耕地生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)與供需動態(tài)平衡

耕地生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)與供需動態(tài)平衡

許多專家和科學(xué)家對耕地供應(yīng)的動態(tài)平衡進行了有益的討論和研究。所有這些研究多是針對耕地經(jīng)濟量的供需動態(tài)平衡展開的,缺乏對耕地供需動態(tài)平衡進行系統(tǒng)全面的分析。耕地是由生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟系統(tǒng)通過技術(shù)中介及人類勞動過程耦合而成的生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)。耕地生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的重要產(chǎn)出有兩方面:①經(jīng)濟產(chǎn)出,主要用經(jīng)濟產(chǎn)量如耕地農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、耕地主要農(nóng)產(chǎn)品——糧食產(chǎn)量等來描述;②生態(tài)產(chǎn)出,主要表現(xiàn)為耕地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)功能效用,可用生態(tài)量來表示,如可采用能表征耕地生態(tài)服務(wù)功能大小或強弱的綜合評價指數(shù)以及能表示耕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性(狀態(tài))的耕地土壤流失量和能反映耕地生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能大小的綠當(dāng)量來表示。1動態(tài)平衡的尺度尺度的通常涵義就是標(biāo)準(zhǔn),即衡量事物(特征)的標(biāo)準(zhǔn)。這里討論的多尺度標(biāo)準(zhǔn)是針對耕地供需動態(tài)平衡狀態(tài)呈現(xiàn)出的多種特征,可以有經(jīng)濟尺度和生態(tài)尺度,也可以有數(shù)量尺度(總量尺度、均量尺度)、質(zhì)量尺度、時間尺度和區(qū)域尺度(空間尺度)。耕地供需動態(tài)平衡的尺度是對其狀態(tài)(特征)在數(shù)量(經(jīng)濟量或生態(tài)量,總量或均量)上、質(zhì)量上、時間上和空間上的測度。無論是哪種尺度都有尺度大小或標(biāo)準(zhǔn)高低,即范圍或程度(extent)和分辨率(resolution)兩方面的意義。范圍是指平衡狀態(tài)在空間或時間上的持續(xù)范圍;程度是指平衡狀態(tài)在數(shù)量或質(zhì)量上的水平;分辨率是指平衡狀態(tài)(特征)在時間上和空間上能被有效辨識的最小范圍。2耕地動態(tài)平衡的基本模型2.1求相對應(yīng)的耕地需求與具有相應(yīng)經(jīng)濟、生態(tài)產(chǎn)出水平的耕地供給之間的平衡耕地供需動態(tài)平衡是指一定時期一定區(qū)域內(nèi)與人口對耕地經(jīng)濟(產(chǎn))量和生態(tài)(產(chǎn))量的需求相對應(yīng)的耕地需求與具有一定(經(jīng)濟、生態(tài))產(chǎn)出水平的耕地供給之間的平衡。耕地供給主要取決于耕地的數(shù)量和質(zhì)量以及耕地的農(nóng)產(chǎn)品和生態(tài)服務(wù)功能的產(chǎn)出水平,包括耕地的利用效率和利用水平等,而耕地需求則主要取決于人口的數(shù)量和質(zhì)量及其對農(nóng)產(chǎn)品和生態(tài)服務(wù)功能的消費水平。2.2“增產(chǎn)增放”與耕地“增商”的聯(lián)動耕地總量動態(tài)平衡指的是一定區(qū)域內(nèi),在人口規(guī)模、農(nóng)產(chǎn)品消費水平、耕地生態(tài)服務(wù)消費水平、耕地農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出水平和耕地生態(tài)(量)產(chǎn)出水平一定的情況下,耕地隨時間變化,總量保持不變的耕地“增減平衡”。耕地增加的途徑主要有后備資源的開發(fā)、農(nóng)地整理、村鎮(zhèn)居民點整理和廢棄地復(fù)墾等;耕地減少的原因主要由非農(nóng)建設(shè)占用、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和自然災(zāi)害損毀等作用所致。這里討論的是同等質(zhì)量的耕地增減情況。2.3新補耕地生態(tài)產(chǎn)出量模型耕地的產(chǎn)出水平主要取決于耕地的農(nóng)作物單產(chǎn)水平、耕地生態(tài)單產(chǎn)水平以及種植制度等因素,而耕地農(nóng)作物單產(chǎn)水平和耕地生態(tài)單產(chǎn)水平主要取決于耕地的質(zhì)量,耕地的質(zhì)量是土地的自然屬性、社會經(jīng)濟屬性、區(qū)位條件、管理和投入水平等多因素綜合作用的結(jié)果。因此,在考慮耕地產(chǎn)出時應(yīng)區(qū)分出具有不同產(chǎn)出水平的耕地(量)。由于耕地產(chǎn)出不變包括耕地經(jīng)濟產(chǎn)出不變和耕地生態(tài)產(chǎn)出不變,耕地質(zhì)量動態(tài)平衡又可分別表示為耕地經(jīng)濟質(zhì)量動態(tài)平衡(以耕地經(jīng)濟產(chǎn)出描述的耕地質(zhì)量動態(tài)平衡)和耕地生態(tài)質(zhì)量動態(tài)平衡(以耕地生態(tài)產(chǎn)出描述的耕地質(zhì)量動態(tài)平衡):P1?P0=0∶P1=X1?L1?P0=X0?L0(1)Ρ1-Ρ0=0∶Ρ1=X1?L1?Ρ0=X0?L0(1)式中,P1為新補耕地農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出量;P0為原耕地農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出量;X1為新補耕地農(nóng)產(chǎn)品單產(chǎn)水平;X0為原耕地農(nóng)產(chǎn)品單產(chǎn)水平;L1為新補耕地面積;L0為原耕地面積。Pe1?Pe0≥0∶G1?L1≥G0?L0?E1?L1≤E0?L0?Pe1=f(G1,E1,L1)?Pe0=f(G0,E0,L0)(2)Ρe1-Ρe0≥0∶G1?L1≥G0?L0?E1?L1≤E0?L0?Ρe1=f(G1,E1,L1)?Ρe0=f(G0,E0,L0)(2)式中,Pe1為新補耕地生態(tài)產(chǎn)出量;Pe0為原耕地生態(tài)產(chǎn)出量;L1為新補耕地面積;L0為原耕地面積;G1為新補耕地綠當(dāng)量;G0為原耕地綠當(dāng)量。在耕地生態(tài)質(zhì)量平衡中,對耕地產(chǎn)出不變的理解應(yīng)為耕地生態(tài)產(chǎn)出至少不變,或應(yīng)增加。無論是以哪種模式保持耕地總量不變,或耕地總量減少,或耕地總量增加來實現(xiàn)耕地經(jīng)濟產(chǎn)出不變的質(zhì)量平衡,都應(yīng)盡可能保持耕地生態(tài)產(chǎn)出至少不變,或應(yīng)增加。由于耕地生態(tài)產(chǎn)出很難像耕地經(jīng)濟產(chǎn)出一樣找出一個統(tǒng)一的量來衡量,而用兩個量來衡量,即綠當(dāng)量和土壤流失量為兩個作用相反的量,故耕地生態(tài)質(zhì)量動態(tài)平衡的情況復(fù)雜些,不確定性大些。下面分三種情況來討論耕地生態(tài)質(zhì)量平衡。1當(dāng)p1。l0和p1。e0時，pe1-pe00。根據(jù)耕地經(jīng)濟產(chǎn)量和耕地質(zhì)量的相似性，可以假設(shè)這種情況是可能性的2蛋白11若E1≤E0,且一定存在一個變化倍率0＜δ≤E0E10＜δ≤E0E1,使得0＜L1L0?δ≤10＜L1L0-δ≤1,則E1L1≤E0L0;若E1≤E0,且一定存在變化倍率δ＞E0E1δ＞E0E1,使得L1L0?δ＞1L1L0-δ＞1,則E1L1>E0L0。由于耕地生態(tài)產(chǎn)出量Pe與耕地綠當(dāng)量G和耕地土壤流失量E的關(guān)系不是簡單的相加關(guān)系,所以耕地生態(tài)質(zhì)量平衡不確定性大。3耕地生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)在變更后的生態(tài)質(zhì)量和生態(tài)流失量若G1≥G0,且一定存在變化倍率0＜δ≤G1G00＜δ≤G1G0,使得0＜L0L1?δ≤10＜L0L1-δ≤1,則G1L1≥G0L0;若G1≥G0,且一定存在變化倍率δ＞G1G0δ＞G1G0,使得L0L1?δ＞1L0L1-δ＞1,則G1L1<G0L0(可能性大)。上述討論都是從增補耕地的結(jié)果方面來分析耕地質(zhì)量動態(tài)平衡的,筆者認(rèn)為,除此之外,還應(yīng)從增補耕地的源頭方面(增補耕地土地來源)和耕地減少(耕地變更為其他用地)來分析耕地質(zhì)量動態(tài)平衡,也就是將耕地生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)放到地區(qū)更大的生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)中去考慮,將耕地生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)與其他生態(tài)(經(jīng)濟)系統(tǒng)看成一個整體,根據(jù)系統(tǒng)經(jīng)濟量和生態(tài)量來分析非耕地生態(tài)(經(jīng)濟)系統(tǒng)與耕地生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)互為變更所帶來的生態(tài)經(jīng)濟(環(huán)境)質(zhì)量變化,即分析生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)變更前后的經(jīng)濟質(zhì)量和生態(tài)質(zhì)量的平衡(系統(tǒng)功能穩(wěn)定狀態(tài)),這也是耕地質(zhì)量動態(tài)平衡的又一重要內(nèi)涵。系統(tǒng)變更前后的經(jīng)濟量分析主要包括土地生產(chǎn)力(單位面積第一性生物產(chǎn)量)分析和用地效益(土地生產(chǎn)率,單位面積總產(chǎn)值)分析。較之變更前的生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng),變更后的生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的土地生產(chǎn)力和土地生產(chǎn)率應(yīng)與之持平或有所提高,這是生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展成熟的標(biāo)志之一。系統(tǒng)變更前后的生態(tài)量分析主要包括系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能:蓄洪能力分析、綠當(dāng)量分析和表征系統(tǒng)對外界抵抗力的土壤流失量分析等。較之變更前的生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng),變更后的生態(tài)經(jīng)濟的系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能(蓄洪能力)至少應(yīng)持平,或應(yīng)提高;系統(tǒng)的綠當(dāng)量至少應(yīng)持平或有所增加;而土壤流失量則至多應(yīng)持平,或有所減少。只有這樣,才能保證系統(tǒng)變更不會帶來整個地區(qū)包括系統(tǒng)本身的生態(tài)質(zhì)量的失衡,這點對非耕地生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)與耕地生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的互為變更尤為重要。運用上述系統(tǒng)變更質(zhì)量平衡的生態(tài)尺度(標(biāo)準(zhǔn)),可對非耕地←→耕地系統(tǒng)的互為變更行為進行合理性分析。根據(jù)系統(tǒng)變更前后的蓄洪能力、土壤流失量和綠當(dāng)量進行定量分析,可判斷圍湖造田、開墾坡耕地、伐林補耕等都屬于不良的系統(tǒng)變更行為,而退耕還林、退耕還湖等屬于合理的系統(tǒng)變更行為。這是因為:圍湖造田,特別是過分的圍湖造田,將改變地區(qū)的蓄洪能力,使生態(tài)環(huán)境的調(diào)節(jié)功能降低,易導(dǎo)致洪災(zāi)的發(fā)生,加強了對耕地生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的不利作用,因此耕地生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的生態(tài)功能也相對減弱,耕地系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量也降低了,即變更前后系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量失衡了;土壤流失量與坡度、坡長、作物和植被覆蓋狀態(tài)、土壤狀態(tài)等因素相關(guān),坡度越大,土壤流失量越大。相同條件下,農(nóng)作物耕作地的土壤流失量要大于青草覆蓋的土地,壤土的土壤流失量要大于粘土的土壤流失量,因此在坡耕地上耕作極易產(chǎn)生土壤流失,尤其是順坡直行耕作,并且土壤流失量隨坡度的加大而加劇;伐林補耕使得系統(tǒng)的綠當(dāng)量降低了,生態(tài)服務(wù)功能包括保持水土等環(huán)境功能減弱了,即系統(tǒng)變更前后的生態(tài)質(zhì)量失衡了;退耕還林、退耕還湖、退耕還草等都是針對原耕地系統(tǒng)的生態(tài)質(zhì)量太差,將系統(tǒng)變更還原成非耕地生態(tài)系統(tǒng),以提高綠當(dāng)量和蓄洪能力,減少土壤流失量。顯而易見,用綠當(dāng)量、蓄洪能力、土壤流失量等指標(biāo)來定量表征系統(tǒng)變更前后的生態(tài)(系統(tǒng))質(zhì)量變化以及進行系統(tǒng)變更行為的合理性分析是非常有利于建立土地利用變化調(diào)控模型和確定調(diào)控量的。2.4耕地供需動態(tài)平衡耕地均量動態(tài)平衡可理解為一定區(qū)域內(nèi)在一定的耕地產(chǎn)出率(經(jīng)濟產(chǎn)出率和生態(tài)產(chǎn)出率)和人均農(nóng)產(chǎn)品、人均生態(tài)服務(wù)消費水平條件下,耕地總量的變化與人口規(guī)模的變化相對應(yīng)且保持人均耕地(標(biāo)準(zhǔn)畝)不變狀態(tài)下的耕地供需動態(tài)平衡。若隨著時間的變化,農(nóng)產(chǎn)品(糧食)、生態(tài)服務(wù)需求因人口增加而增加,而在產(chǎn)出水平不變前提下要保持這種均量平衡,則必須使耕地總量有相應(yīng)增加,這樣才能保證人均占有耕地量不變,進而保持人均擁有農(nóng)產(chǎn)品(糧食)不變,實現(xiàn)耕地供需均量動量平衡。2.5控制變量的限制從理論上講,耕地供需動態(tài)平衡應(yīng)保證任一時刻都處于平衡狀態(tài),但實際上,耕地的供需變化是需要一定時間的。但無論怎樣,耕地的增減變化差應(yīng)控制在一定幅度之內(nèi),這樣才不至于帶來嚴(yán)重的耕地供需失衡。在失衡程度控制在一定允許限值內(nèi)的前提下,通過“以豐補歉”,最終在一定時期內(nèi)(通常是在規(guī)劃年限內(nèi))實現(xiàn)耕地的總量動態(tài)平衡、均量動態(tài)平衡和質(zhì)量動態(tài)平衡。因此,耕地供需時間平衡可理解為一定區(qū)域、一定時期(如五年)內(nèi),雖某時段(一年)耕地供需變化量可能不相等,即供需變化不同步,供需變化速率不相等,但其變差控制在一定允許范圍內(nèi)的耕地總量動態(tài)平衡、耕地均量動態(tài)平衡和耕地質(zhì)量動態(tài)平衡。2.6耕地供需動態(tài)平衡區(qū)域平衡指的是空間平衡。耕地供需平衡的規(guī)劃控制是針對一定區(qū)域范圍而言的,通常為行政區(qū)。而區(qū)域又具有空間層次性,一定區(qū)域(如與尺度2相對應(yīng))在其下一層次可劃分為若干個子區(qū)(如與尺度1相對應(yīng))。因此,耕地供需區(qū)域平衡可理解為在一定層次區(qū)域范圍內(nèi)的耕地供需動態(tài)平衡,且其下一層次的各子區(qū)可根據(jù)各自當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況和土地利用的客觀要求,因地制宜采取自給有余、自給自足和區(qū)外補充等三種平衡模式(圖1),以及由這三種平衡模式構(gòu)成的多區(qū)域尺度耕地供需平衡體系(圖2),充分體現(xiàn)出統(tǒng)籌安排、分工協(xié)作、優(yōu)勢互補的區(qū)內(nèi)、區(qū)際平衡特色。從圖2中可看出,耕地經(jīng)濟量的供需平衡可采取區(qū)域平衡的三種模式,充分體現(xiàn)出區(qū)際平衡的特色;而耕地生態(tài)量的供需平衡只能采取區(qū)內(nèi)平衡模式,生態(tài)量不能調(diào)撥,不能采取區(qū)際平衡的模式,因此應(yīng)盡可能使每個區(qū)都有較高的耕地生態(tài)產(chǎn)出,即盡可能使每個區(qū)的綠當(dāng)量高,土壤流失量低;人均耕地生態(tài)消費水平與單位面積生態(tài)產(chǎn)出水平和人均耕地面積成正比。3開展耕地供給和供需平衡分析從系統(tǒng)的觀點來看,無論是對系統(tǒng)的監(jiān)測、分析,還是調(diào)控,都應(yīng)抓住影響系統(tǒng)平衡的供需兩方面來把握影響耕地供給和需求變化的驅(qū)動因素,明確其變化發(fā)展過程,特別應(yīng)重點把握耕地供給的增減過程和供需平衡的基本特征和模式;在把握平衡狀態(tài)的分析中,應(yīng)特別注意失衡狀態(tài)(警情)的分析。在討論土地利用子系統(tǒng)——耕地系統(tǒng)的供需平衡問題時,不能將其與整個土地利用系統(tǒng)割裂開來討論,而必須將其放到土地利用的大系統(tǒng)中去整體把握、整體調(diào)控,與土地利用的監(jiān)測、土地利用的分析、土地利用的規(guī)劃、實施與修編(調(diào)控)相一致,確保在土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化、系統(tǒng)(包括土地利用系統(tǒng)及其各子系統(tǒng))協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)上實現(xiàn)耕地供需動態(tài)平衡(圖3)。1規(guī)劃目標(biāo)合理性確定目標(biāo)平衡量可理解為衡量目標(biāo)平衡狀態(tài)的量,主要包括總量、均量、質(zhì)量和時間等綜合表示的目標(biāo)平衡量。在土地需求量預(yù)測,特別是與規(guī)劃目標(biāo)年一定耕地產(chǎn)出水平、一定人口規(guī)模、一定人均耕地農(nóng)產(chǎn)品消費水平預(yù)測相對應(yīng)的耕地需求量預(yù)測,以及其他各類用地(包括居民點及工礦用地、交通用地、園地、林地、牧草地、水域等)需求量預(yù)測的基礎(chǔ)上,結(jié)合土地質(zhì)量評價和用地效益(包括社會效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益等)的分析,通過用地結(jié)構(gòu)優(yōu)化和用地指標(biāo)平衡,盡可能地全面考慮各類用地的調(diào)整情況和調(diào)整前后的平衡關(guān)系,特別是參照規(guī)劃基期年耕地面積作出的期內(nèi)耕地由于農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和非農(nóng)建設(shè)占用等減少的面積(行動量)和期內(nèi)耕地由于農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、廢棄地復(fù)墾、居民點整理、農(nóng)地整理和后備資源開發(fā)利用等行動增加面積(行動量)的決策以及考慮自然災(zāi)害毀損、“三廢”污染和耕地利用方式的改變可能帶來的耕地減少或耕地產(chǎn)出水平降低的不可預(yù)見量為前提,確定出耕地目標(biāo)平衡量,主要包括規(guī)劃目標(biāo)年耕地供需平衡總量,即規(guī)劃目標(biāo)年耕地供需平衡總量,即與一定產(chǎn)出水平或耕地質(zhì)量相對應(yīng)的耕地面積(耕地質(zhì)量平衡的基數(shù))和與一定人口規(guī)模相對應(yīng)的人均耕地面積(耕地均量平衡的水平)。參照現(xiàn)狀耕地供需平衡狀態(tài)(總量、均量、質(zhì)量),力爭出現(xiàn)在人口增長和產(chǎn)出水平變化不大的前提下,耕地總量有所增加的耕地均量平衡和質(zhì)量平衡的模式,即規(guī)劃目標(biāo)年的耕地平衡量(耕地面積)較基期年有所增長,但這種模式實現(xiàn)的難度比較大。2優(yōu)化耕地如中低產(chǎn)田改造工程,提高耕地質(zhì)量和農(nóng)產(chǎn)品供給能力規(guī)劃目標(biāo)(用地結(jié)構(gòu))確定后,通過各類用地的調(diào)整,特