基于耕地压力指数的四川省粮食安全状况研究*

2015-03-10林正雨

中国农业资源与区划 2015年7期

林正雨，何鹏，李晓，唐莎

(四川省农业科学院农业信息与农村经济研究所，成都 610066)

1 引言

粮食是人类生存与发展的重要物质基础，粮食数量安全作为国家安全的战略组成，始终受到高度关注［1-5］。四川省是国家确定的13个粮食大省 (主产区)之一，是西部地区唯一的粮食主产省。2012年，粮食产量3 315万t(全国第六)，粮食播种面积646．82万hm2(全国第五)，是我国粮食生产的重要主体和商品粮的主要来源地［6］。1978年以来，四川城镇化、工业化不断发展，尤其是2000年以后发展加快，其城镇化率和工业化率年均增长4．16%、2．96%。从粮食生产来看，由于耕地减少、资源环境约束加大，劳动力成本上升，四川省粮食从自给有余向供需紧平衡转变，平均每年需动用库存或外调粮食317．04万t［7］。到2020年，四川省两化发展要达到全国平均水平，势必在未来进入城镇化、工业化的加速期，“耕地-粮食-人口”系统的矛盾将更加突出，审视其耕地和粮食数量安全，关系到全省城镇化、工业化和农业现代化能否协调发展。从某种意义说，还将影响全国粮食是否能够供求平衡［8］。蔡运龙提出的耕地压力指数能够揭示“耕地-粮食-人口”系统的动态平衡，目前已在国家、省域尺度开展了广泛研究［9-13］，但是四川的研究并不多。因此，该研究采用耕地压力分析方法对四川省粮食安全状况开展研究，并运用灰色系统GM(1，1)模型，预测2015～2020年四川省最小人均耕地面积、耕地压力指数，以此了解粮食数量安全的未来趋势，以期为确保四川省在两化进程中的粮食数量安全提供决策依据。

2 研究方法

2.1 数据来源

四川省历年粮食产量、人口数量、粮食播种面积、耕地面积等数据来源于《四川省统计年鉴》、《四川省农业统计年鉴》，或依据基础数据计算整理所得，研究时期为1978～2012年。

2.2 耕地压力模型

最小人均耕地面积是指在一定区域范围内，一定粮食自给水平和耕地生产力条件下，为了满足人口正常生活的食物消费所需的耕地面积。它是粮食自给率、粮食消费水平、耕地生产力水平等因子的函数，最小人均耕地面积给出了为保障一定区域粮食安全而需保护的耕地数量底线［14］。耕地压力指数是指最小人均耕地面积与实际人均耕地面积之比。如下式:

式中，Smin为最小人均耕地面积 (hm2/人);β为粮食自给率 (%)，Gr为人均粮食需求量 (kg/人);ρ为粮食单产 (kg/hm2);σ为粮食播种面积占总播种面积之比 (%)，γ为复种指数 (%)，K为耕地压力指数，Sa为实际人均耕地面积 (hm2/人)。

耕地压力指数反映出一定区域为保障粮食数量安全所需的最小人均耕地面积与实际人均耕地面积的对比关系，可以衡量一个地区耕地资源的紧张程度，也是测度粮食数量安全水平的指标。由于人口数量、耕地生产力、人均消费水平等因素都是动态的，因而K是一个随时空变化的变量。不同时空截面上的K值大小反映了耕地资源所承受的压力水平，也反映出粮食数量安全压力水平。

当K＜1时，实际人均耕地面积大于最小人均耕地面积，表明耕地生产力的供给水平高于粮食消费水平，粮食数量处于安全状态。当K=1时，此时粮食数量处于安全临界状态，必须合理引导耕地的用途转移，防止耕地流失，提高粮食综合生产能力。当K＞1时，实际拥有耕地面积已达不到人均所需耕地面积的要求，表明耕地承受巨大的压力，粮食供给小于需求，粮食数量处于不安全态势。

2.3 GM(1，1)模型

GM(1，1)是通过时序数据累加生成的模块建立起来的，滤去原始序列中可能混入的随机量，从上下波动的时间序列中寻找某种隐含的规律性。尤其是在对规律性不明显、影响因素多的数列进行预测时具有明显的优势。同时，通过灰色系统理论建立起来的微分方程模型可以用于中长期的预测［15］。其关系式如下:

式中，t为时间，i为第i年的数据，对原始数据X(0)(i)进行相应的一次累加，生成灰化数据X(1)(t)，建立GM(1，1)白化形式的微分方程式中a、u为待估参数。用最小二乘法求解式中参数向量a、u，令X(1)(1)=X(0)(0)，求解微分方程得到时间响应函数:X(1)(t)=［X(0)再反求得到原始数列的预测值:)。预测模型采用平均相对误差检验 (P)。当P≤0．01时，模型优良，精度一级;当0．01＜P≤0．05时，模型合格，精度二级;当0．05＜P≤0．1，模型勉强合格，精度三级;当0．1＜P≤0．2时，模型不合格，精度四级。

3 粮食数量安全与耕地压力指数的动态分析

3.1 耕地与人均耕地面积的动态分析

随着经济增长、人口的不断增加和城市化发展，四川省耕地面积总体上呈逐步减少趋势 (图1)，2012年耕地面积399．15万hm2，为1978年的81．31%，研究期内共减少91．76万hm2，年均减少0．01%。1978～1998年，呈现缓慢减少趋势，期间年均净减少1．97万hm2。1999年起，由于国家实行退耕还林(草)政策，耕地面积呈现急剧减少趋势。到2003年末，减少耕地55．1万hm2，占改革开放以来耕地总减少量的60．04%。自2004年开始，由于各级政府部门积极开展土地整理工作，耕地面积出现了小幅增加。四川省是人口大省，由于基数大，人口增长较快，由1978年的7 071．9万人增长到2012年的9 097．4万人，共增加2 025．5万人。在人口数量不断增加和耕地面积减少的双重冲击下，与耕地面积绝对量变化密切相关的人均耕地面积下降趋势则更为明显。人均耕地面积由1978年的0．069hm2下降到了2012年的0．044hm2，下降了32．31%，略高于联合国粮农组织规定的人均耕地警戒线0．04hm2。

图1 1978～2012年四川省耕地变化情况

3.2 粮食总产与人均粮食产量的动态分析

1978～2012年，四川省粮食总产量整体呈波浪形上升趋势。粮食总产量由1978年的2 381．8万t上升到2012年的3 315万t，均年增长0．98%。但粮食生产的周期性强，产量的年际波动大。粮食总产量增长过程可以大致分为4个阶段:1978～1984年为发展期，粮食总产量由2 381．8万t增至3 023．9万t，年递增4．06%;1985～2000年为波动增长期，粮食总产量增至3 668．4万t，年均递增1．76%，并于1999年达到历史峰值。2001～2006年为滑坡期，粮食总产量由3 568．5万 t调减至2 859．7万 t，年均递减1．1%。值得说明的是2001年、2006年粮食总产比2005年大幅度减少，一是自1999年其开始的退耕还林工程，全省主动调减了粮食播种面积;二是2006年受历史性旱灾影响，四川省大春粮食较2005年减产12．8%。2007～2012年为稳步增长期，粮食产量实现“六连增”，由3 056．54万t增至3 315万t，年均增长1．83%。受育种技术进步、生产管理水平提高、基础设施改善等因素，粮食单产呈现增加趋势，1978年粮食单产为3 200．91kg/hm2，到2012年，已增长到5 125．07 kg/hm2，增幅达到60．11%。尽管粮食单产增幅很大，粮食总产量恢复性增长，但因人口增长和耕地减少、粮播面积比重下降。因此，研究期内人均粮食占有量变化不大，平均值为385．94kg/人。1978年人均粮食占有量的336．8kg/人，此后与粮食总产量变化趋势相似，呈现波动式上升，至1999年达历史最高为438．88kg/人，2006年降至历史最低327．85g/人，其后逐年回升，到2012年达到364．39kg/人。

3.3 最小人均耕地面积与耕地压力指数的动态分析

四川是人口大省、粮食消费大省，确保粮食自求平衡是中央对四川的基本要求。根据相关研究，粮食自给率取95%符合四川实际的现实选择［16-18］。粮食数量安全的根本目标是为了确保所提供的食物能够满足居民营养健康的需要，人均粮食需求量取值386．6(kg/人)［19］。由此计算出自1978年以来最小人均耕地面积Smin与耕地压力指数K的变化。结果表明，Smin呈下降趋势，2012年最小人均耕地面积Smin为0．044hm2/人，低于我国耕地资源安全底线0．056hm2/人［20］。耕地压力指数K也呈现出波动变化 (0．837～1．12)，整体上粮食处于基本自给的状况 (研究时段内K值大于1的年份占比为34．29%)。2006～2012年耕地压力指数略大于1，表明近年来四川省耕地压力较大，粮食供需处于紧平衡状态。但耕地压力指数在2006年达到历史峰值后不断下降，其原因与粮食单产大幅增长，复种指数提高，以及耕地供给小幅增加有关。

图2 1978～2012年四川省粮食变化情况

4 粮食数量安全与耕地压力指数趋势预测

4.1 人口、耕地、粮食总产、粮食播种面积和总播种面积的预测

根据1978～2012年人口、耕地、粮食总产、粮食播种面积和总播种面积数据建立GM(1，1)模型，模拟精度良好 (表1)。进一步预测2015～2020年四川人口、耕地、粮食总产、粮食播种面积和总播种面积数据，并在此基础上计算未来最小人均耕地面积与耕地压力指数。

表1 预测模型与精度检验

4.2 最小人均耕地面积与耕地压力指数预测

根据上述预测模型，粮食自给率取95%，人均粮食需求量参照《中国居民膳食指南》提出的平衡膳食模式，分别以低方案 (252．64 kg/人)、中方案 (322．07 kg/人)和高方案 (386．6 kg/人)［19］计算得出到2020年最小人均耕地面积和耕地压力指数 (表2)。结果表明，2015～2020年期间，在3种粮食消费水平下，最小人均耕地面积均呈下降趋势，耕地压力指数呈上升趋势。耕地压力指数在3种方案的粮食消费水平下均小于1(除2019、2020年等于1)，说明在预测期内四川省耕地生产供给能满足全省不同膳食消费，粮食安全态势较好。在稳定和提高粮食综合生产能力的基础上，可适度扩大经济作物种植比重，以促进农民收入增加;还可以适当将农业用地向非农业用地转化，以满足工业化、城镇化对土地的需求。

表2 到2020年四川省耕地压力预测结果

5 结论与建议

5.1 结论

1978～2012年，耕地面积呈现缓慢减少趋势。虽然各级政府积极开展土地整理工作，耕地面积出现了小幅增加，但四川省后备土地资源有限，耕地的供给量将呈直线下降，耕地供给量与需求量的缺口会逐年加大。因此，应防止耕地流失和非法占用土地，努力提高耕地生产力水平，减轻耕地压力。研究期内，最小人均耕地面积Smin呈下降趋势，但耕地压力指数K并未呈现出明显上升趋势，而是在2006年达到历史峰值后不断下降 (略大于1)，表明四川省粮食数量处于可控的安全态势，实现了“总量平衡，基本自给”的政策要求。

由预测结果可知，未来6年，无论按低方案 (252．64 kg/人)、中方案 (322．07 kg/人)和高方案(386．6 kg/人)粮食消费水平计算，耕地压力指数均≤1，表明预测期内城市扩张，工业发展与保证粮食生产安全用地将会维持在一个相对平衡的状态，耕地面积基本可以保障粮食生产，粮食数量安全处于可控的安全范围内。但随着时间的推移，在城镇化深入发展和工业化加速推进的双重压力下，耕地压力指数K有上升的趋势，四川省粮食数量安全压力越加突出。

5.2 建议

1978～2012年，虽然耕地面积不断减少，人口数量增多，城镇化和工业化水平的提高挤占大量耕地资源，但粮食数量安全始终处于安全可控范围内，这归功于粮食单产的大幅提高、复种指数的增加。因此，在未来四川省必须继续巩固提升粮食生产能力，依靠科技不断释放各种资源要素潜力，努力保持四川粮食生产稳定发展势头。一是提升耕地质量。应在严格保护耕地数量的基础上，更加注重提高资源的利用效率，通过加强耕地质量建设，弥补耕地数量的不足;二是提升设施装备。大力开展以治水为中心的农田水利基本建设，增加有效灌溉面积，加快建设高标准农田;三是配套良种良法。加大突破性新品种推广应用力度，集成组装配套一批成熟的技术模式，并通过大规模开展高产高效创建活动，带动全省粮食单产水平在现有基础上提高;四是有效抗灾减损。通过有效利用现有技术措施和工程措施科学防灾减灾;五是树立平衡膳食消费观念。基于平衡膳食模式下的人均粮食需求量估算较为合理，因此通过合理引导消费，适度降低粮食消费水平，可有效缓解耕地压力，进而巩固粮食数量安全，促进四川省城镇化、工业化与农业现代化的协调发展。

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