基于耕地壓力指數(shù)的四川省糧食安全狀況研究*

林正雨，何 鵬，李 曉，唐 莎

(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)研究所，成都 610066)

1 引言

糧食是人類生存與發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，糧食數(shù)量安全作為國(guó)家安全的戰(zhàn)略組成，始終受到高度關(guān)注［1-5］。四川省是國(guó)家確定的13個(gè)糧食大省 (主產(chǎn)區(qū))之一，是西部地區(qū)唯一的糧食主產(chǎn)省。2012年，糧食產(chǎn)量3 315萬(wàn)t(全國(guó)第六)，糧食播種面積646．82萬(wàn)hm2(全國(guó)第五)，是我國(guó)糧食生產(chǎn)的重要主體和商品糧的主要來(lái)源地［6］。1978年以來(lái)，四川城鎮(zhèn)化、工業(yè)化不斷發(fā)展，尤其是2000年以后發(fā)展加快，其城鎮(zhèn)化率和工業(yè)化率年均增長(zhǎng)4．16%、2．96%。從糧食生產(chǎn)來(lái)看，由于耕地減少、資源環(huán)境約束加大，勞動(dòng)力成本上升，四川省糧食從自給有余向供需緊平衡轉(zhuǎn)變，平均每年需動(dòng)用庫(kù)存或外調(diào)糧食317．04萬(wàn)t［7］。到2020年，四川省兩化發(fā)展要達(dá)到全國(guó)平均水平，勢(shì)必在未來(lái)進(jìn)入城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的加速期，“耕地-糧食-人口”系統(tǒng)的矛盾將更加突出，審視其耕地和糧食數(shù)量安全，關(guān)系到全省城鎮(zhèn)化、工業(yè)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化能否協(xié)調(diào)發(fā)展。從某種意義說(shuō)，還將影響全國(guó)糧食是否能夠供求平衡［8］。蔡運(yùn)龍?zhí)岢龅母貕毫χ笖?shù)能夠揭示“耕地-糧食-人口”系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡，目前已在國(guó)家、省域尺度開展了廣泛研究［9-13］，但是四川的研究并不多。因此，該研究采用耕地壓力分析方法對(duì)四川省糧食安全狀況開展研究，并運(yùn)用灰色系統(tǒng)GM(1，1)模型，預(yù)測(cè)2015～2020年四川省最小人均耕地面積、耕地壓力指數(shù)，以此了解糧食數(shù)量安全的未來(lái)趨勢(shì)，以期為確保四川省在兩化進(jìn)程中的糧食數(shù)量安全提供決策依據(jù)。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

四川省歷年糧食產(chǎn)量、人口數(shù)量、糧食播種面積、耕地面積等數(shù)據(jù)來(lái)源于《四川省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《四川省農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》，或依據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算整理所得，研究時(shí)期為1978～2012年。

2.2 耕地壓力模型

最小人均耕地面積是指在一定區(qū)域范圍內(nèi)，一定糧食自給水平和耕地生產(chǎn)力條件下，為了滿足人口正常生活的食物消費(fèi)所需的耕地面積。它是糧食自給率、糧食消費(fèi)水平、耕地生產(chǎn)力水平等因子的函數(shù)，最小人均耕地面積給出了為保障一定區(qū)域糧食安全而需保護(hù)的耕地?cái)?shù)量底線［14］。耕地壓力指數(shù)是指最小人均耕地面積與實(shí)際人均耕地面積之比。如下式:

式中，Smin為最小人均耕地面積 (hm2/人);β為糧食自給率 (%)，Gr為人均糧食需求量 (kg/人);ρ為糧食單產(chǎn) (kg/hm2);σ為糧食播種面積占總播種面積之比 (%)，γ為復(fù)種指數(shù) (%)，K為耕地壓力指數(shù)，Sa為實(shí)際人均耕地面積 (hm2/人)。

耕地壓力指數(shù)反映出一定區(qū)域?yàn)楸Ｕ霞Z食數(shù)量安全所需的最小人均耕地面積與實(shí)際人均耕地面積的對(duì)比關(guān)系，可以衡量一個(gè)地區(qū)耕地資源的緊張程度，也是測(cè)度糧食數(shù)量安全水平的指標(biāo)。由于人口數(shù)量、耕地生產(chǎn)力、人均消費(fèi)水平等因素都是動(dòng)態(tài)的，因而K是一個(gè)隨時(shí)空變化的變量。不同時(shí)空截面上的K值大小反映了耕地資源所承受的壓力水平，也反映出糧食數(shù)量安全壓力水平。

當(dāng)K＜1時(shí)，實(shí)際人均耕地面積大于最小人均耕地面積，表明耕地生產(chǎn)力的供給水平高于糧食消費(fèi)水平，糧食數(shù)量處于安全狀態(tài)。當(dāng)K=1時(shí)，此時(shí)糧食數(shù)量處于安全臨界狀態(tài)，必須合理引導(dǎo)耕地的用途轉(zhuǎn)移，防止耕地流失，提高糧食綜合生產(chǎn)能力。當(dāng)K＞1時(shí)，實(shí)際擁有耕地面積已達(dá)不到人均所需耕地面積的要求，表明耕地承受巨大的壓力，糧食供給小于需求，糧食數(shù)量處于不安全態(tài)勢(shì)。

2.3 GM(1，1)模型

GM(1，1)是通過(guò)時(shí)序數(shù)據(jù)累加生成的模塊建立起來(lái)的，濾去原始序列中可能混入的隨機(jī)量，從上下波動(dòng)的時(shí)間序列中尋找某種隱含的規(guī)律性。尤其是在對(duì)規(guī)律性不明顯、影響因素多的數(shù)列進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，通過(guò)灰色系統(tǒng)理論建立起來(lái)的微分方程模型可以用于中長(zhǎng)期的預(yù)測(cè)［15］。其關(guān)系式如下:

式中，t為時(shí)間，i為第i年的數(shù)據(jù)，對(duì)原始數(shù)據(jù)X(0)(i)進(jìn)行相應(yīng)的一次累加，生成灰化數(shù)據(jù)X(1)(t)，建立GM(1，1)白化形式的微分方程式中a、u為待估參數(shù)。用最小二乘法求解式中參數(shù)向量a、u，令X(1)(1)=X(0)(0)，求解微分方程得到時(shí)間響應(yīng)函數(shù):X(1)(t)=［X(0)再反求得到原始數(shù)列的預(yù)測(cè)值:)。預(yù)測(cè)模型采用平均相對(duì)誤差檢驗(yàn) (P)。當(dāng)P≤0．01時(shí)，模型優(yōu)良，精度一級(jí);當(dāng)0．01＜P≤0．05時(shí)，模型合格，精度二級(jí);當(dāng)0．05＜P≤0．1，模型勉強(qiáng)合格，精度三級(jí);當(dāng)0．1＜P≤0．2時(shí)，模型不合格，精度四級(jí)。

3 糧食數(shù)量安全與耕地壓力指數(shù)的動(dòng)態(tài)分析

3.1 耕地與人均耕地面積的動(dòng)態(tài)分析

隨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、人口的不斷增加和城市化發(fā)展，四川省耕地面積總體上呈逐步減少趨勢(shì) (圖1)，2012年耕地面積399．15萬(wàn)hm2，為1978年的81．31%，研究期內(nèi)共減少91．76萬(wàn)hm2，年均減少0．01%。1978～1998年，呈現(xiàn)緩慢減少趨勢(shì)，期間年均凈減少1．97萬(wàn)hm2。1999年起，由于國(guó)家實(shí)行退耕還林(草)政策，耕地面積呈現(xiàn)急劇減少趨勢(shì)。到2003年末，減少耕地55．1萬(wàn)hm2，占改革開放以來(lái)耕地總減少量的60．04%。自2004年開始，由于各級(jí)政府部門積極開展土地整理工作，耕地面積出現(xiàn)了小幅增加。四川省是人口大省，由于基數(shù)大，人口增長(zhǎng)較快，由1978年的7 071．9萬(wàn)人增長(zhǎng)到2012年的9 097．4萬(wàn)人，共增加2 025．5萬(wàn)人。在人口數(shù)量不斷增加和耕地面積減少的雙重沖擊下，與耕地面積絕對(duì)量變化密切相關(guān)的人均耕地面積下降趨勢(shì)則更為明顯。人均耕地面積由1978年的0．069hm2下降到了2012年的0．044hm2，下降了32．31%，略高于聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織規(guī)定的人均耕地警戒線0．04hm2。

圖1 1978～2012年四川省耕地變化情況

3.2 糧食總產(chǎn)與人均糧食產(chǎn)量的動(dòng)態(tài)分析

1978～2012年，四川省糧食總產(chǎn)量整體呈波浪形上升趨勢(shì)。糧食總產(chǎn)量由1978年的2 381．8萬(wàn)t上升到2012年的3 315萬(wàn)t，均年增長(zhǎng)0．98%。但糧食生產(chǎn)的周期性強(qiáng)，產(chǎn)量的年際波動(dòng)大。糧食總產(chǎn)量增長(zhǎng)過(guò)程可以大致分為4個(gè)階段:1978～1984年為發(fā)展期，糧食總產(chǎn)量由2 381．8萬(wàn)t增至3 023．9萬(wàn)t，年遞增4．06%;1985～2000年為波動(dòng)增長(zhǎng)期，糧食總產(chǎn)量增至3 668．4萬(wàn)t，年均遞增1．76%，并于1999年達(dá)到歷史峰值。2001～2006年為滑坡期，糧食總產(chǎn)量由3 568．5萬(wàn) t調(diào)減至2 859．7萬(wàn) t，年均遞減1．1%。值得說(shuō)明的是2001年、2006年糧食總產(chǎn)比2005年大幅度減少，一是自1999年其開始的退耕還林工程，全省主動(dòng)調(diào)減了糧食播種面積;二是2006年受歷史性旱災(zāi)影響，四川省大春糧食較2005年減產(chǎn)12．8%。2007～2012年為穩(wěn)步增長(zhǎng)期，糧食產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)“六連增”，由3 056．54萬(wàn)t增至3 315萬(wàn)t，年均增長(zhǎng)1．83%。受育種技術(shù)進(jìn)步、生產(chǎn)管理水平提高、基礎(chǔ)設(shè)施改善等因素，糧食單產(chǎn)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，1978年糧食單產(chǎn)為3 200．91kg/hm2，到2012年，已增長(zhǎng)到5 125．07 kg/hm2，增幅達(dá)到60．11%。盡管糧食單產(chǎn)增幅很大，糧食總產(chǎn)量恢復(fù)性增長(zhǎng)，但因人口增長(zhǎng)和耕地減少、糧播面積比重下降。因此，研究期內(nèi)人均糧食占有量變化不大，平均值為385．94kg/人。1978年人均糧食占有量的336．8kg/人，此后與糧食總產(chǎn)量變化趨勢(shì)相似，呈現(xiàn)波動(dòng)式上升，至1999年達(dá)歷史最高為438．88kg/人，2006年降至歷史最低327．85g/人，其后逐年回升，到2012年達(dá)到364．39kg/人。

3.3 最小人均耕地面積與耕地壓力指數(shù)的動(dòng)態(tài)分析

四川是人口大省、糧食消費(fèi)大省，確保糧食自求平衡是中央對(duì)四川的基本要求。根據(jù)相關(guān)研究，糧食自給率取95%符合四川實(shí)際的現(xiàn)實(shí)選擇［16-18］。糧食數(shù)量安全的根本目標(biāo)是為了確保所提供的食物能夠滿足居民營(yíng)養(yǎng)健康的需要，人均糧食需求量取值386．6(kg/人)［19］。由此計(jì)算出自1978年以來(lái)最小人均耕地面積Smin與耕地壓力指數(shù)K的變化。結(jié)果表明，Smin呈下降趨勢(shì)，2012年最小人均耕地面積Smin為0．044hm2/人，低于我國(guó)耕地資源安全底線0．056hm2/人［20］。耕地壓力指數(shù)K也呈現(xiàn)出波動(dòng)變化 (0．837～1．12)，整體上糧食處于基本自給的狀況 (研究時(shí)段內(nèi)K值大于1的年份占比為34．29%)。2006～2012年耕地壓力指數(shù)略大于1，表明近年來(lái)四川省耕地壓力較大，糧食供需處于緊平衡狀態(tài)。但耕地壓力指數(shù)在2006年達(dá)到歷史峰值后不斷下降，其原因與糧食單產(chǎn)大幅增長(zhǎng)，復(fù)種指數(shù)提高，以及耕地供給小幅增加有關(guān)。

圖2 1978～2012年四川省糧食變化情況

4 糧食數(shù)量安全與耕地壓力指數(shù)趨勢(shì)預(yù)測(cè)

4.1 人口、耕地、糧食總產(chǎn)、糧食播種面積和總播種面積的預(yù)測(cè)

根據(jù)1978～2012年人口、耕地、糧食總產(chǎn)、糧食播種面積和總播種面積數(shù)據(jù)建立GM(1，1)模型，模擬精度良好 (表1)。進(jìn)一步預(yù)測(cè)2015～2020年四川人口、耕地、糧食總產(chǎn)、糧食播種面積和總播種面積數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算未來(lái)最小人均耕地面積與耕地壓力指數(shù)。

表1 預(yù)測(cè)模型與精度檢驗(yàn)

4.2 最小人均耕地面積與耕地壓力指數(shù)預(yù)測(cè)

根據(jù)上述預(yù)測(cè)模型，糧食自給率取95%，人均糧食需求量參照《中國(guó)居民膳食指南》提出的平衡膳食模式，分別以低方案 (252．64 kg/人)、中方案 (322．07 kg/人)和高方案 (386．6 kg/人)［19］計(jì)算得出到2020年最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù) (表2)。結(jié)果表明，2015～2020年期間，在3種糧食消費(fèi)水平下，最小人均耕地面積均呈下降趨勢(shì)，耕地壓力指數(shù)呈上升趨勢(shì)。耕地壓力指數(shù)在3種方案的糧食消費(fèi)水平下均小于1(除2019、2020年等于1)，說(shuō)明在預(yù)測(cè)期內(nèi)四川省耕地生產(chǎn)供給能滿足全省不同膳食消費(fèi)，糧食安全態(tài)勢(shì)較好。在穩(wěn)定和提高糧食綜合生產(chǎn)能力的基礎(chǔ)上，可適度擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)作物種植比重，以促進(jìn)農(nóng)民收入增加;還可以適當(dāng)將農(nóng)業(yè)用地向非農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)化，以滿足工業(yè)化、城鎮(zhèn)化對(duì)土地的需求。

表2 到2020年四川省耕地壓力預(yù)測(cè)結(jié)果

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

1978～2012年，耕地面積呈現(xiàn)緩慢減少趨勢(shì)。雖然各級(jí)政府積極開展土地整理工作，耕地面積出現(xiàn)了小幅增加，但四川省后備土地資源有限，耕地的供給量將呈直線下降，耕地供給量與需求量的缺口會(huì)逐年加大。因此，應(yīng)防止耕地流失和非法占用土地，努力提高耕地生產(chǎn)力水平，減輕耕地壓力。研究期內(nèi)，最小人均耕地面積Smin呈下降趨勢(shì)，但耕地壓力指數(shù)K并未呈現(xiàn)出明顯上升趨勢(shì)，而是在2006年達(dá)到歷史峰值后不斷下降 (略大于1)，表明四川省糧食數(shù)量處于可控的安全態(tài)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了“總量平衡，基本自給”的政策要求。

由預(yù)測(cè)結(jié)果可知，未來(lái)6年，無(wú)論按低方案 (252．64 kg/人)、中方案 (322．07 kg/人)和高方案(386．6 kg/人)糧食消費(fèi)水平計(jì)算，耕地壓力指數(shù)均≤1，表明預(yù)測(cè)期內(nèi)城市擴(kuò)張，工業(yè)發(fā)展與保證糧食生產(chǎn)安全用地將會(huì)維持在一個(gè)相對(duì)平衡的狀態(tài)，耕地面積基本可以保障糧食生產(chǎn)，糧食數(shù)量安全處于可控的安全范圍內(nèi)。但隨著時(shí)間的推移，在城鎮(zhèn)化深入發(fā)展和工業(yè)化加速推進(jìn)的雙重壓力下，耕地壓力指數(shù)K有上升的趨勢(shì)，四川省糧食數(shù)量安全壓力越加突出。

5.2 建議

1978～2012年，雖然耕地面積不斷減少，人口數(shù)量增多，城鎮(zhèn)化和工業(yè)化水平的提高擠占大量耕地資源，但糧食數(shù)量安全始終處于安全可控范圍內(nèi)，這歸功于糧食單產(chǎn)的大幅提高、復(fù)種指數(shù)的增加。因此，在未來(lái)四川省必須繼續(xù)鞏固提升糧食生產(chǎn)能力，依靠科技不斷釋放各種資源要素潛力，努力保持四川糧食生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展勢(shì)頭。一是提升耕地質(zhì)量。應(yīng)在嚴(yán)格保護(hù)耕地?cái)?shù)量的基礎(chǔ)上，更加注重提高資源的利用效率，通過(guò)加強(qiáng)耕地質(zhì)量建設(shè)，彌補(bǔ)耕地?cái)?shù)量的不足;二是提升設(shè)施裝備。大力開展以治水為中心的農(nóng)田水利基本建設(shè)，增加有效灌溉面積，加快建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田;三是配套良種良法。加大突破性新品種推廣應(yīng)用力度，集成組裝配套一批成熟的技術(shù)模式，并通過(guò)大規(guī)模開展高產(chǎn)高效創(chuàng)建活動(dòng)，帶動(dòng)全省糧食單產(chǎn)水平在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高;四是有效抗災(zāi)減損。通過(guò)有效利用現(xiàn)有技術(shù)措施和工程措施科學(xué)防災(zāi)減災(zāi);五是樹立平衡膳食消費(fèi)觀念。基于平衡膳食模式下的人均糧食需求量估算較為合理，因此通過(guò)合理引導(dǎo)消費(fèi)，適度降低糧食消費(fèi)水平，可有效緩解耕地壓力，進(jìn)而鞏固糧食數(shù)量安全，促進(jìn)四川省城鎮(zhèn)化、工業(yè)化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的協(xié)調(diào)發(fā)展。

［1］ 黃季焜，楊軍，仇煥廣．新時(shí)期國(guó)家糧食安全戰(zhàn)略和政策的思考．農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，2012，(3):4～8

［2］ 許世衛(wèi)．我國(guó)糧食安全目標(biāo)及風(fēng)險(xiǎn)分析．農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，2009，(5):12～16

［3］ 張利國(guó)．我國(guó)區(qū)域糧食安全演變:1949～2008．經(jīng)濟(jì)地理，2011，31(5):832～838

［4］ 趙姜，王志丹，張琳，等．新時(shí)期保障我國(guó)糧食安全的戰(zhàn)略思考．中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2012，33(5):8～11

［5］ 陳印軍，易小燕，方琳娜，等．中國(guó)耕地資源及其糧食生產(chǎn)能力分析．中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2012，33(6):4～10

［6］ 張利國(guó)．新中國(guó)成立以來(lái)我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)演變探析．農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，2013，(1):20～26

［7］ 四川省統(tǒng)計(jì)局．四川統(tǒng)計(jì)年鑒．北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2013

［8］ 曾福生，匡遠(yuǎn)配．糧食大省對(duì)糧食安全的貢獻(xiàn)度分析．農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，2009，(6):14～19

［9］ 朱紅波，張安錄．中國(guó)耕地壓力指數(shù)時(shí)空規(guī)律分析．資源科學(xué)，2007，29(2):104～108

［10］ 蔡運(yùn)龍，汪涌，李玉平．中國(guó)耕地供需變化規(guī)律研究．中國(guó)土地科學(xué)，2009，23(3):11～18

［11］ 李玉平，蔡運(yùn)龍．浙江省耕地變化與糧食安全的分析及預(yù)測(cè)．長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2007，16(4):466～470

［12］ 童彥，潘玉君，施玉．基于耕地壓力指數(shù)的云南糧食產(chǎn)能安全動(dòng)態(tài)分析．農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2012，33(1):100～103

［13］ 李治國(guó)，張竟竟，郭志富．基于耕地壓力指數(shù)的河南省糧食安全狀況研究．地域研究與開發(fā)，2014，33(2):141～145

［14］ 蔡運(yùn)龍，傅澤強(qiáng)，戴爾阜．區(qū)域最小人均耕地面積與耕地資源調(diào)控．地理學(xué)報(bào)，2002，57(2):127～134

［15］ 鄧聚龍．灰色系統(tǒng)理論教程．武漢:華中理工大學(xué)出版社，1990

［16］ 何格，歐名豪．城市化與四川糧食安全問(wèn)題研究．農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2005，26(5):349～352

［17］ 高雪松，鄧良基，凌靜，等．基于系統(tǒng)平衡的四川省耕地面積預(yù)測(cè)研究．四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，25(4):436～440

［18］ 李啟宇，張文秀．四川省糧食安全的消費(fèi)需求與最少耕地保有量預(yù)測(cè)．農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2008，29(5):546-548，558

［19］ 唐華俊，李哲敏．基于中國(guó)居民平衡膳食模式的人均糧食需求量研究．中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，45(11):2315～2327

［20］ 陳百明，周小萍．中國(guó)糧食自給率與耕地資源安全底線的探討．經(jīng)濟(jì)地理，2005，25(2):145～148