K）-X1（K-1）
X0（1）=X1（1）
K=2，3，…，n （6）
式中：X0（K）-时间为K时原数列估值；X1（K）-时间为K时累加生成数列估值。
上述过程就是灰色系统建模估计过程，通过该建模估计过程，利用MATLAB7.0分析软件，预测出预测期粮食播种面积、粮食单产量和人口数量，便能计算土地资源的人口承载力。
三、结果与分析
（一）2015年和2020年粮食单产水平预测。内江市粮食单产水平预测依据灰色系统理论和省统计局提供的2001～2006年共6年的粮食单产水平数据，建立灰色系统时间响应模型，依据所建立的时间响应模型，经过累减生成还原，即可对粮食单产水平进行预测。
把2001～2006年的粮食单产水平作为一个时间序列，基本数据如表1。（表1）
粮食单产水平随着时间的推移，科学技术的发展，单产量总体呈上升趋势，但是由于某些不确定因素，也可能导致如表1中2006年的粮食单产量有较大幅度的下降，这是正常的现象。
根据上文所述步骤，建立灰色系统预测模型。建立的灰色系统GM（1，1）预测模型为：X1（k）=[X0（1）-u/a]e-a（k-1）+u/a。
利用MATLAB7.0分析可得出：
a=-0.0129，u=343.9153
因此，X1（k）=[305-343.9153/（-0.0129）]e0.0129 （k-1）-343.9153/0.0129。
由此预测出2015年和2020年粮食单产量分别为414.03公斤、423.61公斤。
对预测模型进行残差检验，用预测模型预测所得数据与真实数据的误差及相对误差符合要求，相对误差非常小，说明该模型有较高的精度，残差检验通过。
（二）粮食播种面积预测。内江市粮食播种面积预测是依据灰色系统理论和省统计局提供的2001～2006年共6年的粮食播种面积数据，建立灰色系统时间响应模型，依据所建立的时间响应模型，经过累减生成还原，即可对粮食播种面积进行预测。
采用GM（1，1）灰色系统模型预测内江市2015年和2020年的粮食播种面积，基本数据如表2。（表2）
表2中粮食播种面积呈逐年上升趋势，主要是因为科学技术的发展，土地的利用效率大大提高，复种指数增大，而并非耕地面积的增加。实际上，由四川省统计局提供的四川省统计年鉴显示，内江市的耕地面积是基本保持不变或略有下降的。
据上文所述建立灰色系统GM（1，1）预测模型：X1（k）=[X0（1）-u/a]e-a（k-1）+u/a。
利用MATLAB7.0分析可得出：
a=-0.0172，u=27.9605
则：X1（k）=[27.83-27.9605/（-0.0172）]e0.0172（k-1）-27.9605/0.0172。
由此预测出2015年和2020年粮食播种面积分别为34.87万公顷、36.01万公顷。
对预测模型进行残差检验，用预测模型预测所得数据与真实数据的误差及相对误差符合要求，相对误差非常小，说明该模型有较高的精度，残差检验通过。
（三）人口数量预测和人均消费水平的确立。人口及未来消费标准的确立反映了人口总量发展态势对区域粮食等农产品的产出需求，人口预测依据灰色系统理论和四川省统计局提供的2001～2006年共6年的总人口数据，建立灰色系统时间响应模型，依据所建立的时间响应模型，经过累减生成还原，即可对总人口进行预测。
采用GM（1，1）模型预测内江市2015年和2020年的人口数量，基本数据如表3。（表3）
建立灰色系统GM（1，1）预测模型：
X1（k）=[X0（1）-u/a]e-a（k-1）+u/a。
利用MATLAB7.0分析可得出：
a=-0.0009，u=419.725
则：X1（k）=[420.1-419.7259/（-0.0009）]e0.0009（k-1）-419.7259/0.0009。
由此预测出2015年和2020年总人口数量分别为：425.24万人、428.96万人。
对预测模型进行残差检验，用预测模型预测所得数据与真实数据的误差及相对误差符合要求，相对误差非常小，说明该模型有较高的精度，残差检验通过。
综合参照全国人均粮食需求方案和FAO及中国专家的营养方案，把人口消费水平划分为温饱型、小康型和富裕型3种，它以每人年平均粮食消费量为依据，消费标准分别为400kg/人、450kg/人和550kg/人。考虑到内江市现有的人均粮食消费水平，预期该地区不同时期消费水平和消费结构的可能变化，2015年以小康型作为消费的一般标准，温饱型作为消费的下限参考量，富裕型作为消费的上限参考量；2020年以小康型作为消费的下限参考量，富裕型作为消费的一般标准。
（四）人口承载力估算及粮食供需平衡分析
土地资源人口承载力=粮食总产量/人均粮食消费水平 （7）
依据粮食总产、人口总量及消费标准，由上式（7），估算出内江市以人均粮食消费量为指标的土地资源人口承载力，如表4。（表4）
对内江市土地资源人口承载力的研究表明，该区人口数量较大，土地生产能力不高。在2001～2006年期间，土地资源的超载现象比较明显，但随着时间的推移，科学技术的发展，复种指数的提高，粮食播种面积的扩大，粮食单产水平的不断提高，超载现象将得到缓解，但其土地资源人口承载力的形势仍比较严峻，该市今后扩大粮食作物播种面积的限制因素很多，从比较利益的角度来看，该市正确的选择是稳定和提高区内粮食综合生产能力，在保证口粮基本自给的前提下，适度从市外调进部分粮食，以解决区域粮食的供需平衡问题。
四、对策与建议
针对内江市预测期的土地资源人口承载力情况，为使内江市建立稳定、协调、持续发展的人地关系，给出以下建议：
（一）采取有效措施保护和开发耕地资源。内江市耕地后备资源非常有限，随着社会经济的发展，非农用地的急剧增加所损失的耕地，将使耕地有减无增。因此，应严格控制非农业占用耕地，做好审批审查工作，切实保护好基本农田。坚持“严而又严”的国土资源管理总要求，认真贯彻“十分珍惜和合理利用每一寸土地，切实保护耕地”基本国策。依法严格执行土地用途管制制度与有偿使用制度。加强国土观念教育，提高公民珍惜耕地、爱护耕地资源的意识，同时加大土地整理和土地复垦的力度，千方百计地稳定耕地面积。
（二）加大投入力度，提高粮食综合生产能力。为稳定粮食供给水平，应将建立和完善粮食生产基地作为增强区内粮食生产能力的主要措施。该市可加大水利投入，确保水利投资占财政支出的比重稳中有升，有计划地扩大旱涝保收田面积，提高抗御灾害能力；加强土地质量建设，改善土壤肥力；加强良种培育，建立相应的培育基地；改善农田技术设施条件和水平，提高基地粮食的综合生产能力。
（三）调整农业用地结构。农业用地结构差异导致生态经济效益差别很大。对不合理农业用地结构要做调整，使其充分发挥资源配置效益，提高土地资源承载力：要发挥耕地最大效益，因地制宜确定其耕地利用结构，并摆正其在整个土地利用结构中的位置，在统筹兼顾的前提下坚持优质优用，耕地优先。以林牧护农综合发展，使生态系统与经济系统反馈机制相互交织耦合为生态经济系统，以求得最佳经济效益、社会效益与生态效益。
（四）控制人口增长，提高人口素质。人口是土地承载力的主体，要保证内江市经济稳定、健康发展，必须控制人口数量，结合行政、经济、法律手段确保计划生育政策。同时，逐步改善居民膳食结构，在保证以谷类为主的基础上，引导人民增加对动物食品与水产品的消费，充分利用大豆、花生等植物蛋白，合理调配营养，既满足居民营养需求，又缓解对粮食需求的压力。其次，内江市应大力发展文化教育事业，尤其是高等教育事业，努力提高人口素质。
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