中国玉米生产消费的时空格局及供需平衡态势

杨艳昭，梁玉斌，2，封志明，杨玲

（1.中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101；2.中国科学院大学，北京100049）

中国玉米生产消费的时空格局及供需平衡态势

杨艳昭1，梁玉斌1，2，封志明1，杨玲1

（1.中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101；2.中国科学院大学，北京100049）

玉米是近年来中国粮食增长的主力军。本文从系统的角度出发，采用经验模态分解、标准差、生产集中度及空间重心统计等方法，以分省为基本研究单元，全面揭示了1978-2014年中国玉米生产、消费的时空格局，并综合生产和消费的情况，分析了玉米的供需平衡态势。结果表明：1）1978-2014年，中国玉米生产量呈波动上升趋势，并以1984、1993和2003年为节点划分为四个阶段；近30 a来，中国玉米生产趋于集中，生产重心向东北方向移动了174.65 km。2）1980-2014年，中国玉米消费量总体呈现上升趋势；饲用消费是中国玉米消费的主要组成部分，占总消费量的3/5以上，工业消费近年来增长显著，接近总消费量的30%；从空间分布上看，中国饲用玉米消费的区域分布广泛，工业消费相对集中。3）中国玉米生产与消费在空间上具有不均衡性，导致玉米大致呈由北向南、由西向东方向流出。

玉米；生产；消费；供需平衡；时空格局；中国

杨艳昭， 梁玉斌， 封志明， 杨玲. 中国玉米生产消费的时空格局及供需平衡态势［J］. 农业现代化研究， 2016， 37（5）: 817-823. Yang Y Z， Liang Y B， Feng Z M， Yang L. Temporal and spatial patterns of corn production， consumption and the balance of supply and demand in China［J］. Research of Agricultural Modernization， 2016， 37（5）: 817-823.

玉米、稻谷和小麦并称为中国三大粮食作物。近30 a来中国玉米生产发展迅猛，其种植面积的扩大，单产及总产量的增加速度均远远超过其它粮食作物［1］。2006年，玉米播种面积和产量首次超过小麦，成为中国第二大粮食作物，2012年再次超过水稻，位居中国粮食作物首位。基于粮食、饲料、经济兼用的多功能性，玉米已成为当前中国种植面积最大且总产量最高的第一大作物，在中国粮食生产和消费中的地位愈加重要［2-5］。

鉴于玉米在中国粮食生产中的重要地位和作用，已有诸多学者对其生产、消费和供需平衡特征进行了探讨。其研究内容主要包括玉米的生产格局、生产水平、影响要素及时空变化规律等。在生产方面，赵久然和王荣焕［1］对改革开放以来中国玉米生产的发展历程划分了阶段，并对各发展阶段的生产特点进行了分析；韩萍等［2］对1978-2007年中国玉米生产进行了全面回顾，认为中国玉米生产增长迅速，种植已经逐步实现专业化和区域化；郭庆海［5］认为中国玉米主产区在空间上相对集中。在消费方面，玉米的消费需求分为食用消费、饲用消费、工业消费、种子消费及其他方面［7］。鉴于消费数据较少的现实，学界对玉米消费的研究不是很多，且大部分研究集中在全国范围的大尺度上。通过对全国玉米消费结构进行系统的论述并对具体消费数量进行测算，学者们认为随着经济的发展，玉米的经济重要性在不断提高；对中国玉米消费的状况和趋势进行分析，认为饲用玉米需求的刚性增长和近年来玉米深加工业的快速发展，推动了我国玉米消费的快速增长［11］；在玉米供需平衡态势方面，乔颖丽和王艳华［9］对中国玉米供需平衡的整体态势进行了分析，认为中国玉米生产处于供求紧平衡状态；李想和张剑波［10］对我国玉米贸易的格局变化进行了分析，认为我国对玉米的控制能力较强，且玉米供给能力有望继续增强。已有的研究多是集中在生产、消费、供需的某一个方面。事实上，玉米的生产、消费及供需平衡是一个系统，三者之间密不可分，从系统的角度出发，从生产到消费进而到供需平衡，全面揭示中国玉米资源的分布及其配置情况，将为玉米资源的合理配置提供量化依据和决策支持。

由此，本文从系统的角度出发，以分省为基本研究单元，首先定量分析了1978-2014年中国玉米生产的时空格局和变化特征，探讨了玉米生产的主要影响要素；其次，根据改革开放以来玉米的消费数据，定量分析了中国玉米消费数量特征和结构特征，揭示了中国玉米消费的时空格局；在此基础上，根据玉米生产与消费的差额数据，对玉米的供需平衡态势进行了分析。论文试图对中国玉米的生产、消费、供需各方面的情况进行系统性和综合性的分析，并通过系统分析中国玉米生产、消费的时空变化格局及供需平衡态势，准确掌握玉米在不同区域的生产和消费情况，以及在不同区域间的供需情况，为全国玉米资源的优化配置提供科学依据。

1　数据与方法

1.1数据来源

本文所用数据主要包括全国及分省玉米生产、消费与流通的数据。其中，生产数据包括1978-2014年全国及分省玉米种植面积、总产量和单位产量数据；消费数据主要包括1978-2014年全国玉米消费量与消费结构数据，受数据可得性影响，分省消费数据仅收集与整理了1999-2012年的数据；玉米进出口数据主要选取了1992-2014年的进出口数据。研究所采用的全国及分省玉米生产数据主要来自历年中国国家统计年鉴，全国玉米的消费数据来自联合国粮农组织数据库（FAO），分省玉米的消费数据来自国家粮油信息中心《饲用谷物市场供需状况月报》的整理，部分资料来源于布瑞克农产品数据库（数据是以全产业链视角，对上游种植行业、中间加工及贸易、下游消费等产业数据进行的深度挖掘），玉米进出口数据主要来自联合国粮农组织数据库（FAO）。

1.2研究方法

1.2.1经验模态分解 经验模态分解（Empirical Mode Decomposition， EMD）的基本思想是将一个频率不规则的波化为多个单一频率的波加残波的形式［13］。其中多个单一频率的波称为本征模态函数（Instinct Model Function， IMF），而残波则是剩余趋势项。EMD方法能够准确迅速地将信号中不同频率的波动逐级分解开来，获得具有周期性波动的IMF分量及未来事物变化的趋势量［13］。本文通过EMD方法分析中国玉米生产趋势量的变化规律，并由此划分中国玉米的生产阶段。

1.2.2方差与标准差 方差和标准差是描述数据离散程度的一组指标，本文通过计算不同阶段玉米生产的方差与标准差，定量揭示中国玉米生产的离散程度。计算公式为：

式中：S2为方差，S表示标准差，Xi表示第i个数据，n表示数据个数，表示数据的平均值。

1.2.3集中度指数 集中度指数（Concentration Ratio，CR）又称行业集中率或市场集中度（Market Concentration Rate， MCR），是指某行业的相关市场内某家企业所占的市场份额，是对整个行业的市场结构集中程度的测量指标，用来衡量企业的数目和相对规模的差异，是市场势力的重要量化指标。本文通过计算各省玉米生产和消费集中度指数揭示中国玉米生产和消费的空间分布情况。

式中：CR为集中度指数，n为某省份玉米产量或消费量，N为全国玉米总产量或消费量。

1.2.4空间重心统计 空间重心的变化表征了区域粮食生产的不均衡分布特征，反映了粮食生产空间格局的变动。重心偏离的方向指示了在某区域空间范围内粮食生产中心的变化方向［15］。计算公式如下：

式中：xi为第i个省份的经度坐标；yi为第i个省的纬度坐标。本文在计算时经纬度坐标取各省份多边形的中心。wi为第i省的粮食产量；X、Y为粮食重心的经度、纬度坐标。

2　结果与分析

2.1玉米的生产格局

2.1.1时序变化特征 本文通过对中国玉米1978-2014年的总产量进行EMD分解，得到2个IMF分量及其趋势分量R（图1）。通过趋势分量R可以看出，中国玉米产量总体呈现上升趋势，且在1984年、1993年、2003年三个时点出现拐点。据此，中国玉米生产可以划分成四个阶段。

图1　1978-2014年玉米总产量的EMD分析图Fig. 1　EMD analysis of corn production from 1978 to 2014

1984年之前，中国玉米生产处于平稳增长阶段，1978年全国玉米种植面积为1 996.10万hm2，占粮食播种面积的16.55%，总产量为0.56亿t，占粮食产量的18.36%。到1984年玉米种植面积为1 853.65万hm2，占粮食播种面积的16.52%，总产达0.73亿t，占粮食产量的17.90%。与1978年相比，总产增幅为30.35%，年平均增幅为5.06%。（图2）

1985-1993年中国玉米生产处于快速增长阶段。此阶段，玉米加工业的发展导致玉米需求量增大，促进了玉米生产的快速发展。其中1993年玉米总产量突破1亿t。该阶段玉米总产增幅达到60.93%。平均年增幅为7.62%。该阶段玉米产量增加得益于种植面积和单产的双重增长，二者的涨幅分别为27.3%和25.4%。

1994-2003年玉米生产波动较大，其中1997年和2000年玉米产量出现大幅减少。1997年玉米总产比1996年减少0.23亿t，减幅达18.17%，主要是由于单产减少较大，减幅为20.65%。2000年玉米种植面积、总产量、单产较之1999年均出现下降。玉米种植面积为2 305.6万hm2，总产1.06亿t，单产4 598 kg/hm2。总产降幅为9.59%，主要是由于面积大幅减少，减幅为7.09%，单产略有减低，减幅为2.67%。

图2　1978-2014年中国玉米生产时序变化曲线Fig. 2　Corn production from 1978 to 2014 in China

2004年至今中国玉米生产恢复快速增长的势头。2004年中央连续出台11个“一号文件”，实施了以“四减免”、“四补贴”为主要内容的支农惠农政策，充分调动农民种植玉米的积极性，玉米生产实现了自2004年以来的“十连增”。其中2006年总产突破1.5亿t，2012年总产突破2亿t，占到粮食总产量的36.30%，2014年总产达到2.16亿t，较之2004年总产增幅达到79.72%。该阶段中国玉米产量的增加主要是由于种植面积增加较快，增幅达到45.21%，年均增幅为5.23%，同时玉米单产恢复到90年代末的水平且有所增长。该时期玉米总产量首次超过水稻，成为种植面积和总产量均为第一位的粮食作物。2.1.2 空间格局 根据中国玉米生产总体阶段划分，论文选取1980、1990、2000、2010年为典型年份，以分省为基本研究单元，对中国各阶段玉米生产的空间格局进行了分析。

中国玉米生产四个阶段的产量和播种面积的方差与标准差计算表明，1980、1990、2000和2010年四个阶段中国玉米总产量的标准差分别为202.38、312.64、342.28、571.75，种植面积的标准差依次为716.36、767.91、784.10、1170.05，标准差均呈递增态势。表明数据离散程度变大，高、低产量数据所占比重变大。进一步计算各省不同阶段的生产集中度指数。结果表明（表1），中国玉米生产长期以来主要集中于吉林、辽宁、黑龙江、内蒙古、河北、山东、河南、四川、山西、云南等十个省份，其集中度指数之和达到75%以上，且在2010年以后超过80%。可见，上述10个省份是中国玉米生产区的核心区域所在。就变化趋势而言，近30 a来，内蒙古、黑龙江、吉林的玉米生产集中度指数总体呈上升趋势，四川、辽宁、山东、河北的玉米生产集中度下降较多，其他省份玉米生产规模相对平稳。

进一步利用重心公式计算各阶段的玉米生产重心，以1980年的坐标为参照，分析各阶段坐标的相对位置。结果表明（图3）：1980-2010年，中国玉米的生产重心在东经114.79°-116.76°、北纬36.60°-38.11°之间波动；就变化趋势来看，1980-2010年中国玉米生产重心向东北方向移动了174.65 km。

图3　各阶段玉米生产重心示意图Fig. 3　Production center of corn in each stage

2.2玉米的消费格局

2.2.1时间序列变化 从消费总量来看，1978年中国玉米消费总量约为0.59亿t，随后持续上升，1994年消费量突破1亿t，2008年突破1.50亿t，2014年达到1.96亿t。改革开放以来，除1985年和1997年出现下滑，中国玉米消费总体呈现上升趋势。

从消费结构看（图4），1995年以前，中国玉米消费主要用于饲料消费，占到总消费量的70%左右；其次是工业消费，占15%左右，各项消费所占份额基本保持不变。此后，饲料用消费所占比例逐渐减少，2006年降至70%以下，2014年为62.26%，但仍保持在高位；随着玉米深加工业的发展，工业用消费所占比例逐渐上升，2006年超过20%，且仍在上升，2014年达29.46%；近30 a来，玉米食用消费和种子用消费基本保持不变，分别维持在7%和3%左右水平。

2.2.2空间格局 根据数据的可得性，本文在对全国玉米消费的时序变化分析基础上，对2000年以来中国分省玉米消费的空间格局进行了分析。由2000、2010年的消费情况来看（图5），中国玉米消费主要集中在山东、河北、河南、吉林、黑龙江、广东、四川、辽宁、湖南和内蒙古10个省份，其消费量集中度指数在2000、2010年分别达到68.13%和68.21%。

图4　1978-2014年中国玉米消费量及玉米消费结构Fig. 4　Corn consumption and consumption structure from 1978 to 2014 in China

图5　2000、2010年各省玉米消费量Fig. 5　Corn consumption at province levels in 2000 and 2010

就消费结构来看，饲用玉米消费地域分布较广。其中广东、四川、山东、河南及河北等省份是饲用玉米消费量相对较大的地区，其饲用玉米消费量都在500万t以上，5个省份占到全国总量的41.98%，山东省更是以1 355.43万t的消费量居首位。其次是云南、广西、浙江、江苏、黑龙江、吉林、辽宁及内蒙古等省份，饲料玉米消费量在300-500万t之间，8个省份占到全国总量的26.60%。与饲用消费相比，玉米工业消费在全国的分布相对较为集中。工业消费量较大的是山东、吉林等省份，其每年工业消费玉米量超过800万t，分别占全国的26.22%和18.42%；其次是黑龙江、河北、河南、内蒙古及辽宁等省份，5个省份消费总量占到全国的41.56%。

2.3玉米的进出口形势和供需平衡态势

在对中国玉米生产与消费分析的基础上，本文对中国玉米的进出口形势进行了系统梳理，并在此基础上，以分省为基本单元，探讨了中国玉米的供需平衡态势。

1992年中国玉米进口量为0.5万t，此后的相当长一段时间均保持在较低水平。2010年以后，中国玉米进口量出现激增，由2009年的8.4万t增加到2010年的157.3万t，同比增长17.6倍。2011年继续维持高水平的玉米进口量，达到175.4万t，2012年创下了历史最高玉米进口量纪录，进口量达到520.7万t。与进口量相比，中国玉米出口量波动较大，1992-1995年整体呈下降趋势，此后波动中不断上升，并于2003年创历史最高出口纪录1 482.80万t。2008年以后中国玉米基本维持低水平出口态势（图6）。

从进出口差额来看，2003年我国玉米除满足国内需求外，还大量出口到海外市场。当年出口1 482.8万t，进口仅为0.1万t，进出口差距为-1 482.7万t。此后，玉米加工企业不断兴起，玉米消费量持续增长，国内玉米需求增加，玉米进口不断增加，出口迅速下降，玉米进出口差距快速缩小。到2009年我国出口玉米仅为12.7万t，进口8.4万t，进出口差距缩小到-4.3万t。2009年之前我国玉米的进口量较少，出口量大于进口量，我国是玉米净出口国。2010年在国内养殖业快速发展和玉米深加工等因素的影响下，我国玉米进口量同比增长1 762.2%，超过过去10 a累计进口量的6.5倍，至此我国从玉米净出口国变为玉米净进口国。

图6　1992-2014年中国玉米进出口量Fig. 6　Corn imports and exports in China from 1992 to 2014

在对中国玉米进出口分析的基础上，根据2000、2005、2010年各省生产与消费的差额，对中国玉米的供需平衡态势进行了分析。根据上述产量与消费量的数据综合分析可得，内蒙古、河南、吉林、黑龙江、云南、贵州、陕西、山西、辽宁等省份的玉米产量较大，且产量与消费量的差额也较大，处于供大于求的态势，为中国玉米的主要流出省份；其中，黑龙江、内蒙古、河南等流出量较多，且有增长，2010年比2000年黑龙江省流出量增加1 060万t，内蒙古流出量增加650万t。东南沿海省份，如江苏、上海、福建、江西、海南、湖南、浙江、广东等省份的玉米消费量较大但其产量较小，处于供不应求态势，为玉米主要流入省份；其中广东最多，达到1 200万t以上，其次是浙江，为450万t以上。此外，河北省虽然产量较大，但其消费量也非常大，基本处于供需平衡的态势；在此期间，山东省则由供大于求逐渐变为供不应求，由2000年流出160万t到2005年变为流入83.36万t，到2010年流入量达到950万t，位于流入省份第二。由此，中国玉米产消区在地域上的错位导致了玉米大致呈由北向南、由西向东方向流出。

3　结论

本文从系统的角度出发，首先分析了1978-2014年全国及分省玉米生产和消费的时空格局，并在对各省生产与消费分析的基础上，根据产量和消费量的差额，对中国玉米的进出口形势及供需平衡态势进行了分析。结果表明：

1）1978-2014年，中国玉米生产总体呈上升趋势，其中1993年玉米总产量突破1亿t，2006年总产突破1.5亿t，2012年总产突破2亿t。总产量增加了1.50亿t，年均增长7.88%；种植面积增加了1 506.87万hm2，年均增长2.22%。近30 a来，中国玉米生产趋于集中，主要分布在北方春播玉米区和黄淮海夏玉米区。玉米生产重心在30 a来向东北方向移动了174.65 km。

2）1978-2014年，中国玉米消费总体呈现上升趋势，1994年消费量突破1亿t，2008年突破1.50亿t，2014年达到1.96亿t。中国玉米消费主要集中在山东、河北、河南、吉林、黑龙江、广东、四川、辽宁、湖南和内蒙古10个省份，主要用于饲用消费和工业消费两个方面，其中饲料消费占总消费量的70%左右，是消费的主要组成部分。工业消费占总消费量的20%左右。从空间分布上看，饲用玉米消费的区域分布较广，玉米工业消费在全国的分布相对较为集中。

3）2010年中国玉米进出口形势发生转变，由玉米出口国变为玉米进口国。国内玉米的产区与销区在空间上有一定的不平衡性，北方各省基本处于供大于求的态势，东南沿海各省处于供不应求的态势。

4　讨论与建议

近年来，我国玉米进出口形势发生了转变，主要原因在于玉米消费量的大幅提高，其中工业消费的提升最为显著：由1998年不足1 000万t增至2012年的5 000万t，增幅超过400%，而同期食用、种用等消费基本保持平稳，饲用增长率则相对有限，故从这个角度而言工业消费是促使玉米进出口形势转变的关键所在。此外，虽然我国已经由玉米净出口国转为净进口国，但是国内玉米的总生产量依然微高于总消费量，即从总量上看我国玉米供需处于基本平衡状态，但区域之间差异极大：我国玉米生产主要集中在北方各省，南方各省的玉米产量无法满足其消费需求，加之现阶段我国玉米生产成本较高，且由北向南调运又需支出相当的运输成本，故而受经济因素影响，南方各省选择从国外进口玉米以满足自己消费需求，从而推动了我国玉米进口量的攀升。

我国玉米的工业消费需求会随着玉米加工技术的不断进步而增加。未来我国的玉米消费需求会继续提升，玉米的供需格局或将日趋紧张，但这并不意味着会对我国的粮食安全造成显著影响。首先，玉米作为口粮消费的比率很低，大部分是作为饲料和工业消费之用，从对食物安全的贡献方面，玉米更多地是关系到居民是否“吃得好”而非“吃得饱”，从这个角度而言，国内部分玉米需求可以通过国际市场来调剂、以缓解国内相对紧张的水土资源形势；其次，近年来国际市场玉米年交易量在1亿t左右，而2013年我国进口量尚不及总交易量的3%，未来的进口空间较为充足；再次，我国对玉米市场的调控能力较强，特别是反映在作为玉米工业消费第二大部门的玉米乙醇加工领域，这对平衡国内的玉米供需有着重要意义。

需要指出的是，尽管无需担心玉米进口会影响到我国的粮食安全，但目前玉米进口状况依然存在隐忧，主要表现在对美国的依赖过于严重，进口来源国高度单一。为此，我国应加快实施玉米进口国家多元化战略，积极开拓以巴西、阿根廷为代表的南美市场和以乌克兰为代表的黑海地区市场，以优化玉米的进口来源结构。

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（责任编辑：王育花）

Temporal and spatial patterns of corn production， consumption and the balance of supply and demand in China

YANG Yan-zhao1， LIANG Yu-bin1，2， FENG Zhi-ming1， YANG Ling1
（1. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100101，China； 2. University of Chinese Academy of Science， Beijing 100049， China）

Corn growth is one of the main forces of China’s grain growth in recent years. It has become the first major crop with the largest planting area and the total output in China. Applying the tools of empirical mode decomposition，standard deviation， production concentration and space center statistics， this paper systematically analyzed the characteristics of the temporal and spatial patterns of China’s corn production， consumption， and circulation from 1978 to 2014. Results show that: 1） From 1978 to 2014， China’s corn production showed increasing trend with some fluctuations and it can be divided into 4 stages by the years of 1984， 1993， and 2003 separately. China’s corn output has increased by 150 million tons from 1978 to 2014. For nearly 30 years， China’s corn production tended to be concentrated and the gravity center has moved northeastward about 174.65 km； 2） from 1980 to 2014， China’s corn consumption was overall increasing， with 3/5 consumption being forage and 1/3 consumption being industrial usage with a growing trend in recent years； and 3） from the spatial perspective， corn consumption is widely distributed and the industrial consumption is relatively concentrated； and it also shows an unbalanced distribution with circulation moving from the west to the east and from the north to the south.

corn； production； consumption； balance of supply and demand； temporal and spatial patterns； China

National Natural Science Foundation of China （41471453， 41430861）.

YANG Yan-zhao， E-mail: yangyz@igsnrr.ac.cn.

11 January， 2016；Accepted 17 May， 2016

F307.11

A

1000-0275（2016）05-0817-07

10.13872/j.1000-0275.2016.0084

国家自然科学基金项目（41471453，41430861）。

杨艳昭（1977-），女，辽宁朝阳人，博士，研究员，主要从事资源开发与区域可持续发展研究，E-mail：yangyz@igsnrr.ac.cn；梁玉斌（1989-），男，山西汾阳人，硕士，主要从事水土资源综合评价研究，E-mail：liangyb.14s@igsnrr.ac.cn。

2016-01-11，接受日期：2016-05-17