醴陵市土地生产潜力与人口承载力研究

彭 昕，文 倩，张黎明，段彦伟

（湖南农业大学资源环境学院，湖南 长沙 410128）

随着世界人口的快速增长，环境的持续恶化，世界土地资源的数量和质量都在不断下降，人口、土地和环境三者之间的矛盾日益加剧[1]。中国虽然幅员辽阔，但是耕地仅占国土总面积的13.8%，面对13亿的中国人口，在目前相对较低的生产力水平下，人口和耕地的矛盾必然存在。因此为了保障中国的粮食安全，必须全面了解和及时监测中国土地资源及其承载力的现状[3]。这使开始于20世纪70年代的土地生产潜力和人口承载力的研究逐步成为了中国科学界研究的热点之一[3-4]。湖南醴陵市作为我国中南地区重要的产粮大县（市），为全省乃至全国的粮食安全做出了巨大贡献[5]。然而，近年来，随着城镇规模迅速扩展，不合理的用地结构，不规范的土地利用行为使该市耕地面积逐渐缩小。基于这种情况，采用“潜力衰减法”，对该市土地生产潜力进行分析和评估，为当地土地资源利用、区域农业生产布局等提供科学依据。

1 研究区概况

醴陵市地处湖南省东部，罗霄山脉北段西沿，湘江支流渌水流域，在北纬 27°22′15″~27°58′07″、东经113°09′49″~113°45′43″之间，总面积约 21.5 7 万hm2。境内年均气温17.6℃，≥0℃，年均积温6 401℃，年均降水量1 454mm，年均日照1 665.1 h，属亚热带东南季风湿润气候。地貌类型以山地、丘陵、岗地为主。地势自东向西平缓下降，东西低，南北高，呈4级阶梯式倾斜分布，属多种地貌类型俱全的多类型盆地。土地利用方式主要以林地为主，占研究区总面积的50%以上，其次为水田，约占研究区总面积的25%左右。主要农作物有水稻、红薯、玉米、大小麦、大豆、油菜、柑桔、茶叶等。2008年，醴陵市农作物播种面积12.04万hm2，其中粮食作物种植7.80万hm2，粮食总产量达50.12万t。

2 醴陵市土地生产潜力估算

根据作物生产力形成的机理，考虑光、温、水、土等自然生态因素，逐步“衰减”估算土地生产潜力。4个递减层次依次为光合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力和土地生产潜力[6]。

2.1 光合生产潜力

光合生产潜力是假设各种环境因子都处于最适宜的条件下，作物可能的最高产量取决于接受的太阳光辐射量和光能利用效率，计算公式为：

式中：Yp为光合生产潜力；C为能量转换系数，即1 g干物质所结合的化学能，多数物质的平均值为4.25 kc/g[6]；Q为太阳全年总辐射，醴陵市全年总辐射量为108.29 kc/cm2；E为作物经济系数，醴陵市的主要作物为水稻、玉米、花生，经济系数分别取0.47、0.35和0.30；F为作物生长期理论最大光能利用率，考虑到植物利用光能的能量损失，净生产的光能利用率为6%；醴陵市处全省次多日照时数区，该市主要粮食作物水稻为双季稻，这种种植方式光能资源利用潜力巨大，结合醴陵实际和本研究目的，（1）式中 F取 5%[7]。

如表1所示，醴陵市主要作物的光合生产潜力以水稻最高，为59 878.00 kg/hm2；玉米次之，为44 590.00 kg/hm2；花生最低，为 38 220.00 kg/hm2（表 1）。

表1 醴陵市主要作物生产潜力(kg/hm2，F=5%)

2.2 光温生产潜力

光温生产潜力是指作物群体在其他自然因子适宜的条件下，以光能和温度作为作物产量的决定因素时，产生干物质的生产能力。即在光合生产潜力的基础上，经过温度有效系数的修正后得到光温生产潜力。计算公式为：

式中：Pt为光温生产潜力；f(t)为温度有效系数。f(t)=n/365，其中n为研究区无霜期天数。

醴陵市年平均无霜期为281 d，温度有效系数为0.77，计算得出醴陵市主要作物的光温生产潜力由高到低依次为：水稻46 106.06 kg/hm2，玉米34 334.30 kg/hm2，花生29 429.40 kg/hm2（表1）。

2.3 气候生产潜力

气候生产潜力即光、温、水生产潜力，是指作物群体在其他自然因子适宜的条件下，考虑了水分对作物光温生产影响后的生产能力。计算公式为：

式中：Pw为气候生产潜力；f(w)为水分有效系数。水分有效系数采用龙斯玉水分函数公式计算。其中R为年均降水量（mm），E0为年均可能蒸发量（mm）。

醴陵市年均降水量为1 432 mm，年均可能蒸发量为930.8 mm，水分有效系数为0.82，由公式（3）可得到主要作物的气候生产潜力分别为水稻37 806.97 kg/hm2、 玉 米 28 154.13 kg/hm2、 花 生24 132.11 kg/hm2（表1）。

2.4 土地生产潜力

土地生产潜力是对光温水生产潜力进行土地质量衰减后的生产潜力。计算公式为：

Pn=Pw·f(n) （4）

式中：Pn 为土地生产潜力（kg/hm2）；f(n)为土壤有效系数。该系数是体现相对稳定的那部分土地的质量，取决于农业土壤对作物实现最大生产力的有效程度的综合反映[8]。

据醴陵市土地分等定级情况（表2）可知，全市“差”等级的土地面积最大，达16 142.27 hm2，占总土地面积的30.66%；其次为“较差”等级土地和“一般”等级土地，分别占总面积的25.91%和15.47%；“差”以下的土地占61.47%，而“极好”等级土地面积较少，仅占总面积的0.3%。该市土壤有效系数介于0.3～0.8之间，平均土壤有效系数为0.668[9]。

表2 醴陵市土地分级结果统计表

各作物的土地生产潜力结果如表1所示：水稻最高 25 255.06 kg/hm2、玉米次之 18 806.96 kg/hm2、花生最低16 120.25 kg/hm2，其中水稻和玉米的生产潜力相差较大。

2.5 农业生产潜力指数分析

采用农业生产潜力指数评价的方法，对醴陵市目前的土地生产水平进行评价。指数i值越大表明该区可挖掘的土地生产潜力越大，但土地改造难度也大。I值越小则表明土地生产力的利用越充分，生产条件也越适宜。

根据醴陵市主要作物产能报告和潜力分析结果，计算得出该区主要作物生产潜力指数（表3）。可见，水稻的现实生产力仅为潜在生产力的25.72%，生产潜力指数高达74.28%；玉米和花生的生产潜力指数更高，分别为86.52%和84.94%。这些数据显示醴陵市的粮食生产水平不高，发展的空间较大，需进一步提高农业生产水平。

表3 醴陵市主要作物产量及生产潜力指数

3 醴陵市土地承载力测算

根据我国食物与营养咨询委员会的最新标准，每年人均粮食350 kg是温饱型生活标准，400 kg为宽裕型，450 kg为小康型，500 kg为富裕型。根据上述标准，计算得出醴陵市土地资源人口承载力（表4）。在原有生产力水平、耕地规模和作物结构不变的条件下，按照温饱型、宽裕型的标准，醴陵的土地人口承载力分别为138.89万人和121.53万人，但是富裕型的标准下，可承载人口仅为97.22万人。醴陵市现有人口99.54万，略高于理论上的富裕型承载人口。因此，醴陵市面对不断激增的人口和人民广泛的致富要求，还需不断挖掘土地的生产潜力，努力提高土地生产力。

表4 醴陵市土地资源人口承载力

4 结论与讨论

4.1 提高农业资源利用水平，充分挖掘生产潜力

醴陵市水稻、花生、玉米的生产潜力指数分别达到74.28%、84.94%和86.52%，农业资源潜在利用空间巨大。因此，提高农业生产水平是促进农业稳步发展的必由之路；充分利用醴陵市“六分山丘两分岗，半分平原半分水”的地貌结构，完善农业基础设施建设，为土地集约利用创造条件；加快构建和完善国家农业科技推广机构并大力提高农民科技素质和科技应用能力，努力向着现代化农业道路迈进。

4.2 控制人口增长，缓解用地矛盾

醴陵市总人口达到99.54万人，已超过理论上富裕型的可承载人口量。人口增长速度过快，将加大耕地、粮食、能源、交通等各方面的压力，导致生态失衡，资源短缺等一系列问题。因此人口、粮食、耕地问题的严重性必须得到重视，采取切实可行的措施，严格控制人口增长，以缓解日趋紧张的人地关系。

4.3 切实保护耕地，确保总量动态平衡

上世纪末开始，醴陵市的耕地面积一直呈急剧下降的趋势[10]，尤其近年来，一些人只顾自己眼前的利益，破坏耕地，严重削弱了农用地的生产力。因此，相关部门必须采取措施、加大力度，切实保护耕地：如加强土地利用的总体规划；加强土地管理，建立基本农田保护区；严格控制非农用地建设占用耕地；对各项用地的情况予以实时监控等。

[1] 刘哲民.土地生产潜力估算方法[J].宝鸡文理学院学报（自然科学版），1997，17（1）：43-48.

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[3] 贺兴文，左科生，李 育.我国作物生产潜力的研究方法[J].江西农业学报，1993，5（2）：157-158.

[4] 文 倩，杨柳青青，霍金炜.西洞庭湖区土地生产潜力与人口承载力研究—以湖南省安乡县为例 [J].湖南农业科学，2009，（4）：137-139.

[5]邓立平.醴陵市优质米产业化开发的成效与做法[J].中国稻米,2004，（3）：33-34.

[6]石玉林，陈百明.中国土地资源生产能力及人口承载量研究[M].北京：中国人民大学出版社，1991.248-250.

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[10]张晓玲，关 欣，文 倩.中南丘陵区县（市）域耕地面积变化特征及驱动力分析—以湖南醴陵市为例 [J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2007，35（1）:138-147.