沅陵县粮食生产潜力与粮食安全研究

杨柳青青，文倩，向湖迎，杨伟琳

（1.湖南农业大学资源环境学院，湖南 长沙 410128；2.长沙县金井镇中心学校，湖南 长沙 410144；）

粮食是关系国计民生的重要战略物资，是人民群众最基本的生活资料。近年来，受农业种植结构调整、耕地和水资源减少、城市化进程加快等因素影响，粮食安全问题日益突出，也越来越受到各级党委、政府及社会各界的广泛关注。目前我国很多地区粮食供求不平衡，处于人口超载或临界超载的状态，人粮矛盾突出[1]。笔者以地处湖南省西北部的沅陵县为研究区域，应用“生产力衰减法”估算了该县粮食生产潜力[2]，研究了该县的粮食安全水平，以期为区域粮食安全与可持续发展提供理论和实践指导。

1 研究区概况

沅陵县位于湖南省西北部，东经110°5′31″～111°6′29″，北纬28°4′48″～29°2′26″之间，历为“湘西门户”，地处云贵高原向江南丘陵过渡地带；土地总面积58.2756万hm2，占全省总面积的2.75%，居全省之首；2009年末全县人口总计65.93万人；全县现有耕地面积3.916万hm2，县内主要粮食作物为水稻。境内山峦叠嶂，溪河纵横，南北高，东西稍低。气候属中亚热带季风湿润气候区，年平均气温16.6℃，年均日照1486.1 h，平均无霜期273 d，年均降水量1440.9 mm，年蒸发量1215.8 mm。2009年全县生产总值78.9亿元，比上年增长12.1%。农业经济稳步发展，全县粮食播种面积4.431万hm2，粮食总产量22.64万t。

2 结果与分析

本文采用“生产力衰减法”计算主要粮食作物生产潜力，即从光合作用入手，依据作物能量转化以及粮食生产形成过程，逐步衰减来估计粮食生产潜力。

2.1 粮食作物光合生产潜力

光合生产潜力也称光能生产潜力，是指作物在温度、水分、养分等条件完全有保证的情况下，由太阳辐射所决定的产量，亦即粮食产量的理论上限。计算公式如下:

其中rQ为光合生产潜力（kg/hm2）；C为干物质发热量（kcal/g）；F为最大光能利用率，最大理论值为15.68%；E为作物经济系数；Q为年太阳总辐射（kcal/cm2）。

干物质发热量C用1 g干物质所结合的化学能来表示，多数作物的平均值为4.25 kcal/g。根据黄秉维[3]对光能利用率的研究，全面考虑作物群体对太阳辐射的反射、漏射、吸收、转化、消耗等10多个因子，计算得到F为6.13%，结合沅陵县实际情况，本研究F值取4.8%。沅陵县主要粮食作物为水稻，其经济系数介于0.35～0.6之间，本研究取E值为0.42。沅陵县多年平均太阳辐射总量为94.3 kcal/cm2。计算得到沅陵县主要粮食作物光合生产潜力为44731.48 kg/hm2。

2.2 粮食作物光温生产潜力

光温生产潜力是指在其他环境条件适宜的情况下，由光、热所决定的作物产量。通常是在光合生产潜力的基础上经过温度系数修正而得。计算公式为:

其中rT为光温生产潜力（kg/hm2）；f（T）为温度有效系数，f（T）=n/365，其中n表示研究区无霜期天数。沅陵县多年平均无霜期为273 d，温度有效系数f（T）=273/365。将其代入光温生产潜力公式，即得到沅陵县主要粮食作物光温生产潜力33456.70 kg/hm2。

2.3 粮食作物气候生产潜力

气候生产潜力又叫光温水生产潜力，是在光温生产潜力的基础上，进一步考虑水分条件限制时的作物产量。计算公式为:

其中rW为气候生产潜力（kg/hm2），f（W）为水分有效系数。水分有效系数f（W）采用以下经验公式进行计算，其中R为年降水量（mm），E0为年可能蒸发量（mm）。

沅陵县多年平均降水量为1440.9 mm，多年平均可能蒸发量为1215.8 mm，水分有效系数为0.94。根据气候生产潜力公式计算得到沅陵县主要粮食作物的气候生产潜力为31449.29 kg/hm2。

2.4 粮食生产潜力

粮食生产潜力是由光、温、水、土共同决定的粮食作物产量，是在气候生产潜力的基础上根据土壤有效系数修正而得。计算公式为:

其中，rS为土地生产潜力（kg/hm2）；f（S）为土壤有效系数，表示土地生产力的自然评价指数[4]，可作为土地质量等级的划分标准；该值越大，土地质量越高，反之则越低。

本研究中土壤有效系数根据湖南省农用地分等定级土地利用系数来确定。沅陵县农用地土壤有效系数平均值为0.38。计算得到沅陵县粮食生产潜力为11950.73 kg/hm2。

2.5 生产潜力指数

为了评价沅陵县目前粮食生产力的水平，引入生产潜力指数（D）的概念:D值越大，表明该地区生产力水平越低，可挖掘的潜力就越大，但土地改造的难度也越大；反之，D值越小，则表明该地区的生产力水平越高，也说明其生产条件越适宜。D值计算公式为:

沅陵县粮食作物现实生产力为5109.46 kg/hm2，结合潜力分析结果计算可得该县主要粮食作物生产潜力指数为57.25%，尚有一半以上的粮食生产潜力有待开发。这表明沅陵县目前的粮食生产水平还很低，现实生产力与粮食生产潜力相差较大，粮食增产还有一定空间。

2.6 粮食安全状况

国内众多专家根据联合国粮农组织公布的人均营养热值标准，结合中国国情，计算并提出中国人均粮食消费400 kg，即可达到营养安全的要求[5-6]，本文结合沅陵县粮食生产与食物消费的现状与趋势，把人均粮食消费400 kg作为营养安全的标准。以2009年全县人口（65.93万人）、粮食总产量（22.64万t）为依据和条件，计算得到在人均粮食消费400 kg的标准下，沅陵县的土地资源人口承载力为56.60万人。可见，在现有粮食生产力水平下，沅陵县粮食缺口较大，人口超载严重，必须深入挖掘土地生产潜力，提高单位面积土地生产力和粮食产量，以保证该县粮食安全。

3 结论

研究结果表明，沅陵县的粮食生产潜力较大，主要粮食作物的生产潜力指数达到了57.25%，尚有一半以上的粮食生产潜力有待开发。而在现有粮食生产力水平下，若保持耕地规模和作物结构不变，以人均粮食消费400 kg为标准，发现该县粮食缺口较大，人粮关系矛盾突出，存在粮食安全问题。因此，必须深入挖掘该县粮食生产潜力，加大生产投入力度，促进粮食生产稳定发展，同时还须控制人口增长。

[1]封志明，杨艳昭，张晶.中国基于人粮关系的土地资源承载力研究:从分县到全国[J].自然资源学报，2008，23（5）:865-875.

[2]Liu Jijuan,Xu Xinliang,Zhuang Dafang,et al.Impacts of LUCC processes on potential land productivity in China in the 1990s[J].Science in China,2005,48(8):1259-1269.

[3]黄秉维.关于农业生产潜力研究[A].中国土地资源的人口承载能力研究[C].中国科学技术出版社，1992，（9）:1-3.

[4]孙希华，侯西勇.水土条件约束下基于GIS的土地生产力评价研究——以长清县为例[J].国土资源遥感，2001，47（1）:47-53.

[5]卢良恕，刘志澄.中国中长期食物发展战略[M].北京:农业出版社，1993.

[6]梅方权.21世纪前期中国粮食发展分析[J].中国软科学，1995，（11）:98-101.