中國口糧近域可達性格局演化（2000-2016）

孫 欣，張少華，陳海華

（1.東北師范大學 地理科學學院，吉林 長春 130024；2.大連理工大學 建筑與藝術學院，遼寧 大連 116024）

人口和消費量的不斷增長意味著全球人口至少在未來40 a內對糧食的需求量將持續(xù)增加[1-2]，而研究表明，全球氣候變化可能會導致農作物產量降低[3]，進而將使得糧食穩(wěn)定供應面臨潛在危機[4]。在不同歷史時期、不同國家，糧食安全的定義有所不同。1983 年，聯合國糧農組織（FAO）提出糧食安全的目標為確保所有人在任何時候既能買得到又能買得起所需要的基本食品[5]。美國農業(yè)部于2017年將糧食安全定義為所有人在任何時候都能獲得足夠的糧食來保障積極、健康的生活。我國早在2013年中央經濟工作會議中確立了“谷物基本自給，口糧絕對安全”的新糧食安全觀，其中“口糧”指人們的日常主食，即小麥和大米[6]，同時“十四五”規(guī)劃綱要進一步明確提出“實施糧食安全戰(zhàn)略”。通常認為，糧食生產增長率要高于人口增長率是較為安全的[7]。此外，我國口糧供求關系存在顯著差異、空間供給矛盾突出等問題亟待解決[8-12]。

糧食供應是糧食安全的支柱之一[13]。當前我國形成了六大跨省糧食運輸通道[14]，從而實現我國“口糧絕對安全”有保障。目前實現口糧跨區(qū)域調運的方式為鐵路、公路等，其中鐵路是多種運輸方式中市場占有率最高的方式[15]，具有運量大、連續(xù)性強等特點，同時集裝箱糧食物流使得鐵路運輸尤為重要[16]。

口糧自給是國家的生命線，因此分析口糧近域可達性尤為關鍵?？蛇_性一詞由Hansen提出，將其定義為交通網絡中各節(jié)點相互作用機會的大小[17-18]，供需可達性是指從需求地到供給地的方便程度，是分析公共服務設施等在空間分布上是否合理的常用方法。國外對糧食可達性研究較早，提出了糧食可達性（food accessibility）、 糧 食 可 購 性 （food affordability）等[19-20]，并通過實證發(fā)現，個體獲得糧食的途徑成為更大的限制。近年來我國關于可達性的研究涉及公共設施（醫(yī)院、學校、公園等）供給、公共交通線路規(guī)劃、城市空間結構等方面[21-26]，鮮有涉及到食品安全可達性的研究[27，28]，并且對宏觀尺度關注較少。除日常供應需求外，頻繁發(fā)生的自然災害如2008 年地震和冰凍雨雪災害、2010 年夏天的南方暴雨災害及2020 年洪澇災害等對口糧穩(wěn)定供應造成巨大威脅，通信中斷、道路阻塞等導致口糧短時間內供應不足。災情持續(xù)時間越久，口糧需求越大，此時口糧近域可達性（在短距離、短時間內滿足口糧的供給需求）對于保障人民的生命安全尤為關鍵。

兩步移動搜索法作為引力模型的一個特例已被學者們廣泛應用。相較于其他模型，該方法綜合考慮了設施的供給規(guī)模、需求規(guī)模和供需地之間的距離關系對可達性的影響。鑒于此，研究采用兩步移動搜索法評價2000 年和2016 年全國口糧近域可達性分布格局及演化情況，研究結果將為糧食運輸的服務范圍、糧食倉儲布局等提供依據。

1 研究方法與數據來源

1.1 數據來源

本文采用Scientific Data官網提供的全球歷年主要農作物產量柵格數據集開展研究（www.nature.com/scientificdata）[29]。該數據集是農業(yè)普查統(tǒng)計和衛(wèi)星遙感的混合數據產品，時間分辨率為1 a，空間分辨率為0.5°。

本文將全國361個城市和地區(qū)（包括直轄市、地級市、副省級城市等，不含港澳臺）作為研究樣本，其中，人口統(tǒng)計數據來自《中國城市統(tǒng)計年鑒》和各省市、自治區(qū)官網公布數據，其他數據來自于國家統(tǒng)計局。

1.2 研究方法

1.2.1 兩步移動搜索法

兩步移動搜索法[30]分別以供給點和需求點為中心移動搜索2 次，因此被稱為兩步移動搜索法，而后進一步改進并命名為兩步移動搜尋法[31]。其基本思想為：首先對每個供給點j，搜索所有在j搜尋半徑（d0）范圍內的供給點（j），將所有的供需比Rj加總得到i點的可達性。

式中，i為需求點即城市；j為供給點即口糧產區(qū)；AiF為根據計算得到的需求點i的可達性；Dr為需求點i和供給點j之間的距離；Rj為供給點j的設施規(guī)模與搜尋半徑（d0）內所服務的人口的比例；Sj為供給點j的供給規(guī)模；Pk為需求點k的需求規(guī)模。

鐘昱[32]等發(fā)現在我國小麥與水稻的平均運輸距離分別為630 km 和387 km，因此本文選取630 km 和387 km 作為搜索半徑。按照平均100 km/h 的運輸速度，小麥和水稻從供給地到需求地分別需要6.3 h和3.87 h，具有及時性特點，因此不考慮摩擦系數。

1.2.2 網絡分析法

網絡分析法是借助網絡數據集計算得到基于路網的需求點到供給點之間最短距離[33-34]。依托網絡拓撲關系，并借助空間、屬性數據等進行多方面的分析[35]，求得研究樣本到達口糧產區(qū)的路網距離，得到的可達性分布格局與基于空間距離求得的結果相比更為準確。

1.2.3 口糧指數

口糧指數是依據每kg 小麥和水稻攝入的大卡數量，將全國范圍內小麥、水稻按照大卡數進行換算，得到標準化之后的各城市口糧擁有量。

式中，I0為各城市的口糧指數；Qw和Qr分別為各城市小麥和水稻的總量；Kw和Kr則分別為每千克小麥和水稻攝入的大卡。每kg 小麥約為3 380 大卡，而每千克水稻約為1 160大卡，據此得到公式（4）。

2 結果分析

2.1 口糧產區(qū)及常住人口分布

2.1.1 口糧產量及產區(qū)分布

2000 年來，我國小麥、水稻產量總體向好。除2003年前后產量出現小幅下降外，此后均呈現出較為穩(wěn)定的增長態(tài)勢，產量逐年提高；從年產量來看，小麥年均產量為11 401.87 萬t，而水稻產量則始終遠高于小麥，年均產量達到19 487.29 萬t，約為小麥年均產量的1.7 倍，口糧總量安全得以保障。盡管小麥總產量相對較低，但2000年來小麥產量增長態(tài)勢更為明顯，2019年與2000年相比產量增長3 396萬t，水稻產量增長則相對緩慢（圖1）。

圖1 中國2000—2019年20 a間口糧產量變化情況

此間，全國范圍內小麥和水稻產區(qū)分布呈現出顯著不均衡特征，并且2000年和2016年2種口糧產區(qū)空間分布格局較為穩(wěn)定。就小麥而言，連片產區(qū)集中分布在東北平原、華北平原、長江中下游平原和黃土高原等地區(qū)，新疆、西藏和云南等地零散分布有點狀產區(qū)，其余地區(qū)由于自然條件等原因未見分布成規(guī)模的小麥產區(qū)。其中，產區(qū)產量呈現出南北高、中間低的分布格局，產量高值區(qū)包括內蒙古、黑龍江、吉林、安徽、甘肅等省份和地區(qū)，低值區(qū)出現在河南、山西、山東等。2016 年與2000 年相比，產量增加最為明顯的城市為呼倫貝爾市、宜昌市與十堰市等。

水稻產區(qū)分布范圍遠大于小麥，其產區(qū)空間分布格局與“胡煥庸線”[36]劃分的人口分布格局基本一致。水稻產區(qū)集中分布在“胡煥庸線”以東省份，約占據全國95%的水稻產區(qū)面積，其余約5%產區(qū)則分布在新疆和西藏地區(qū)，其中新疆水稻產區(qū)面積要明顯大于西藏。全國水稻產量高值區(qū)主要位于東北三省，與2000 年相比，2016 年水稻產量在內蒙古、陜西和湖北增長最為顯著。

2.1.2 常住人口分布

我國2000 年與2016 年口糧產區(qū)分布與人口分布呈現出顯著的“人少糧多”與“人多糧少”的空間錯配現象。研究期間內，常住人口空間分布格局較穩(wěn)定，部分地區(qū)如河南、山東、廣東等數量增加顯著，人口出現了南移趨勢。人數最多的是重慶市，其次分別為上海市、成都市、北京市等。我國小麥產區(qū)則集中分布在秦嶺-淮河以北地區(qū)，而在人口更為集聚的南方地區(qū)分布較少。此外，盡管水稻產區(qū)分布與“胡煥庸線”相一致，但水稻產量高值區(qū)與人口集中區(qū)仍形成“人少糧多”和“人多糧少”的空間錯配格局。

2.2 口糧可達性時空演化

口糧近域可達性分為高可達性、次高可達性、中可達性、次低可達性和低可達性。依據兩步移動搜索法計算原理，口糧近域可達性實際上等價于加權后的人均口糧擁有量，可達性越高，說明人均口糧擁有量越高，口糧供給情況越好。

2.2.1 小麥可達性格局演化

2000 年與2016 年小麥近域可達性分布格局在全國范圍內差異十分明顯，基本呈現出自東北地區(qū)向外逐漸遞減的分布態(tài)勢。2000年以來，小麥空間近域可達性變化不大，2016 年可達性水平稍優(yōu)于2000 年，主要體現在東北和西北部分地區(qū)可達性水平的提高。

2016 年與2000 年相比，小麥高可達性絕對數值有所降低，并且搜索半徑（＞630 km）外區(qū)域數量明顯減少，低可達性區(qū)域有所增加，其他層級城市數量波動不大。具體來看，中國小麥近域可達性高值區(qū)高度集中在少量的地級行政單元上，仍然為黑龍江的大興安嶺、齊齊哈爾和內蒙古的呼倫貝爾等地區(qū)和城市。不同的是，2000年黑龍江的大興安嶺地區(qū)以0.75的高可達性數值穩(wěn)居全國第一，而2016年則以0.29位居全國第二，位居首位的內蒙古呼倫貝爾可達性數值也僅達到0. 306；2 個城市達到了次高可達性水平，分別為內蒙古興安盟和黑龍江大慶，次低可達性從2000年的12個增加至2016年的15個，全部位于我國東北地區(qū)；而對于小麥低可達性而言，云南德宏自治州和寧夏中衛(wèi)市從次低可達性降至低可達性，由2000 年238 個城市增長至2016 年250 個城市，占據了城市總數量的69.3%，主要分布在我國中部和東部地區(qū)，包括甘肅、陜西、河南、湖北和安徽等省份。在全國范圍內，按照小麥平均運輸距離作為搜索半徑進行計算，2000年共有106個城市和地區(qū)超過了630 km的平均運輸范圍，約占全國29.4%，而2016年新疆的喀什、塔城、阿勒泰等地區(qū)由于小麥產區(qū)的增加使得可達性較2000 年有明顯提升，總量縮減至90 個，占全國26.0%。也就是說，2016 年全國仍然約有1/4 的城市無法在平均運距內獲得小麥供給，需要遠距離運輸來保障小麥供應，這些城市主要包括新疆南部、西藏、青海、廣西、廣東等省區(qū)。

小麥由于生長習性等原因導致產區(qū)集中分布在我國北方地區(qū)，南方產區(qū)相對較少，加上南方城市較大的人口規(guī)模，使得南方地區(qū)小麥可達性遠低于北方，并且云南、廣東等省份由于地理位置距離小麥產區(qū)較遠，超出了630 km的平均運輸距離；西部的日喀則、喀什、昌吉等地分布有小麥產區(qū)，從而可獲得一定的小麥供給，而青海、西藏、新疆等西部大部分地區(qū)均超出平均運距，小麥的穩(wěn)定供應仍需要遠距離運輸得以保障。

2.2.2 水稻可達性格局演化

水稻近域可達性分布格局在全國范圍內差異顯著。2000 年與2016 年空間近域可達性大體呈自東北、西北、西南向中部和東南遞減的組成結構，十多年來，全國水稻近域可達性水平顯著改善，主要體現在西北、西南和東北地區(qū)。

與2000年相比，2016年水稻高可達性絕對數值也有所降低，中可達性與次低可達性城市數量均有明顯增長。具體來看，2000年水稻高可達性地區(qū)共有4個，均分布在我國東北地區(qū)，最高值為黑龍江齊齊哈爾的0.447，而2016 年可達性高值區(qū)僅為內蒙古興安盟一個地區(qū)，并且可達性數值僅為0.271，次高可達性為黑龍江大慶和新疆克拉瑪依2 個城市；中可達性和次低可達性城市數量顯著增長，2016年占比分別為2.2%和11.6%，除東北三省大部分城市提升為次低可達性外，新疆的阿勒泰和塔城可達性水平提升顯著，達到中可達性水平，阿克蘇、伊犁和昌吉等地區(qū)均提高至次低可達性層級，此外，西藏的拉薩、山南、日喀則等地也有明顯提升。相反，四川、陜西部分城市可達性則降低至低水平；全國水稻低可達性城市數量總體出現降低趨勢，自2000 年的335 個減少至2016 年的302個，主要分布在內蒙古高原、黃土高原、華北平原和長江中下游平原等地區(qū)，如山西、河南、河北、安徽、江西等省份，盡管數量占比降低了9.1%，但低可達性城市仍占據總量的83.7%，占據絕對主導地位。此外，2000年和2016年分別有9 個、6 個城市和地區(qū)超出了387 km的水稻平均運距，分布在青海和西藏。

我國中部、南部大部分地區(qū)分布有大規(guī)模水稻產區(qū)，但該地區(qū)人口密度較高，可達性較低，而東北、西北和西南地區(qū)憑借良好的自然條件分布有連片水稻產區(qū)，加上相對較小的人口規(guī)模，因此水稻近域可達性高于全國其他地區(qū)；西部的青海和西藏由于交通條件等因素限制，部分地區(qū)超出平均運距。

2.2.3 口糧近域可達性

我國口糧總量充足但空間近域可達性水平差異顯著，空間極化現象凸顯。與2000 年相比，2016 年口糧可達性水平僅在東北地區(qū)有所提升，西北、西南等地區(qū)均呈現下降趨勢，低可達性城市占主導地位。

口糧可達性呈現出北高南低的不均衡性分布特點，低可達性城市數量占主導地位，東北、西北和西南地區(qū)變化最為顯著。其中，東北地區(qū)始終是我國口糧可達性高值區(qū)，可達性水平遠超其他地區(qū)，黑龍江省大興安嶺與齊齊哈爾、內蒙古呼倫貝爾等城市可達性水平優(yōu)勢明顯，2016 年可達性高值城市較2000 年有小幅增加，由2000 年的6 個增加至7 個，東北地區(qū)口糧可達性遠高于全國其他地區(qū)；此外，2016 年遼寧省大部、新疆阿勒泰與塔城、云南大理等地為次低可達性水平，而新疆、西藏、云南以及甘肅等地區(qū)可達性均呈現出明顯下降趨勢，表現為低可達性水平，其中西藏的阿里地區(qū)由于口糧產區(qū)的減少導致可達性水平急劇下降，全國低可達性城市由306 個上升至316 個，占到了總量的87.5%（表1），遠高于其他層級城市數量，并且直到2016 年西北地區(qū)的部分城市如玉樹、海西、哈密等地區(qū)仍需要遠距離運輸。

表1 2000年與2016年中國口糧近域可達性空間分布的描述性統(tǒng)計

2000年以來，盡管我國口糧總量保持著穩(wěn)定增長的趨勢，但口糧可達性呈現出分布差異顯著的特點，并且2016 年與2000 年相比可達性水平僅在東北地區(qū)提升顯著，其他地區(qū)可達性水平出現明顯下降趨勢或維持低可達性態(tài)勢，口糧近域供給仍以低可達性為主。

3 結 語

本文運用兩步移動搜索法，對我國2000 年與2016 年小麥、水稻、口糧（小麥與水稻）空間近域可達性進行評價，并探求可達性分布的空間差異及演變格局，結果如下：①2000年與2016年全國361個城市和地區(qū)口糧近域可達性差異明顯，總體均呈現出較為明顯的北高南低非均衡性特點，極化現象顯著；②水稻與小麥近域可達性分布格局在全國范圍內差異十分明顯，并且2016 年高可達性數值較2000 年有顯著下降；③2000年與2016年口糧產區(qū)與人口分布區(qū)呈現出顯著“人少糧多”與“人多糧少”的空間錯配現象。

研究運用兩步移動搜索法打破了傳統(tǒng)僅依賴人均糧食產量來衡量糧食安全的思維，拓展了空間維度。但由于數據獲取限制，僅對2 a的可達性格局進行分析，今后將持續(xù)關注數據更新，得出更有借鑒性的結論。