基于系統(tǒng)動力模型的四川省糧食生產(chǎn)與消費趨勢情景仿真

汪希成，潘虹宇

(西南財經(jīng)大學(xué) 中國西部經(jīng)濟研究中心，成都 611130)

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基于系統(tǒng)動力模型的四川省糧食生產(chǎn)與消費趨勢情景仿真

汪希成，潘虹宇

(西南財經(jīng)大學(xué) 中國西部經(jīng)濟研究中心，成都 611130)

主產(chǎn)區(qū)糧食的生產(chǎn)與消費預(yù)測對國家糧食安全的戰(zhàn)略部署意義重大。已有文獻在設(shè)計中長期預(yù)測模型中易出現(xiàn)忽視計量方法假設(shè)前提、檢驗過程及地區(qū)修正等問題，因而本文采用系統(tǒng)動力學(xué)模型，并在該類模型中創(chuàng)新性地添加動態(tài)料肉比、流動人口等修正因子,在對四川省未來糧食生產(chǎn)和消費趨勢變化進行建模及檢驗的基礎(chǔ)上，針對不同情景進行了模擬仿真。研究結(jié)果表明，未來四川省糧食產(chǎn)需缺口呈逐年擴大的趨勢，而采取諸如減少糧食產(chǎn)后折損率和增強農(nóng)業(yè)科技進步等措施雖能減緩糧食消費壓力，但短期內(nèi)在總量上仍舊不能改變糧食無法自足的現(xiàn)狀，因此還需采取改變種植品種結(jié)構(gòu)以應(yīng)對未來糧食需求變化，正確引導(dǎo)膳食結(jié)構(gòu)以及全面提升居民營養(yǎng)水準(zhǔn)，來保障四川順利實施糧食安全戰(zhàn)略。

糧食生產(chǎn);糧食消費;四川;趨勢預(yù)測;系統(tǒng)動力學(xué)模型;情景仿真

一 引言

務(wù)農(nóng)重本，國之大綱。糧食作為農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是人類生存之本，也是其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展之源。在中央政府的高度重視下，我國取得了糧食總量12年連增①(自2003年歷史低點始)的不俗成績，但從品種結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，糧食總量的增加主要源于玉米產(chǎn)量的提高，而玉米的增產(chǎn)則是以犧牲大豆、薯類及油料作物的播種面積為代價，在該過程中口糧狀況并未有太大改善。隨著我國工業(yè)化和城市化的進一步推進，眾多制約農(nóng)業(yè)未來發(fā)展、影響我國糧食供求的因素也隨之凸顯。受能源及人力資本價格向下傳導(dǎo)所致的糧食生產(chǎn)成本的居高不下，最終導(dǎo)致了國內(nèi)外糧價倒掛及其不斷加重的庫存壓力，加之進口糧從調(diào)劑余缺向大規(guī)模進口轉(zhuǎn)變、耕地資源剛性需求向農(nóng)業(yè)外部轉(zhuǎn)移，以及為促進增產(chǎn)而過度開墾與過量施肥所致的生態(tài)調(diào)節(jié)功能被破壞等問題，使得我國糧食供求短期內(nèi)難以改觀，總體處于緊平衡狀態(tài)的現(xiàn)狀。

糧食供求總量上的緊平衡對國內(nèi)糧食流通體系提出了更高的要求。在我國糧食產(chǎn)銷格局悄然變化、糧食流出地“集體北上”(能夠大量調(diào)出糧食的省份為黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古、河南和安徽[1])的局面下，未來跨地區(qū)運糧的擔(dān)子將會更重。為保障大規(guī)模糧食的順利流通，至少需要滿足適宜的天氣和運輸條件并具備一定的糧食加工能力。在2008年的雪災(zāi)所導(dǎo)致的鐵路公路運輸能力大打折扣以及四川汶川地震時成都市所表現(xiàn)出的糧食加工能力(當(dāng)年成都市糧食加工能力僅能滿足常住人口的9.84%[2])，均指出了我國糧食流通體系的脆弱性。就目前而言，由于國內(nèi)糧食流通體系仍待完善，倘若爆發(fā)局部糧食危機，在鐵路運力緊張、加工能力不足、有糧地區(qū)惜售等眾多不利因素下，糧食危機地區(qū)將很可能積重難返，并伴隨蔓延至更大范圍的風(fēng)險。

四川省既是中國西部唯一的糧食主產(chǎn)省和往西藏調(diào)糧的主要通道，又是人口、生豬飼養(yǎng)和釀酒大省，在全國糧食安全戰(zhàn)略中的地位不容忽視。然而通過測算全國主要省市2000-2015年糧食貢獻指數(shù)(PGI)②，其結(jié)果顯示，四川省雖然具備便利的農(nóng)田水利基礎(chǔ)和雨熱同期的氣候條件，但在2015年糧食貢獻率卻降至0.92，位列13個主產(chǎn)區(qū)最末，表現(xiàn)大不如前；糧食總產(chǎn)量從1996年以前的全國首位下降至目前的第七位，生豬飼養(yǎng)、釀酒加工以及人口對糧食的大量需求導(dǎo)致四川省從糧食剩余區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榧Z食短缺區(qū)，每年需要從外省大量調(diào)糧才能滿足基本需求[3]。盡管2014年省政府就通過劃定90個糧食生產(chǎn)核心區(qū)以保障糧食自給力，但2015年通過鐵路“引糧入川”戰(zhàn)略仍調(diào)入了糧食1350萬噸，用以緩解省內(nèi)糧食的需求壓力；同時單產(chǎn)方面的表現(xiàn)也差強人意，自2006年后四川省糧食單產(chǎn)水平已連續(xù)多年低于全國平均水平，再加之糧食生產(chǎn)主體的老齡化致使農(nóng)業(yè)新技術(shù)推廣困難等多種因素，使四川省在未來糧食安全問題上面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

糧食主產(chǎn)區(qū)是政府調(diào)整全國糧食生產(chǎn)結(jié)構(gòu)工作的具體切入點，其自身的區(qū)域性糧食安全更應(yīng)是保障國家糧食安全的前提條件。鑒于當(dāng)前的糧食流通體系并不具備完全應(yīng)對外部沖擊的能力，在耕地剛性減少、全國糧食對外依存度已逾10%等背景下[4]，即便糧食總量增產(chǎn)，區(qū)域性糧食安全問題仍現(xiàn)隱憂。因而深入分析并預(yù)測四川省糧食生產(chǎn)與消費的中長期發(fā)展趨勢，對準(zhǔn)確把握未來四川省糧食供需格局、優(yōu)化糧食供需結(jié)構(gòu)、推進糧食供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、確保在糧食安全新戰(zhàn)略下的四川省乃至國家層面的糧食安全，均有一定參考價值。

二 文獻述評

國內(nèi)外在對糧食供求預(yù)測內(nèi)容上分為糧食消費預(yù)測和糧食生產(chǎn)預(yù)測，而在糧食消費預(yù)測中又主要分為定性和定量預(yù)測。定性預(yù)測中，布朗[5]、程國強[6]、馬曉河[7]等分別通過設(shè)定人口增長、人均糧食需求量以及糧食產(chǎn)量等影響因素來對我國未來的糧食供需趨勢進行中長期定性預(yù)測分析。鑒于定性預(yù)測對研究者要求較高，而研究者自身的專業(yè)素質(zhì)和研究態(tài)度卻難以量化和衡量，因而在近年的糧食問題研究中，更多的研究者采用定量研究方法，用以規(guī)避外界對預(yù)測主觀性的質(zhì)疑。定量分析以時間序列預(yù)測為主，肖國安[8]、高啟杰[9]、呂新業(yè)[10]等均以此法對未來糧食的需求趨勢進行測算。除此之外，國際研究機構(gòu)所構(gòu)建的世界銀行模型、IMPACT模型以及CPPA模型和國內(nèi)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所的CEMM模型[11]、浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與農(nóng)村發(fā)展研究中心CARMEM[12-13][14]141-158均沿用了供需聯(lián)立的思路。其他學(xué)者側(cè)重從某個特定的影響因素展開，如向晶等[15]以人口結(jié)構(gòu)為切入點，在糧食消費預(yù)測模型中加入年齡和性別因素；駱建忠[16]89-106、胡小平等[17]以人均需求的營養(yǎng)目標(biāo)視角切入，折算為人均用糧需求并結(jié)合人口總量的推測展開等。而在糧食生產(chǎn)預(yù)測方面，現(xiàn)有文獻中運用系統(tǒng)學(xué)中灰色系統(tǒng)GM(1,1)模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的研究較多,如周介銘等[18]運用灰色系統(tǒng)分析法計算了影響糧食生產(chǎn)因素的關(guān)聯(lián)度，模擬預(yù)測未來四川省的糧食產(chǎn)量；同時也有學(xué)者運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行測算。

考慮到糧食供求系統(tǒng)的動態(tài)性及其影響因素間的交流與反饋，馬永歡等[19]結(jié)合耕地資源日漸稀缺以及人口增長和城市化發(fā)展的背景，主要通過調(diào)控包含人口自然增長率、城鄉(xiāng)人均消費口糧以及各類肉禽蛋飼料轉(zhuǎn)化率的變量集預(yù)測了我國糧食未來需求；王海燕等[20]通過因果關(guān)系圖構(gòu)建了包括糧食總產(chǎn)量、糧食總消費量、總?cè)丝凇⒓Z價等15個系統(tǒng)變量集，根據(jù)變量集繪制流圖并據(jù)此模擬出糧食的總消費量；徐建玲等[21]在分解糧食安全系統(tǒng)后，側(cè)重從糧食生產(chǎn)子系統(tǒng)、糧食消費子系統(tǒng)和人口子系統(tǒng)逐一分析，并設(shè)定不同的情景進行模擬；其他學(xué)者如李會寶[22]131-154、丁毅[23]等均在研究中采用了系統(tǒng)動力模型對糧食預(yù)測問題進行探討。

多年來眾多學(xué)者從不同的角度利用不同的方法對糧食供求預(yù)測問題進行了大量的研究，取得了豐碩的研究成果，但在采用定量方法預(yù)測中長期糧食趨勢的研究中卻仍存在以下不足。(1)忽視計量方法的假設(shè)。例如在糧食的中長期預(yù)測中，倘若直接采用歷史樣本回歸，而未考慮到預(yù)測值的置信區(qū)間寬度隨時間的推移而擴大，從而導(dǎo)致預(yù)測能力下降；或者忽視模型暗含變量數(shù)量關(guān)系在歷史期和預(yù)測期不變的前提，建立在現(xiàn)實中難以成立的假設(shè)，將會致使預(yù)測結(jié)果對現(xiàn)實指導(dǎo)的乏力。(2)忽視建模過程的檢驗。從現(xiàn)有部分資料來看，現(xiàn)有的研究缺少的并不是各種方法嘗試性的運用以及伴隨的預(yù)測結(jié)果，而是模型適用的合理性判斷以及局限性分析。(3)忽視地區(qū)尺度的修正。在糧食供求預(yù)測的研究文獻中，以全國甚至世界為背景的較多，然而研究對象過大致使該類研究的學(xué)術(shù)價值大于實際意義，而在以地區(qū)為對象的一些研究中，卻存在忽視地區(qū)尺度對模型的適用性，而直接套用未加修正的模型數(shù)據(jù)得出預(yù)測結(jié)果，因而該類預(yù)測結(jié)果并不具備較好的地區(qū)代表性。

計量經(jīng)濟方法具備自身理論完整、短期預(yù)測準(zhǔn)確以及建模簡易靈活的優(yōu)點，卻對原始數(shù)據(jù)的完整度和外界環(huán)境的穩(wěn)定性有著較高的要求。相較而言，以系統(tǒng)動力學(xué)模型為代表的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型預(yù)測則強調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及反饋行為，擅長于處理周期性和中長期預(yù)測，注重一般的動態(tài)趨勢，而其局限在于短期預(yù)測和分配問題的精度較差。鑒于糧食中長期預(yù)測問題涉及的因素錯綜復(fù)雜，且相關(guān)研究中針對四川省的文獻資料及預(yù)測結(jié)果較少，因而本文擬采用系統(tǒng)動力學(xué)方法構(gòu)建適用于四川省的糧食消費與生產(chǎn)系統(tǒng)模型，并通過對不同情景下的預(yù)測仿真，旨在為四川省乃至國家的糧食宏觀調(diào)控提供決策依據(jù)。

三 四川省糧食供求系統(tǒng)動力學(xué)模型構(gòu)建

(一)系統(tǒng)因素的修正

盡管在已有文獻中，學(xué)者們針對糧食的供求情況構(gòu)建了不同的系統(tǒng)動力學(xué)模型，但并不完全適用于四川省的糧食預(yù)測，其主要原因是，在進行省市一級的糧食測算時，不能忽視地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對糧食消費側(cè)所帶來的影響。糧食的消費用途主要分為口糧、飼料用糧、工業(yè)用糧和種子用糧、損耗等。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，居民的膳食標(biāo)準(zhǔn)也隨著生活水平的提高而提高，全國肉類需求日益增長。四川省作為全國生豬養(yǎng)殖大省，飼料用糧占比近年來逐年上升，是糧食消費測算中不容忽視的部分，而已有研究中的糧食消費側(cè)的模型中僅納入了人均糧食消費指標(biāo)。而對于四川省產(chǎn)業(yè)情況而言，實際飼料用糧會遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于按照人均肉類消耗的測算。因而有必要在模型中首先將糧食消費系統(tǒng)按照用途結(jié)構(gòu)區(qū)分為口糧、飼料用糧、工業(yè)用糧和種子用糧四部分。

首先考慮對糧食消費影響最大的存量因素——人口規(guī)模因素。常見的研究中采用常住人口作為衡量人口規(guī)模的唯一指標(biāo)，測算出的糧食消費量遠(yuǎn)低于實際消費量，原因在于絕大多數(shù)糧食預(yù)測模型內(nèi)部人口子系統(tǒng)中存在的缺陷——忽視了流動人口對糧食消費總量的影響。當(dāng)一個地區(qū)具備一定的經(jīng)濟中心地位或者旅游熱度，會導(dǎo)致該地區(qū)有著較大的流動人口，因而在僅僅采用常住人口數(shù)據(jù)對該地糧食消費進行預(yù)測時勢必會低估實際的消費情況。四川省作為著名的旅游目的地和西南商貿(mào)重鎮(zhèn)，每年都有大量的游客和流動人口入川，因而在測算四川省口糧實際消費時需根據(jù)流動人口情況對按照常住人口及人均糧食消費所計算出的口糧消費進行上調(diào)③。

除了加入流動人口系數(shù)以外，人口規(guī)模存量自身系統(tǒng)也需要一定修正。就四川省常住人口而言，自2000年起一直在8100萬上下徘徊，于2015年上升至8204萬人，并沒有像王學(xué)義等[24]預(yù)計的那樣會在2015年達到8904-9041萬人。長期以來，四川省出生率高于死亡率，保持著一定的人口凈增長率，但人口總數(shù)仍趨于穩(wěn)定，因而在人口規(guī)模系統(tǒng)中除出生率和死亡率以外，仍存在能對人口規(guī)模產(chǎn)生顯著影響的不可忽視的因素。鑒于此，本文在構(gòu)建人口系統(tǒng)部分時加入環(huán)境承載力作為綜合因子對人口規(guī)模的流出側(cè)進行修正，其原理是當(dāng)人口增加到一定數(shù)量時，由于環(huán)境不能提供足夠的資源以致人們?yōu)閷で蟾冒l(fā)展而流失，由此構(gòu)建成一個負(fù)反饋回路，即當(dāng)人口達到一定數(shù)量超過環(huán)境承載力后會引發(fā)人口的流失，進而使總?cè)丝谑冀K得到控制。

在人口規(guī)模存量的流入側(cè)，需要考慮“二孩政策”所帶來的影響，因此本文在生育率部分引入生育政策影響因子。政策的第一階段是2013年末推行的“單獨二孩”政策，實際情況表明，“單獨二孩”政策并沒有如翟振武[25]估計出現(xiàn)人口井噴，達到每年新增100-200萬新生兒，而是僅僅導(dǎo)致總和生育率提升了不足0.06。于是，在2016年初政策進入了第二階段即“全面二孩”時期。盡管“全面二孩”能夠釋放出很多生育意愿，但可以明確的是，出生率并不能因此就保持穩(wěn)定增長。一方面，這些意愿由于諸多原因并不能完全轉(zhuǎn)化為實際的生育數(shù)量，并且擴大的政策窗口中的夫婦大多已逾適合生育的年紀(jì)；另一方面，該生育意愿是對現(xiàn)存夫婦生育意愿總存量的一次性釋放，后續(xù)的新增夫婦能否繼續(xù)填補政策窗口還不得而知。而鑒于當(dāng)年計劃生育政策實施的積累效應(yīng)和隨社會經(jīng)濟發(fā)展的平均受教育年限的增長，新婚夫婦自身群體的萎縮和生育意愿的下降等，都將導(dǎo)致政策窗口的逐步縮小，“二孩政策”的第二階段所期望的政策效果較之其第一階段，并不能過分樂觀。

在考慮受人口規(guī)模情況影響最大的口糧消費部分時，加入城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)便于對實際口糧消費情況進行更精確推算。一般研究表明，農(nóng)村居民從事更多體力勞動，因而相較于城鎮(zhèn)居民會消耗較多的糧食，但就目前城鎮(zhèn)化進程而言，大量農(nóng)村勞動力在獲得城鎮(zhèn)居民身份之后仍是高負(fù)荷的體力勞動者，因此通過城鎮(zhèn)化率對城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)的具體描述，并對城鎮(zhèn)口糧消耗的上調(diào)能夠更精準(zhǔn)地測算口糧的實際消費。

除上述部分的系統(tǒng)修正以外，本文還引入工業(yè)化率，用以對飼料用糧系統(tǒng)中的料肉比進行動態(tài)描述?，F(xiàn)有文獻涉及飼料用糧中的料肉比時，都依照各自不同的標(biāo)準(zhǔn)并設(shè)定為固定參數(shù)，如胡小平等[17]在測算時直接采用國際標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的料肉比測算飼料用糧需求。雖然社會經(jīng)濟的發(fā)展與農(nóng)業(yè)科技的進步會使畜牧業(yè)的養(yǎng)殖生產(chǎn)不斷趨于專業(yè)化與標(biāo)準(zhǔn)化，但現(xiàn)階段仍存在一定規(guī)模的畜禽分戶散養(yǎng)形式，會在日常養(yǎng)殖工作中采用泔水、米糠等代替飼料，因而與傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式相比，運用標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的料肉比會導(dǎo)致預(yù)測的飼料用糧結(jié)果偏高。鑒于此，本文不再選擇固定的肉料比參數(shù)，而是通過工業(yè)化程度對料肉比進行動態(tài)描述。其中工業(yè)化程度選用工業(yè)化率④來衡量,而傳統(tǒng)飼養(yǎng)的料肉比與工業(yè)化飼養(yǎng)的料肉比數(shù)據(jù)則采用梅艷[14]在中國飼料糧研究報告中所整理出的資料。

(二)構(gòu)建思路及參數(shù)設(shè)定

針對上述提出的系統(tǒng)因素修正思路，嘗試構(gòu)建系統(tǒng)動力學(xué)模型。由于糧食庫存數(shù)據(jù)不易獲取，因而本文摒棄糧食自給率轉(zhuǎn)而使用糧食凈增長量作為最終衡量指標(biāo)，而糧食凈增長量由糧食實際生產(chǎn)量和糧食實際消費量組成。

糧食實際生產(chǎn)側(cè)方面，最終產(chǎn)量由單產(chǎn)、播種面積和糧食折損率構(gòu)成。其中糧食單產(chǎn)的推算中，引用全要素生產(chǎn)率的柯布-道格拉斯(cobb-douglas)生產(chǎn)函數(shù)進行分析。傳統(tǒng)的生產(chǎn)函數(shù)公式為Y=AKαLβ，其中Y表示產(chǎn)出，A為隨科技進步使得糧食生產(chǎn)水平變化的生產(chǎn)轉(zhuǎn)換因子，K為資本投入，L為勞動投入，α和β分別代表資本投入和勞動投入的彈性系數(shù)。由于四川省農(nóng)村勞動力普遍過剩，傳統(tǒng)生產(chǎn)函數(shù)中的勞動因素對糧食單產(chǎn)影響不大。因此，在剔除勞動因素后對影響糧食產(chǎn)量的資本因素進行分解，最終選用單位農(nóng)機投入(P)和單位化肥投入(F)等構(gòu)成四川糧食單產(chǎn)的關(guān)系式：

Y=AiPγFδeui

根據(jù)2015年農(nóng)業(yè)部關(guān)于印發(fā)《到2020年化肥使用量零增長行動方案》，本文將在預(yù)測模型的2020-2030年間維持化肥2020年施用水平不變。至于糧食損耗率方面，汪希成等認(rèn)為已有文獻存在對糧食損耗率低估的可能，而實際損耗率應(yīng)在5%左右波動[26]。

糧食實際消費側(cè)方面，受資源稟賦、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的影響，四川省飼料用糧不能與人均肉類消耗混淆，因此本文通過糧食消費的四大用途構(gòu)建消費側(cè)模型。直接口糧消費主要受到人口規(guī)模和人均糧食消費量的影響，其中人口規(guī)模存量通過出生率、死亡率兩大流量以及環(huán)境承載因子、生育政策因子等輔助變量共同決定，人均糧食消費量方面則假定城鎮(zhèn)人均糧食消費和農(nóng)村人均糧食消費為常數(shù)，通過城鎮(zhèn)化率對總?cè)丝谝?guī)模的描述最后確認(rèn)直接口糧消費；作為第二大糧食消費用途的飼料用糧，采用動態(tài)化的料肉比輔以七大主要畜牧產(chǎn)品產(chǎn)量(生豬、牛肉、羊肉、禽肉、禽蛋、奶制品和水產(chǎn)品)推算；工業(yè)用糧方面，以唐華俊等[27]所給出的年人均工業(yè)用糧在2009年達到82.82kg的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，2006年至2008年的歷時數(shù)值通過全國工業(yè)用糧的年均增速11.3%倒推，鑒于未來不會再出現(xiàn)為消耗陳糧而再現(xiàn)井噴式的用糧增長，因而四川省在2009年后的工業(yè)用糧增幅將不會超過全國平均水平；糧食消費側(cè)中占比最少的種子用糧部分，采用近年全國層面的每單位耕地用種糧的平均水平，結(jié)合未來四川省播種面積的趨勢情況進行推測。最后依照上述分析，繪制出四川省糧食生產(chǎn)與消費情況系統(tǒng)動力學(xué)流圖(見圖1)。

四川省糧食生產(chǎn)與消費系統(tǒng)動力模型中的各變量的初始值分別來自于歷年四川省統(tǒng)計年鑒、歷年中國畜牧業(yè)統(tǒng)計年鑒、中國經(jīng)濟信息網(wǎng)數(shù)據(jù)庫及布瑞克大宗農(nóng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫，并通過統(tǒng)計回歸、趨勢外推及表函數(shù)形式對參數(shù)進行處理，模型中部分主要方程參見表1。

圖1.四川糧食生產(chǎn)與消費情況系統(tǒng)動力學(xué)流圖

變量名稱方程及邏輯關(guān)系式單位變量名稱方程及邏輯關(guān)系式單位人口規(guī)模人口規(guī)模=INTEG(增長人口-減少人口,8169)萬人牛肉料肉比牛肉料肉比=2.5*工業(yè)發(fā)展因子+1.5*(1-工業(yè)發(fā)展因子)Dmnl增長人口增長人口=人口規(guī)模*增長因子萬人城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)因子城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)因子=[(2000,40)-(2050,80)],(2006,33.00),(2015,47.56),(2020,55.90),(2025,64.24),(2030,72.58)]Dmnl減少人口減少人口=人口規(guī)模*減少因子萬人城鎮(zhèn)人口規(guī)模城鎮(zhèn)人口規(guī)模=人口規(guī)模*城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)因子/100萬人人口增長因子增長因子=生育率+生育政策因子Dmnl農(nóng)村人口規(guī)模農(nóng)村人口規(guī)模=人口規(guī)模*(100-城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)因子)/100萬人人口減少因子人口減少因子=IFTHENELSE(環(huán)境承載邊界>=0,死亡率,死亡率*(1-環(huán)境承載能力))Dmnl流動人口因子流動人口因子=0.15Dmnl糧食單產(chǎn)糧食單產(chǎn)=科技貢獻因子*EXP(-0.169921+0.105195*LN(單位機械動力投入)+0.134816*LN(單位化肥投入))萬噸/千公頃直接口糧消費直接口糧消費=(城鎮(zhèn)直接口糧消費+農(nóng)村直接口糧消費)*(1+流動人口因子)萬噸產(chǎn)后折損率產(chǎn)后折損率=0.057Dmnl飼料糧食消費飼料糧食消費=生豬產(chǎn)量*生豬料肉比+牛肉產(chǎn)量*牛肉料肉比+羊肉產(chǎn)量*羊肉料肉比+禽蛋產(chǎn)量*禽蛋料肉比+禽肉產(chǎn)量*禽肉料肉比+乳制品產(chǎn)量*乳制品料肉比+水產(chǎn)品產(chǎn)量*水產(chǎn)品料肉比萬噸糧食生產(chǎn)量糧食生產(chǎn)量=播種面積*糧食單產(chǎn)*(1-產(chǎn)后折損率)萬噸工業(yè)糧食消費工業(yè)糧食消費=人均工業(yè)糧食消費*人口規(guī)模/1000萬噸糧食消費量糧食消費量=(直接口糧消費+飼料糧食消費+工業(yè)糧食消費+種用糧食消費)萬噸種用糧食消費種用糧食消費=0.008905*播種面積萬噸生豬料肉比生豬料肉比=3.5*工業(yè)發(fā)展因子+2.5*(1-工業(yè)發(fā)展因子)Dmnl

四 四川省糧食生產(chǎn)與消費系統(tǒng)情景仿真

(一)模型的測試與檢驗

完成上述分析后，本文運用VensimPLE軟件進行建模，并設(shè)置模型初始時間=2006，結(jié)束時間=2030，時間步長=1，時間單位為年。在運行模型得出結(jié)論之前，還需采用科學(xué)的檢驗方法對所建模型進行測試，JohnD.Stermant歸納了12種測試方法，但全面的測試既不便于操作也沒有必要，一般模型能通過心智模型測試、積分誤差測試及極端情況測試以保證模型一定的可信度，本文將對所建模型進行逐一檢驗。

心智模型測試就是查看系統(tǒng)模擬的行為與已存在數(shù)據(jù)的吻合程度，如果模型的心智測試不能通過，就難以讓人對該模型的預(yù)測產(chǎn)生信任，因此心智模型測試是最直接、最基礎(chǔ)的測試。本文通過錄入模型的初始值和方程得到仿真數(shù)值，通過選取重要變量的仿真值并與其歷史值對比，用以測試模型是否達到了較好的擬合效果。這里的測試以模型中唯一的積分量——人口規(guī)模為例，測試結(jié)果見表2。

表2.四川省人口規(guī)模心智測試對比

通過表2可以發(fā)現(xiàn)，人口規(guī)模的歷史值與仿真值的相對誤差能控制在正負(fù)2%以內(nèi)。本文在逐一對變量做心智測試后發(fā)現(xiàn)，除飼料用糧的仿真數(shù)據(jù)偏大以外，其他模型中輔助變量的相對誤差均能保持較低水平。與統(tǒng)計數(shù)據(jù)的飼料用糧相比，通過肉料比和農(nóng)牧產(chǎn)品產(chǎn)量所得的仿真結(jié)果，與統(tǒng)計數(shù)據(jù)存在一定程度的階躍。究其原因，是因為飼料糧的消費量是企業(yè)及個體養(yǎng)殖戶的市場行為，而糧食局作為政府部門一般無法完全掌握企業(yè)購買或者進口的飼料糧數(shù)量。糧食局統(tǒng)計的數(shù)據(jù)一般來源于政府設(shè)立的糧食批發(fā)中心的數(shù)據(jù)。也就是說，糧食局只能掌握企業(yè)及個體養(yǎng)殖戶從糧食批發(fā)中心購買了多少飼料糧而無法了解具體的企業(yè)及個體養(yǎng)殖戶的實際市場購糧數(shù)量，因此糧食局統(tǒng)計中的飼料用糧數(shù)據(jù)較實際將偏小，而模型的仿真數(shù)值能得到合理的解釋，進而意味著模型能夠通過心智測試檢驗。

積分誤差測試的主要用途是檢測當(dāng)時間間隔變化時，模擬曲線的過渡是否合理。由于本文模型所涉及時間參數(shù)一致，因而在調(diào)整時間間隔后，系統(tǒng)行為曲線仍能保持不變。極端情況測試通常用于檢驗在把模型中某個變量或某幾個變量設(shè)置為極值后，是否會出現(xiàn)無意義值，若出現(xiàn)則表明系統(tǒng)模型中至少存在一個方程，由于不能對極端情況作反應(yīng)而不具備系統(tǒng)穩(wěn)健性。這里以單產(chǎn)方程為例，假設(shè)在極端A情況下，農(nóng)機投入和化肥投入均無限趨近于0(因為對數(shù)而不能取0)，模擬發(fā)現(xiàn)在幾乎完全不投入農(nóng)機與化肥等生產(chǎn)要素的情況下，模型仍能保持一個極低的單產(chǎn)值，是現(xiàn)實中可能出現(xiàn)的系統(tǒng)行為反應(yīng)，符合現(xiàn)實實際糧食單產(chǎn)不可能為負(fù)數(shù)的設(shè)定。其他變量在設(shè)置為極值后同樣具有意義，因此認(rèn)為模型通過極端情況測試。

(二)四川省糧食生產(chǎn)與消費的情景仿真

1.當(dāng)下情景仿真

假設(shè)當(dāng)下糧食生產(chǎn)與消費情景在未來中長期發(fā)展中無較大波動，保持系統(tǒng)的慣性運行，可以得到當(dāng)下情景的仿真結(jié)果：總的來看，四川省的糧食凈增長在未來中長期會保持負(fù)值，且在外界環(huán)境不作任何改變的情況下，到2030年四川省糧食的產(chǎn)需缺口還會被不斷拉大至2000萬噸以上。其原因在于糧食實際產(chǎn)量所維持緩慢穩(wěn)步增長遠(yuǎn)不足以彌補增長迅速的糧食實際消費需求。

糧食實際生產(chǎn)方面，影響產(chǎn)量的單產(chǎn)保持逐年增長，而在現(xiàn)有耕地情景下播種面積隨科技進步所引起復(fù)種指數(shù)的增長而緩慢增加。在保持糧食折損率不變的情況下，估計至2030年四川省糧食產(chǎn)量能達到3500萬噸左右?？傮w而言，四川省糧食生產(chǎn)受農(nóng)業(yè)勞動力素質(zhì)、農(nóng)業(yè)科技轉(zhuǎn)化率、糧食耕地等制約因素的影響，產(chǎn)量僅保持0.7%的年均增速。

相較而言，糧食實際消費量增長則較快,截至2030年將消耗約5500萬噸糧食，主要由直接口糧消費和飼料用糧消費這兩大食物類糧食消費組成，占總消費約80%，其中以飼料用糧為四川省糧食消費需求增長的主要動因。伴隨著畜牧產(chǎn)品飼養(yǎng)的工業(yè)化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化以及居民實物消費結(jié)構(gòu)向畜牧產(chǎn)品等蛋白質(zhì)食物的升級，四川省畜牧產(chǎn)品的產(chǎn)量和料肉比均順勢上漲，進而引起飼料糧消費量的節(jié)節(jié)攀升，呈現(xiàn)出剛性增長態(tài)勢。預(yù)計在2030年攀升至約2543萬噸左右，超過同時期口糧700萬噸，取代直接口糧消費成糧食消費結(jié)構(gòu)中占比最大的一部分。與同期飼料糧食消費量相比，口糧的直接消費量則逐年降低，將從現(xiàn)在將近2000萬噸下降至2030年的1850萬左右，降至糧食實際總消費量的1/3。究其原因在于不斷增長的城鎮(zhèn)化率，據(jù)測算2020年四川省城鎮(zhèn)化率將達55.8%，這與韓立達等[28]預(yù)測基本相當(dāng)，預(yù)計在2030年四川省城鎮(zhèn)化率將觸及70%大關(guān)。而城鎮(zhèn)化率的提升意味著未來將有更多人從參與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)村居民轉(zhuǎn)變?yōu)閺氖路寝r(nóng)行業(yè)的城鎮(zhèn)居民。一方面，城市居民在食物結(jié)構(gòu)上會攝取更多的高能量畜牧產(chǎn)品和較少的低碳水化合物的谷物，因而在膳食結(jié)構(gòu)升級的道路上會減少直接口糧的需求轉(zhuǎn)而對畜牧產(chǎn)品提出更高的要求；另一方面，隨著從事糧食生產(chǎn)的勞動者減少，未來保障糧食安全的重任將可能更向政府傾斜。

圖2.二孩政策對糧食消費量及凈增量的促進效果

工業(yè)用糧作為糧食消費結(jié)構(gòu)中第三大糧食用途，在近些年提出的保障食物用糧安全的戰(zhàn)略下，工業(yè)用糧的發(fā)展勢必會得到控制，僅能維持常態(tài)增長。而從仿真結(jié)果來看工業(yè)糧食消費在未來的消費結(jié)構(gòu)中的比重幾乎不變(維持在20%以下)；種子用糧主要受播種面積的影響，在不改變現(xiàn)有耕地政策及復(fù)種指數(shù)的情境下，預(yù)計未來種子用糧保持約每年不足60萬噸的消耗。生產(chǎn)與消費兩側(cè)的差值將致使四川長期處于糧食無法完全自給的境況，這也是由四川省農(nóng)牧產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)所決定，因而需要通過外調(diào)糧食來滿足省內(nèi)的糧食消耗。

2.二孩政策的消費促進效果比較

有關(guān)研究認(rèn)為，二孩政策的放開將可能成為推動糧油食品消費的驅(qū)動因素，對于該政策具體能對糧食消費產(chǎn)生多大的促進效果卻鮮有文獻分析。因此，本文在模型建立初始就在政策生效年加入了生育政策因子。如若去掉該生育政策因子，則可以對二孩政策對四川省糧食消費促進效果進行對比。于是，本文在控制其他變量不變的同時，去掉生育政策因子對模型的影響，得到未實施二孩政策的糧食消費情況(見圖2)。可以看出，在不推行“二孩政策”的情景下，未來糧食消費在總量上較之推行“二孩政策”稍有減少，截至2030年約降低150萬噸的糧食消費。結(jié)果顯示，二孩政策的推行對糧食總消費量約有年均1.85%增長率的促進。盡管二孩政策會加大四川省糧食的供求缺口，但在人口老齡化等社會問題趨重的背景下，二孩政策的放開在所難免，因而需尋求在生產(chǎn)側(cè)方面的補償。

3.減少糧食產(chǎn)后折損情景仿真

糧食產(chǎn)后折損問題是抑制四川省糧食供給量不可忽視的因素之一[29]。高比例的糧食折損率出現(xiàn)在糧食產(chǎn)后的收獲、貯藏、運輸及加工等每一個環(huán)節(jié)中，而糧食產(chǎn)后折損一方面浪費了大量資源(如耕地、水資源及人力物資的投入)，另一方面增加了糧食調(diào)入或進口的依存度，有悖于實現(xiàn)糧食安全新戰(zhàn)略。由于四川省總體自然氣候陰雨潮濕，部分地區(qū)仍采用較為落后的人工收割、脫粒、干燥，并無法在貯藏和運輸過程中做到低溫、干燥、防蟲、防霉等措施，使得糧食產(chǎn)后損耗保持較高水平。

圖3.減少糧食產(chǎn)后折損情景下的產(chǎn)量 圖4.增強農(nóng)業(yè)科技進步情景下產(chǎn)量

因此，倘若四川省提高農(nóng)機化水平以減少在收獲、脫粒環(huán)節(jié)的不必要折損，通過整合各方資源完備糧食貯備體系，降低收獲損耗的同時達到“藏糧于科技”的糧食儲備要求，應(yīng)當(dāng)是提高糧食有效生產(chǎn)的最直接途徑。本文在保持其他參數(shù)不變的情況下，通過改變糧食產(chǎn)后綜合折損率進行情景仿真。在此情景中，設(shè)置折損率為2%，得到仿真結(jié)果如下：(1)產(chǎn)量趨勢不會變化(見圖3)，仍維持緩慢平穩(wěn)增長，到2030年糧食有效實際生產(chǎn)將達到3577.86萬噸，產(chǎn)量較折損率更改前增長135.08萬噸。(2)糧食凈增長方面，截至2030年仍有逾1500萬噸的缺口，這說明僅僅改善糧食產(chǎn)后各環(huán)節(jié)的損耗仍無法擺脫需要大量引入糧食的大環(huán)境，因此需要從其他方面改善以增加糧食的總產(chǎn)出。

4.增強農(nóng)業(yè)科技進步情景仿真

科技作為第一生產(chǎn)力，是我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要支撐和推動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要力量，同時也是保障四川糧食增產(chǎn)的根本出路?！笆濉逼陂g，四川省一方面逐步完善農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新和服務(wù)體系，另一方面育成并研發(fā)了眾多農(nóng)牧作物新品種，全省農(nóng)業(yè)科技進步貢獻率達55%[30]。盡管取得了不錯的成效，但仍與農(nóng)業(yè)科技較為先進的地區(qū)存在差距。因此，假定四川省政府加大對農(nóng)業(yè)科技及基礎(chǔ)建設(shè)的財政投入，行動上立足于提高農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新能力和成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用水平，再輔以政策上的有效引導(dǎo)，并支持農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新要素向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)集聚，四川省每年的糧食單產(chǎn)能在上一年的單產(chǎn)基礎(chǔ)上增長0.5%。在保持其他參數(shù)不變的情況下進行情景仿真，我們可以看出糧食單產(chǎn)將隨科技進步逐年提升，并最終促進糧食總產(chǎn)量在播種面積不變的情況下增產(chǎn)11.8%，于2030年攀升至3849.05萬噸(見圖4)。因而相比于當(dāng)下情景，完善科技農(nóng)業(yè)的發(fā)展機制、加強農(nóng)業(yè)技術(shù)的革新與推廣，對達到糧食增產(chǎn)的目的有著不容忽視的作用。但同時也能看出僅是糧食單產(chǎn)的提升對于四川省糧食總產(chǎn)格局的改變?nèi)燥@乏力，耕地約束仍然是四川糧食增產(chǎn)最大的瓶頸。

五 結(jié)論與建議

(一)結(jié)論

深入了解并預(yù)測糧食主產(chǎn)區(qū)的生產(chǎn)與消費趨勢，有助于全國糧食安全戰(zhàn)略的即時調(diào)整。由于糧食系統(tǒng)本身具有不容忽視的動態(tài)性、反饋性等特征，因而本文選用系統(tǒng)動力學(xué)理論建立模型，結(jié)合四川省情況進行參數(shù)修正與情景仿真后，得到以下結(jié)論。

1.在當(dāng)下情景下，四川省糧食實際消費量和產(chǎn)量都將持續(xù)上漲，并呈現(xiàn)供需缺口不斷擴大的趨勢特點。消費側(cè)方面，直接口糧消費比重略有下降，至2030年約產(chǎn)生1847.98萬噸口糧需求缺口，占糧食總消費量的1/3；而飼料糧食消費將成為未來四川省糧食消費量增長的主要驅(qū)動因素，其比重也將超過直接口糧消費，占到總消費量逾40%；工業(yè)糧食消費保持緩慢的增長態(tài)勢，至2030年將接近1000萬噸；種用糧食消費仍將在糧食用途結(jié)構(gòu)中占比最末，在耕地面積基本不變的條件下仍僅占到總消費比重1%左右。糧食生產(chǎn)側(cè)方面，如不突破諸如產(chǎn)后折損、農(nóng)業(yè)科技滯后等條件的約束，2030年四川糧食生產(chǎn)量將達到3442.78萬噸，未來四川省糧食市場仍將長期處于入不敷出的境況。

2.鑒于糧食實際消費需求難以更改，二孩政策的實施所增加的糧食供給負(fù)擔(dān)需要從其他方面來進行補償。從已有的兩個生產(chǎn)方面的情景仿真來看，減少糧食產(chǎn)后折損率和增強農(nóng)業(yè)科技進步兩組情景均具備填補二孩政策所帶來的消費增長的能力，但短期內(nèi)在總量上仍舊不能改變糧食無法自足的現(xiàn)狀，需要進一步從其他因素上考慮開發(fā)糧食的增產(chǎn)潛力。

(二)建議

綜上分析，本文認(rèn)為四川省為保障順利實施糧食安全戰(zhàn)略，應(yīng)做好以下幾點工作。

1．改變種植品種結(jié)構(gòu)，應(yīng)對未來需求變化。毋庸置疑，飼料用糧消費將逐步成為未來四川省糧食消費量的主力軍，因而根據(jù)糧食消費結(jié)構(gòu)的變化實時調(diào)整糧食種植的品種結(jié)構(gòu)是保障四川省糧食安全工作的重點。結(jié)合“川糧優(yōu)化工程”重點推廣達到國標(biāo)一、二級標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)稻品種，以滿足口糧消費。在水稻單產(chǎn)水平提高的前提下，由于口糧消費的下降，可置換出一部分土地，擴大玉米種植面積，穩(wěn)定小麥、馬鈴薯種植。同時，結(jié)合山區(qū)和牧區(qū)實際，轉(zhuǎn)變長期以來以生豬飼養(yǎng)為主的耗糧型養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展草食性畜牧業(yè)，以滿足居民消費結(jié)構(gòu)升級對動物性蛋白的需要。作為傳統(tǒng)的糧食主產(chǎn)區(qū)，盡管達到完全自給有著諸多困難，但仍應(yīng)根據(jù)消費需求、立足長遠(yuǎn)地適當(dāng)調(diào)整糧食種植的品種結(jié)構(gòu)，做好四川省糧食生產(chǎn)市場的宏觀調(diào)控工作。

2.增強農(nóng)業(yè)科技進步，減少糧食產(chǎn)后折損。科技進步是突破資源和市場對我國農(nóng)業(yè)雙重制約的根本出路。未來四川省可以通過強化農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新能力，加快農(nóng)業(yè)科技成果孵化與轉(zhuǎn)化，逐步完善農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新體系建設(shè)等，來促進糧食產(chǎn)量的有效提高。經(jīng)本文模擬證實，通過提高糧食生產(chǎn)者認(rèn)識，加強如烘干設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，減少蟲、鼠、霉等對糧食的損害，以降低糧食“從田間到餐桌”中各流通貯備環(huán)節(jié)的折損，同樣具備糧食增產(chǎn)的功能。

3.正確引導(dǎo)膳食結(jié)構(gòu)，全面提升營養(yǎng)水準(zhǔn)。四川省作為產(chǎn)酒大省，具有深厚的飲酒文化，但從營養(yǎng)及耗糧食角度來看，酒屬于營養(yǎng)報酬率低的產(chǎn)品，相較而言，水產(chǎn)品及乳制品則擁有其他農(nóng)產(chǎn)品所無法比擬的高營養(yǎng)低糧耗的優(yōu)點。因而通過引導(dǎo)人們膳食結(jié)構(gòu)向正確的方向升級，一方面能提升居民營養(yǎng)水準(zhǔn)，另一方面又能減少未來糧食的供需缺口。

注釋：

①根據(jù)國家統(tǒng)計局關(guān)于2016年糧食產(chǎn)量的公告，因糧食播種面積調(diào)減和結(jié)構(gòu)調(diào)整，2016年糧食產(chǎn)量比2015年減少了0.8%。

③2015年四川省流動人口1539.41萬人，占總?cè)丝诩s16%。因此在模型中采取上調(diào)15%作為上調(diào)系數(shù)方案，在加入系數(shù)后口糧實際消費量能與歷史數(shù)值擬合較好。

④工業(yè)化率(工業(yè)化率是指工業(yè)增加值占全部生產(chǎn)總值的比重)在2007年后不再作為統(tǒng)計指標(biāo)出現(xiàn)，本文所使用的工業(yè)化程度指標(biāo)用歷史工業(yè)化率的趨勢外推數(shù)值描述。

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[責(zé)任編輯：鐘秋波]

2017-02-08

四川省社會科學(xué)研究重點研究基地項目“新常態(tài)下四川省糧食生產(chǎn)新動力研究”(SC15E093)。

汪希成(1968—)，男，新疆奎屯人，經(jīng)濟學(xué)博士，西南財經(jīng)大學(xué)中國西部經(jīng)濟研究中心教授、碩士生導(dǎo)師，研究方向為糧食安全、農(nóng)村公共品供給； 潘虹宇(1992—)，男，上海人，西南財經(jīng)大學(xué)中國西部經(jīng)濟研究中心碩士研究生，研究方向為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學(xué)。

F326.11

A

1000-5315(2017)03-0070-10