我国粮食主产区耕地利用变化的粮食与生态效应研究_罗海平.pdf

浙江农业学报 Acta Agriculturae Zhejiangensis，2023，35(1):226 237http:/www zjnyxb cn罗海平，潘柳欣，胡学英，等 我国粮食主产区耕地利用变化的粮食与生态效应研究 J 浙江农业学报，2023，35(1):226 237DOI:10.3969/j issn 1004-1524.2023.01.24收稿日期:2021-10-23基金项目:国家社会科学基金(21BJL079);广东省教育科学规划课题(2022JY282)作者简介:罗海平(1979)，男，四川南充人，博士，研究员，研究方向为粮食安全与生态安全。E-mail:lhp6322126 com*通信作者，胡学英，E-mail:1565096326 qq com我国粮食主产区耕地利用变化的粮食与生态效应研究罗海平1，潘柳欣1，胡学英2，*，刘祖光1(1 南昌大学 中国中部经济社会发展研究中心，江西 南昌 330031;2 深圳技术大学 马克思主义学院，广东 深圳 518118)摘要:综合运用土地利用转移矩阵、土地利用变化图谱模型、动态修正的生态系统服务价值模型等方法，测度 20002018 年我国粮食主产区耕地利用变化下的粮食产量变动和生态系统服务价值损益，进而探清制约粮食增产和生态服务能力提升的主要耕地利用变化类型，并形成针对性的优化路径。研究发现:我国粮食主产区的耕地面积整体呈现“北增南减”的空间分异特征和“减大于增”的数量变化特征。20002018 年间，耕地净转出 205.98 万 hm2，建设用地是耕地转出的主要地类。根据耕地利用变化的产出效应，划分 4 种类型 生态增值-粮食增产型(型)、生态减值-粮食减产型(型)、生态增值-粮食减产型(型)和生态减值-粮食增产型(型)，在省级层面上，我国粮食主产区 型面积的占比依次为 18.30%、13.36%、33.19%和 35.05%，共计造成 4.171 1010元的生态系统服务价值损失和 9.253 106t 的粮食减产。建设用地占用耕地、未利用地补充耕地分别是最有损、最有益粮食与生态安全的耕地利用变化类型。建议要严控耕地“非农化”“非粮化”，加强对未利用地的生态改良，积极发展林下经济、草原经济等复合型经济农业。关键词:耕地利用变化;粮食安全;生态系统服务价值;粮食主产区中图分类号:S-9;F323.211文献标志码:A文章编号:1004-1524(2023)01-0226-12Study on grain and ecological effects of arable land use change in major grain-producing are-as in ChinaLUO Haiping1，PAN Liuxin1，HU Xueying2，*，LIU Zuguang1(1 Research Center of Central China Economic and Social Development，Nanchang University，Nanchang 330031，China;2 School of Marxism，Shenzhen University of Technology，Shenzhen 518118，China)Abstract:By integrated use of the transfer matrix of land use，land-use change atlas model，the dynamic correctionmethods of ecosystem services value model，the changes of grain output and ecosystem service value profit and losscaused by the change of arable land utilization in major grain-producing areas were measured from 2000 to 2018，andthe main arable land use change types restricting the promotion of grain output and ecologial service abilities was fig-ured out，and a targeted optimization path was proposed The results showed that，the arable land area in majorgrain-producing areas showed the spatial differentiation of“north increased and south reduced”and the quantitychange of“reduced more than increases”The net transfer of arable land was 205.98 104hm2，and constructionland was the main type of arable land transfer The output effects of arable land use change could be divided into fourtypes，namely，ecological appreciation-grain yield increase type(type)，ecological impairment-grain yield reduc-tion type(type)，ecological appreciation-grain yield reduction type(type)and ecological impairment-grainyield increase type(type)The area proportion of type in major grain-producing areas was 18.30%，13.36%，33.19%and 35.05%，respectively，at the provincial level and resulted in a total of 4.171 1010yuan ofecosystem service value loss and 9.253 106t of grain production The arable land occupied by construction landand the arable land supplemented by unused land were the most harmful and most beneficial types of arable land usechange，respectively Therefore，it was suggested to strictly control the“non-agricultural”and“non-grain”of arableland，strengthen the ecological improvement of unused land，and actively develop complex economic agriculture suchas under-forest economy and grassland economyKey words:cultivated land use change;food security;ecosystem service value;major grain-producing areas1993 年 2 月 22 日中华人民共和国主席令第六十八号发布，提出涵盖国防安全、粮食安全、生态安全、能源安全、产业安全的“五大安全”。2020 年，国家“十四五”规划明确，要“逐步形成城市化地区、农产品主产区、生态功能区三大空间格局”。可见，确保粮食与生态双安全是国家安全层面上的重大战略需求。进入 21 世纪以来，耕地、水和劳动力等资源对我国粮食生产的约束性趋紧。据报道，20012017 年，我国耕地面积年均净减少 68.64 万 hm2，粮食安全的要素保障问题不断凸显1。国家“十四五”规划强调，“坚持最严格的耕地保护制度，遏制耕地非农化、防止 非粮化，规范耕地占补平衡，以此夯实粮食生产能力基础”2。耕地是生态与社会经济功能相互转化中最为灵活的土地类型和稀缺资源3。耕地利用变化，即在特定时期内某一地域的耕地利用形态转变过程，表现为耕地与其他地类的相互转换，是耕地利用系统对社会经济发展和生态系统综合作用的响应4。肖宝玉5 基于 Cite Space 可视化的分析结果提出，2008 年后，我国关于土地利用变化研究的关键词由现象和机制转向方法和效应，其中，土地利用变化效应主要聚焦于城市化、碳排放等。耕地利用变化的效应是指耕地利用形态转变所产生的特定的科学现象，包括社会效应(如粮食安全)、经济效应(如国民经济、农民收入)和生态效应(如生态安全)3 个层面4。生态系统服务价值(ESV)是对不同土地利用类型提供的自然生态产品和生态系统服务功能的合理货币化6，是衡量生态安全、评价耕地利用变化生态损益的主要方法之一。目前，国内外学者针对耕地利用变化、粮食安全和 ESV 做了大量的探索性研究，涉及三者互动关系的研究文献大体上可分为 3 类:(1)重点关注耕地与粮食安全，这类研究普遍认同耕地数量和质量是影响粮食综合生产能力的关键因素7 8，部分学者采用耕地压力指数研究区域内耕地生产力与粮食安全的耦合关系9;(2)重点关注耕地利用变化与 ESV，主要运用谷歌地球引擎(GEE)、当量因子法或直接市场法等，研究土地利用变化，尤其是耕地非农化的 ESV 损益10 12，认为初始土地利用类型面积差异，以及城市发展对农用地面积的蚕食，是导致 ESV 存在时空差异性的主要驱动因素13 14，我国由耕地征收而造成的生态系统价值均值损失呈现东、中、东北、西部逐级递减的地域分布特征15，并相应提出优化土地利用格局、合理规划农用地、科学评估农用地价值等政策建议;(3)重点关注粮食与生态双安全视角下的耕地现状评估，结合最小人均耕地模型、行星边界框架、机会成本法、当量因子法等理论与方法，界定区域内的合理耕地利用规模、耕地保护支付/受偿额度等16 17，认为在自然资源制约下不宜一味追求耕地面积的扩张18。虽然上述文献阐释了耕地与粮食安全保障的关系，亦有文献关注了土地利用变化，尤其是耕地利用变化对 ESV 的影响，但这些研究大多仅关注耕地、粮食、ESV 之间的两两互动关系，系统性实证耕地利用变化的粮食效应与生态效应的文献较为缺乏，且多集中于省域与市(县)域等小尺度范围，鲜有研究聚焦我国粮食主产区。我国的 13 个粮食主产省(区)主要分布于东北平原(黑、吉、辽、蒙)、华北平原(冀、鲁、豫，以及皖、苏南部)、长江中下游平原(鄂、湘、赣，以及皖、苏北部)和四川盆地(川)。它们共同构成粮食主产区，依托全国 65%的耕地面积生产了全国 75%的粮食，是保障我国粮食安全的战略功能区。本722罗海平，等 我国粮食主产区耕地利用变化的粮食与生态效应研究文以耕地利用变化为切入点，研究我国粮食主产区的粮食安全、ESV 动态演化及其区域特征，以期为指导粮食的绿色生产、巩固绿色生态屏障提供理论依据，助力实现粮食与生态双安全。1材料与方法1.1数据来源本文所用的土地利用遥感监测数据来源于中国科学院资源环境科学与数据中心(http:/www resdc cn)，空间分辨率为 1 km。依据全国土地利用现状遥感监测分类体系，将土地利用类型分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地 6 个一级类型(可细分为 25 个二级类型)。粮食产量