四川“长治”工程对环境人口容量的影响

要捷,齐实,张海龙,杨波

(北京林业大学水土保持学院水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室,100083,北京)

四川“长治”工程对环境人口容量的影响

要捷,齐实†,张海龙,杨波

(北京林业大学水土保持学院水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室,100083,北京)

在水土流失地区,通过水土流失综合治理可以明显提高土地生产力和增加农民的收入,从而提高小流域环境人口容量。长江上游水土流失重点防治工程是我国开展的最大规模的长江流域水土流失综合治理工程,对提高当地生态环境和人口容量有显著的作用。以已竣工的“长治“四期工程为例,利用系统聚类方法将研究区的72个小流域划分为6种类型；分别以价值消费和粮食消费作为人口容量的计算标准,得出了四川省72个小流域治理前后的环境人口容量变化；同时分析了单位面积的治理投资规模与单位面积环境人口容量变化的关系。结果表明:研究区治理后的72个小流域环境人口容量均有显著增加；同一治理投资水平下,人口密度高、单位面积粮食产量高的小流域,其单位面积环境人口容量增加量最为显著。以第3类小流域进行投资分析表明:“长治”四期工程的环境人口容量增加的最佳治理投资规模为11万～12万元/km2左右,按2013年投资水平计算,“一期”与“四期”工程的最佳治理投资规模相近,均为31.5万元/km2左右。

环境人口容量；聚类分析；回归分析；投资规模

环境人口容量指一个地区的环境所能承载的最大人口数量,也称环境承载力。环境人口容量是一个可变动的值,受资源循环应用、科学技术水平等方面的影响。小流域治理对流域环境人口容量的增加主要体现在调整小流域的产业结构方面和提高以土地为核心的资源生产能力方面,最终增加流域的产出[1]。对环境人口容量的研究,可以使人类更加清楚地认识到环境与人口的关系,有利于了解各种环境问题,促使人类自觉保持与自然环境的良性循环,为制定相应的人口战略、政策提供依据[2- 4]。

长江流域是我国水土流失的严重地区。20世纪80年代的卫星遥感调查结果显示,长江流域土壤侵蚀(包括水蚀和风蚀)面积达到62.2万km2,年土壤侵蚀总量达到24亿t。据1985年长江上游流域各省市统计,长江上游流域面积100.55万km2,其中水土流失面积已达到35.2万km2,年均地面土壤侵蚀量达15.68亿t。严重的水土流失正严重地威胁着长江流域经济社会的发展。长江上游水土保持重点防治工程(简称“长治”工程),于1989年正式全面启动实施,工程涉及到陕、甘、云、贵、川、鄂、渝7省市61个县市区[5]。其后又逐步扩大到湘、赣、豫在内的10个省市183个县市区[6]。

肖玉保等[7]对“长治”工程一期重庆三峡库区小流域治理的环境人口容量和其适度投资规模进行了探讨,随着我国社会经济的发展和群众生活水平的提高,小流域治理对人口容量的影响是否发生了变化,水土流失治理投资是否也随之发生变化,这是需要进一步探讨的问题。本文选取已竣工的“长治工程”四期(1997—2000年)四川省小流域进行对比研究,以说明水土保持综合治理对环境人口容量的影响并为水土保持工程投资及建设提供科学依据。

1 研究区概况

研究区在行政区界上涉及四川省的泸州、德阳、巴中、达州、广安、广元、绵阳、雅安、乐山、南充等10个市(州)19个县(区)。该区域年平均温度为12～20℃,日均温≥10℃的持续期为240～280 d,积温达到4 000～6 000℃,气温日较差小,年较差大,冬暖夏热,无霜期230～340 d。盆地云量多,晴天少,全年日照时间较短,仅为1 000～1 400 h,比同纬度的长江流域下游地区少600～800 h。雨量充沛,年平均降水量达1 000～1 200 mm。

研究区人口密度高,平均人口密度365人/ km2,人口分布很不均匀,部分小流域,如兴安小流域达到637人/km2,包谷坪小流域则只有36人/ km2；研究区耕地数量少、质量差,人均耕地约为0.04 hm2,远低于全国平均水平,且其中大部分为坡耕地,农业生产水平低下,平均粮食产量4 691.55 kg/hm2,人均产粮471.66 kg；该区经济不发达,人均收入低,研究区大部分小流域工业总产值低,农业收入是小流域的主要收入,且人均农业产值低,落后于全国平均水平。

2 研究内容和方法

2.1 资料的收集

分别收集了四川省“长治”工程四期75条小流域的自然和社会经济基础数据以及水土流失综合治理投资、措施面积、工程量、收入和产量等数据。

2.2 四川省“长治”工程小流域分类

小流域的自然环境、地理位置、社会经济发展水平及治理投资规模等对环境人口容量都存在不同程度的影响,因此,评价环境人口容量的变化,必须对小流域进行分类,在此基础上进行研究。小流域分类采用聚类分析分析方法[8],利用SPSS软件进行。

2.3 环境人口容量计算方法

1)人口消费标准的确定。一般将经济收入和粮食产量为研究区域环境人口容量主要影响因素,因此,选取人均价值消费和人均粮食消费作为指标分析研究区域的环境人口容量[9-11]。选取国家统计局统计的1997年四川省农村平均每人年消费水平作为宽裕型人均价值消费标准,即1 200元/(人· a)。粮食消费标准根据20世纪90年代已有研究成果[12-14],选取400 kg/(人·a)作为宽裕型人均粮食消费标准。

2)环境人口容量的计算方法。环境人口容量采用以下方法计算:

式中:E为环境人口容量,人；Lp为流域的产出,包括收入或粮食,元或kg；Dp为人的消费标准,包括收入或粮食,元/人或kg/人。

流域总收入:只包括小流域内部各产业所产生的收入,不包括本地居民外出务工所得。

2.4 治理投资规模与环境人口容量的关系及分析

采用回归分析法研究典型小流域的环境人口容量变化与治理投资规模之间的关系,采用对比分析法,对“长治”一期工程和“长治”四期工程的最佳治理投资规模进行对比,并分析二者差异。

3 结果与分析

3.1 研究区域72个小流域聚类分析

根据环境人口容量的影响因素,选取平均每公顷产粮、人口密度、人均纯收入、人均经济林、人均基本农田等5个属性作为聚类分析的指标。聚类分析的结果如表1所示。

表1 聚类分析结果Tab.1 Result of cluster analysis

通过结果可以得出:四川省“长治”工程第四期175条小流域分为6种类型,6种小流域存在显著差异。第1类型小流域人口密度较高,人均耕地处于平均状态,粮食产量较低,人均纯收入较低；第2类型小流域人口密度较高,人均耕地处于平均状态,粮食产量很高,人均纯收入处于平均水平；第3类型小流域人口密度很低,人均耕地较多,粮食产量和人均纯收入都很低；第4类型小流域人口密度很低,人均耕地较多,粮食产量很低,人均纯收入处于平均水平；第5类型小流域人口密度较低,人均耕地较少,粮食产量处于平均状态,人均纯收入较高；第6类型小流域人口密度较高,人均耕地较少,粮食产量较高,人均纯收入很高。

3.2 治理前后环境人口容量计算与分析

根据环境人口容量计算方法,求得72个小流域治理前后不同标准下的环境人口容量对比(表2)。

通过计算分析可以得出:

72个小流域单位面积的价值环境人口容量从257人/km2增加为394人/km2,增加了137人/km2；价值环境人口总容量由83万1 051人增加到123万7 083人,增长了48.86%。

72个小流域单位面积上的粮食环境人口容量从332人/km2增加为391人/km2,增加了59人/ km2；粮食环境人口总容量由102万9 505人增加到119万9 843人,增长了16.55%。

表2 治理前后环境人口容量对比Tab.2 Contrast between environmental human carrying capacity before and after control project

表2 (续)Continued from Tab.2

以上分析结果表明价值环境人口容量和粮食环境人口容量具有显著差异,对一个地区的环境人口容量的计算应根据当地实际情况选取适当的衡量指标。“长治”工程对提高小流域人民群众生活水平和环境人口容量具有显著作用,具有不可忽视的经济效益和社会效益。经过综合治理,价值环境人口容量增长率明显大于粮食环境人口容量增长率,说明治理后,72个小流域的经济发展速度比粮食增产速度要快,“长治”工程所取得的经济效益更加显著。

对6种小流域的环境人口容量增加量进行比较发现:在同一治理投资水平下,6种小流域的单位面积价值环境人口容量增加量,第6类型＞第2类型＞第1类型＞第5类型＞第4类型＞第3类型；单位面积粮食环境人口容量增加量,第2类型＞第6类型＞第1类型＞第5类型＞第4类型＞第3类型。结合对6类小流域的特征分析,发现在同一治理投资水平下,人口密度高、单位面积粮食产量高的小流域,其单位面积环境人口容量增加量更为显著。

3.3 典型小流域单位面积治理投资规模与环境人口容量的关系

通过分析6类小流域平均人口密度、人均耕地面积、粮食单产、年人均收入,第3类小流域与四期工程实施时的四川平均水平相近；因此选取第3类小流域作为典型小流域进行分析可以反映四川总体水平。

3.3.1 价值环境人口容量增加值 由图1可知,当价值环境人口容量增加值达到最大时,单位面积治理投资规模为12万元/km2；当单位面积治理投资规模在12万元以下时,环境人口容量随投资规模的增加显著增加；而当单位面积投资规模超过12万元后,环境人口容量的增加则开始不明显。因此可以确定,以粮食消费衡量环境人口容量时,第3类小流域合理的单位面积投资规模为12万元/km2左右。3.3.2 粮食环境人口容量增加值 由图2可知:粮食环境人口容量增加值达到最大时,单位面积投资规模位于11万元/km2左右；当单位面积投资规模在11万元/km2以下时,单位面积的环境人口容量随投资规模的增加显著增加；而当单位面积投资规模超过11万元/km2后,单位面积的环境人口容量的增加则开始变的缓慢,这表明小流域的环境人口容量不是无限的,在特定的生产力水平下存在一个上限。这是因为小流域的粮食产量是有上限的,水土保持措施对粮食增产的效果也是有限的；所以可以确定,以粮食消费衡量环境人口容量时,第3类小流域合理的单位面积治理投资规模为11万元/km2左右。

图1 治理投资规模与价值环境人口增加回归关系Fig.1 Regression analysis between the scale of investment and increase of environmental human carrying capacity of value

图2 治理投资规模与粮食环境人口增加回归关系Fig.2 Regression analysis between the scale of investment and increase of environmental human carrying capacity of grain

3.3.3 “长治”一期工程与“长治”四期工程典型小流域最佳投资规模的对比分析 “长治”一期工程的典型小流域最佳投资规模为5.2万～5.8万元/ km2[5],“长治”四期工程的典型小流域最佳投资规模为11万～12万元/km2,由于“长治”一期工程和“长治”四期工程分别开始于1989年和1997年,考虑到物价上涨的因素,二者最佳投资规模不具备可比性,因此将两者按照历年国家年利率分别将其转化为2013年投资水平。“长治”一期工程和“长治”四期工程最佳投资规模转化的结果分别为30.42万～33.93万元/km2和30.40万～33.17万元/km2。对比可得“长治”四期工程的最佳投资规模和“长治”一期工程的最佳投资规模相差小于2%,投资规模相近。这是因为两者研究区域大致相同,研究区域的自然状况及社会经济状况基本一致,且二者的治理措施基本相同。

4 结论与建议

1)通过“长治”四期工程的实施,使研究区域的小流域环境人口容量产生了显著增长,小流域环境人口总容量提高了119万9 843人,每km2面积上的小流域环境人口容量增加了59人(以价值消费和粮食消费2种评价方式中的最小值为准)。说明水土保持综合治理不只具有显著的生态效益,同样具有显著的经济效益和社会效益,是提高小流域环境人口容量的有效途径。

2)同一治理投资水平时,6类小流域中,第2类型和第6类型的小流域单位面积环境人口容量增加量最大,第3类型和第4类型小流域单位面积环境人口容量增加量最小,且同一治理投资水平时,人口密度高、单位面积粮食产量高的小流域,其单位面积环境人口容量增加量更为显著。

3)小流域环境人口容量的增加量与其单位面积治理投资规模显著相关,第3类23个小流域的最佳单位面积治理投资规模为10万/km2。由于第3类小流域为研究区域内的典型小流域,可以反映四川整体水平,因此对四川地区小流域的治理投资,可以参考此规模进行。

4)按2013年投资水平,“长治”一期工程和“长治”四期工程最佳治理投资规模基本一致,均为31.5万元/km2左右,此标准可广泛适用于长江上游三峡库区区域,并作为今后小流域治理投资的参考标准。

[1] 齐实,孙立达.西吉县黄家二岔小流域系统的环境人口容量研究[J].北京林业大学学报,1991,13(1):30- 36

[2] 黄宁生.广东资源承载力探讨[J].中山大学学报论丛,1997(5):193- 197

[3] 崔凤军.环境承载力理论初探[J].中国人口·资源与环境,1995,5(1):76- 80

[4] 毛志峰,任世清.论人口容量与资源环境[J].中国人口·资源与环境,1995,5(1):71- 75

[5] 长江上游水土保持重点防治区一期工程竣工验收成果汇编[M].武汉:长江上游水土保护委员会办公室, 1994:320- 325

[6] 史立人.加快长江上游水土保持步伐为西部开发奠定坚实基础[J].中国水土保持,2000(4):4- 6

[7] 肖玉保,齐实.长治工程对三峡库区环境人口容量的影响[J].水土保持通报,2006,26(2):49- 53

[8] 吴明隆.SPSS统计应用实务[M].北京:科学出版社, 2003:234- 249

[9] 封志明.土地承载力研究的源起与发展[J].自然资源,1993(6):74- 79

[10]李建牢.黄河中游小流域系统环境人口容量分析与评价[J].水土保持通报,1998,18(3):10- 20

[11]孙峰华.中国环境人口容量研究方法的述评和构想[J].河南大学学报(自然科学版),1991,21(4):83- 87

[12]杜佐华,严国安.三峡库区水土保持与生态环境改善[J].长江流域资源与环境,1999,8(3):299- 304

[13]杜榕桓,史德明.长江三峡库区水土流失对生态与环境的影响[M].北京:科学出版社,1994

[14]石玉林.中国土地资源的人口承载能力研究[M].北京:中国科学技术出版社,1992

(责任编辑:宋如华)

Effects of soil erosion control project of the Yangtze River on environmental human carrying capacity in Sichuan Province

Yao Jie,Qi Shi,Zhang Hailong,Yang Bo
(School of Soil and Water Conservation,Beijing Forestry University,Key Lab.of Soil&Water Conservation and Desertification Combating of Ministry of Education,100083,Beijing,China)

In soil erosion area,land productivity and farmer's income can be raised obviously by carrying out the measures of soil erosion control and in the meantime increasing the amount of environmental human carrying capacity.As the most important and the largest soil erosion control project in the Yangtze River,also called“Yangtze River Harness”project,it plays an important role for improving the environment and increasing human carrying capacity.Taking the fourth stage of the project in Sichuan Province as an example,we used cluster analysis method and divided the 72 controlled watersheds into 6 groups.The environmental human carrying capacity was calculated in terms of different consumption standards(food consumption and cash consumption).The results showed that the amount of the carrying capacity had been greatly increased after control.At the same level of harness investment, the small watersheds with higher population density and grain yield per hectare have more increment of carrying capacity.Based on analyzing the typical small watersheds,the proper value of investment for the fourth stage of the project is about RMB 110 000 to 120 000 yuan per square kilometer,at the investment level of the year 1997,for the purpose of increasing environmental human carrying capacity.In comparison,the amount of rational harness investment of the first stage of the project,which is similar tothat of the fourth stage,is about RMB 315 000 yuan per square kilometer at present value of 2013.

environmental human carrying capacity；cluster analysis；regressive analysis；investment scale

X24

A

1672-3007(2015)04-0044-07

2014- 11- 27

2015- 06- 14

项目名称:“十五”国家攻关专题项目“长江上游水土保持重点防治工程”(2001BA510B02 -01)

要捷(1987—),男,硕士研究生。主要研究方向:水土保持。E-mail:yj648506349@126.com

†通信作者简介:齐实(1964—),男,博士,教授。主要研究方向:水土保持。E-mail:qishi@bjfu.edu.cn