城鎮(zhèn)化與糧食安全的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系測度與特征分析
——以中原經(jīng)濟區(qū)為例

楊 丹， 龐 博， 張鵬巖， 李顏顏

(河南大學環(huán)境與規(guī)劃學院，河南開封 475004)

當前，我國在開放的市場經(jīng)濟條件下，城鎮(zhèn)化加速發(fā)展已成為必然趨勢，但在其加速發(fā)展的同時，勢必會對我國各方面帶來不同程度的影響，其中糧食安全是不容忽視的重要環(huán)節(jié)。糧食安全是國家安全的基礎(chǔ)，近年來全球性糧食危機日益凸顯[1]。十八大以來發(fā)展新型城鎮(zhèn)化成為未來發(fā)展的主要方向，由此引發(fā)城鎮(zhèn)化視角下的糧食安全研究，一方面在城鎮(zhèn)化加速發(fā)展的同時，在一定程度上有利于擴大農(nóng)耕經(jīng)營規(guī)模；另一方面，城鎮(zhèn)化加速發(fā)展可能導致占地擴城以及農(nóng)耕勞動力缺失現(xiàn)象嚴重。中國正處于城市化、工業(yè)化的快速發(fā)展時期，耕地資源日益受到更多行業(yè)競爭的影響，尤其表現(xiàn)為部分農(nóng)地非農(nóng)化的現(xiàn)象，嚴重影響國家的糧食安全，并已引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。因此，解決區(qū)域糧食安全問題，深入研究典型區(qū)糧食生產(chǎn)的變化規(guī)律及特征是在人口劇增和耕地后備資源減少情況下的關(guān)鍵，對解決區(qū)域糧食短缺問題、優(yōu)化糧食生產(chǎn)模式具有重大意義。目前，關(guān)于城鎮(zhèn)化與糧食安全的關(guān)系除了上述觀點外，國內(nèi)外學者在相關(guān)領(lǐng)域展開了廣泛的研究。Godfray等認為，未來糧食安全保障最可能的情景是在同等面積甚至更少的耕地上生產(chǎn)更多的糧食[2]；劉彥隨等認為，對于人口基數(shù)較大的中國，糧食安全是一個硬性約束條件，其發(fā)展狀況健康與否對我國城市化進程影響極大，中國可持續(xù)發(fā)展的必要前提是保持糧食自給的規(guī)律性[3-4]；臧武芳等認為，糧食安全是城鎮(zhèn)化健康發(fā)展的基礎(chǔ)[5]；吳文斌等基于空間模型對全球糧食安全問題進行了評價[6]。多數(shù)學者認為城鎮(zhèn)化在一定程度上對糧食安全構(gòu)成不利影響，王桂新等從人口城市化和土地城市化兩方面分析對糧食安全的影響，綜合各方面發(fā)展特征認為城市化對中國糧食安全構(gòu)成不利影響[7]；郭兵從產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移角度出發(fā)認為，城鎮(zhèn)化的發(fā)展誘導耕地等糧食生產(chǎn)資源向非農(nóng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，在短期內(nèi)城鎮(zhèn)化與糧食安全將呈現(xiàn)強約束狀態(tài)[8]；杜江等基于協(xié)整檢驗、脈沖響應(yīng)及方差分解等模型對城鎮(zhèn)化與糧食安全之間的關(guān)系進行分析發(fā)現(xiàn)，長期內(nèi)城鎮(zhèn)化發(fā)展促進糧食產(chǎn)量增長，而短期內(nèi)二者之間仍存在一系列的沖突和矛盾[9]；趙敏勇對新型城鎮(zhèn)化背景下的耕地保護進行研究認為，城鎮(zhèn)化在快速推進過程中，其本身及其延伸效應(yīng)對耕地保護都造成一定的負面影響，從而對糧食安全構(gòu)成威脅[10]；Satterthwaite等從不同角度論證了城鎮(zhèn)化發(fā)展對糧食安全造成不同程度的負面影響[11]。同時也有學者對此持反對意見，黃季焜等通過對城鎮(zhèn)化率、糧食產(chǎn)量、耕地規(guī)模經(jīng)營率、耕地面積等4個指標進行相關(guān)分析，認為糧食產(chǎn)量與城鎮(zhèn)化率無顯著關(guān)系，城鎮(zhèn)化發(fā)展不能對糧食安全造成威脅[12-13]。還有學者從其驅(qū)動因子角度出發(fā)，分析不同因子對城鎮(zhèn)化與糧食安全的影響，柯新利等采用灰色預測模型、層析分析法等對武漢城市圈的經(jīng)濟發(fā)展與糧食安全進行研究，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域土地資源區(qū)際優(yōu)化配置可以滿足其糧食安全對耕地的需求，因此在保障城鎮(zhèn)化發(fā)展的同時須考慮糧食安全與土地資源優(yōu)化配置的關(guān)系[14]；劉笑彤等運用Excel軟件及預測理論對山東省糧食安全進行研究，發(fā)現(xiàn)保障糧食安全、減輕耕地壓力的根本途徑是依靠增加投入和科技進步[15]；郭劍雄認為，在城鎮(zhèn)化進程中糧食安全壓力變換呈現(xiàn)倒“U”形曲線，因此對于人口密集型國家，保障糧食安全須要滿足在城鎮(zhèn)化推進中耕地減少導致糧食生產(chǎn)的損失，不能大于同期農(nóng)業(yè)技術(shù)進步所獲得的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的提高[16]；宋小青等從糧食安全的影響因素角度出發(fā)，通過比較分析、空間與計量等手段對其驅(qū)動因子進行分析認為，保障糧食安全還應(yīng)考慮到農(nóng)民種糧積極性對耕地集約利用造成的影響以及土地資源的合理分配[17-18]。綜上可見，學者們對城鎮(zhèn)化與糧食安全的研究雖取得了一定的成果，在一定程度上為本研究提供了借鑒意義，但多數(shù)是定性方面的研究較詳細，在定量方面還略顯不足，主要表現(xiàn)在以下幾點：第一，多數(shù)研究僅以單一指標或模型對城鎮(zhèn)化與糧食安全之間的關(guān)系進行分析，忽略了對分別影響二者發(fā)展的因素及這些因素間的相互關(guān)系進行分析；第二，現(xiàn)有研究大多是從宏觀角度以全國或省域為單位進行分析，很少對局地或區(qū)域進行研究；第三，研究結(jié)果多數(shù)是基于理論及經(jīng)驗斷定，得出二者間的協(xié)調(diào)關(guān)系，并未及時明確協(xié)調(diào)依據(jù)、結(jié)果分析及優(yōu)化路徑。因此，本研究以中原經(jīng)濟區(qū)30個地級市2縣1區(qū)為研究對象，從多角度深入分析城鎮(zhèn)化與糧食安全之間的關(guān)系及二者間的相互影響，以期為中原經(jīng)濟區(qū)及全國未來城鎮(zhèn)化與糧食安全的協(xié)調(diào)發(fā)展提供借鑒。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

自2011年10月《國務(wù)院關(guān)于支持河南省加快建設(shè)中原經(jīng)濟區(qū)的指導意見》出臺以來，中原經(jīng)濟區(qū)再次成為我國經(jīng)濟發(fā)展所關(guān)注的熱點地區(qū)，其作為中國重要的糧食生產(chǎn)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)基地，在社會經(jīng)濟發(fā)展過程中發(fā)揮著越來越重要的作用，既是我國重要的經(jīng)濟戰(zhàn)略地區(qū)，有深厚的文化底蘊、巨大的市場潛力、突出的糧食優(yōu)勢，同時也是我國重要的交通樞紐地區(qū)。特別是2012年11月國務(wù)院批復《中原經(jīng)濟區(qū)規(guī)劃》之后，建設(shè)中原經(jīng)濟區(qū)更加具有代表性。我國作為糧食大國，糧地關(guān)系長期處于緊張狀態(tài)[19]，因此對于城鎮(zhèn)化與糧食安全的研究則成為中原經(jīng)濟區(qū)健康發(fā)展的又一重要推動力。中原經(jīng)濟區(qū)是以中原城市群為支撐、包括河南全省及周邊4省部分地區(qū)(圖1)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

以中原經(jīng)濟區(qū)地級市為研究對象，以2005—2015年為研究區(qū)間，由于所涉2縣1區(qū)地理面積較小，數(shù)據(jù)收集有限，因此選用其所屬山東省泰安市數(shù)據(jù)代表東平縣，安徽省淮南市數(shù)據(jù)代表潘集區(qū)和鳳臺縣，對中原經(jīng)濟區(qū)城鎮(zhèn)化和糧食安全的關(guān)系進行探究。本研究數(shù)據(jù)主要來源于相應(yīng)年份各地區(qū)統(tǒng)計年鑒、國家統(tǒng)計局年度統(tǒng)計資料、國家和政府等相關(guān)部門發(fā)布的公告等，部分數(shù)據(jù)根據(jù)所屬省(市、區(qū))相關(guān)年鑒的數(shù)據(jù)修正所得。

2 研究模型與方法

首先，采用耦合協(xié)調(diào)模型對城鎮(zhèn)化與糧食安全進行研究，分析得出二者間的關(guān)系；其次，在得出二者協(xié)調(diào)程度的基礎(chǔ)上采用城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展指數(shù)測算和土地利用動態(tài)度模型對城鎮(zhèn)化自身發(fā)展進行分析，采用耕地壓力指數(shù)、土地資源承載力模型、土地資源承載指數(shù)(LCCI)模型對糧食安全進行研究；最后，綜合分析城鎮(zhèn)化與糧食安全間的關(guān)系及二者自身的發(fā)展因素，并得出相應(yīng)的結(jié)論與討論。

2.1 城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展水平

采用加權(quán)平均法計算城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展水平指數(shù)(F)[20]，計算公式為：

(1)

式中：j表示該系統(tǒng)中指標數(shù)量；rj表示相應(yīng)指標權(quán)重，vij表示城市i第j個指標的標準化值；n表示指標個數(shù)。

2.2 糧食安全測度

2.2.1 耕地壓力指數(shù)模型 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最基本條件即耕地資源，糧食生產(chǎn)勢必會受到耕地資源在數(shù)量和質(zhì)量變化上的影響，從而影響糧食安全水平[21]。耕地壓力指數(shù)即最小人均耕地面積與實際人均耕地面積的比值[22-26]，計算公式為：

(2)

式中：K表示耕地壓力指數(shù)；Smin表示最小人均耕地面積；S表示實際人均耕地面積。值得注意的是，當K<1時，S>Smin，耕地無明顯壓力；當K=1時，S=Smin，則須實施耕地保護措施，以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生活需求；當K>1時，S

一般情況下，最小人均耕地面積的計算公式為：

(3)

式中：Smin表示最小人均耕地面積；β表示食物自給率(我國是農(nóng)業(yè)大國，中原經(jīng)濟區(qū)又屬于農(nóng)業(yè)大區(qū)，食物自給程度較高，因此本研究采用100%[27])；Gr表示人均食物需求量(依據(jù)相關(guān)研究，研究區(qū)的食物需求量均采用400 kg/人[27])；p表示食物單產(chǎn)量；q表示糧食播種面積占農(nóng)作物總播種面積的比重；k表示復種指數(shù)。

2.2.2 土地資源承載力模型(LCC) 土地資源承載力模型即以人均糧食安全消費標準為前提，來揭示土地資源超載或盈余的狀態(tài)[28]。計算公式為：

(4)

式中：LCC表示土地資源承載力，人；G表示糧食總產(chǎn)量，kg；Gpc表示人均糧食消費標準，kg/人。本研究依據(jù)中國人均消費達到營養(yǎng)安全的要求，將400 kg作為人均糧食消費[29]。

2.2.3 土地資源承載指數(shù)模型(LCCI) 土地資源承載指數(shù)模型是用來判斷中原經(jīng)濟區(qū)過去與現(xiàn)在實際人口與土地承載力之間的關(guān)系[28]，計算公式為：

(5)

式中：LCC表示土地資源承載力，人；Pα表示實際人口數(shù)量，人；Rp表示人口超載率；Rg表示糧食盈余率(表1)。

表1 土地資源承載力評價標準

2.3 耦合性測度

2.3.1 功效函數(shù) 由于標準化后的數(shù)據(jù)受實際值和最小、最大值的影響，且城鎮(zhèn)化指標和糧食安全指標間存在正、負指標，因此采用無差標準化法來消除指標間單位的差異，計算公式如下[30]。

(6)

本研究選用熵值法來消除不同指標間的單位差異，計算得出中原經(jīng)濟區(qū)耦合指標權(quán)重作為最終的指標權(quán)重[31]。

2.3.2 耦合協(xié)調(diào)度模型 生態(tài)系統(tǒng)中各子系統(tǒng)保持有序發(fā)展的關(guān)鍵在于其內(nèi)部間的相互協(xié)同性，而系統(tǒng)各參量在發(fā)展過程中產(chǎn)生協(xié)同作用的強弱程度可通過耦合度度量。運用耦合度模型能夠分析中原經(jīng)濟區(qū)發(fā)展過程中城鎮(zhèn)化與糧食安全之間的耦合階段特征。

本研究將城鎮(zhèn)化與糧食安全2個系統(tǒng)間的影響程度定義為耦合模型。該模型由發(fā)展度(T)、耦合度(C)、協(xié)調(diào)度(D)3個部分組成[30]。

T=au1+bu2。

(7)

式中：T表示發(fā)展度；a、b表示待定系數(shù)，研究結(jié)果表明城鎮(zhèn)化與糧食安全的貢獻程度相同，因此取a=0.5，b=0.5；u1表示城鎮(zhèn)化系統(tǒng)綜合評價值；u2表示糧食安全系統(tǒng)綜合評價值。

(8)

式中：C表示耦合度，C∈[0，1]；u(n=1，2，…，m)表示各子系統(tǒng)評估值；m表示子系統(tǒng)的個數(shù)。由于本研究只有城鎮(zhèn)化與糧食安全2個子系統(tǒng)，因此m=2。可推導得出：

(9)

式中：u1表示城鎮(zhèn)化系統(tǒng)綜合評價值；u2表示糧食安全系統(tǒng)綜合評價值。

D=(C×T)1/2。

(10)

式中：T表示城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與糧食安全系統(tǒng)的協(xié)調(diào)指數(shù)。

本研究以完整性、層次性、動態(tài)性為原則構(gòu)建評價指標體系(表2)。在參考已有研究的基礎(chǔ)上[32-36]，根據(jù)協(xié)調(diào)度D將人口城鎮(zhèn)化與土地城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)類型分為4個協(xié)調(diào)階段10個協(xié)調(diào)發(fā)展亞類，再根據(jù)u1與u2的對比關(guān)系將其分為3種不同的類型(表3)。

3 結(jié)果與分析

3.1 城鎮(zhèn)化測度分析

運用公式(1)計算中原經(jīng)濟區(qū)各地級市及全區(qū)域城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展水平指數(shù)值(圖2)。由圖2可知，中原經(jīng)濟區(qū)城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展指數(shù)的平均值為25.96，其中河南省鄭州市(41.41%)、洛陽市(35.59%)、新鄉(xiāng)市(32.12%)等7個地市，河北省邢臺市(29.18%)、邯鄲市(38.41%)，山東省聊城市(27.11%)，山西省長治市(32.33%)、晉城市(32.50%)均高于全區(qū)城鎮(zhèn)化平均水平，說明隨著中部崛起和《中原經(jīng)濟區(qū)規(guī)劃》等的批復，中原經(jīng)濟區(qū)的社會經(jīng)濟發(fā)展水平有明顯提高。而河南省開封市、鶴壁市，安徽省宿州市等遠低于全區(qū)平均水平，其中安徽省所涉地市表現(xiàn)最明顯。區(qū)域內(nèi)極差值為26.54，可見中原經(jīng)濟區(qū)城鎮(zhèn)化發(fā)展雖整體呈穩(wěn)步上升趨勢，但仍存在明顯的地域差異。

3.2 系統(tǒng)聚類分析

在進行城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展水平分區(qū)時，僅通過F值圖比較城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展水平不能有效對各地區(qū)進行歸類，進而找出同類間的共性或異類間的差異性。須要對其進行綜合評價和排序，而聚類分析能滿足這一需要，按照研究對象的本身特性，根據(jù)一定的類定義準則將研究對象物以類聚。因此，為使研究結(jié)果進一步明晰，以全區(qū)域平均水平為中心點，采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件SPSS系統(tǒng)聚類分析法對研究區(qū)各地市的城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展水平指數(shù)進行聚類分析(圖3)。由圖3可知，中原經(jīng)濟區(qū)城鎮(zhèn)化發(fā)展水平雖整體上呈穩(wěn)步提升階段，但不同省的地級市城鎮(zhèn)化發(fā)展水平不均衡，可將中原經(jīng)濟區(qū)各地市劃分為5類：第1類，河南省鄭州市、邯鄲市、洛陽市、濟源市。以區(qū)域內(nèi)唯一省會鄭州市為高值區(qū)，自中部崛起以來，商品交易所、航空港區(qū)等相繼在鄭州市成立，帶動其城市經(jīng)濟發(fā)展，并逐漸向國家中心城市靠攏；洛陽市原有的經(jīng)濟基礎(chǔ)以及通過近10年將經(jīng)濟中心由工業(yè)轉(zhuǎn)向旅游業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型，促使其城鎮(zhèn)化水平逐年提升；濟源市自2005年升格為省轄市后，豫光金鉛、濟源鋼鐵等使得奇境記發(fā)展迅猛，從而推動城鎮(zhèn)化的進一步提升。第2類，河南省周口市、許昌市、晉城市、長治市、新鄉(xiāng)市。區(qū)位是影響城鎮(zhèn)化水平不可或缺的一大重要因素，其中許昌市、新鄉(xiāng)市分別位于省會的南北兩側(cè)，長治市、晉城市、周口市均位于省界交匯處，受區(qū)域經(jīng)濟帶動作用較強，城鎮(zhèn)化發(fā)展水平較高。第3類，河南省焦作市、邢臺市、聊城市、三門峽市、南陽市、安陽市。由該6個城市的地理位置明顯可以看出中原經(jīng)濟區(qū)的城鎮(zhèn)化發(fā)展水平是中心-外圍延伸型發(fā)展趨勢。其中，因煤而興的焦作市、安陽市受經(jīng)濟基礎(chǔ)的影響，加之發(fā)展重心逐漸向文化旅游業(yè)的成功轉(zhuǎn)型，是典型的經(jīng)濟帶動城鎮(zhèn)發(fā)展的城市之一；邢臺市“東出西聯(lián)，南承北接”的區(qū)位特征，聊城市、三門峽市、南陽市分別為華北、華中、華東交界的交通樞紐區(qū)、豫晉陜交界的經(jīng)濟、文化中心和豫鄂陜交界的區(qū)域性中心城市，區(qū)域特征明顯成為影響其城鎮(zhèn)化水平的主要驅(qū)動力。第4類，河南省平頂山市、山東省泰安市、山西省運城市、河南省濮陽市、山東省菏澤市、河南省駐馬店市、河南省開封市、河南省商丘市、河南省淮南市、河南省信陽市、安徽省蚌埠市。均位于中原經(jīng)濟區(qū)城市經(jīng)濟圈外圍，受省會城市經(jīng)濟圈的輻射效應(yīng)較差，因此其城市發(fā)展水平較低。值得注意的是，緊鄰省會邊緣的開封市由于受政策、文化等的影響導致其經(jīng)濟發(fā)展緩慢。第5類，安徽省阜陽市、安徽省淮北市、河南省鶴壁市、安徽省亳州市、河南省漯河市、安徽省宿州市。受多種因素的影響，該類城市城鎮(zhèn)化發(fā)展水平為全區(qū)域最低，其中豫北和豫中的鶴壁市和漯河市雖依靠資源、區(qū)位優(yōu)勢積極承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移發(fā)展經(jīng)濟，但仍處于經(jīng)濟帶動城鎮(zhèn)化發(fā)展緩慢增長的未飽和階段；其余位于皖北區(qū)域的4個城市則受區(qū)域和內(nèi)生力量薄弱的影響，城鎮(zhèn)化水平仍有待提高。綜上可見，中原經(jīng)濟區(qū)在城鎮(zhèn)化發(fā)展過程中應(yīng)注意區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，加強低水平地區(qū)的城鎮(zhèn)化建設(shè)。

表2 城鎮(zhèn)化與糧食安全關(guān)系研究指標體系

注：土地城鎮(zhèn)化中的土地面積均采用行政區(qū)域土地面積表示；固定資產(chǎn)投資數(shù)據(jù)采用按城鄉(xiāng)及三次產(chǎn)業(yè)分的全社會固定資產(chǎn)投資；各市財政收入采用各市公共財政預算收入表示。

表3 城鎮(zhèn)化與糧食安全協(xié)調(diào)等級劃分

3.3 糧食安全測度分析

3.3.1 耕地壓力指數(shù)空間格局演化 耕地是糧食安全生產(chǎn)的第一影響因素，因此分析研究區(qū)糧食安全首先應(yīng)明確該區(qū)域耕地壓力，以便提出針對性依據(jù)。因此利用公式(2)和公式(3)測算出中原經(jīng)濟區(qū)耕地壓力指數(shù)(圖4)，從而有利于更明確地分析阻礙中原經(jīng)濟區(qū)糧食安全健康發(fā)展的因素，促進中原經(jīng)濟區(qū)糧食健康發(fā)展并與城鎮(zhèn)化發(fā)展相協(xié)調(diào)提供針對性建議。其中，2005年是研究期初年，同時也是“十五”規(guī)劃的終止年；2011年是“十二五”規(guī)劃期初年；2015年是研究期末年，同時也是“十二五”規(guī)劃的終止年。因此，重點對2005、2011、2015年中原經(jīng)濟區(qū)各地市耕地壓力指數(shù)的空間特征進行分析。

由圖4可知，中原經(jīng)濟區(qū)自21世紀以來，耕地有明顯壓力的地區(qū)整體上呈波動減少趨勢，其空間上呈現(xiàn)出“西高東低，北高南低”的格局，原因在于中原經(jīng)濟區(qū)主要以鄭州、開封、洛陽等市為中心，其經(jīng)濟發(fā)展速度較快，糧食產(chǎn)量的增長速度相對城鎮(zhèn)化的發(fā)展速度明顯較低。2005年7個城市耕地壓力明顯，其中耕地壓力最大值出現(xiàn)在三門峽地區(qū)，指數(shù)達1.8，這與當?shù)刈匀画h(huán)境引起的人口超載有很大的關(guān)系，由于該地不適合種植糧食作物，因此導致人口增加速度明顯快于糧食產(chǎn)量，造成耕地壓力增大；2011年耕地壓力明顯的城市減少為5個，其中受《土地管理法》的實施以及山西省加大耕地保護力度的影響，運城市和晉城市均實現(xiàn)了由耕地壓力明顯區(qū)域向耕地無明顯壓力區(qū)域的轉(zhuǎn)變，相反，鄭州市則上升為中原經(jīng)濟區(qū)耕地壓力指數(shù)最高的城市，受國家“十二五”規(guī)劃實施和其自身區(qū)位、經(jīng)濟、政治以及被確定為國家創(chuàng)新型試點城市，高新區(qū)被確定為第一批國家創(chuàng)新型園區(qū)等相關(guān)城市規(guī)劃實施等因素的影響，鄭州市占地擴城趨勢明顯，耕地保護力度有待增強；2015年隨著中原經(jīng)濟區(qū)上升為國家戰(zhàn)略以及《中原經(jīng)濟區(qū)規(guī)劃》的正式頒布，區(qū)域各地市均通過不同方式追求經(jīng)濟發(fā)展，對耕地保護造成一定程度的影響，但耕地無明顯壓力的城市由2005年3個增加為2015年13個，表明中原經(jīng)濟區(qū)在“三化”建設(shè)的推動下，建立現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地等護耕政策的有效實施，一定程度上緩解了耕地壓力。因此，中原經(jīng)濟區(qū)在保證經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)上兼顧耕地保護，采取相應(yīng)措施緩解耕地壓力，減輕耕地壓力，從而提高糧食產(chǎn)量，使糧食安全與城鎮(zhèn)化同步發(fā)展。

3.3.2 土地承載力的空間格局演化 我國是農(nóng)業(yè)大國，耕地是糧食安全的基礎(chǔ)保障，然而在城鎮(zhèn)化發(fā)展的進程中除了保障耕地外，城市人口逐漸成為衡量城鎮(zhèn)化發(fā)展進程的首要因素，而土地資源承載力則反映人口與糧食生產(chǎn)間的關(guān)系。因此，本研究采用土地資源承載力模型分析中原經(jīng)濟區(qū)影響糧食安全的第二因素，利用公式(4)、公式(5)計算得出中原經(jīng)濟區(qū)土地資源承載力時空分布(圖5)。

由圖5可知，中原經(jīng)濟區(qū)土地資源承載力整體呈“南北對稱，東西非均衡”，且人口超載區(qū)呈向西靠攏的格局。2005年人口超載城市為6個，人地平衡城市為6個，糧食盈余城市為21個；2015年人口超載城市為6個，糧食盈余城市增加為27個，原因在于西部的鄭州、開封、洛陽地區(qū)是中原經(jīng)濟區(qū)發(fā)展的核心區(qū)，是帶動整個區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的骨干力量，因此其城鎮(zhèn)化經(jīng)濟發(fā)展水平較高，人口聚集，從而造成耕地壓力明顯高于其他區(qū)域；而處于東部黃淮海地區(qū)的城市，多為人糧平衡或糧食盈余狀態(tài)的原因在于該地區(qū)為我國糧食產(chǎn)業(yè)的高產(chǎn)區(qū)，與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平關(guān)系密切，從而在一定程度上減輕了耕地壓力(圖4)。而就開封市而言，其土地資源承載力明顯低于鄭州、洛陽等地，原因在于受政治、經(jīng)濟等因素的影響，開封市經(jīng)濟發(fā)展水平遠落后于鄭州、洛陽等地，第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，但隨著“鄭汴一體化”的提出，開封市作為鄭州都市圈的功能城市，其發(fā)展?jié)摿χ饾u增大。

3.4 城鎮(zhèn)化與糧食安全的時空耦合分析

3.4.1 整體城鎮(zhèn)化與糧食安全綜合評價值趨勢分析 中原經(jīng)濟區(qū)整體各階段城鎮(zhèn)化與糧食安全的評價值走勢情況見圖6?？傮w來看，研究期間二者走勢趨近一致且城鎮(zhèn)化綜合評價值(u1)始終高于糧食安全綜合評價值(u2)，表明中原經(jīng)濟區(qū)在“三化協(xié)調(diào)”發(fā)展的推動下城鎮(zhèn)化取得了顯著成效，但在此過程中對區(qū)域糧食安全造成隱患。其中2005—2008年為中原經(jīng)濟區(qū)發(fā)展起步期，城鎮(zhèn)化與糧食安全平均速率較緩，在2008年可能受金融危機的影響，二者均呈高速遞減趨勢；2008—2012年二者大體呈先增后減的趨勢，須要注意的是，2009—2010年城鎮(zhèn)化綜合評價值出現(xiàn)低谷，原因如下：以中原經(jīng)濟區(qū)的主體河南省為例，2009年底河南省城鎮(zhèn)化率雖為37.7%，但城鎮(zhèn)化總體水平仍較低，低于全國平均8.9百分點，在中部地區(qū)位于倒數(shù)第一，因此其城鎮(zhèn)體系的規(guī)模結(jié)構(gòu)不合理以及核心城市帶動力度薄弱等導致該階段出現(xiàn)小幅度遞減趨勢；而之后的2012—2015年，隨著經(jīng)濟的發(fā)展、城鎮(zhèn)化體系健全以及糧食安全保障的實施等，二者綜合水平均呈緩慢遞增趨勢。

3.4.2 各地級市城鎮(zhèn)化與糧食安全耦合協(xié)調(diào)度時空格局分析 綜合評價值僅能反映城鎮(zhèn)化和糧食安全各自的發(fā)展趨勢，而忽略了二者的耦合性特征，因此選用耦合協(xié)調(diào)模型對其耦合相關(guān)性進一步分析，從而得出各地市協(xié)調(diào)類型(圖7)。總體來看，在研究期間中原經(jīng)濟區(qū)城鎮(zhèn)化發(fā)展與糧食安全耦合協(xié)調(diào)類型由西北向東南地區(qū)呈逐漸惡化的趨勢，但大部分地區(qū)處于“勉強調(diào)和協(xié)調(diào)”狀態(tài)，“輕度不協(xié)調(diào)類”主要集中于黃淮海平原東南部地區(qū)，主要受地形特征的影響，該地區(qū)在土地資源承載力上呈糧食盈余狀態(tài)(圖5)，表明農(nóng)業(yè)較發(fā)達，糧食產(chǎn)量較高，在一定程度上可緩解人口高速增長造成的人地矛盾，但另外也表明城鎮(zhèn)化發(fā)展緩慢、經(jīng)濟落后的現(xiàn)狀，并不利于該地區(qū)發(fā)展。研究期間周口市的變化最明顯，由城鎮(zhèn)化與糧食安全的“調(diào)和協(xié)調(diào)類”轉(zhuǎn)變?yōu)椤懊銖娬{(diào)和協(xié)調(diào)類”，原因主要在于周口市屬于傳統(tǒng)農(nóng)區(qū)，城鎮(zhèn)化起點低，現(xiàn)階段為提高城市水平不斷注入工業(yè)元素，帶動經(jīng)濟發(fā)展，其城鎮(zhèn)化發(fā)展雖呈向好趨勢，但與鄭州、洛陽等地相比仍有較大差距，因此造成城鎮(zhèn)化發(fā)展與糧食安全的失衡狀態(tài)。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

本試驗將中原經(jīng)濟區(qū)各地級市作為研究對象，運用城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展指數(shù)模型對該區(qū)域城鎮(zhèn)化水平進行分析在此基礎(chǔ)上進行聚類分析；并采用耕地壓力指數(shù)模型、土地資源承載力模型、土地資源承載指數(shù)模型對區(qū)域糧食安全進行測度分析；最后采用耦合協(xié)調(diào)模型分析城鎮(zhèn)化與糧食安全之間的耦合協(xié)調(diào)性，以期為城鎮(zhèn)化與糧食安全健康、協(xié)調(diào)發(fā)展提供依據(jù)。

4.1.1 中原經(jīng)濟區(qū)城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展水平分析 2005—2015年隨著中部崛起和《中原經(jīng)濟區(qū)規(guī)劃》等的批復，從整體上看，中原經(jīng)濟區(qū)城鎮(zhèn)化發(fā)展雖整體呈穩(wěn)步上升趨勢，但仍存在明顯的地域差異。開封市、鶴壁市、宿州市等低于全區(qū)平均水平，其中區(qū)域內(nèi)綜合發(fā)展水平指數(shù)極差值為26.54；從區(qū)域上看，通過系統(tǒng)聚類分析法對研究區(qū)各地市的城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展水平指數(shù)進行聚類分析將中原經(jīng)濟區(qū)各地市劃分為5類，可見中原經(jīng)濟區(qū)的城鎮(zhèn)化發(fā)展水平呈中心-外圍延伸型發(fā)展趨勢。

4.1.2 中原經(jīng)濟區(qū)糧食安全測度分析 研究期間，從耕地壓力指數(shù)來看，中原經(jīng)濟區(qū)在“三化”建設(shè)的推動下緩解了部分地區(qū)的耕地壓力。受區(qū)域發(fā)展核心城市所在區(qū)位的影響，中原經(jīng)濟區(qū)耕地有明顯壓力的地區(qū)整體上呈波動減少趨勢，其空間上呈現(xiàn)出“西高東低，北高南低”的格局，其中無明顯耕地壓力的地區(qū)由2005年的7個增加到2015年的13個；從土地承載力來看，中原經(jīng)濟區(qū)土地資源承載力整體呈“南北對稱，東西非均衡”，且人口超載區(qū)呈向西靠攏的格局。此方面反映出中原經(jīng)濟區(qū)以鄭汴洛地區(qū)為經(jīng)濟發(fā)展的增長極，帶動整個地區(qū)發(fā)展，而黃淮海地區(qū)的糧食盈余狀態(tài)也為其發(fā)展提供動力。

4.1.3 中原經(jīng)濟區(qū)城鎮(zhèn)化與糧食安全時空耦合分析 綜合對城鎮(zhèn)化與糧食安全的測度分析，研究期間中原經(jīng)濟區(qū)在“三化協(xié)調(diào)”發(fā)展的推動下城鎮(zhèn)化取得了顯著成效，其中城鎮(zhèn)化與糧食安全評價值走勢趨近一致，且城鎮(zhèn)化綜合評價值始終高于糧食安全綜合評價值；其耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)由西北向東南地區(qū)呈現(xiàn)由“調(diào)和協(xié)調(diào)類”向“輕度不協(xié)調(diào)類”的惡化趨勢。

4.2 對策建議

城鎮(zhèn)化與糧食安全二者的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展過程是漫長的。綜合已有對城鎮(zhèn)化與糧食安全協(xié)調(diào)發(fā)展等的關(guān)注，本試驗從由分到總的角度對中原經(jīng)濟區(qū)城鎮(zhèn)化與糧食安全的耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)進行研究，并針對存在的問題提出了相應(yīng)的對策建議，以期為后期的區(qū)域城鎮(zhèn)化與糧食安全健康、協(xié)調(diào)發(fā)展提供依據(jù)。

4.2.1 推進健康城鎮(zhèn)化，合理配置和利用土地 中原經(jīng)濟區(qū)自中部崛起以來便受到社會各界的關(guān)注，其城鎮(zhèn)化發(fā)展步伐日漸加快，占地擴城導致的土地利用不合理、耕地保護受到威脅等現(xiàn)象日益加劇，因此須推進健康城鎮(zhèn)化，嚴格管理城鎮(zhèn)建設(shè)占用耕地的現(xiàn)象，控制開發(fā)區(qū)的面積和數(shù)量，同時充分挖掘城市土地利用潛力，提高城鎮(zhèn)容積率，在不威脅糧食安全的前提下滿足日益增長的城市人口。

4.2.2 發(fā)展科學技術(shù)，加快種糧技術(shù)推廣 綜上分析可知，中原經(jīng)濟區(qū)城鎮(zhèn)化發(fā)展呈以鄭洛為核心向外圍延伸的趨勢，糧食安全則相反，因此應(yīng)進一步加強經(jīng)濟帶動農(nóng)業(yè)的力度，加快引進種糧技術(shù)，充分發(fā)揮城鎮(zhèn)化的帶動作用，加大對農(nóng)業(yè)技術(shù)的投入與創(chuàng)新，如推廣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、大棚農(nóng)業(yè)等。

4.2.3 落實惠民政策，保障糧食供需平衡 中原經(jīng)濟區(qū)是我國的糧食大區(qū)，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，應(yīng)在城鎮(zhèn)化進程中嚴格遵循《國家糧食安全中長期規(guī)劃綱要(2008—2020年)》的要求，緩解甚至消除城鄉(xiāng)二元體制造成的農(nóng)業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈中的弱勢地位，政府應(yīng)加強對農(nóng)業(yè)的扶持力度，落實惠民政策，保障糧食供需平衡。

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