平原县土地资源城镇人口承载力分析及预测研究

白 晨，尹向来，张晓青

平原县土地资源城镇人口承载力分析及预测研究

白 晨，尹向来，张晓青*

（山东师范大学 地理与环境学院，山东 济南 250358）

基于近些年德州市平原县粮食和耕地变化情况，采用土地资源承载指数（LCCI）模型分析了其城镇人口承载力现状，运用逻辑斯蒂模型和三次指数平滑预测模型预测2016—2020年平原县粮食产量、耕地面积和土地资源城镇人口承载力。研究表明：平原县土地资源城镇人口承载力处于富富有余状态，土地资源城镇承载指数（LCCI）长期处在0.08以下，粮食自给率较高，具有较大的发展空间。预测到2020年土地承载力指数达到0.13，富富有余状态略有减弱。

粮食；耕地；土地资源城镇人口承载力；平原县

人口的增加，加之资源的不合理利用与环境破坏，生态问题在全球范围内愈加明显，人地关系愈发紧张。在全球范围内都面临人口、资源环境问题的背景下，作为基础性的生存资料，土地资源的存有量及对人口潜力的实物需求满足程度成为政府、社会及学术界关注的问题。土地资源城镇人口承载力是通过相关计算并结合该地区土地、粮食、经济、社会发展情况，在可持续发展的条件前提下，该地区土地所能容纳的城镇人口数量[1-2]。作为研究热点[3-6]，土地资源的承载评价与预测呈现从定性描述向定量化、从静态分析向动态预测、从单因子评估到系统综合决策、由封闭区域扩展到跨区域的开放区域的发展趋势[7]，人口和粮食二者之间关系的研究和人口承载力指数的研究一直是研究城镇人口承载力的热点[8-10]。

平原县位于鲁西北黄泛冲积平原，地势呈南窄北宽的扇形，系典型的冲积平原地貌。地势平坦，土层深厚、土壤肥沃，以农业为主导产业，2015年耕地面积130 828 hm2，粮食种植面积113 346 hm2。本研究以耕地和粮食的变动为切入点，利用土地承载力模型计算出平原县土地资源所能承载的城镇人口数，并利用土地资源承载力指数划分等级，为平原县城镇化发展提出相应的建议。

1 土地资源城镇人口承载力现状分析

1.1 耕地面积和粮食产量的变动趋势及特点

平原县土地利用类型以农用地为主，绝大部分为耕地，林地、园地较少。近年来，土地利用结构渐趋合理，耕地面积逐年增加，特别是2011—2014年期间增长较为迅速，2015年增速有所趋缓，耕地面积从2011年的120 890 hm2增加到 2015年的130 828 hm2，增长幅度为8.2%。随人口增加，人均耕地面积缓慢增长，由2011年的0.26 hm2/人增长到2015年的0.28 hm2/人，比2011年增长0.02 hm2/人。基于市政府“三年大绿化”战略部署的落实，平原县“生态廊道网络体系”已初步形成，林地面积和绿化面积大幅增加。由于耕地面积的增加，以及育种等科技水平的提高，平原县粮食产量呈现逐年增加态势，从2011年的77.54万t增长到2015年的100.63万t（见图1）。

图1 2011—2015年平原县耕地面积和粮食产量变化情况

1.2 土地资源城镇人口承载力变动趋势

以耕地和粮食的变动为切入点，利用土地承载力模型，对平原县土地资源承载城镇人口的格局演变进行系统分析，为平原县稳步推进城镇化和实现土地可持续发展提供科学依据和决策支撑[11]。

1.2.1 研究方法

粮食产量从不是一个稳定变化的过程，粮食的多少与外界环境影响很大，因而本部分为了便于描述，引入了粮食波动指数（GYFI），以此来描述粮食的生产波动情况。公式如下：

其中，GYFIi代表第i年粮食产量的波动指数，Yi代表第i年粮食的实际产量，Yi'表示当年的拟合趋势产量。

城镇土地资源承载力通过人口和粮食二者之间的关系进行一定的表述，通过粮食生产力所能提供城镇人口数量来衡量。公式表示为：

其中，LCC代表土地资源城镇人口承载力，G为粮食总产量（kg），GPC为农村人均粮食消费标准（kg/人）。根据联合国粮农组织公布的人均营养热值标准，结合众多专家的文章建议，本研究将农村人均粮食消费定为400 kg。GPC'为城镇人均粮食消费标准，在400 kg的基础上进一步提高，将城镇人均粮食消费定为450 kg。

为更清楚地表示人口和土地资源承载力之间的关系，计算土地资源承载指数（LCCI），公式如下：

其中，LCCI为土地资源城镇人口承载指数，LCC为土地资源城镇人口承载力，Pa为现实城镇人口数量，Rp为城镇人口超载率；Rg为粮食盈余率。根据LCCI的值将不同区域的土地资源承载力划分成粮食充沛、人粮均衡和人口超载三种类别区域：（1） 粮食充沛区域，LCCI小于0.875，发展空间较大；（2） 人粮均衡区域，LCCI介于0.875～1.125，人口和粮食基本持衡，地区发展潜力受到一定的局限性；（3） 人口超载区域，LCCI高于1.125，粮食需求大于粮食提供，人口超出所承载能力。根据粮食充沛或超载的程度差异，将土地资源城镇人口承载力进一步细分，评价标准见表1[12-14]。

表1 基于LCCI的土地资源城镇人口承载力分级评价标准

1.2.2 结果分析

2011—2015年平原县粮食产量的拟合方程为Yi'=0.779 3x2+0.781 3x+76.61 8（R2=0.987 2），式中Yi'为趋势粮食产量（万t）；x为年份序列。通过此拟合方程，得到平原县粮食生产的波动指数（见图2）。通过图2可以看出：2011—2015年平原县粮食产量波动不明显，波动指数控制在1.5%左右。平原县粮食生产总量始终保持逐年递增的趋势，大大提高了土地资源的城镇人口承载力。

图2 2011—2015年平原县粮食产量波动

通过土地资源城镇承载力（LCC）模型和土地资源承载指数（LCCI）模型，可以估计出平原县2011—2015年土地资源城镇承载力，可以看出：平原县城镇人口承载力始终处于富富有余状态（见图3），粮食盈余率稳步增长，承载力稳步增长，粮食产量与城镇化发展相匹配，土地资源城镇承载指数长期处在0.08以下，粮食自给率较高，具有较大的发展空间。今后伴随着城市化进程中农业产业结构继续调整和城镇人口数量增长，平原县继续保持当前状态将会获得更大的发展空间。

图3 2011—2015年平原县土地资源城镇人口承载力

2 土地资源城镇人口承载力预测

2.1 耕地面积和粮食产量预测

根据2000—2015年平原县耕地面积趋势图，拟合未来5年平原县耕地面积（见图4）。拟合方程为：y=-61.477x3+2 211x2-15 334x+71 731（R2=0.9159），进而得到平原县2016—2020年耕地面积分别为 147 995.5 hm2，153 549.1 hm2，156 885.3 hm2，157 635 hm2和 155 429.5 hm2。尽管从2020年开始耕地面积下降，但是控制在一定范围内。

图4 平原县耕地面积预测

建立平原县粮食产量三次指数平滑预测模型（见图5）。比较二者的残差平方和，采用三次指数平滑预测模型对平原县2016—2020年粮食产量展开预测，预测结果为95.74万t，97.86万t，101.85万t，109.86万t和119.54万t，期间粮食产量的年均增长率为5.7%，其中2020年增长率最高，将会达到8.8%。

2.2 土地资源城镇人口承载力预测

图5 二次平滑指数和三次平滑指数模型比较

根据土地承载力LCC模型，假定农村居民年人均粮食消费400 kg，城镇居民年人均消费粮食450 kg，计算2016—2020年平原县粮食总产量的承载力。据测算，其承载的总人口数依次为220.08万人，224.97万人，234.15万人，252.55万人和274.8万人；可以承载的最大城镇人口数量为154.06万人，157.48万人，163.91万人，176.79万人和192.36万人（见图6）。而根据前文预测的城镇人口数量分别为22.34万人、23.38万人、24.42万人、25.46万人和26.51万人。根据《2016年山东城镇化发展报告》得出平原县2015年城镇化率为46.64%，城镇人口约为21.88万人。因此，平原县土地资源所能承载的城镇人口数量巨大。

图6 2016—2020年平原县土地资源可承载的总人口及城镇人口

根据公式3计算其土地承载力指数，从2016年的0.09升至2020年的0.13，呈逐年上升趋势，说明平原县土地资源城镇人口承载力一直处于富富有余状态，但富富有余状态略有减弱。

3 对策与建议

耕地资源是平原县地区关键性的自然资源，通过对土地承载力的测算，当前平原县土地处于富富有余状态，可承载的城镇人口较多。

因此，平原县应积极构建现代农业产业体系，突出优势主导产业，拓宽产业链条，以市场为导向、科技为手段、效益为目标，构建具有地域特色的现代农业产业体系，加强农业综合开发、基本农田整治，推进土地开发整理复垦，进行低产田改造，积极建设高标准农田，创建平原县粮食高产示范基地[15-16]。同时进一步加强对基本农田的保护，保障国家粮食安全，建立健全耕地保护的相关制度，有效控制农业用地转化为建设用地的数量，提高土地集约利用程度。

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Analysis and Prediction of Urban Population Carrying Capacity of Land Resource in Pingyuan

Bai Chen,Yin Xianglai,Zhang Xiaoqing*
（School of Geographic and Environmental,Shandong Normal University,Jinan Shandong 250358,China）

In this paper,the land resource carrying capacity index(LCCI)model was used to analyze the urban population carrying capacity，then the logistic model and three exponential smoothing prediction model were used to predict the bearing capacity,grain production,cultivated land and land resources in urban population of 2016—2020 in Pingyuan County.Research showed that population bearing capacity of land resources in urban plain county is surplus,urban land resources carrying capacity index is below 0.08 in the long-term,grain self-sufficiency rate is high,with a larger space for development.It is predicted that the land carrying capacity index will reach 0.13 in 2020,but the surplus state will be slightly weakened.In the final part of the paper,the author has proposed several solutions and suggestions.

commissariat,farmland,land carrying capacity of urban,Pingyuan County

X826

A

1008-813X（2017）05-0038-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2017.05.10

2017-07-21

山东省自然科学基金项目：《山东西部经济隆起带承接产业转移与新型城镇化的耦合机制及调控研究》（ZR2014DM001）

白晨（1993-），女，山东青岛人，山东师范大学地理与环境学院专业硕士研究生在读，主要从事区域可持续发展方面的研究。

*通讯作者：张晓青（1971-），女，山东泰安人，毕业于华东师范大学人文地理学专业，博士，教授，主要从事人口经济与区域可持续发展方面的研究。

（编辑：周利海）