第六章土地人口承载力分析演示

（优选）第六章土地人口承载力分析当前第1页\共有49页\编于星期五\10点6.1概述土地人口承载潜力是即

在一定的区域范围内，根据其土地资源的自然生产潜力，用不同的投入（物质的、技术的）水平所能生产的食物总量，可以供养一定生活水平的人口数量。单位面积土地人口承载潜力

指在一定条件下，单位面积土地的生产潜力与一定生活水平下的人均消费标准之比。在一定生产条件下，土地资源的生产力和一定生活水平下所承载的人口限度当前第2页\共有49页\编于星期五\10点1、土地承载力的四个要素：生产条件决定土地生产力正比土地承载人口的限度反比被承载人口的生活水平

因此：影响土地人口承载潜力（PSCL）的因素为单位面积的生产潜力、土地面积和平均人口的基本粮食需求。PSCL=[P（e）A]/NP（e）—单位面积的生产潜力；A—土地面积；N—平均人口的基本粮食需求。当前第3页\共有49页\编于星期五\10点2、土地承载力研究的四个必要前提：①土地能够生产出人类赖以生存的食物；②土地具有生物生产力，并且不同类型的土地其生产力不同，相同类型的土地生产不同生物产品的能力也不同；

③在一定生产条件下，土地生产力是有限的；

④不同社会文化背景的人口，其食物结构及生活方式不同，对土地的需求利用不同，但对最低热量和蛋白质的生理需求是一致的，并且是可比的。

当前第4页\共有49页\编于星期五\10点3、土地资源人口承载力研究的目的、意义①查明不同的投入水平下土地的潜在人口承载能力；②确定和预测区域性粮食安全；③为合理的农业政策和人口政策、指导农业生产和经济建设、编制国民经济发展规划、加强土地管理、合理利用土地、保证土地资源的可持续利用提供科学依据。目的当前第5页\共有49页\编于星期五\10点意义：

进行土地人口承载力研究，测算出区域内不同消费水平下所能持续供养的人口数量，对指导农业生产和经济建设、编制国民经济发展规划、加强土地管理、合理利用土地、保证土地资源的可持续利用都具有重要意义。当前第6页\共有49页\编于星期五\10点6.2土地资源人口承载力研究概况（1）国外土地承载力研究可以简单地划分为两个阶段A)前期（1970年以前）的土地承载力研究:大多是生态学上承载力定义的直接延伸,较有影响的研究当推威廉·福格特的《生存之路》和威廉·阿伦的计算方法。

当前第7页\共有49页\编于星期五\10点威廉·福格特的《生存之路》论据C＝B:E于1948年出版后，曾多次再版。用作者的话说，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。式中:C代表土地负载能力(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(环境对土地生产能力所加的限制)。福格特断言:地球上土地的负载能力已达极限，耕地太少，已容纳不了现存的世界人口数量。当前第8页\共有49页\编于星期五\10点英国的威廉·阿伦的土地资源人口承载力研究

在1965年提出了以粮食为标志的土地资源人口承载力计算公式。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，或者说给出承载人口的上限。

主要考虑总土地面积、耕地面积和耕作要素等，它不考虑人口对农业生产的反馈作用,因此只能作粗略估计。当前第9页\共有49页\编于星期五\10点B）后期（1970年以来）的土地资源人口承载力研究：20世纪60年代以来，较具影响的研究有3个澳大利亚的土地承载力研究发展中国家土地的潜在人口承载能力研究资源承载力研究的ECCO模型当前第10页\共有49页\编于星期五\10点发展中国家土地的潜在人口承载能力研究联合国粮农组织（FAO）与教科文组织（UNESCO）在1971—1981年间，合作完成并出版了全套世界土壤图（1978年）。同时，粮农组织还制定了《土地评价纲要》，提出土地评价原则。在此基础上粮农组织尝试把评价原则应用于世界土壤图，以估算发展中国家适合于生产各种特定作物的土地资源数量，这就可以评估作物产量和投入水平。这是一种综合探讨农业规划和人口发展的方法，它将气候生产潜力和土壤生产潜力相结合，来反映土地用于农业生产的实际潜力，并考虑了对土地的投人水平和社会经济条件，对人口、资源和发展之间的关系进行了定量评价。指出不同的土地利用方式（投人水平）下，可以有不同的人口承载量。当前第11页\共有49页\编于星期五\10点资源承载力研究的ECCO模型提高承载力的策略模型EnhancementofCarryingCapacityOptions20世纪80年代初，在联合国教科文组织的资助下，ECCO模型开始设计，并在非洲试运行。它是由英国科学家斯莱瑟教授提出的一种承载力估算的综合资源计量技术，它采用系统动力学方法，综合考虑人口、资源、环境与发展之间的关系，可以模拟不同发展策略下，人口变化与承载力之间的动态变化。当前第12页\共有49页\编于星期五\10点澳大利亚1973年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，讨论了土地承载力，提出了若发展劳动密集型农业，充分利用一切土地资源，低生活水平条件下，能养活2亿人；若让每个人都生活在高于当时中等以上水平，能养活的人口将不超过1200万人。澳大利亚的土地承载力研究当前第13页\共有49页\编于星期五\10点（2）国内土地资源承载力的研究

土地资源的人口承载能力问题在我国也受到广泛的关注。全国农业区划委员会于1986年9月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”项目，在此项目的带动下，国内众多学者纷纷开展不同区域不同层次的土地资源人口承载力研究，最有影响的当推《中国土地资源生产能力及人口承载量研究》。当前第14页\共有49页\编于星期五\10点6.3土地资源人口承载力的研究方法第一步是根据“一定的生产条件”计算出土地生产力；第二步根据“一定的生活水平”计算出土地资源人口承载数量，即土地资源承载力。因此联合国粮农组织（FAO）所执行的农业生态区法（AgriculturalEcologyZone，简称AEZ）公认方法

从土地资源承载力与土地生产力的关系出发，可以认为土地资源承载力的核心就是土地生产力。当前第15页\共有49页\编于星期五\10点1、农业生态区法的内涵(AEZ法)按比例尺，通过气候图、土壤图、地形图、水文图和土地利用现状图件的叠加或借助于地理信息系统软件完成。

划分为土地人口承载力取决于农业生态区内的自然生产潜力、灌溉条件、投入水平和人均粮食消耗。生产条件、气候、土壤、地形、水文等相对一致，作物种类与种植制度相似,自然生产潜力相似。特征农业生态区（单元）土地评价单元和制图单元当前第16页\共有49页\编于星期五\10点2、农业生态区法的步骤(AEZ法)土地资源清查包括气候资源、土壤资源、土地数量、作物种植制度、土地利用现状等。划分农业生态区包括光温土生态区图和光温水土生态区图由气候图、土壤图、地貌图和行政界线图手工或计算机软件叠加，或用地理信息系统软件在计算机上生成。计算生态区的生产力在农业生态区图的基础上，叠加作物种类与种植制度分区图，以便匹配、修正与计算出两个生态区图的某个生态单元的作物产量，即光温生产力（灌溉农业生产力）与光温水生产力（旱作农业生产力）。当前第17页\共有49页\编于星期五\10点统计出每个行政区内的土地生产力在光温土生态区图与光温水土生态区图及其生产力计算的基础上，分别叠加耕地资源调查图，一方面是在生态区图中输入了行政区的内容，另一方面是在每个基础行政区内，根据其灌溉地（水浇地、水田）、非灌溉地（旱地）、草地、水域等的面积统计，以及相应生态单元的匹配而计算出耕地、草地、水域等的土地生产力，最后可以统计出每一个行政区的土地生产力。确定投入水平

进一步考虑经济投人的水平，使土地生产潜力的计算与一定的社会经济条件紧密联系。

计算一定行政区内的土地人口承载力按人均（含不同年龄、性别、不同工种）统计每人每年所需热量、蛋白质折合为平均粮食量，并按一定行政区内的土地生产潜力，并通过投入水平系数修正来计算所能承载的人口数量。

当前第18页\共有49页\编于星期五\10点土地数量清查主要是对土地利用类型和面积的调查与核实。土地利用类型包括：耕地、园地、林地、牧草地、居民点及工矿用地、交通用地、水域和未利用土地八大类，可通过土地利用现状调查来进行土地数量清查工作。气候清查气候调查有三个目的，即为了划分农业生态单元；为了进行农作物的气候适宜性评价；为了计算最大潜力产量和气候产量。主要调查热量、温度和水分条件。土壤清查是在土壤普查的基础上进行的。根据土壤普查的结果和近年来土壤变化情况进行修正，归纳出各土壤类型的土壤理化性质、肥料水平、生产性能等因素。同时对地形地貌、地下水位、农田建筑等自然和人为因素进行清查。当前第19页\共有49页\编于星期五\10点3、农业生态区法的特点及应用中需注意的问题

（1）农业生态区法的特点农业生态区法方法先进，结果比较准确

该法比较全面系统地考虑到了影响土地资源生产力的各个方面，及人均消费的合理标准。同时其土地生产力的计算方法，采用了比较先进的作物生长动态模拟模型，通过作物的生长环境计算产量，结果能够与实际情况较好地吻合。农业生态区法机制合理、思路严谨；

农业生态区法简便易行，可操作性强

。当前第20页\共有49页\编于星期五\10点（2）农业生态区法在应用中需注意的问题

农业生态区法所需的有关参数要根据实际情况修订；我国目前的土地资源评价结果不能满足土地资源承载力研究的要求；投入水平只是生产条件的标志，而不同于一般意义上试验田式的投人产出。当前第21页\共有49页\编于星期五\10点6.4土地生产潜力的估算1、土地资源生产潜力的层次光合生产潜力作物的光合潜力是在假设各种环境因素均处于最适宜条件下，高光合效能作用组成的群体所能产生的生物量（干物质），即仅把光照作为惟一的考察因素，而假设其他因素都不起任何限制作用。光温生产潜力是土地生产潜力的上限，需要在光合生产能力的基础上进行温度衰减，即乘以温度订正系数，得到光温生产潜力。光温水生产潜力（气候生产潜力）光温生产潜力进行水分衰减，乘以水分订正系数，得到光温水生产潜力当前第22页\共有49页\编于星期五\10点气候—土壤生产潜力农业生产潜力光温水土生产潜力光温水生产潜力进行土壤衰减，即乘以土壤订正系数，得到光温水土生产潜力。是土地自然生产力，即现实条件下人类对土地植物生长无负作用，亦无正作用条件下的土地生产力，它是现实条件下可达到的最低生产力，是土地生产潜力的下限。当前第23页\共有49页\编于星期五\10点2、土地资源生产潜力的计算方法（1）试验法根据某一作物生长发育的生理需求，人为地创造作物生长的最佳环境，通过田间实际栽培，来取得作物最高产量；再通过对该地区土地生态条件（包括辐射平衡、热量平衡、水分平衡、养分平衡等）的定位观测，研究各种因素对作物产量的影响，推算出一定地区土地的生产潜力。

当前第24页\共有49页\编于星期五\10点（2）典型调查分析是通过广泛的社会经济调查和自然综合考察，发现土地高产稳产典型，以此作为参照系，来计算作物的生产潜力。（3）机制法即根据作物生产力形成的机理，考虑光、温、水、土等生态因子及作物截光持征和光合途径的综合作用来估算作物生产潜力。它一般根据作物将自然界和人工投入的能源转化为化学潜能的层次，进行逐步“衰减”计算Pa＝Pf·T·W·S=PT·W·S=PW·S式中：Pa为土地生产潜力；T，W，S分别为温度、水分与土壤有效系数；Pf是光合潜力；PT是光温潜力；PW为光温水生产潜力或称气候生产潜力。当前第25页\共有49页\编于星期五\10点3、

土地生产潜力的计算（1）光温潜力(PT—Y或P)的计算

A)统计型模型：该模型是一种通过广泛布点，反复采样，用数理统计方法，建立起给定区域生物生产力与某一自然因子的相关统计模型，被用来粗略计算区域总的第一性生物生产力或对区域内某种作物生产力进行估计，称作生物生产力的统计模型，适用于全球范围综合的生物生产量的估算。代表模型有迈阿密模型和桑斯维特纪念模型。当前第26页\共有49页\编于星期五\10点①用降水量和平均温度估算生物产量的迈阿密模型（miami—model）：或

式中：y—生物生产量（g／m2·y）

t—年平均温度（℃）

p—年降水量(mm)。

计算同一地点的资料，会出现不同的数值。根据Liebig定律，最小量因子制约生产水平，因此要选用生产力数值中最低的值。当前第27页\共有49页\编于星期五\10点②用实际蒸散量估算生物生产力的桑斯韦特纪念模型即（蒙特利尔模型）式中：

P—生物生产量（g／m2·y）

E—年平均实际蒸散量（mm）

e—自然对数的底。

当前第28页\共有49页\编于星期五\10点B)机理型模型：是按一定生物生理、生态机理建立的生物干物质积累动态模型，由于以实验手段获取各种与生物干物质形成有关的生理和物理参数，其要求的参数多，测定较为复杂，因此，适用于小范围的估算某些或某种作物产量的数学模型。

①瓦赫宁根（Wageningen）方法：该法主要适用于估算小麦、玉米、高粱、苜蓿等作物的产量。当前第29页\共有49页\编于星期五\10点式中：yo—标准作物干物质产量毛重（Kg／hm2·d）；F—白日的阴天部分（小数）；yc—给定地区的全天阴天时的标准作物下物质产量毛重（Kg／hm2·d），ye—给定地区的全晴天时的标准作物干物质的毛重；Rse—植彼地面在晴天里吸收的短波幅射最大值（卡/cm2·d）；Rs—植被地面实际吸收的短波幅射值（卡／cm2·d）；ETM—生育期内日平均最大蒸散量（mm/d）CT—温度订正系数；CH—经济系数;G为生长期（天）；Y为光温生产潜力其中：

当前第30页\共有49页\编于星期五\10点其基本思路与瓦赫宁根法相同，但比其适用的作物面广，是求算生产潜力应用最广泛的方法②农业生态区域法当ym≥20时

当ym＜20时

式中：Y为光温潜力（千克／公顷）；

ym为一定温度下的干物质生产率（千克／公顷.小时）；

CL为叶面积订正系数；

CN为干物质产量订正系数；其他符号表征意义与瓦赫宁根法公式相同。

当前第31页\共有49页\编于星期五\10点C)混合模型：①综合生物生产光温潜力计算的公式（国内提出）：

式中：Y为光温生产潜力(0.5千克／亩)；n为无霜期(天)；Q为太阳总辐射(4.18焦耳／厘米2)。

或:式中：

Y为光温生产潜力(0.5千克／亩)；

q为呼吸作用率(温度t时呼吸损失光合产物的百分数)；

Pt为相对光合速率(Pt＝-4t2，

t为气温(℃))；

Q为太阳总辐射。

当前第32页\共有49页\编于星期五\10点②光合生产潜力加温度订正法NPP是在植物群体自身、土壤、气候环境等均处在最佳情况下的最大产量，实际上相当于光合生产潜力。光合生产潜力NPP=0.29［exp（-0.216RDI2）］Rn式中：NPP为植物气候生产力［t／（hm2·a）］；RDI为辐射干燥度；Rn为净辐射量。日本的筑后模型：式中：t为作物生育期的平均温度（℃）；Pt为相对光合速率；t为温度。温度订正系数f（t）=Pt=4.03l10－2t－5.77110－4t2日本长谷川史郎等PT=NPP*Pt当前第33页\共有49页\编于星期五\10点（2）气候生产潜力(Pw）的计算是光温生产潜力受水分条件限制而出现衰减的结果。作物生产与水分的关系是确定气候生产潜力的关键。①根据降水量（R

）、蒸发力（E）和径流量（F）确定。W=R/E当E＞R时1当E＜R，F≥R-E时当E＜R，F＜

R-E时当前第34页\共有49页\编于星期五\10点②计算时段内作物耗水量与需水量的比率或其因数来确定。W=1当Cg..R≥E时当O≤CgR＜E时其中

式中：R为作物全生育期内的降水量；E为作物需水量；Cg为降水截流系数；为局地坡度对截流系数订正项；为局地植被对截流系数的订正项；a为全地域植被的平均截流系数；为某一植被类型的截流系数；b为降水强度订正系数；c为某地的年平均径流系数。

当前第35页\共有49页\编于星期五\10点③作物实际耗水量和农田可能蒸散量确定④联合国粮农组织提出的计算方法（常用）：f（w）＝W＝1－Ky（1－ETa／ETm）式中：Ky为产量反应系数，ETm为最大蒸散量，即供水充足条件下作物的最大蒸散量，ETa为实际蒸散量(需要在既无径流又无地下渗漏的情况下才能实现)。⑤气候生产潜力Pw＝PT·WW=1当R≥ET时当R＜ET时式中：ES为作物实际耗水量；

ET为农田可能蒸散量。

当前第36页\共有49页\编于星期五\10点(3)土地生产潜力(气候—土壤生产潜力)的计算

是指理想土壤和社会技术经济条件下取得的土地生产潜力。主要是在气候生产潜力的基础上再分层衰减确定的。土壤有效系数的确定成为土地生产潜力计算的关键。

土壤有效系数的确定

是以土壤或土地质量评价为基础，土地(或土壤)的质量等级越高，则其限制性越小，土地有效系数也就越大。反之则土壤有效系数越小。当前第37页\共有49页\编于星期五\10点①我国学者对土壤有效系数的确定，多是设理想土壤状态，其土壤有效系数为1，然后根据土壤的实际情况与理想土壤的差距，具体赋值，用数学公式表示为：

S=1当Tr≥TL时0当Tr=0时当Tr＜TL时式中：

TL为理想土壤状态肥力特征值；

Tr为土壤实际情况特征值。

土壤有效系数的计算：当前第38页\共有49页\编于星期五\10点例如：中国科学院地理所孙惠南在计算我国土地生产潜力时，便是首先设想一般土壤比理想至少要减少10％，即将土壤有效系数确定为0.9；其次考虑到南方丘陵山地，大小兴安岭，黄土高原，均有较大的起伏，保水保肥条件较差，有的pH值偏小、偏大，又要衰减15％，取值0.85；青藏高原海拔高度太大，成土条件差，取值0.7；横断山脉南端的云贵高原则取0.8，这样以上地区土壤的有效系数就可能分别为0.77，O.63和0.72。当前第39页\共有49页\编于星期五\10点②土壤有效系数也可按照土壤或土地评价等级而分要素或综合赋值计算确定。

S＝(F1a1十F2a2十F3a3)／(∑F)式中：F1一等地面积；F2二等地面积；F3三等地面积；∑F耕地总面积，a1，a2，a3分别为一、二、三等在一定条件下的产量比值。

土地生产潜力的计算主要受制于气候、土壤和土地质量，但自然灾害的突发性危害、栽培技术、农田管理措施、耕作制度等对其也有所影响，这也是土地生产潜力中应予重视的因素。当前第40页\共有49页\编于星期五\10点（4）投入水平订正系数

投入水平订正系数尚未见特定的计算公式。一般考虑一些主要的投入因素（如化肥投入量）由于不能满足作物生长要求而造成减产的程度，主要依靠投入因素与产量的相关分析，生产经验或专家打分等方式确定订正系数。当前第41页\共有49页\编于星期五\10点4、土地利用结构与土地资源生产潜力

土地利用结构密切相关土地资源承载力影响影响土地利用效益劳动、技术投入土地储存提高土地资源承载力5、土地投入水平与土地资源生产潜力质量和生产能力提高当前第42页\共有49页\编于星期五\10点6.5土地资源人口承载力的计算1、测算方式(1)按粮食生产总量与每年人均消费粮食的数量来计算不考虑年龄、性别、职业和粮食品种，是一种概算(2)按每人每天需要多少焦耳的热量和多少克蛋白质计算

将按不同的年龄、劳动强度和性别的人折合为一个“平均人”，并将不同粮食品种的产品分别折合成热量与蛋白量并计算为相应的农业生态区的单位面积的生产量，两者相除即得到单位面积土地所承载的人口数量上限。当前第43页\共有49页\编于星期五\10点2、计算标准依据：一般粮食的热量转换系数与蛋白质含量和人均需要

主要粮食作物热量／蛋白质转换

作物热量（KJ/Kg）蛋白质（g/Kg）水稻1450573玉米1513285小麦1479799大豆17222363高梁1521577谷子1095297甘蔗530918马铃薯321923当前第44页\共有49页\编于星期五\10点人体各种营养物质的日消耗量

类

别热量（KJ）蛋白质（g）成年男子（65Kg）轻体力劳动10.9