基于耕地“三生”功能的耕地生态供需差异研究——以吉林省辽河流域为例.pdf

第4 3卷第4期2 0 2 3年8月水土保持通报B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.4 3,N o.4A u g.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-1 0-2 6 修回日期:2 0 2 2-1 2-0 9 资助项目:国家自然科学基金项目“基于耕地 三位一体 保护的流域多尺度耕地保护生态补偿研究”(4 2 1 0 1 2 6 0);国家自然科学基金项目(4 2 1 0 1 2 5 4);2 0 2 2年辽宁省哲学社会科学青年人才培养对象委托课题(2 0 2 2 1 s 1 q n r c w t k t-4 7)第一作者:王盼盼(1 9 9 2),女(汉族),黑龙江省嫩江市人,博士,副教授,主要从事耕地保护、国土空间规划方面的研究。E m a i l:p a n p a ns j-z u.e d u.c n。通讯作者:高佳(1 9 8 8),女(汉族),辽宁省丹东市人,博士,副教授,博士生导师,主要从事土地利用与管理研究。E m a i l:g a o j i a w f x y.n e u.e d u.c n。基于耕地“三生”功能的耕地生态供需差异研究 以吉林省辽河流域为例王盼盼1,高 佳2,王 玥1(1.沈阳建筑大学 管理学院,辽宁 沈阳1 1 0 1 6 8;2.东北大学 土地管理研究所,辽宁 沈阳1 1 0 1 6 7)摘 要:目的探究耕地生态供需差异特征,为有效保障耕地生态功能的持续供给,维护区域粮食安全和生态安全提供理论支持。方法以吉林省辽河流域为例,基于耕地“三生”功能,综合耕地生产性足迹、生活性足迹和生态性足迹,改进生态足迹模型,明确研究区耕地生态供需差异。结果辽河流域耕地生产性足迹、生活性足迹和生态性足迹差异较大,其中,耕地生活性足迹最大,生态性足迹最小。辽河流域耕地利用处于显著的生态盈余状态,整体表现为“县(市)盈余,区赤字”的特征,造成耕地生态赤字的原因为耕地的生产性赤字。辽河流域耕地生态供需状况在空间上具有显著的不平衡性,整体呈“北盈南亏,梯次递进”的空间分异特征。结论构建基于耕地“三生”功能的生态足迹模型,能够更加全面地探索耕地生态供需情况。基于耕地的多功能,人类对耕地资源的占用与消耗差异显著。流域耕地生态补偿机制的建立应充分考虑其空间差异特征。关键词:耕地生态供需;生态足迹;耕地“三生”功能;辽河流域;吉林省文献标识码:A 文章编号:1 0 0 0-2 8 8 X(2 0 2 3)0 4-0 3 4 7-0 9 中图分类号:F 3 0 1.2 1文献参数:王盼盼,高佳,王玥.基于耕地“三生”功能的耕地生态供需差异研究J.水土保持通报,2 0 2 3,4 3(4):3 4 7-3 5 5.D O I:1 0.1 3 9 6 1/j.c n k i.s t b c t b.2 0 2 3.0 4.0 4 0;W a n gP a n p a n,G a oJ i a,W a n g Y u e.D i f f e r e n c eb e t w e e ne c o l o g i c a l s u p p l ya n dd e m a n do f c u l t i v a t e d l a n db a s e do np r o d u c t i v e-l i v i n g-e c o l o g i c a l f u n c t i o n sJ.B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,4 3(4):3 4 7-3 5 5.D i f f e r e n c eB e t w e e nE c o l o g i c a l S u p p l ya n dD e m a n do fC u l t i v a t e dL a n dB a s e do nP r o d u c t i v e-L i v i n g-E c o l o g i c a lF u n c t i o n sAC a s eS t u d ya tL i a o h eR i v e rB a s i ni nJ i l i nP r o v i n c eW a n gP a n p a n1,G a oJ i a2,W a n gY u e1(1.S c h o o l o fM a n a g e m e n t,S h e n y a n gJ i a n z h uU n i v e r s i t y,S h e n y a n g,L i a o n i n g1 1 0 1 6 8,C h i n a;2.I n s t i t u t eo fL a n dM a n a g e m e n t,N o r t h e a s tU n i v e r s i t y,S h e n y a n g,L i a o n i n g1 1 0 1 6 7,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h ec h a r a c t e r i s t i c so fc u l t i v a t e dl a n de c o l o g i c a ls u p p l ya n dd e m a n dw e r ea n a l y z e di no r d e r t op r o v i d e t h e o r e t i c a l s u r p p o r t f o re n s u r i n gt h es u s t a i n a b l es u p p l yo fe c o l o g i c a l f u n c t i o n so fc u l t i v a t e dl a n da n dt om a i n t a i nr e g i o n a lf o o ds e c u r i t ya n de c o l o g i c a ls a f e t y.M e t h o d sT h es t u d yw a sc o n d u c t e da tL i a o h eR i v e rb a s i ni nJ i l i nP r o v i n c e.a n di m p r o v e st h ee c o l o g i c a l f o o t p r i n tm o d e l.B a s e do nt h ep r o d u c t i v e-l i v i n g-e c o l o g i c a l f u n c t i o n so f c u l t i v a t e d l a n d,t h ep r o d u c t i o n f u n c t i o n f o o t p r i n t,l i v i n g f u n c t i o n f o o t p r i n t,a n de c o l o g i c a l f u n c t i o n f o o t p r i n t o f c u l t i v a t e d l a n dw e r e i n t e g r a t e d,t h e e c o l o g i c a l f o o t p r i n tm o d e lw a s i m p r o v e d,a n dt h ed i f f e r e n c eb e t w e e nc u l t i v a t e dl a n de c o l o g i c a ls u p p l ya n dd e m a n di nt h es t u d ya r e aw a sc l a r i f i e d.R e s u l t s T h ep r o d u c t i v e,l i v i n ga n de c o l o g i c a l f u n c t i o nf o o t p r i n t so fc u l t i v a t e dl a n dd i f f e r e dg r e a t l ya tL i a o h eR i v e rb a s i n,a m o n gw h i c ht h el i v i n gf u n c t i o nf o o t p r i n to fc u l t i v a t e dl a n dw a st h el a r g e s ta n dt h ee c o l o g i c a l f u n c t i o nf o o t p r i n t i st h es m a l l e s t.C u l t i v a t e dl a n du s ew a si nas t a t eo fs i g n i f i c a n te c o l o g i c a ls u r p l u sa tL i a o h eR i v e rb a s i n,w i t ht h eo v e r a l l c h a r a c t e r i s t i c so f“c o u n t y(c i t y)s u r p l u sa n dd i s t r i c td e f i c i t”.T h ep r o d u c t i o nf u n c t i o nd e f i c i to fc u l t i v a t e dl a n dw a st h em a i nc a u s eo ft h ee c o l o g i c a ld e f i c i to fc u l t i v a t e dl a n d.T h ec u l t i v a t e dl a n de c o l o g i c a ls u p p l ya n dd e m a n dw e r es i g n i f i c a n t l yu n b a l a n c e di ns p a c ea tL i a o h eR i v e rb a s i n,a n dt h eo v e r a l ls p a t i a lv a r i a t i o nw a sc h a r a c t e r i z e da s“s u r p l u si nt h en o r t ha n dd e f i c i ti nt h es o u t h,w i t hg r a d u a lp r o g r e s s i o n”.C o n c l u s i o nT h ee c o l o g i c a lf o o t p r i n tm o d e lb a s e do nt h ep r o d u c t i v e-l i v i n g-e c o l o g i c a l f u n c t i o n so fc u l t i v a t e dl a n d w a sc o n d u c i v et oa m o r ec o m p r e h e n s i v ee x p l o r a t i o no ft h ec u l t i v a t e d l a n de c o l o g i c a l s u p p l ya n dd e m a n d.B a s e do nt h em u l t i f u n c t i o n a l n a t u r eo f c u l t i v a t e d l a n d,h u m a no c c u p a t i o na n dc o n s u m p t i o no fc u l t i v a t e dl a n dr e s o u r c e sv a r i e ds i g n i f i c a n t l y,a n dt h ee s t a b l i s h m e n to fe c o l o g i c a lc o m p e n s a t i o nm e c h a n i s m sf o rc u l t i v a t e dl a n di nw a t e r s h e d ss h o u l df u l l yt a k ei n t oa c c o u n tt h e i rs p a t i a l v a r i a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s.K e y w o r d s:c u l t i v a t e dl a n de c o l o g i c a ls u p p l ya n d d e m a n d;e c o l o g i c a lf o o t p r i n t;p r o d u c t i v e-l i v i n g-e c o l o g i c a lf u n c t i o n so f c u l t i v a t e d l a n d;L i a o h eR i v e rb a s i n;J i l i nP r o v i n c e 耕地作为粮食生产的重要载体,在人类开发利用过程中,面临着耕地数量减少、质量降低等问题,且耕地生态环境同样在接受着水土流失、生物多样性减少、地下水超采、面源污染等挑战1-3。在生态文明体制改革背景下,基于生态系统服务价值及外部性等理论,耕地作为一种特殊的生态系统,其所蕴含的生态服务价值巨大,人类基于其生态系统功能获得产品和服务,不仅给人类社会带来可观的经济效益及社会效益,且在维持整个生态系统平衡中占据重要地位4,而耕地生态供需差异是判定耕地生态系统服务功能可持续性的重要标志,探究耕地生态供给与需求的关系,对于保障耕地资源的可持续利用,维护区域耕地的粮食安全和生态安全具有重要意义5。国内外对于耕地生态问题的相关研究主要集中在耕地生态价值测算及影响因素分析6、耕地生态安全评价7、耕地生态足迹及承载力研究8、耕地生态补偿额度9及耕地保护生态补偿财政转移路径等1 0方面。基于生态足迹模型计算生态足迹和生态承载力被广泛认为是衡量生态是否存在超载的重要依据,利用耕地生态足迹及承载力代表耕地生态需求和供给已得到国内外学者的广泛认可。2 0世纪9 0年代,“生态足迹”概念由R e e s首次提出1 1,W a c k e r n a g e l等进一步完善了生态足迹模型1 2,随后,生态足迹模型被广泛应用到资源环境领域,用来衡量资源环境的可持续状态。在此基础上,国内外学者展开了大量的关于耕地、水域、林地、建设用地等单项研究1 3-1 5,并且在传统的生态足迹模型基础上进行了丰富的改进,如以“国家公顷”代替“全球公顷”,以生产性生态足迹代 替 消 费 性 生 态 足 迹1 6,基 于 净 初 级 生 产 力(N P P)1 7、生态系统服务价值1 8测算均衡因子与产量因子,引入碳足迹模型改进传统生态足迹模型1 9,增加生态足迹账户2 0,建立三维生态足迹模型2 1,综合传统生态足迹模型与改进模型的比较等,以上研究为本研究提供了重要的技术与方法支撑。相关研究在计算耕地生态足迹时,大多考虑的是基于耕地生产功能的耕地生产性足迹,即根据人类对各类粮食作物、经济作物等农产品的需求所折算的耕地面积,少数研究引入碳足迹模型计算耕地的生态性足迹2 1,即人类在获取农产品过程中,消纳各种破坏性行为产生的“副产品”所折算的耕地面积,相关研究忽略了耕地的生活功能,即社会保障功能,缺乏对耕地生活性足迹的相关考量。从耕地的多功能角度2 2出发,探究人类基于耕地的生产、生活和生态功能对耕地资源的占用,明确耕地生态供需差异的研究亟待加强。吉林省辽河流域作为全国重要粮食生产区,耕地面积占区域总面积6 5%以上,对于维护国家粮食安全具有重要意义。但区域内水土流失面积占总面积的3 0%以上,耕作层变薄、黑土地退化等问题严峻,导致研究区优质耕地锐减和生态环境恶化。鉴于此,本研究以吉林省辽河流域为例,基于耕地的“三生”功能,将耕地生态足迹分为耕地生产性足迹、生活性足迹和生态性足迹,以农产品消费为基础计算耕地生产性足迹,以维护耕地社会保障功能为前提计算耕地生活性足迹,引入碳足迹模型计算耕地生态性足迹,以此弥补相关研究只是从单一角度计算耕地生态足迹的不足。在明确研究区耕地生态足迹和耕地生态承载力基础上,判定耕地生态赤字/盈余量,分析耕地生态供需空间差异特征,相关研究成果对于耕地资源的合理利用和科学管理提供科学依据。1 研究思路与方法1.1 研究思路本研究采用耕地生态足迹和耕地生态承载力代表耕地生态需求量和供给量,以此分析研究区耕地生态供需差异。在传统生态足迹模型上,基于耕地多功能,从类型化生态足迹核算项目及按照“舍小取大”原则改进模型(图1)。843 水土保持通报 第4 3卷图1 基于耕地“三生”功能的耕地生态供需研究框架F i g.1 Ar e s e a r c hf r a m e w o r ko ne c o l o g i c a l s u p p l ya n dd e m a n do f c u l t i v a t e d l a n db a s e do np r o d u c t i v e-l i v i n g-e c o l o g i c a l f u n c t i o n so f c u l t i v a t e d l a n d (1)耕地生态足迹是指人类为维护自身的生存和发展对耕地资源的占用和消耗。首先,人类基本的食物需求来源于耕地产出的各类农产品。其次,耕地为农民提供最基本的养老、就业、医疗等社会保障。再次,人类在满足自身需要的同时,会对耕地生态环境造成不良影响。例如在农业生产过程中农药、化肥的使用等。因此,本研究基于耕地的生产、生活和生态功能,将耕地生态足迹分为耕地生产性足迹、耕地生活性足迹和耕地生态性足迹,按照“舍小取大”原则确定最终耕地生态足迹值。(2)在计算耕地生产性足迹时,以“国家公顷”代替“全球公顷”,为体现区域农作物的真实消费量,且考虑到中国将长期坚持国内粮食基本自给的方针,因此在不考虑国际贸易仅考虑国内粮食流转的前提下,不同农作物的人均消费量以人均生产量为基础,按照各地区所占比例,依据省级生产量减去调出量同比例缩减,且以世界粮农组织确定的人均粮食消费量4 0 0k g/人为安全线,当区域人均粮食消费量小于安全底线时,按照人均粮食消费量4 0 0k g/人计算人均耕地生产性足迹,而该区域的粮食缺口在流域范围内的其他县(市、区)进行同比例缩减。对于不同区域,采用不同的耕地产量因子,根据不同区域农作物平均产量与全国农作物平均产量之比作为该农作物的产量因子,综合农作物种植面积占耕地面积比重,确定不同区域的耕地产量因子。耕地均衡因子采用基于净初级生产力(N P P)的吉林省耕地均衡因子结果。(3)在计算耕地生活性足迹时,为充分体现耕地的生活功能,即社会保障功能,计算保障区域内农民的生活所需要的耕地面积作为耕地生活性足迹。城镇居民享受政府提供的养老保险、医疗保险、工伤保险等社会保障金,而中国农民的社会养老保障体系尚未完善,耕地作为农民的生存根本,为农民提供最基本的社会保障2 3。计算耕地生活性足迹的关键在于确定耕地的社会保障能力,参考相关研究2 4,区域内耕地的社会保障能力按照耕地的社会保障价值与农村居民最低生活保障金的比值进行衡量,以此作为计算保障农民生活所需的耕地面积,探索耕地的生活性足迹。(4)在计算耕地生态性足迹时,结合农田生态系统中碳足迹的方法2 5,引入碳足迹模型,计算在农业生产过程中由于农药、化肥、农膜和农业机械的投入和使用以及灌溉等碳排放对耕地的占用和消耗,根据不同农作物产量,及农作物的含碳率、根冠比、水分系数及经济系数等计算耕地的固碳能力,依据在农业生产过程中的碳排放量以及农作物的固碳能力,确定耕地生态性足迹。引入碳足迹模型的主要原因为其在农田生态系统的应用较为成熟,且碳足迹“脱胎于”生态足迹,其结果可以用面积表征2 1。1.2 耕地生态足迹与承载力根据以上分析,耕地生态足迹(E F)及生态承载力(E C)计算公式为:E F=MA X(E P,E L,E O)=MA X(Aef,E L,E O)(1)E C=0.8 8Aec=0.8 8Axy(2)式中:E F,E C分别为耕地生态足迹和耕地生态承载力(h m2);E P,E L,E O分别为耕地生产性足迹、耕地生活性足迹和耕地生态性足迹(h m2);A为人口数量(万人);ef,ec分别为人均耕地生产性足迹和人均耕943第4期 王盼盼等:基于耕地“三生”功能的耕地生态供需差异研究地生态承载力(h m2/人);x,y为耕地的均衡因子和产量因子;为人均生物生产性耕地面积(h m2/人)。耕地面积的1 2%用以维持生物多样性,剩余比例0.8 8。耕 地 均 衡 因 子 采 用 基 于 净 初 级 生 产 力(N P P)的吉林省耕地均衡因子结果1.0 91 6。根据耕地产量因子计算方法2 6计算可得,铁西区、铁东区、梨树县、伊通县、公主岭市、双辽市、龙山区、西安区和东辽县的耕地产量因子分别为1.1 6 16,1.1 5 75,1.3 1 69,1.3 6 17,1.3 5 51,1.1 7 32,0.9 9 64,0.9 9 68和1.1 4 24(如表1所示)。表1 基于不同农作物分类的辽河流域耕地产量因子T a b l e1 C u l t i v a t e d l a n dy i e l df a c t o r sb a s e do nd i f f e r e n tc r o pc l a s s i f i c a t i o n sa tL i a o h eR i v e rb a s i n地 区 稻谷玉米豆类薯类耕地铁西区 1.0 6 241.1 6 171.1 7 360.0 0 001.1 6 16铁东区 1.1 4 061.1 6 170.9 3 450.0 0 001.1 5 75梨树县 1.1 9 761.3 2 911.1 9 690.9 9 371.3 1 69伊通县 1.2 1 421.3 7 381.0 3 051.1 6 221.3 6 17公主岭市1.1 7 361.3 6 141.3 9 181.3 3 451.3 5 51双辽市 1.1 7 071.1 6 901.2 2 421.4 1 161.1 7 32龙山区 0.8 8 181.0 0 111.2 2 330.7 6 810.9 9 64西安区 0.8 8 171.0 0 110.0 0 000.0 0 000.9 9 68东辽县 0.9 0 271.1 4 061.4 0 931.1 0 701.1 4 241.2.1 耕地生产性足迹 人均耕地生产性足迹(ef)的计算公式为:ef=ni=1xP RiP Qi(3)式中:P Ri,P Qi分 别 为i类 农 作 物 的 人 均 消 费 量(k g/人)和全国平均生产力(k g/h m2);i为农作物消费项目类型。本研究选取稻谷、小麦、玉米、薯类和豆类5种粮食作物作为农作物消费项目。1.2.2 耕地生活性足迹 耕地生活性足迹(E L)计算公式如下:E L=BP U=BV/D(4)式中:B为保障人口数,即区域农业人口(万人);P U为区域耕地社会保障能力(人/h m2);V为耕地社会保障功能价值(元/h m2);D为人均需求(元/人),本研究采用最低生活保障金额表征人均需求,即1 2月人均月最低生活保障金2 4。本研究采用替代市场法,通过对城镇社会养老保险价值进行修正2 7,计算研究区耕地资源对农民的社会保障价值(V):V=x1Ex2t(5)式中:x1为农村居民家庭人均纯收入(元);x2为城镇居民家庭人均可支配收入(元);E为政府为城镇居民提供的社会养老保险金(元/人);t为人均耕地面积(h m2/人)。根据 吉林省落实降低社会保险费率实施方案的通知,自2 0 1 9年5月1日起,降低城镇职工基本养老保险(包括企业和机关事业单位基本养老保险)单位缴费比例,由2 0%降至1 6%,因此,政府为城镇居民提供的社会养老保险金采用各县(市、区)基本养老保险计发基数与单位缴费比例相乘所得。1.2.3 耕地生态性足迹 耕地生态性足迹(E O)计算公式为:E O=EP C(6)式中:E为区域耕地碳排放量(k g);P C为耕地的固碳能力(k g/h m2)。参考农田生态系统碳足迹计算方法2 8,本研究考虑在农业生产过程中农药、化肥、地膜等使用,以及农业机械及灌溉等应用过程中的碳排放量(E),计算公式为:E=aa1+bb1+cc1+dd1+ee1+ff1(7)式中:a,b,c分别为农药、化肥、地膜使用量(k g);d为农作 物 种 植 面 积(h m2);e为 农 业 机 械 总 动 力(k w);f为灌溉面积(h m2)。a1,b1,c1,d1,e1,f1分别为农药、化肥、地膜、农作物、农业机械和灌溉的碳排放系数,其取值分别为4.9 3k g/k g,0.8 9k g/k g,5.1 8k g/k g,1 6.4 7k g/h m2,0.1 8k g/kW,2 6 6.4 8k g/h m2。耕地的固碳能力(P C)计算公式为:P C=ni=1CiRi(1-Ui)(1+Si)/GiA(8)式中:Ci为含碳率;Ri为农作物产量(k g);Ui为果实的水分系数;Si为根冠比系数;Gi为经济系数;i为农作物类型。不同农作物的含碳率、果实水分系数、根冠比及经济系数参考李明琦等研究而定2 8(如表2所示)。表2 不同农作物的植被碳储量估算参数T a b l e2 V e g e t a t i o nc a r b o ns t o c ke s t i m a t i n gp a r a m e t e r so fd i f f e r e n t c r o p s农作物经济系数根冠比含碳量/%水分系数/%水稻0.4 90.6 04 1.71 1.9小麦0.3 60.4 04 7.11 1.7玉米0.4 60.1 64 6.41 2.2大豆0.3 80.1 34 4.51 5.0薯类0.6 80.1 84 3.37 7.1053 水土保持通报 第4 3卷1.2.4 耕地生态供需指数 依据耕地“三生”功能,确定耕地生态足迹(生态需求)及生态承载力(生态供给)的基础上,借鉴生态供需平衡指数(E C C I)探索耕地生态供需空间差异2 9,其计算公式为:E C C I=E FE C(9)式中:E C C I为耕地生态供需指数,当E C C I小于1时,耕地生态供给大于需求,即耕地生态承载力大于生态足迹时,为耕地生态盈余区;当E C C I大于1时,耕地生态供给小于需求,即耕地生态承载力小于生态足迹时,为耕地生态赤字区。由于耕地生态足迹和生态承载力不可能完全对等,因此将E C C I上下浮动1 0%作为生态临界区,依据生态赤字区、临界区和盈余区内部E C C I的平均值进行进一步细分,得到研究区耕地生态承载状况分级表(表3)。表3 辽河流域耕地生态承载状况分级T a b l e3 G r a d i n go f e c o l o g i c a l b e a r i n g s t a t u so f c u l t i v a t e dl a n da tL i a o h eR i v e rb a s i n类 型耕地生态供需指数(E C C I)耕地生态承载状况生态盈余区0.5 6高度盈余(0.5 6,0.9盈 余生态临界区(0.9,1.1平 衡生态赤字区(1.1,1.7 6超 载1.7 6严重超载2 区域概况与数据来源2.1 研究区概况吉林省辽河流域总体位于吉林省中南部,是辽河源头和上游,行政区域涉及东辽县、龙山区、西安区、双辽市、梨树县、伊通县、铁东区、铁西区以及公主岭市9个县(市、区),国土面积1.7 01 04k m2,耕地面积1.1 51 04k m2,占土地总面积的6 7.7 2%,主要分布于大黑山脉以西的公主岭市、梨树县、双辽市等区域,总人口3 9 6.2 7万人,其中农业人口2 3 4.2 6万人,占总人口5 9.1 2%。流域地势呈由东向西逐渐降低的趋势,东南部地势较高,多为低山丘陵,中西部为台地及平原区。流域最高海拔为6 5 0m,平均海拔3 2 8m。气候属于温带半湿润半干旱的季风气候,多年平均气温为6.3,年最高气温基本集中在78月,年平均降水量在2 9 8.5 57 8 4.9 5mm之间,平均降水量为5 4 7.4 7mm,土壤以钙层土和淋溶土为主。流域粮食播种面积为9.9 01 05h m2,占吉林省粮食播种面积的1 7.5%,粮食产量达7.8 91 06t,占全省粮食产量的2 0.3 4%。各县(市)均是全国重要粮食生产区,对于保障国家粮食安全具有重要价值,且在维护区域生态平衡中占据重要地位。2.2 数据来源各县(市、区)的稻谷、玉米、小麦、豆类、薯类等粮食产量、粮食播种面积、化肥使用量、农药使用量、农膜使用量、地膜使用量、灌溉面积、农业机械总动力、农村居民家庭纯收入、城镇居民家庭人均可支配收入、总人口、农村人口等数据均来源于 吉林省统计年鉴2 0 2 0年 辽源市统计年鉴2 0 2 0年 四平市统计年鉴2 0 2 0年 及相关县、市统计年鉴、国民经济和社会发展统计公报等,基本养老保险计发基数及农村最低生活保障金额等来源于吉林省人力资源和社会保障厅官方网站及吉林省民政厅、财政厅官方网站。全国粮食播种面积、粮食产量、粮食单产、区域平均生产力来源于 中国农村统计年鉴2 0 2 0年。各县(市、区)的耕地面积数据来源于全国第3次国土调查。3 结果与分析3.1 辽河流域耕地生态足迹与承载力根据相应计算公式,得到辽河流域9个县(市、区)的耕地生产性足迹、生活性足迹及生态性足迹,依据“舍小取大”原则,得到最终耕地生态足迹及承载力结果(表4)。基于耕地“三生”功能,辽河流域耕地生态足迹总值为8.1 0 1 05h m2。从耕地“三生”性足迹结果来看,辽河流域耕地生产性足迹为4.7 1 1 05h m2,耕地生活性足迹为7.7 61 05h m2,耕地生态性足迹为1.1 41 05h m2,三者差异较大,耕地生活性足迹最大,表明耕地发挥社会保障功能,保障区域内农民生活所需的耕地面积最大;耕地生态性足迹最小,表明人类从事农业活动过程中所产生的废弃物对耕地的占用和消耗最小。从耕地生态足迹的空间分布来看,公主岭市最大(2.4 51 05h m2),梨树县次之(1.6 21 05h m2),西安区最小(1.0 21 04h m2),人均耕地生态足迹最大的为双辽市(0.3 5 64h m2/人),梨树县次之(0.2 5 34h m2/人),西安区最小(0.0 6 31h m2/人),由于双辽市人均耕地面积在流域范围内为最大值,因此其人均耕地生态足迹较大。公主岭市耕地生产性、生活性和生态 性 足 迹 值 均 为 最 大 值,分 别 为1.3 41 05,2.4 51 05,3.2 71 04h m2;梨 树 县 次 之,分 别 为1.0 31 05,1.6 21 05,2.6 01 04h m2;西安区耕地生产性、生活性和生态性足迹值均为最小值,分为1.0 21 04,63 8 1.6 9,16 4 4.2 0h m2,以上数值的大小与区域总人口、农业人口及耕地面积等有直接的关153第4期 王盼盼等:基于耕地“三生”功能的耕地生态供需差异研究系,公主岭市的总人口、农业人口及耕地面积在流域范围内均为最大值,而西安区均为最小值。辽河流域耕地生态承载力为1.4 11 06h m2,其中公主岭市最大,值为4.4 11 05h m2,其次为梨树县和双辽市,分别为3.1 71 05,2.4 31 05h m2,最小的为西安区,值为82 5 8.5 1h m2,总体呈“北高南低”的空间格局,与生态足迹存在空间一致性。吉林省辽河流域作为国家重要的粮食主产区,各县(市)均是吉林省重要的商品粮生产基地,其耕地主要集中在公主岭市、梨树县、双辽市等区域,且公主岭市是我国首批确定的商品粮基地和黑土地保护工程试点区域,梨树县属于国家重点商品粮基地和全国粮食生产先进县,作为率先建设全国最大黑土地改良基地的区域,经典的“梨树模式”被全国认可,因此其耕地的生态承载力均较大。表4 辽河流域耕地生态足迹及承载力T a b l e4 E c o l o g i c a l f o o t p r i n t a n dc a r r y i n gc a p a c i t yo f c u l t i v a t e d l a n da tL i a o h eR i v e rb a s i n地 区生产性足迹/1 05h m2生活性足迹/1 05h m2生态性足迹/1 05h m2耕地生态足迹总值/1 05h m2人均/h m2耕地生态承载力总值/1 05h m2人均/h m2铁西区 0.2 50.0 80.0 20.2 50.0 6 360.1 20.0 3 93铁东区 0.2 20.2 70.0 40.2 70.0 8 650.4 50.1 6 03梨树县 1.0 31.6 20.2 61.6 20.2 5 343.1 70.5 6 32伊通县 0.5 81.0 60.1 41.0 60.2 3 782.0 40.5 1 93公主岭市1.3 42.4 50.3 32.4 50.2 3 814.4 10.4 8 72双辽市 0.6 51.4 00.2 11.4 00.3 5 642.4 30.7 0 38龙山区 0.2 10.0 80.0 20.2 10.0 6 350.1 00.0 3 89西安区 0.1 00.0 60.0 20.1 00.0 6 310.0 80.0 6 31东辽县 0.3 40.7 40.1 10.7 40.2 2 271.3 00.4 4 113.2 辽河流域耕地生态赤字/盈余依据辽河流域各县(市、区)的耕地生态足迹及耕地生态承载力,得到研究区耕地生态赤字/盈余量(表5)。耕地生态赤字区域为铁西区(-1.2 41 04h m2)、龙山区(-1.0 4 1 04h m2)和西安区(-19 7 4.3 0h m2);耕地生态盈余区域为铁东区(1.7 31 04h m2)、梨树县(1.5 51 05h m2)、伊通县(9.8 11 04h m2)、公主岭市(1.9 61 05h m2)、双辽市(1.0 31 05h m2)和东辽县(5.5 21 04h m2),总体呈盈余状态,总盈余量为6.0 01 05h m2,盈余量最大的依然为公主岭市,占盈余总量的3 2.7 0%,其次为梨树县和双辽市,占比分别为2 5.8 3%和1 7.1 7%,符合区域的主体功能定位。基于耕地“三生”功能,造成耕地生态赤字的主要原因是耕地的生产性赤字,铁西区、龙山区和西安区均存在耕地生产性赤字,其耕地生态性和生活性不存在赤字区域,均为盈余区。这说明铁西区、龙山区和西安区的粮食产量不足以维持本区域内的人口,耕地的可持续性差,需要从其他盈余区进行补充。而其他区域在耕地的生产、生活和生态功能方面,均能满足自身的需求,均属于盈余区。3.3 辽河流域耕地生态供需指数空间差异根据生态供需平衡指数计算公式,得到研究区耕地生态供需指数(表6),依据自然断点法,