（环境科学专业论文）江苏省土地承载力研究.pdf

崔小丽江苏省土地承载力研究 a b s t r a c t t h el a n dc a 田血gc a p a c i t yo fj i a n g s up r o v i n c e ，w h i c hi st h es c a l eo fe c o n o m y a n dp o p u l a t i o nb a s e do nl a n dr e s o u r c ei sr e s e a r c h e d t h es c a l eo fe c o n o m yw h i c hc a n b es u p p o r t e db yl a n di nj i a n g s up r o v i n c ei ss u mo ft h et h r e ep r o d u c t s t h a ti s a g r i c u l t u r a la d d e dv a l u ew h i c hi ss u p p o r t e db yd e m a n d e da g r i c u l t u r a ll a n da n dt h e i n d u s t r i a la d d e dv a l u ea n dt h es c a l eo ft h ec o n s t r u c t i o ni n d u s t r ya n dt e r t i a r yi n d u s t r y o nt h ep r e m i s eo fm e e t i n gt h ea r e ao fa g r i c u l t u r a ll a n d e m i s s i o n so ft h em a j o r p o l l u t a n t st h a ta r ec h e m i c a lo x y g e nd e m a n da n ds u l f u rd i o x i d ea r ec a l c u l a t e db yt h e e m i s s i o nf a c t o r so f p o l l u t a n t s ( e m i s s i o n sp e ru n i ta r e a ) ，c o n s i d e r e do ft h ed e v e l o p m e n t o fi n d u s t r i a l e c o n o m yr e s i s t e db ye n v i r o n m e n t a lf a c t o r s ，d e t e r m i n i n gi fm e e t i n g e n v i r o n m e n t a lc a p a c i t y t o p i c si n c l u d e ：t h e o r e t i c a la g r i c u l t u r a ld e m a n d e da r e aa n da g r i c u l t u r a ld e m a n d e d a r e au n d e rt h ea c t u a lp r o d u c t i v i t yo fc r o p si nj i a n g s up r o v i n c ea n dt h ep a r a m e t e r si n t h et h e o r e t i c a ll a n dp r o d u c t i o np o t e n t i a lm o d e la r es t u d i e d t h e o r e t i c a la n de m p i r i c a l a g r i c u l t u r a la d d e dv a l u ei se s t a b l i s h e db a s e do na g r i c u l t u r a ll a n da r e a a r e ao fi n d u s t r i a ll a n da v a i l a b l ef o rd e v e l o p m e n ta n dt h e o r e t i c a la n de m p i r i c a l s c a l eo fe c o n o m yi nc e r t a i ns t r u c t u r e 撇c a l c u l a t e db a s e do na g r i c u l t u r a ld e m a n d e d 1 a n d d i s t r i b u t i o no fi n d u s t r yi sr e s e a r c h e dt od e t e r m i n ei fi ti sr a t i o n a la n dh o w e n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yr e s i s t st h ei n d u s t r i a la d d e dv a l u e f e a s i b i l i t ya n dm e t h o dt oi m p r o v et h ee c o n o m i cs i z ei nj i a n g s up r o v i n c ea l e s t u d i e d t h er e s u l t ss h o wt h a ti nt h ec a s eo fo u t p u tr a t i oo fi n d u s t r i a ll a n di nd i f f e r e n t ， j i a n g s up r o v i n c ec a l ls u p p o r t8 0 5 3 1 9m i l l i o nc o n s u m e t si nt h et a r g e ty e a ro f2 0 2 0 t h et h e o r i c a ls u p p o r t i n gs c a l eo fe c o n o m yi n2 0 2 0i s8 4t o9 7t i m e sa st h es c a l eo f 2 0 0 8 t h ee m p i r i c a ls u p p o r t i n gs c a l eo fe c o n o m yi n2 0 2 0i s4 2t o5 8t i m e sa st h e s c a l e2 0 0 8 j i a n g s up r o v i n c ec a ns u p p o r t8 3 8 1 18m i l l i o nc o n s u m e r si n2 0 3 0 t h e t h e o r e t i c a ls u p p o r t i n gs c a l eo fe c o n o m yi n2 0 3 0i s2 0 4t o2 5 5t i m e sa st h es c a l eo f 2 0 0 8 t h ee m p i r i c a ls u p p o r t i n gs c a l eo fe c o n o m yi n2 0 3 0i s7 9t o8 7t i m e sa st h e i i 扬州大学硕士学位论文 s c a l e2 0 0 8 r e l a t i v et ot h ea r e ao fi n d u s t r i a ll a n d ，e n v i r o n m e n tc o n s t r a i n t s ，t ob ea b l e t os u p p o r tt h ei n d u s t r i a la d d e dv a l u eo fi n d u s t r i a ll a n d ，c a l c u l a t ew i t ht h et o t a lg o a lo f 2 0 1 0 ，p o l l u t i o nc o n t r o lo f s u l f u rd i o x i d ee m i s s i o nf a c t o ri n2 0 2 00 3 4 1 - 0 5 5 8k g s q m o fi n d u s t r i a ll a n d ，c h e m i c a lo x y g e ne m i s s i o nf a c t o ro 10 1 - 0 16 6k g s q mo fi n d u s t r i a l l a n d ；i n2 0 3 0t h ec o n t r o lo fs u l f u rd i o x i d ee m i s s i o nf a c t o r0 313 - 0 4 7 0k g s q mo f i n d u s t r i a ll a n d , c h e m i c a lo x y g e ne m i s s i o nf a c t o ro 0 7 5 0 113k g s q mo fi n d u s t r i a l l a n d k e yw o r d s ：i n d u s t r i a ll a n d ；l a n dc a r r y i n gc a p a c i t y ；e m i s s i o nf a c t o r ；j i a n g s up r o v i n c e 扬州大学学位论文原创性声明和版权使用授权书 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下独立进行研究工作所取得的研 究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表 的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：在d 确 签字日期：加i o年拶月专1 日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，l i p 学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借 阅。本人授权扬州大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国 科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过 网络向社会公众提供信息服务。 学位论文作者签名：仁j ，初 导师签名：毒、晃乏军 签字日期：p 年秒月弓1 日签字日期：知，q 年￥月、日 ( 本页为学位论文末页。如论文为密件可不授权，但论文原创必须声明。) 崔小丽江苏省土地承载力研究 第1 章前言 1 1 研究背景和目的 环境承载力研究主要包括综合环境承载力研究和环境要素( 包括土地、水环 境、大气环境、旅游环境等) 承载力研究两个方面。在各种环境要素中土地资源 是人类赖以生存和发展的物质基础，随着人口的增长、工业化和城市化的发展， 人类对土地的需求不断扩大，土地资源面临着人口不断增长和耕地逐年减少的双 重压力。因此，如何合理地分配土地资源，使社会效益、经济效益和环境效益相 协调，实现可持续发展，是当前以及今后所面临的一个长期的科学问题。 土地资源可以承载的经济规模，当地的环境条件能否满足。能否在主要污染 物的排放量不超过环境容量的前提下发展经济，可以通过何种途径来控制污染物 的排放。本论文正是在这样的背景下研究江苏省的土地承载力，即在满足污染物 的排放量不超过环境容量的前提下土地资源可以支撑的经济规模。 1 2 文献综述 1 2 1 土地承载力定义 早期的土地承载力研究，首先是与生态学密切相关的。1 9 2 1 年，帕克( p a r k ) 和伯吉斯( b u r g e s s ) 在人类生态学研究中，提出了承载能力的概念。即“某一特 定环境条件下( 主要指生存空间、营养物质、阳光等生态因子的组合) ，某种个体 存在数量的最高极限。 他们认为，可以根据某一地区的食物资源来确定区内的人 口承载能力【l j 。 威康福格特的生存之路于1 9 4 8 年出版后，曾一版再版。用作者的话说， 他之所以撰著此书，是因为世界人口激增造成了人口过剩，全球及各国人口的数 量已超越其土地负载能力。作者用一个方程式来说明这一论据，即： c = b ：e 式中：c 代表土地负载能力，即土地能够供养的人口数量，b 代表土地可以 提供的食物产量；e 代表环境阻力，即环境对土地生产能力所加的限制。 英国的威廉阿伦在1 9 6 5 年提出了以粮食为标志的土地承载力计算公式。其 目的是计算出某个地区传统的农业生产所提供的粮食能够养活多少人口，或者说 2 扬州大学硕士学位论文 给出承载人口的上限。这种承载力研究所依据的定义是，在不发生土地退化的前 提下，一个土地利用系统所能永久支持的最大人口密度，以每平方公里人口数表 示【2 1 。 1 9 8 6 年由中国科学院自然资源综合考察委员会主持的中国土地资源生产能 力及人口承载量研究【3 】项目中，土地资源承载力定义为“在未来不同时间尺度 上，以预期的经济、技术和社会发展水平及以与此相适应的物质生活水准为依据。 一个国家或地区利用其自身的土地资源所能持续供养的人口数量。 这类定义是指区域土地所能持续供养的人口数量，是围绕耕地一粮食一人口 而展开的，它以耕地为基础、以食物为中介、以人口容量的最终测算为目标【4 】。 2 1 世纪以来，对土地承载力的概念不少学者有了新的认识，土地承载力不仅是对 人口容量的研究，更重要的是土地资源所能承载的人类活动的规模和强度，较为 完整的定义有下面两个。 孟旭光( 2 0 0 6 ) 提出“土地承载力”是：在一定时期，一定空间区域，一定 的社会、经济、生态环境条件下，土地资源所能承载的人类各种活动的规模和强 度的限度【5 j 。 许联芳( 2 0 0 9 ) 提出基于“资源节约型、环境友好型 的区域土地承载力是 指一定时空尺度范围内，在确保土地资源合理利用和生态环境良性循环条件下， 土地资源所能承载的人类各种活动的规模和强度的限度【6 】。 本论文采用孟旭光( 2 0 0 6 ) 提出的土地承载力的定义。 1 2 2 土地承载力国外研究进展 7 0 年代初，澳大利亚的科学工作者采用多目标决策分析法，从各种资源对人 口的限制角度出发，讨论了该国的土地承载力。1 9 7 3 年提出的研究结果表吲6 1 ， 如果澳大利亚发展劳动密集型农业，充分利用一切可能利用的土地资源，低水平 动物蛋白摄入量，低水平生活条件，可以养活2 亿人。若让每个人都生活在高于 目前中等以上水平，能养的人口将不超过1 2 0 0 万人。 联合国粮农组织( f a o ) 从1 9 7 7 年开始进行了一项关于发展中国家( 中国除外) 土地人口承载力的研究，将农业生态区域法( a e z ) 和土地利用方式相结合，研 究不同自然经济地理条件、耕作习惯下土地资源生产力和相应人口承载量【7 - 9 】。农 业生态区域法( a e z ) 是在土壤资源评价的基础上，划分出不同的农业生态区， 崔小丽江苏省土地承载力研究 3 一 在一定的投入水平下，估算出各种作物的理论产量，将产量换算成蛋白质和热量， 再与人均需求量比较，得出区域土地承载力。 由美国麻省理工学院的d 梅多斯( 1 9 8 4 ) 等学者组成的“罗马俱乐部，利 用系统动力学模型即一种运用结构、功能、历史相结合的系统仿真方法，它通过 建立d y n a m o 模型并借助于计算机仿真，定量地研究高阶次、非线性、多重反 馈、复杂时变系统的系统分析技术对世界范围内的资源( 包括土地、水、粮食、 矿产等) 环境与人的关系进行评价，构建了著名的“世界模型”，深入分析了人口 增长、经济发展( 工业化) 同资源过度消耗、环境恶化和粮食生产的关系，并预 测到2 1 世纪中叶全球经济增长将达到极限。为避免世界经济社会出现严重衰退， 提出了经济的“零增长”发展模式【1 0 】。 在联合国教科文组织的资助下，英国的s l e s s e r ( 1 9 9 0 ) 提出e c c o ( 提高承载 力的策略) 模型，该模型在“一切都是能量 的假设前提下，综合考虑人口一资源 一环境一发展之间的相互关系，以能量为折算标准，建立系统动力学模型，模拟 不同发展策略下，人口与资源环境承载力之间的弹性关系，从而确定以长远发展 为目标的区域发展优选方案。该模型已成功地应用于肯尼亚、毛里求斯j 赞比亚 等发展中国家【1 1 】。 1 2 3 土地承载力国内研究进展 中国的土地承载力研究兴起于2 0 世纪8 0 年代后期，1 9 8 6 年全国农业区划委 员会委托中国科学院自然资源综合考察委员会主持“中国土地资源生产能力及人 口承载量研究”项卧3 1 ，历时5 年完成，初步描绘了我国人口与土地资源关系的 轮廓，对我国人口、资源、环境与发展的关系提供了一个预警指标。 魏丽华( 1 9 9 1 ) 计算出皋兰县各乡的理论生产力、生产潜力和实际最高生产 力和生产潜力，并分析了实现这一生产力的可能性。在此基拙上对皋兰县各乡的 土地承载力进行了计算和简单分析。在1 光利用率下皋兰县土地承载力为 1 5 7 7 2 5 人，2 光利用率时全县土地承载力3 0 0 3 7 3 人【1 2 1 。 张万忠( 1 9 9 3 ) 计算了大连地区土地生产潜力，按年人均需粮4 0 0 公斤计算， 到2 0 世纪末大连地区土地可供养3 9 5 8 万人。届时人口将达到5 7 9 6 万人，这样 1 8 3 7 6 万人的用粮将由外地购入；到1 9 9 5 年，可供养3 6 8 7 5 万人。按此数值， 所生产的粮食只能基本保证本地农村粮食自给【1 3 1 。 4 扬州大学硕士学位论文 谭肖娟( 1 9 9 4 ) 采用回归分析、灰色预测、指数平滑、年平均递增率推算桂 西南喀斯特地区农牧产品产量，预测在2 0 0 0 、2 0 2 0 年不同生活消费标准的土地资 源能够承载的人口数【1 4 】。 姜忠军( 1 9 9 5 ) 应用灰色系统中的g m ( 1 ，1 ) 模型及其残差修正技术，对龙游 县8 5 叫1 年的人口、粮食产量、耕地面积进行分析，研究龙游县2 0 0 0 年土地资 源生产潜力及在不同生活水准上对人口承载力适宜强度【1 5 1 。 杨言勇( 1 9 9 7 ) 从目前甘肃全省人均占有粮、食物对人口容量、人均农业资 源量、环境的承载力等不同的角度出发，分析得出甘肃省实施人口、资源、环境 协调发展的难度相当大，实现经济可持续性发展和持续农业的能力弱【l 引。 黄以柱( 1 9 9 7 ) 以1 9 9 4 年为基础年，以2 0 0 0 、2 0 1 0 和2 0 2 5 年为目标年， 考察了黄河故道区域土地资源的适宜性及其利用的合理结构，预测了土地资源的 生产能力，分析了在完成国家商品任务的同时，区内人口的食物消费可能达到的 水平，提出了持续提高该区土地资源生产能力和人口承载能力的途径。 拱波( 1 9 9 8 ) 运用组合预测的方法包括灰色g m ( 1 ，1 ) 预测方法、趋势外推 法、多元非线性回归方法预测了榆林市2 0 0 0 年和2 0 1 0 年粮食产量，确定温饱型、 小康型、营养型消费标准，确定可承载的人口与预测的人口比较，结果表明部分 区域仍有剩余的可承载的人口【l 刀。 王书华，毛汉英( 2 0 0 1 ) 根据区域特殊性原则、系统协调性原则、综合性原 则、层次性原则、可操作性原则，建立了我国沿海地区的土地承载力评价指标体 系( 见表1 1 ) ，运用均方差权数决策法，将我国东部沿海地区土地承载力划分为 表1 1 土地承载力评价指标体系 崔小丽江苏省土地承载力研究 3 种类型区，即：低承载力区、中等承载力区、高承载力区。低承载力区( a a i 5 ) ，包括北 京、海南、江苏3 省市；高承载力区( a 2 0 ) ，包括浙江、福建、上海和广东4 省 市【1 8 】。 黄国勇等( 2 0 0 3 ) 在综合分析甘南藏族自治州的土地承载力各系统的基础上 建立了系统动力学模型，包括种植业、畜牧业、人口、林业、水资源模块s d 模 型方程，研究了在不同的方案下土地资源承载的人口数量。 格日乐等( 2 0 0 6 ) 针对额济纳绿洲生态环境脆弱复杂以及资源、环境、人口 和发展之间的矛盾关系，运用系统动力学原理，建立了额济纳绿洲土地承载力系 统动力学模型，运用系统动力学仿真软件v e n s i m p l e 调试运行，以额济纳2 0 0 4 年统计数据为基础，预测了未来2 0 年内3 种水土开发速率、投入水平以及人口增 长速率与3 种生活类型( 温饱型、小康型和富裕型) 组成的9 种方案的可承载人口 与预测人口的比例，作为承载率【l 引。 漆良华等( 2 0 0 7 ) 选择趋势外推法，利用指数平滑、自然增长、回归方程、 l o g i s t i c 曲线等方法，按历史发展趋势顺延外推，通过多模型拟合选优，建立回 归模型方程，对宜宾市的土地资源生产潜力进行了预测和评估。在此基础上，考 虑温饱、小康及相对富裕3 种生活类型所需的营养标准及人口数量的变化，对宜 宾市土地可承载人口进行估算，结果仍有承载的人口差额【2 0 1 。 黄海燕( 2 0 0 7 ) 以贵阳市为例，对该地区土地资源承载力进行分析与预测， 针对贵阳市土地承载力不高的现实，运用线性规划法，根据实际情况设定约束条 件，在使人均可支配收入最大的同时兼顾社会和生态效益的情况下，研究了土地 经济承载力【2 1 1 。 吴彤( 2 0 0 7 ) 在3 s 技术( 遥感、地理信息系统和全球定位系统) 的支持下， 综合运用生产力估算模型、农作物遥感估产、野外实地调查和观测以及统计分析 等方法，计算人口、粮食、土地和生活水平之间的相互关系，崇明岛土地承载力 阈值范围为5 2 1 ，4 1 2 - 1 ，2 8 8 ，6 7 6 人【翻。 张衍广( 2 0 0 8 ) 利用经验模态分解( e m d ) 方法对1 9 4 9 年以来山东省耕地变化 和粮食生产波动的周期进行分解，运用动力学建模方法对山东省未来2 0 年耕地数 量和粮食产量进行数值模拟和预测，研究了可承载的人口数【2 3 1 。 许联芳，谭勇( 2 0 0 9 ) 运用状态空间法对长株潭城市群土地承载力进行初步 5 一 6 扬州大学硕士学位论文 评价，提出了提高长株潭城市群土地承载力的对策与建议【6 】。 土地承载力研究方法主要有多目标决策分析法，农业生态区域法，系统动力 学方法，评价指标体系法，状态空间法，借助遥感和地理信息系统手段建立土地 承载力数学模型法等。研究主要包括两个方面：一方面定性地分析了区域土地资 源承载能力的大小；另一方面定量地分析了区域土地资源所承载人口的具体数量。 以上方法各有特点，在土地承载力研究中都曾发挥过一定的作用，但它们都存在 着一些不足，突出表现在它们均未能得出区域土地资源承载的社会经济活动，不 能较好地指导区域的经济发展，其次没有考虑环境因素对于土地承载能力的限制。 通过土地资源对区域社会经济活动承载能力分析可以为区域进一步优化土 地的利用结构和利用效率提供科学的依据，对于指导区域规划、资源优化配置和 促进区域经济可持续发展都有十分重要的意义。 1 2 4 作物理论产量模型 作物生产潜力方法有两类，一类是经验公式法，另一类是机制法。经验公式 法是通过统计某种因子与产量的关系获得的，有迈阿密模型、桑斯维特纪念模型、 格思纳一里思模型等，迈阿密模型根据年降水量和年平均温度计算植物生产潜力， 桑斯维特纪念模型利用年蒸散量预测植物生产量，格思纳一里思模型根据植物生 产能力与植物生长期长度之间的相关关系预测植物生产量；机制法是按照作物产 量的形成机理，根据影响光合作用的最主要因素辐射和热量条件来计算生物量， 有瓦赫宁根模型、农业生态区域法和潜力递减法等，瓦赫宁根模型是以早期进行 的实验为依据的，只适用于较少的作物，农业生态区域法是在受光温和作物品种 影响条件下通过作物干物质生产率建立起来的，潜力递减法是依据光能、温度、 水分、土壤对植物生产潜力的影响逐步订正计算植物生产潜力的方法【2 4 - 3 9 3 。 经验公式法迈阿密模型、桑斯维特纪念模型、格思纳一里思模型通过统计某 种因子与产量的关系获得的，考虑的因子较少，公式简单，比较适合于大范围概略 研究，适用于全球范围，综合的生产量，其估算的值与理论的作物能达到的最大 的生产潜力有较大的差距，可以用来做粗略的估算，但对于小尺度研究并不合适， 因为它只能反映大范围的平均状况，也无法考虑其它因素的作用，难以与生产条 件和土地质量相对应，而且有些参数无法在其它区域应用。瓦赫宁根模型和农业 生态区域法按照作物产量的形成机理，根据影响光合作用的最主要因素- 辐射 崔小丽江苏省土地承载力研究 7 和热量条件来计算生物量，只适用于小范围估算某些作物的生产潜力，而潜力递 减法考虑具有理论依据，逻辑性较强，考虑因素多，适用的范围也比较广。 综合比较这几类方法，本论文采用潜力递减法计算作物理论生产潜力，潜力 递减法中涉及的参数仍存在较多的争议，因此在运用潜力递减法之前首先要对其 中的参数进行系统的研究和验证。 潜力递减法是通过光合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力、土地生产 潜力几个阶段逐步订正计算作物生产潜力的方法。 y ( q ，t ，w ，s ) = 】，( q ) 厂( 丁) f ( w ) 厂( s ) ( 式1 1 ) 式中：r ( q ，t ，w ，s ) 植物生产潜力； y ( q ) 光合生产潜力； y ( q ) 、f ( t ) 、f ( w ) 、厂( s ) 温度、水分、土壤影响订正系数。 1 2 4 1 光合生产潜力 光合生产潜力是指植物在温度、水分、养分等条件保持最适状态时，由太阳 光能资源所决定的生产力，邓根云( 1 9 8 0 ) 4 0 】根据光能利用率f 对光能生产潜力进 行估算，所使用的模型： 地) = 器o f o e o q ( 式1 - 2 ) 式中：，咣能利用率； c 咱邑量转换系数，即1 克干物质所结合的化学能，对于大多数作物其值 平均为1 7 8 5l o g - 1 ； e 经济系数； q - 太阳辐射总量( 1 d 锄2 ) 。 光合生产潜力的大小主要取决于光能利用率，光能利用率是指一定面积上的 植物光合作用积累有机物质所含能量与照射在同一面积上日光能量之比率，简单 地讲，光能利用率就是指在一定的时间内，作物吸收利用光能的效率。 ( 1 ) 光能利用率 董玉祥( 1 9 9 4 ) 取光能利用率2 、4 、6 作为近期、中期、远期目标计算 了拉萨市农作物油菜、冬小麦、青稞的土地生产潜力，他认为光能利用率2 是拉 萨市二十世纪末可望达到的近期目标，农作物生产潜力分别是5 0 0 6 、6 4 7 5 、 8 扬州大学硕士学位论文 5 6 3 7 k g h m 2 4 1 1 。拉萨市位于西藏自治区， 菜和冬小麦产量为2 4 5 4 5 和5 9 1 5k e c h m 2 ， 的目标是不能达到的。 根据全国农业统计西藏自治区2 0 0 0 年油 没有达到2 的光能利用率，2 作为近期 侯西勇( 2 0 0 2 ) 取光能利用率3 9 2 【4 2 1 ，应用于湖南省长清县，作物生产潜力 1 0 7 0 7k g h m 2 。 熊利亚( 2 0 0 4 ) 在近景方案( 2 0 0 4 2 0 1 2 年) 光能利用率水稻1 4 ，玉米1 5 小麦1 2 ；在远景方案( 2 0 1 2 年之后) 水稻2 ，玉米2 ，小麦1 4 【4 3 1 。四川省 向家坝库区水稻现实产量的最高值1 0 2 5 4k g h m 2 已经超过了2 的光能利用率。 张学雷( 2 0 0 1 ) 认为四川桓台县粮田的光能利用率目前已达1 5 1 8 ，预测2 0 2 0 年可达5 ，小麦光温生产潜j 3 2 7 0 4 9 1 k g h m 2 ，玉米土地1 18 5 6 2 9k g h m 2 】，根据 全国农业统计2 0 0 8 年四川省主要粮食作物小麦、玉米的单产分别为3 3 1 8 k 耐、 4 8 1 2 k g h m 2 ，四川省2 0 0 8 年小麦单产已超过光能利用率5 的土地生产潜力，但与 1 3 0 2 0 2 6k g h m 2 的光温生产潜力还有一定距离。 黄秉维较全面地考虑到作物群体对太阳辐射的反射、漏射、吸收、转化、消 耗等1 0 多个因子，计算结果f 值为6 1 3 4 5 1 。 邹超亚( 2 0 0 3 ) 按竺可桢标准光能利用率取3 ，黄秉维标准光能利用率取6 1 3 和1 5 的光能利用率计算贵州省粮食生产潜力【4 6 1 。按黄秉维标准光能利用率得到 的作物产量是难以实现的，按竺可桢标准光能利用率得到的作物产量处于中等水 平，按邹超亚光能利用率标准是可实现的。 l o o m i s 和w i l l a m s ( 1 9 9 3 ) 估算了作物的光能利用率为5 3 【4 7 1 。 赵春华( 1 9 9 7 ) 根据光合作用量子需要量推算，光能利用率可达1 0 左右，除 去呼吸消耗约占有三分之一外，实际保留在作物体内的有机物质，占总辐射能量 的6 左右删。 张友焱( 2 0 0 3 ) 光能利用率取3 3 6 计算山西省圪针耳流域农作物的生产潜力 4 9 1 o 李兰维( 1 9 9 2 ) 根据呼和浩特市1 9 9 2 年土左旗、托县、郊区的现实光能利用 率0 3 7 、0 2 8 和0 3 8 制定1 、0 5 和0 3 5 的高投入、中投入、和低投入方案 【5 0 1 。2 0 0 8 年西藏自治区粮食现实产量4 0 5 6k g h m 2 ，已经超过1 的光能利用率。 袁隆平认为水稻的光能利用率为5 ，也就是说，阳光辐射的能量中有5 可以 转化为有机物。按照光能利用率2 5 来计算，根据长沙在水稻生长季节的辐射量， 崔小丽江苏省土地承载力研究 9 一 得出的结论是，亩产最高可达蛰j 1 5 0 0 公斤。2 0 0 0 年超级杂交稻第一个阶段达到亩 产7 0 0 公斤。第二个阶段亩产8 0 0 公斤，在2 0 0 4 年实现了，现在向第三期亩产9 0 0 公 斤攻关，计戈0 2 0 1 5 年实现，争取提前两到三年【5 1 1 。 魏丽华( 1 9 9 1 ) 皋兰县光能利用率取1 为近期目标，2 为远期目标，以小麦 为例近期目标1 ，皋兰县各乡最高理论生产潜力6 3 3 卜2 8 9 3 6 k g 亩，远期4 2 8 7 1 1 5 0 7 1k 亩【1 2 】。2 0 0 8 年甘肃省小麦1 9 7 8k g 亩，已经超过6 3 3 6k g 亩。以1 的 光能利用率值计算理论生产潜力，计算结果偏低。 毛艳铃( 2 0 0 2 ) 根据近、中、远期目标光能利用率分别取2 、3 和4 ，2 0 1 0 年福建省有望达到低投入水平，光能利用率达到2 ，水稻、小麦的生产潜力9 4 0 5 和3 2 2 5k g h m 2 5 2 1 。2 0 0 8 年福建省水稻现实产量5 9 0 8 k 耐，小麦现实产量3 4 0 9 k g h m 2 ，小麦的产量已经超过了光能利用率2 时的生产潜力。 邓根云( 1 9 8 0 ) 估算农业生产潜力时采用4 作为自然农业所能达到的光能利 用率的上限。没有应用l o o m i s 系数、黄秉维系数、日本1 9 6 9 年在玉米上测得的4 6 ， 是认为这些“上限”值是在作物冠层形成以后，短期内条件最适合的最高值【加】。 梁荣欣( 1 9 8 4 ) 取6 估算双峰县水稻产量，光热潜力值1 2 4 8 k g 亩。2 0 0 8 年湖 南省水稻4 2 8 6k g 亩，与光热潜力值有一定差距【5 3 1 。 方光迪( 1 9 8 5 ) 考虑光合有效辐射，反射，透射，光饱和限制，无效吸收， 呼吸损耗及作物光能转化的量子效率，用以下模式计算光能利用率： e = 占( 1 一口) ( 1 一f 1 ) ( 1 一y ) ( 1 一p ) ( 1 一国) 矽( 1 一j ) 叫 应用于三江地区，计算得e c - - - o 0 5 0 5 ，即光能利用率约5 。三江地区c 4 作物( 如 玉米) 年光温潜力( 生物量) 一般为2 7 0 0 - - 3 1 0 0 k g 亩。采用经济系数0 4 ，籽粒水 分率1 4 ，经济产量9 4 6 6k 亩，黑龙江省2 0 0 8 年玉米平均产量3 3 8k g h m 2 ，与理 论潜力值有一定差距，增产潜力大【划。 ( 2 ) 经济系数 封志明( 1 9 9 0 ) 计算甘肃省定西县作物经济系数小麦取0 4 5 ，水稻取0 。3 5 5 5 】； 刘立华( 1 9 8 9 ) 认为关中地区小麦取0 3 5 ，玉米取0 4 0 t 5 6 】；杨文禄( 2 0 0 4 ) 抽样调 查贵州省清镇生态重建示范基地主要粮食作物水稻经济系数为0 5 5 ，玉米取 o 4 5 5 7 1 ，抽样调查花江喀斯特峰丛峡谷示范区 5 8 】主要粮食作物水稻经济系数为 0 5 0 ，玉米取0 4 0 ；张学雷( 2 0 0 1 ) 认为山东省桓台县经济系数小麦取o 3 5 ，玉米 取0 4 1 4 4 1 ；高志强( 2 0 0 0 ) 黄秉维、赵名茶等学者研究，对于小麦、水稻、玉米等 l o 扬州大学硕士学位论文 大多数禾谷类作物来说经济系数在0 3 5 , - - , 0 5 0 之间，平均可取0 4 0 作为全国潜力研究 中的经济系数【5 9 】；张强( 1 9 9 5 ) 认为黄土高原地区玉米经济系数为0 4 0 t 6 0 ；周兆 德( 1 9 8 9 ) 海南岛水稻为0 4 5 6 1 】；杨恒山( 1 9 9 8 ) 认为内蒙古自治区哲里木盟玉米、 水稻、小麦经济系数为0 4 0 蚓；王经民( 1 9 9 7 ) 认为陕西省粮食作物经济产量系数 为0 5 0 t 6 3 】；李克煌( 1 9 8 1 ) 认为禾谷类作物经济系数在0 3 0 o 5 0 之间，河南省以小 麦，玉米为主取0 3 5 【删；王恩利( 1 9 9 0 ) 认为黄淮海地区小麦取0 4 0 ，玉米取0 4 5 t 6 5 】； 王生明( 1 9 9 3 ) 认为安徽省水稻取0 5 0 ，玉米和小麦取0 4 5 碉；毛艳铃( 2 0 0 2 ) 认 为福建省沿海地区水稻经济系数取0 5 0 、小麦取0 4 0 5 2 】；李兰维( 1 9 9 2 ) 认为呼和 浩特市粮食作物取0 3 5 5 0 】；张友焱( 2 0 0 3 ) 认为圪针耳流域玉米取0 4 5 、水稻0 3 5 ， 油料经济系数0 3 1 1 4 9 】；李振基( 2 0 0 2 ) 认为油料经济系数为0 2 5 、蔬菜的经济系数 为0 7 0 - - - 0 9 0 之间【6 7 】；陆建兵( 2 0 0 5 ) 在扬州市油菜经济系数0 2 5 ，棉花经济系数 取0 1 0 ，蔬菜取0 8 0 t 6 8 1 。 1 2 4 2 光温生产潜力 光温生产潜力是用温度影响函数订正式对光合生产潜力订正，沈思渊【6 9 1 根据 喜凉作物和喜温作物区别，提出了温度修正系数的估算： f 0 t 0 喜凉：厂( d = t 2 00 2 0 喜温：f ( t ) = 0 0 3 3 t 一0 2 0 0 7 1 4 t 一1 o o 1 o o 一0 0 8 3 t + 3 6 7 0 6 r 2 1 2 1 丁 2 8 2 8 t 3 2( 式1 - 4 ) 3 2 r 一 4 4 丁 - 4 4 式中：卜砷物生育期平均气温。 1 2 4 3 气候生产潜力 气候生产潜力用水分订正函数对光温生产潜力订正，对于水浇地来讲，水分 条件不受限制，早耕地要进行水分订正，为了数据获取容易，使用迈阿密模型进 行- i , ti e t 7 0 - 7 2 ： 崔小丽江苏省土地承载力研究 厂( 矿) = 1 一e 如舶如( 式1 - 5 ) 式中：r 月降水量( r a m ) 。 1 2 4 4 土地生产潜力 土地生产潜力考虑土地质量的差异，在气候生产潜力的基础上，进行土地质 量修正。石竹筠【7 3 】土地质量系数公式为： f ( s ) = 型舞( 式1 - 6 ) 式中：f l 为一等耕地的面积，足为二等耕地的面积，尼为三等耕地的面积；a l 为 一等耕地产量比值，a 2 为二等耕地产量比值，a 3 为三等耕地产量比值。 1 3 研究内容和技术路线 1 3 1 研究内容 本论文研究江苏省土地资源可承载的人口和经济规模，具体的研究内容有： ( 1 ) 土地理论生产潜力方法中参数的取值，江苏省农作物的现实生产力，第 一产业增加值。 ( 2 ) 江苏省可供开发的工业用地面积，支撑的经济规模，环境容量对于工业 增加值的限制。 ( 3 ) 江苏省土地承载的经济规模的可达性及提高途径。 1 3 2 技术路线 ( 1 ) 计算作物理论生产潜力，利用移动平均、逻辑斯蒂曲线研究江苏省农作 物的产量。 ( 2 ) 预测江苏省目标年人口，根据江苏省城镇居民和农村居民的消费以及动 物性产品的转化率确定目标年的人均粮食及经济作物和蔬菜的消费水平，确定农 用地需求面积。 ( 3 ) 根据农用地的面积和单位面积农用地的经济产出确定一产增加值。 ( 4 ) 根据区域总面积以及农用地和未利用地面积确定建设用地面积，再根据 工业用地占建设用地的比例确定可以开发利用的工业用地面积，根据单位面工业 用地经济产出确定工业增加值。 1 2 扬州大学硕士学位论文 ( 5 ) 根据污染物排放系数确定污染物排放量，分析能否满足环境容量要求。 若满足承载的经济规模如何，不满足如何调整产业结构。 ( 6 ) 根据经济增长速度确定建筑业和第三产业的增加值。 ( 7 ) 根据一产、二产和三产增加值确定江苏省的地区生产总值，确定江苏省 承载的人口和经济规模，具体见图1 1 。 农作物单产人均消费人口预测 1r 农用地需求面积 土 i 单位面积污染物排放量 可开发利用工业用地单位土地面积经济产出 上，r 污染物排放量工业增加值 土 环境容量可达性 上 第一产业增加值可承载工业增加值第= 产业增加值 1， 1 l 承载人口地区牛产总值 图1 1 技术路线图 1 4 研究方法 ( 1 ) 第一产业增加值计算中要得到的是农用地的需求面积，包括农作物的产 崔小丽江苏省土地承载力研究 1 3 量和人口。 理论生产潜力：潜力递减法；现实产量：统计学预测，具体采用移动平均和 逻辑斯蒂曲线。 人口确定方法：人1 3 预测，具体采用回归预测和自然增长率法。 ( 2 ) 工业增加值计算中首先要得到的是工业用地的面积，其次是工业用地产 出率，最后是环境因素对于工业增加值的限制。 工业用地的面积采用的方法是根据工业用地占建设用地的比例求得工业用地 面积；工业用地产出率采用指数预测；环境因素对于工业增加值的限制采用的是 排放系数法。 ( 3 ) 江苏省土地承载的经济规模中第三产业和建筑业的经济规模采用回归预 测。 崔小丽江苏省土地承载力研究 第2 章江苏省土地资源生产潜力 2 1 江苏省农作物理论单产 2 1 1 理论方法模型参数研究 1 5 由于模型的复杂性，加上模型的机理性越强，包含的参数越多，而参数的获 取及可靠性将是影响模型应用的关键问题，但至今为止，模型应用的参数获取、 估算与计算方法仍很不完善，仍然有着许多方面需要深入的探索与研究。在应用 潜力递减法模型计算江苏省的作物理论生产潜力之前，先对模型的各个参数进行 研究。 2 1 1 1 光能利用率 将合理的光能利用率的值及应用的地区列入下表，分析出适合于江苏省的合 理的光能利用率。 表2 1 光能利用率合理取值及应用地区 学者f应用地区 董玉祥4 、6 拉萨市 侯西勇1 4 2 3 9 2 山东省长清县 张学雷】 5 四川桓台县 张友别4 9 3 3 6 山西省圪针耳流域 袁隆平i ”j2 5 长沙市 毛艳铃1 5 2 】 3 、4 福建 邓根云【删 4 全国 粱荣欣【5 3 】 6 双峰县 方光迪【”】 5 三江地区 以上所涉及的除邓根型4 0 】应用于全国之外，加上江苏省共9 个地区从南向北 依次是福建、湖南双峰县、湖南长沙市、四川桓台县、江苏省、山东省长清县、 山西省圪针耳流域、拉萨市、三江地区；由东向西依次是三江地区、江苏省、福 建、山东省长清县、山西省圪针耳流域、湖南长沙市、湖南双峰县、四川桓台县、 拉萨市。光能利用率由南向北和由东向西的地区取值见图2 1 。 光能利用率的值在南北方向和东西方向没有明显的变化趋势，江苏省在南北 方向上与四川省桓台县( ，取5 ) 、山东省长清县( ，取3 9 2 ) 较近，东西方 向上与三江地区( ，取5 ) 、福建( ，取3 、4 ) 较近，根据江苏省邻近地区 1 6 扬少i , f 大学硕士学位论文 学者们对光能利用率的合理取值，江苏省光能利用率可取3 5 之间的值。 僻 暖 熏 口口 血 米 糌 暖 熏 龊 宋 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 o y ： 。+ ” 穗 弋” i ，r ajlc h 。” ；。，锲