区域粮食安全预警研究

夏 天 周 勇

（华中师范大学 城 市与环境科学学院，湖北 武 汉430079）

区域粮食安全预警研究

夏 天 周 勇

（华中师范大学 城 市与环境科学学院，湖北 武 汉430079）

粮食安全不仅是实现国家国民经济高速发展的基本条件，也是促进社会稳定和谐的重要保障，同时还是确保国家安全的战略举措。本文在综合考虑自然、社会和经济等因素基础上，从粮食供给和粮食消费两个角度，提出了粮食产量变化率和粮食安全指数两个模型，以此来判断衡量一个区域的粮食安全状况。利用该框架体系，对山东省济南市长清区的粮食安全状况进行了评估。建立区域粮食安全预警系统，进行粮食安全信息进行预警预报，对各级部门的政策制定，确保区域粮食安全具有重要的意义。

区域；粮食安全；粮食供给；粮食消费；预警

粮食安全是一个国家满足粮食需求以及抵御可能出现的各种不测事件的一种状况，其决定性因素包括粮食生产及消费的能力和水平，同时和国家经济发展水平及外贸状况有着密切的联系①。联合国粮食与农业组织（FAO）最早在1974年的世界粮食大会第一次提出了“粮食安全”的概念②。1983年，FAO提出粮食安全概念为“确保所有人在任何时候既能买得到又能买得起他们所需的基本食品”③。1996年的第二次世界粮食首脑会议通过的《罗马宣言》，又对“粮食安全”做出了更周全的解释：“粮食安全是指所有人在任何时候都能够在物质上和经济上获得足够、安全和富有营养的粮食，来满足其积极和健康生活的膳食需要及食物喜好”④。

作为人类赖以生存的基本生活资料、生产资料和特殊商品，粮食供求状况及其动态变化是关系国计民生、经济安全和社会稳定的重大战略问题⑤。尤其是至2007年以来出现的全球粮食危机，以及气候变化带来的极端天气事件的频发，给全球或区域的粮食安全带来了极其负面的影响。据FAO统计，2002－2004年期间，全球约有8.6亿人口处于饥饿之中，到2009年全世界处于饥饿人口首次突破10亿⑥。粮食安全问题已经成为了全球很多国家首要的政治、经济和社会问题，很多发展中国家正以不同方式抗争着粮食危机。我国作为一个发展中的农业大国，人口基数大，水土资源紧张，确保国家粮食安全历来都是国家的头等大事，成为政府部门和研究人员的焦点问题。因此，建立区域粮食安全预警系统，全方面综合分析、衡量粮食安全状况，从国家层面考虑区域粮食安全，提前对粮食安全信息发出预报，有利于国家及时做出政策调整，对粮食的宏观调控，化解粮食安全风险⑦。

一、区域粮食安全预警模型的理论依据

粮食安全预警研究始于20世纪70年代，由于当时世界粮食出现了严重的危机，各国纷纷开始关注粮食安全问。为此，FAO建立了全球粮食和农业信息及预警系统（GIEWS），为世界各国定期公布粮食产需信息。粮食安全预警研究是通过把握社会、经济、自然等各方面的普遍规律，在此基础上将内部矛盾运动和外部环境因素相结合，以供求平衡理论为基础，分析粮食供需的本质和确定预警警情指标，对粮食安全状况做出及时的判断和预测，为国家及地区的粮食决策措施提供数据支持。粮食安全预警系统通过对粮食的产量预测，利用预先设定的评判指标体系，对粮食的供需情况进行判断。近年来，农业预警在理论层次的研究逐渐成熟⑧，但耕地预警理论的具体应用比较少，真正意义的耕地预警系统的建立目前也只停留在理论研究的层面⑨。

区域粮食安全作为国家粮食安全的重要组成部分，主要参考国家粮食安全预警体系，但相对国家级别更加细化⑩。本研究从粮食供给和消费两个角度出发，综合分析区域范围内粮食产量和消费状况，以此来衡量区域粮食安全状况。由于大米、面粉、玉米、大豆等是目前人们食用的主要粮食产品，因此，本研究主要考虑水稻、小麦、玉米和大豆四类作物。在进行粮食安全评价中，根据地区差异将区域分为粮食主要生产区和粮食主要消费区。粮食主产区生产的粮食可以供应本地区或者外输给其他地区；而对于粮食不能自给的地区，可以通过从其他粮食富余地区进行购买，以实现本地区的粮食供求平衡。如果该地区的粮食自给能力不足，又无法通过资金从外部购买到粮食，那么说明该地区的粮食处于一个不稳定的非安全状态。

二、区域粮食安全预警模型总体框架

本研究的区域粮食安全预警框架体系如图1所示。在综合考虑社会、经济和自然等因子对粮食安全影响的基础上，选取粮食产量、人口和收入及消费分别作为自然、社会及经济的预警指标⑪。粮食产量是粮食供需关系的基础，直接决定区域粮食供给的多少；人口变化会导致区域粮食需求发生变化；收入及消费直接影响着区域粮食需求的实现程度，当一个区域的粮食产量不能够满足该地区的人口需求量时，该地区的人口可以通过购买其他地区的粮食来满足本地区人口的粮食需求。综合这三个指标的关系，人口和粮食产量决定着人均粮食占有量，人口和收入及消费决定着人均粮食购买量，人口自身变化决定人均粮食需求量。人均粮食占有量和人均粮食购买量能否与人均粮食需求量达到平衡是粮食安全预警的基础。

本研究首先考虑了粮食产量变化率，作为粮食供给安全的预警指标。区域的粮食产量由区域作物单产水平和作物播种面积决定，粮食产量变化率Cj计算如下：

式中：Cj为粮食产量变化率，i为粮食作物种类，j为年份，Yij为粮食作物i第j年单产，Aij为粮食作物i第j年播种面积，Yij－1为粮食作物i第j－1年单产，Aij－1为粮食作物i第j－1年播种面积。Cj大于1说明当年的粮食产量较去年有所增加，如果Cj小于1说明当年粮食产量较去年出现了减产，如果Cj等于1说明当年的粮食产量较去年出现持平。

图1 粮食安全预警框架

粮食产量变化率Cj仅考虑了区域粮食供给安全，不足以全面描述区域的粮食安全状况。因此，本研究综合考虑了人口变化、物价变化等因素，建立了粮食安全指数CSj，其计算如下：

式中：CSj是粮食安全指数，i为粮食作物种类，j为年份；Yij为粮食作物i第j年单产；Aij为粮食作物i第j年播种面积；VIi为粮食作物i转化率；Eij为第j年城市人口对粮食作物i加工品需求量；Pij为第j年粮食作物i产品单价；Fij为第j年农村居民粮食作物i消费量；Rj第j年农村居民人数。当CSj大于或等于1时，说明该地区粮食作物的产量能够满足人口需求，当CSj小于1时，说明该地区粮食作物的产量不能满足的人口需求。人类消费粮食大部分为粮食加工品，如粮食作物小麦。在统计年鉴中，城市居民的粮食消费量均为粮食加工品，如小麦的加工品是利用面粉来进行核算（小麦出粉率，一等特级面粉，按照60%进行计算）。

三、区域粮食安全预警模型应用

本文以山东省济南市长清区为研究区域，利用上述的粮食安全预警体系，对该地区的粮食安全状况进行了分析。

1.数据来源

本实例选的研究区域人口数据、价格及消费数据和作物产量数据来源于2005－2010年济南市统计年鉴（其中2010年长清区小麦产量为预测数据）。

（1）人口情况

从2004－2009年，济南市全市人口约603万人，市区人口为350万人左右，长清区人口从2004－2009年维持在56万人（表1）。长清区2004年时，非农业人口与农业人口的差距还比较大，非农人口仅为12.6万人，农业人口为41.14万人。到了2005年农业人口就与非农人口的数量基本相同分别为27.95万人和27.13万人，2008年农业人口与非农人口的相差1.33万人（表1）。

表1 济南市及长清区人口统计单位：万人

济南市全市的人口自然增长率呈逐年下降的趋势（如表2），2004年人口自然增长率为3.84%，到2009年人口自然增加率下降至2.61%。其中长清区的人口自然增长率下降特别明显，2004年长清区人口自然增长率为5.49%，2009年长清区的自然增长率仅为0.81%，分析客观原因为随着市场的开放，经济的发展，大部分年轻人都选择了外出求学、务工，故长清区的人口自然增长率呈下降的趋势。利用此自然增长率预测出长清区2010年人口为56.83万人。

表2 济南市及长清区人口自然增长率单位：%

（2）粮食消费情况

随着社会不断发展，人类的消费支出也在不断的调整。以前人们的经济收入很大一部分是用来购买食品，随着经济的快速发展，城市居民的收不断增加，消费观念也随之发生了转变。城市居民消费结构的转变，食品消费占总消费的比例越来越小。城市居民的饮食结构调整，粮食摄取量呈逐年下降的趋势（图2），水果、鲜乳品等其它食品的摄入量提高。

图2 城市居民人均食品消费量变化

近几年农村的生活水平也得到了很大的改善，但粮食的消费量没有很大的变化，长清区农村居民的饮食习惯还是以北方人喜爱的面食为主，2004－2009年，人均小麦消费量从122.90kg上升至2007年的146.70kg，随后又下降至120.39kg，总体维持在130kg左右。同时期的玉米的消费量2004年的消费量最低为22.58，随后逐年呈上升趋势，2007年的消费量达到最高为34.80kg，近两年一直保持在31kg以上。而稻谷的消费量比较低，这与当地人的饮食习惯有较大的关系，但近年来呈现出增长的态势（图3），消费量从2004年人均消费4.16kg增长到2009年的8.60kg。油脂类和肉禽类食品的消费近几年在增长，肉禽的人均消费量从2004年的13.68kg增长到2009年的17.56kg，油脂类食品消费量也从人均6.98kg增长到2009年人均消费8.51kg。以上数据说明近几年来，农村居民的生活在不断的改善，人们的饮食结构也在发生改变，生活水平不断提高。

图3 农村居民人均主要食品消费量

对比现阶段城市居民和农村居民的食品消费量，两者的饮食结构有所不同。城市居民是一种多元化的饮食结构，各种食品均衡摄入。而农村居民还是以粮食为主，肉禽蛋类为辅。城市居民的生活成本相对农村居民要高一些（表3）。一方面，农村居民可以自产自足，不需要大量购买一些食物产品，而城市居民粮食食品需要去购买；另外一方面，城市居民的饮食相对要复杂一些，其中不乏有些价格高的优质食品，而农村居民的饮食较简单。

表3 主要零售商品平均价格单位：元/千克

（3）农业情况

2011年的统计年鉴暂没有发布，故本研究由WOFOST作物生长模型对2010年长清区小麦产量进行预测。WOFOST模型由世界粮食研究中（CWFS）组织的粮食潜能研究课题，荷兰瓦赫宁根大学和荷兰农业生物研究中心参与研发。该模型考虑光合作用、呼吸作用、生长环境等各方面的影响，通过气候、作物、土壤三个模块进行模拟，能够模拟特定环境下的作物产量。本文收集了2009－2010年山东省济南市的气象资料和土壤数据，结合当地小麦的作物信息对该地区2010年小麦产量进行了模拟。

长清区2004－2009年农作物播种总面积呈逐年减少的情况（如表4），这种情况到2009年才得到好转，比2008年增加了大约852公顷。截止到2009年末粮食播种面积期较2004年没有较大变化，基本持平。小麦的种植面积稳中还有所上升，2004年播种面积为21382公顷上升至2009年播种面积23170公顷，增加小麦播种面积1788公顷。农作物的播种面积变化，反映出2004－2009年期间为了城市的发展，许多农田转为建设用地供城市的发展需要。但随着温总理提出的守住18亿亩红线的中央精神之后，地方政府采取了一些保护措施，使得农作物的播种面积有所回升。

表4 长清区农用地播种面积变化

长清区粮食作物为小麦、玉米、谷子、高粱等，其中小麦和玉米这两种作物是长清区粮食的支柱，从2004年起长清区小麦产量一直在10万吨以上，2004－2006年小麦产量一直保持增势，单位面积产量从5178kg/hm2增加到2006年每公顷小麦产量为5556kg，但是2007年小麦的播种无论是播种面积还是单位面积产量都有所下降，当年长清区小麦产量比2006年减产近13389吨。此问题在2008年得到重视，2008年产量明显有所回升，在种植面积减少的情况，通过提高产量使2008年小麦产量达到135094吨，但随后又出现减产。

表5 2004－2009年长清区小麦总产量及单产单位t；kg/hm2

2.模型评价

综合2004－2010年小麦总产量，通过公式1，计算出2005－2010年期间小麦产量变化率（如表6），结果显示长清区2005－2010年粮食总体上是保持平稳的发展态势。其中2005年、2006年、2008年小麦的产量较去年有所提升，2007年和2009年出现了粮食下滑。通过WOFOST模型模拟的2010年产量，预计长清区2010年总产量基本与2009年持平，小麦产量变化率为0.99，说明2010年较2009年产量出现略微下降。出现产量下降的一个主要原因是2010年天气情况比较异常，长清区从2010年4月以来就出现雨水较少，并且气温一直较低的情况，并导致小麦的整个生育往后推迟了近10天左右，严重影响了小麦的生长。

济南市区以工业、商业为主，不种植粮食作物，没有参与直接生产粮食，该地区属于粮食输入地区。济南市区居民的粮食需求从其他粮食生产地区进行购买来满足。本文假设长清区的粮食输出至济南市区，长清区的小麦需要满足本地区的居民和济南市区居民的需求。利用粮食安全评价公式2对长清区的小麦安全指数进行评价，分析长清地区的小麦产量安全情况。评价结果显示：2007年长清区小麦粮食安全系数为0.94，小于安全指标1，该年份长清区的小麦不能够满足长清区和济南市区居民的需求，故认为属于不安全状况。发生此情况，只能从粮食储备或其他小麦产区购买来满足该地区居民的需求。其他年份长清区的小麦足以满足两地区居民的需求，故认为是安全的状况。图4中显示。2005－2007年长清区的小麦粮食安全系数呈下降趋势，可以预测该地区的小麦产量变化趋势为不安全状况，需要得到重视。从2008年开始，长清区的小麦产量得到提高，粮食安全问题得到很好的解决。故本研究方法可以为粮食安全预警系统提供参考依据。

表6 2005－2010年长清区小麦产量变化率及对安全指数

图4 长清区小麦产量变化率及安全指数

四、研究结论

本文从粮食供给和粮食消费两方面入手，提出了粮食产量变化率和粮食安全指数两个指标，利用其建立了区域粮食安全预警系统，并对山东省济南市长清区的粮食安全状况进行了评价。研究表明，粮食产量是确保粮食安全的重要基础，保证耕地安全是粮食生产安全的核心。耕地安全既有数量安全又有质量安全两方面的要求。在耕地数量稳定的前提下，科学技术的应用、高效的农田管理和完善的水利等农业生产基础设施建设是提高粮食产量的手段。此外，农民是农田管理的执行者，切实保障农民的收入、提高农民种粮积极性是确保粮食安全的关键。只有解决好粮食生产的根本问题，才能有效地提高粮食产量，在国家有力调控、健全的国家和地方粮食储备体系下，粮食安全问题能得到较好的解决⑫。

本研究中也存在一些不确定性因素。如受数据限制，对未来气候变化、土壤退化、粮食播种面积变化等因素考虑不够。模型仅考虑水稻、小麦、玉米和大豆四类作物，而对其他作物考虑不够，也没有考虑粮食库存状况，仅考虑正常情况下作物产量是否能满足当年人口的需求⑬。模型对生物能源的迅速发展带来的“与人争粮、与粮争地”等考虑不够。这些问题需要在以后的研究中进行深入分析。

注释

①国家粮食局调控司：《关于我国粮食安全问题的思考》，《宏观经济研究》2004年第9期。

②卢良恕：《当前粮食安全问题的战略分析》，《作物杂志》2004年第3期。

③罗孝玲、张妤、杨怀东：《我国粮食安全的界定与评估》，《山东农业大学学报》2006年第3期。

④Schmidhuber J，Tubiello F N.“Global food security under climate change.”Proceedings of the National Academy of Science，104（2007）：19703－19708.

⑤陈静彬、岳意定：《我国粮食安全研究进展》，《安徽农业科学》2008年第35期。

⑥谷源洋：《对当前世界经济形势的几点判断》，《国际问题研究》2009年第2期。FAO.“Food security statistics，FAO Statistics Division.”Food and Agriculture Organization of the United Nations，Rome，Italy，2006.

⑦吕新业、王济民、吕向东：《我国粮食安全状况及预警系统研究》，《农业经济问题》2005年第S期；李志斌、陈佑启、姚艳敏：《东北三省粮食生产安全预警研究》，《地域研究与开发》2009年第5期。

⑧陶骏昌、陈凯、杨汭华：《农业预警系统》，北京：中国统计出版社，1992年，第16页；梅方权、张象枢、黄季焜：《粮食与食物安全早期预警系统研究》，北京：中国农业科学技术出版社，2006年，第21页；顾海兵：《我国粮食及农业生产的警度测定分析》，《农业经济问题》1991年第8期；张勇、曾澜、吴炳方：《区域粮食安全预警指标体系的研究》，《农业工程学报》2004年第3期。

⑨赵烨、袁顺全、勋文聚：《农用地资源安全的监测－评价－预警系统》，《农业工程学报》2007年第1期；彭补拙、魏金俤、张燕：《城市边缘区耕地预警系统的研究——以温州市为例》，《经济地理》2001年第6期；周慧珍、曹子荣、蒋晓：《基本农田动态监测及预警研究》，《土壤学报》1999年第2期；张鸿辉、刘友兆、缪瑞林：《基于WebGIS技术的耕地预警信息系统的初步设计》，《国土资源信息化》2003年第5期。

⑩闫述乾、王海强：《产销基本平衡区粮食安全预警模型的构建——以甘肃省为例》，《华中农业大学学报（社会科学版）》2010年第2期。

⑪吴文斌、唐华俊、杨鹏：《基于空间模型的全球粮食安全评价》，《地理学报》2010年第8期。

⑫余晓峰：《论中国的粮食安全问题》，《经济研究导刊》2010年第19期。

⑬孙艳妮、程林、李昌新：《我国粮食安全的区域性和结构性差异》，《江苏农业科学》2010年第5期。

2011－10－11

全球变化研究国家重大科学研究计划项目“气候变化对我国粮食生产系统的影响机理及适应机制研究”（2010CB951504）；国家自然科学基金项目“基于时空耦合和数据同化的作物单产过程模拟研究”（40971218）；国家自然科学基金项目“全球变化背景下农作物空间格局动态变化与响应机理研究”（40930101）

责任编辑 王敬尧