营养供给角度的中国粮食安全分析

郭惠武

（中共广东省委党校管理学教研部，广东广州 510053）

粮食安全的实质就是通过基本的食物供给保障居民较高质量的生命活动，而这实际上是通过食物中的营养素来实现的。各类营养素对于人体的生理功能有所差异，因此不同营养素之间不能完全替代，同时，由于各类粮食产品的营养结构也有差异，所以粮食产品之间也难以完全替代。因此，要真正实现粮食安全的目标，就需要统筹考虑粮食产品及其所提供营养的供应结构。但目前我国的粮食安全观偏重于以谷物为主要支撑的总量保障，对粮食产品内部的营养供应差异关注不够。2008年国务院审议批准的《国家粮食安全中长期规划纲要（2008-2020）》提出确保粮食总体的自给率达到95%以上，此时由于自给率目标较高，实际的粮食总量自给率也在95% 以上，粮食安全压力并不大，结构问题也不突出。之后，由于大豆等饲料粮进口量快速上升，粮食自给率持续下降，2013 年开始，我国粮食安全的目标改为“谷物基本自给、口粮绝对安全”，这是在一定的自给保障压力下，进行取舍后确定的一个目标，主要是缩小了粮食安全的产品范围，将豆类和薯类排除在外，突出谷物和主粮，使得目标更容易完成，但这也说明，在取舍过程中，粮食内部的营养供给结构问题并未给予足够重视。近年来，也有学者认为大豆主要是提供饲料和脂肪，并不在准确的粮食概念范围内，把大豆的自给率考虑在粮食的自给率中会夸大我国粮食安全的严重性，所以粮食安全的范围不应包括大豆，这些观点也是对大豆所提供营养素的重要性和替代难度较大的现实认识不够充分。目前有学者已经关注到粮食产品供给的营养结构问题，李国景等的研究计算分析了各类营养素的自给率，但该研究还没有明确从营养供给的角度对粮食安全战略进行反思，且在研究过程中，作者将肉、蛋、奶等畜产品及水产品提供的营养与农作物提供的营养加总考虑，出现了重复计算的问题，因此其计算结果也不能准确反映营养角度的粮食安全状况。

如果不充分考虑粮食供给中的营养结构，可能会导致我国的粮食供给结构偏离粮食安全的本来目标，从而产生粮食总量和自给率较高，但不能较好地满足居民营养需要的局面，起码在一定时间范围内给居民的营养供应带来风险。因此，本文首先利用相关数据计算出目前我国粮食及三大营养素的供应情况，从营养供应的角度重新考察我国目前的粮食安全程度，其次分析当前营养供应结构形势下的潜在风险，再次就如何从营养供应的角度实现更高水平的粮食安全提出对策建议。

1 目前粮食和营养的供应及自给情况

1.1 计算方法与数据来源 本文用国内产量加上净进口来表示国内的消费量（由于目前缺乏相关数据，本文未考虑库存以及生产、流通、消费中的损耗问题），用国内产量除以国内消费量表示自给率。本研究只关注蛋白质、脂肪和碳水化合物三大营养物质。无机盐、维生素等营养物质来源多样复杂，难以进行清晰分析，因此在本研究中不作考虑。计算营养自给率，首先要计算出营养的国内产量、进口量以及出口量。借鉴李国景等的计算方法，每种营养物质国内产量和进出口量的计算公式如下：

其中，N为第k 种营养物质的国内产量、进口量或出口量，Q为第i 种粮食产品的产量、进口量或出口量，C为第i 种粮食产品中第k 种营养物质含量的百分比。

本文主要考察影响粮食安全的粮食产品结构以及相关的营养供应结构，所以粮食产品范围的口径较宽，包括了谷物、豆类和薯类。考虑到数据的可得性，考察期是1995—2020 年。粮食产量数据来源于国家统计局网站及相关年份的《中国农村统计年鉴》。

在进出口数据方面，谷物及大豆的进出口量数据来源于相关年份的《中国农产品贸易发展报告》。由于在国内公布的资料中，干豆、薯类及相关产品的进出口数据不完整，因此这几种产品的进出口量数据来源于联合国商品贸易数据库。本文在计算过程中，豆类除大豆之外包括了干豆及豆饼、豆粕的进出口量，在薯类中，除鲜马铃薯、甘薯、木薯之外，还考虑了马铃薯粉、薯类淀粉、冷冻马铃薯。由于缺乏2017 年马铃薯淀粉的进口量以及2017 年鲜马铃薯的出口量数据，因此，这2个数据用前后年份的平均值来代替。

各类粮食产品营养物质含量数据来源于由杨月欣等主编的《中国食物成分表（第2 版）》。在营养物质含量的计算中，每种粮食产品采用代表性产品（表1）来计算其营养含量。“其他谷物”指稻米、小麦和玉米之外的谷物，其营养含量用小米、大麦和高粱米的平均值来代替，豆类中除大豆之外其他豆类的营养含量统一用绿豆、赤小豆、花豆、蚕豆和扁豆的平均值来代替。由于国家统计局公布的薯类产量是折粮后的产量，即剔除薯类中的大部分水分获得的产量，所以在计算国内薯类的营养物质供给时，马铃薯以脱水后的马铃薯丁的营养结构为标准，甘薯和木薯营养含量都用甘薯片（白薯干）的营养含量来计算，在表1 中用“甘薯和木薯”来表示。进出口中的鲜马铃薯和冷冻马铃薯考虑到含有较多水分，因此其营养含量以马铃薯（土豆、洋芋）为标准。在国内外粮食产品营养结构的差异方面，有人认为国产大豆的蛋白质含量较高，国外进口的大豆含油量高，蛋白质含量相对较低。但根据陈萍等对2005—2008 年广州新沙港进口巴西大豆品质分析发现进口大豆粗蛋白含量平均值为36.03%以上，略高于我国食物成分表中国产大豆蛋白质的含量，粗脂肪含量在20.96%左右，明显高于国产大豆脂肪含量，水分在12%，也略高一些，因此，采用我国的营养成分数据来测算进口大豆的蛋白质含量基本准确，但对进口大豆脂肪含量会有一定低估，分析结果时应注意。

表1 部分粮食产品营养成分表（以每100 g 可食部计）

1.2 粮食自给情况 通过粮食及各类粮食产品自给率的计算，发现我国粮食自给率由1995 年的96.25% 下降至2020 年的82.59%，2000 年以后，谷物及谷物粉的自给率总体有一定下降，其中稻米、小麦和玉米2020年的自给率分别为99.70%、94.13%、95.85%。三大主粮之外的其他谷物产品自给率由2007 年的96.04% 下降至2020 年的43.25%，其原因主要是近年来大麦和高粱的进口量比较大，但由于这些杂粮在居民谷物消费中的比重较小，2020 年的比例仅为3.54%，因此其较低的自给率不会对粮食安全产生太大影响。薯类的自给率由1995 年的98.68% 下降至2020 年的83.83%，2020年薯类消费占粮食消费的比例为4.40%。由于大豆在豆类消费中的比重达到95.8%，所以在豆类中主要分析大豆的情况。大豆自给率由1995 年的100.58% 下降至2020 年的16.35%，1999 年我国大豆产量为1 350.2 万t，2020 年为1 960.18 万t，上升45.11%，同时，进口量由1999 年的29.8 万t 上升至2020 年的10 033 万t，上升了300 多倍，大豆出口量一直在50 万t 以下，因此大豆自给率大幅度下降（表2）。1995—2020 年，大豆消费量上升了7.92 倍，远高于谷物49.11%的上升幅度，大豆在粮食消费中的比重也由1995 年的2.77%上升至2020 年的14.79%。

表2 粮食产品自给率情况 %

1.3 粮食来源的营养自给率 蛋白质国内产量由1995年的4 466 万t 上升至2020 年的6 472 万t，累计上升了44.91%，进口量由1995 年的229 万t 上升至2020年的3 975 万t，上升了16 倍多，同时出口量较小，对自给率影响不大。1995 年国内蛋白质消费量为4 615万t，到2020 年上升至10 375 万t，上升了124.84%，蛋白质自给率由1995 年的96.79% 下降至2020 年的62.38%。2002 年以后蛋白质自给率总体出现了持续下降的趋势，2014 年开始降至70%以下（表3）。

表3 粮食来源的蛋白质自给情况

从蛋白质消费总量的来源结构来看，1995 年，来源于稻米、小麦和玉米三大主粮的蛋白质合计占比达到81.59%，2020 年降到54.57%，大豆来源蛋白质占比从1995 年的10.18%上升至2020 年的40.44%，其原因是近20 年来大豆消费量相对于其他粮食产品有更大幅度的上升以及大豆具有较高的蛋白质含量。

1995 年，国内脂肪产量为992 万t，到2020 年上升至1 695 万t，增长了70.86%，进口量由45 万t 上升至2020 年的1 695 万t，增长了36 倍多，出口量较小，对自给率影响不明显。国内脂肪消费量由1995 年的1 026万t 上升至2020 年的3 384 万t，上升了2 倍多，自给率由1995 年的96.63%下降至2020 年的50.08%（表4）。

表4 粮食来源的脂肪自给情况

在脂肪消费总量中，3 个主粮来源的脂肪占比由1995 年的72.31% 下降至2020 年的41.04%，大豆脂肪供应占比由1995 年的20.92% 上升至2020 年的56.68%，这一结构变化背后的原因也是大豆消费量大幅度上升以及大豆较高的脂肪含量。

1995 年碳水化合物国内产量为35 085 万t，2020年上升至50 094 万t，累计上升42.78%，进口量由1995 年的1 586 万t 上升至2020 年的6 799 万t，上升了3 倍多，出口量在2003 年以后维持在1 000 万t 以下，国内消费量由1995 年的36 505 万t 上升至2020 年的56 621 万t，上升了55.11%，自给率在2010 年以前都在95%以上，但之后出现明显的下降过程，2020 年降到了88.47%，但相比于蛋白质和脂肪，碳水化合物仍然保持了相当高的自给率（表5）。

表5 粮食来源的碳水化合物自给情况

1995 年，在碳水化合物总消费量中，三大主粮提供的碳水化合物占比为87.24%，到2020 年降到84.06%。由于三大主粮自给率很高，且三大主粮的碳水化合物含量较高，所以碳水化合物自给率也保持较高水平。从三大主粮的内部结构来看，稻米和小麦提供碳水化合物的占比总体有明显下降，而玉米的占比明显上升。碳水化合物的大豆来源占比由1995 年的1.26%上升至2020 年的7.24%。

2 目前粮食和营养自给形势下的潜在风险

2.1 重要营养素的自给面临威胁 由以上分析可知，目前粮食来源的营养自给水平不太平衡，碳水化合物的自给率较高，具有很高的安全性，但蛋白质和脂肪的自给率较低。由于脂肪的供应除粮食之外仍然有油菜籽、花生等油料作物来源，单纯从粮食范围内考虑脂肪的自给率问题还不够，同时，提供热量这一主要营养功能上碳水化合物对脂肪有一定的替代性，由于碳水化合物自给率较高，因此，粮食来源的脂肪自给率问题并不是非常严重。而蛋白质自给率较低的问题就是一个突出的短板，需要给予重视，因为粮食构成了植物来源的、可供人类直接利用蛋白质的绝大部分，并且在主要营养功能上，碳水化合物和脂肪不能替代蛋白质。同时，即使考虑了粮食之外的食物，仍然不会改变我国目前蛋白质自给率较低的现实。如花生、芝麻、葵花籽等油料作物虽然蛋白质含量较高，大概在20% 左右，但这些油籽的国内产量仍然较少，2020 年全国油料（不包括大豆）产量为3 586.4 万t，大概提供700 多万t 的蛋白质，还需要注意的是部分油籽的蛋白质还不能直接用于人类食用。蔬菜和水果产量虽然很大，蔬菜在7 亿t 以上，水果为2.7亿t 左右，但大部分鲜蔬菜的蛋白质含量在2%以下，鲜水果的蛋白质含量在0.5%左右，所以，蔬菜和水果合计蛋白质供给估计不会超过1 500 万t。其他坚果、菌类产量相对较小，起不到大的补充作用。所以，将粮食之外的植物蛋白质国内供给都考虑进来，我国蛋白质自给率仍然不会超过70%。所以目前粮食来源蛋白质的较低自给率潜藏着较大风险。

2.2 重要营养素的质量面临威胁 从目前的粮食自给结构来看，我国蛋白质供给的质量，即蛋白质的营养价值保障也面临着威胁。不同食物来源蛋白质的营养价值不同，其中非常关键的就是食物来源蛋白质必需氨基酸模式（即蛋白质中各种必需氨基酸的构成比例）与人体蛋白质氨基酸模式是否接近，接近程度越高，必需氨基酸被机体利用的程度就越高，食物蛋白质的营养价值就越高，否则，营养价值就越低。一种食物如果其蛋白质所包含的某一种或几种氨基酸相对于人体的需要来说比例较小，在没有其他食物可以选择的情况下，要满足机体合成蛋白质的需要，就要大量补充这种食物，从而导致其他种类的氨基酸出现过剩，同时食物中的其他营养素也会过多摄入，引起浪费和健康问题。一般来说，肉蛋奶都是优质的蛋白质。在粮食中，相对于水稻、小麦和玉米3 种谷物来说，大豆与人体蛋白质的氨基酸模式最为接近，与肉蛋奶相差也不大，是较为优质的蛋白质。根据前文数据，由于目前我国大豆自给率相当低，国内生产的蛋白质中85.87%是谷物提供，所以从蛋白质质量角度看，我国目前62.38%的蛋白质自给率还要再打折扣。此外，大豆还是动物饲料的重要组成部分，目前我国进口大豆主要用于饲料生产，尤其是生猪、禽以及部分水产业基本采用豆粕作为蛋白饲料，如果大豆供应短缺，动物来源的蛋白质也会供应紧张。

由大豆自给率低引起的蛋白质供应质量下降的风险，还需要讨论2 个问题，一是能否利用蛋白质的互补效应，以三大主粮之外的其他粮食产品来代替大豆，二是动物蛋白对大豆饲料的高度依赖能否改变。对于第1个问题，假设存在某种粮食产品，其蛋白质氨基酸模式与人体蛋白质需要差异较大，单独来看它不是优质的蛋白质来源，但如果其与小麦及稻米等主粮蛋白质氨基酸结构具有一定的互补性，且蛋白质含量和生产效率较高，那就可以通过蛋白质的互补效应弥补主粮的氨基酸短板，但首先要面对的现实是主粮以外谷物杂粮的氨基酸模式普遍与小麦、稻米接近，互补性不强，具体来说就是赖氨酸含量都比较低，仅有荞麦的赖氨酸含量较高，另外，薯类中马铃薯的赖氨酸含量也较高，与主粮有一定互补作用（表6）。其次，杂粮的蛋白质含量普遍不高，明显低于大豆，如小米、黄米、高粱米、糜子、荞麦等蛋白质含量基本在10% 左右，与小麦接近，与大豆的蛋白质含量仍然差距较大，马铃薯的蛋白质含量更低一些（表1）。再次，杂粮的单产普遍比较低，稻谷、小麦和玉米的平均单产为6 335 kg/hm，3 种主粮以外其他谷物的平均单产仅为3 090 kg/hm，赖氨酸含量较高的荞麦在我国2019 年的单产为846.6 kg/hm（根据联合国粮农组织数据计算），不足大豆单产的一半。因此，在未来的一段时间内用三大主粮之外的其他粮食替代大豆的可能性较小。

表6 人体需要及各类食物蛋白质的必需氨基酸结构 %

对于第2 个问题，又可以分为2 个方面，一是大豆作为主要的蛋白质饲料能否被替代，二是能否通过大幅度提升草食性畜牧业的比例来减少畜牧业对于粮食的消耗和依赖。第1 个方面，存在一个资源约束的问题，2020 年我国进口大豆10 033 万t，折算成蛋白质的进口量大约为3 500 万t，如果由小麦来替代，按照小麦的蛋白质含量，需要增加2.94 亿t 的小麦产量，如果按照2019 年小麦的单产，则需要增加7.84 亿亩的耕地，难度非常大。另外，作为目前我国主要肉、蛋来源的猪和禽，其蛋白质氨基酸结构与人体非常相似，在饲料中用谷物代替大豆仍然会面临赖氨酸比例偏低的问题。大豆之外其他豆科作物虽然也具有较高的蛋白质含量，但单产普遍比大豆更低，取代大豆的可能性也不大。第2个方面，对于牛、羊等草食性动物可通过利用人类无法食用的植物（如牧草）来生产出优质蛋白，但目前如果要大幅度增加牛羊肉的产量来替代猪肉、禽肉，则所消耗的资源以及带来的环境压力可能更大，因此，通过发展草食畜牧业代替猪业、禽业来解决我国大豆对外依赖程度过高的问题也并不是非常现实的途径。

3 对策建议

目前我国把单产较高的三大主粮作为粮食安全的主要着力对象，土地等农业资源都向这3 种主粮进行配置。未来有必要从营养供给结构角度调整粮食安全战略，应根据我国居民基本生存需要、生活质量改善等多个层次明确蛋白质、碳水化合物以及脂肪的供给总量、结构和质量，在营养供给目标的基础上，综合考虑我国资源环境条件、生产技术水平、区域生产条件等因素确定各类粮食作物的生产目标及供给途径。总体来看，在资源约束紧张的情况下，要保证营养供应的可靠和结构的合理，需要优化资源利用结构，提高资源使用效率并进一步发掘和拓展可利用的资源。

3.1 以营养供给结构合理化为目标优化资源配置 目前我国三大营养素中蛋白质供给缺乏保障，主要就是谷物种植面积明显偏大，豆类种植面积偏小。统计数据显示，三大主粮为代表的谷物在粮食作物中的播种面积在2006 年以后一直维持在80%以上，2006—2015 年占比持续上升，2015 年占比达到86.8%，之后虽然有所下降，2020 年占比仍然为83.9%，而豆类播种面积占比走势正好相反，2006—2015 年占比持续下降，由2006 年的11.6%下降至2015 年的7.1%，之后有所上升，2020 年的占比也仅为9.9%。虽然通过提高我国大豆的复种指数并推广间作套种和轮种，可以在不增加土地消耗的情况下扩大大豆的供给，但总体上，在我国目前的耕地面积以及大豆单产形势下，要较大幅度地增加大豆的国内产量，就必然要减少其他粮食作物的种植面积。而为了补足重要营养素的短板，进而形成比较合理的营养供应结构，生产结构的调整也是有必要的。由于我国大豆成本明显高于美国、巴西、阿根廷，国内大豆与进口大豆在市场竞争中处于劣势，农户种植大豆的收益低于其他粮食作物，对大豆种植的积极性不高，因此，政府应对大豆生产进行一定的扶持和补贴，来引导农民扩大大豆的种植面积。在利用市场机制方面，主要是增强国产大豆的竞争力，进而提高大豆种植相对于其他粮食作物种植的收益。目前国产大豆与进口大豆大体上分别进入2 个独立的大豆市场，即国产大豆主要面对食用大豆市场而进口大豆面对油用和豆粕市场。国产大豆虽然独享国内的直接食用市场，但这一市场也面临着需求规模的限制，即由于居民食品消费习惯相对稳定，一定时期内大豆食用市场有限，如果国产大豆供给量增长较快，超过了食用需求，则大豆价格也会明显下降，进而影响农户种植大豆的意愿。因此，长期来看要利用市场机制引导资源向大豆产业配置，需通过2 条途径，一是提升大豆的生产效率，降低成本，与进口大豆在饲用市场上正面竞争；二是通过大豆蛋白加工技术的提高发展动物来源蛋白质的替代产品，即利用国内大豆蛋白质更优质的优势来替代动物蛋白消费，从而迂回地与进口大豆竞争市场份额。

3.2 以营养素生产和利用效率提升为目标推进食物链条各环节的技术进步 针对目前我国蛋白质自给率偏低的情况，要在蛋白质生产链条的各环节上全面提升生产效率，包括植物蛋白生产和动物蛋白生产等环节。首先，要加大植物蛋白的生产效率，其中最重要的就是大豆生产效率的提升。其次，要提高动物养殖领域的蛋白质转化效率。猪、禽养殖领域在全面提升饲料转化效率的基础上可进一步发展低蛋白日粮技术。低蛋白日粮技术主要是在饲料中精准添加限制性氨基酸，尤其是赖氨酸，来提高蛋白质的利用和产出效率。由于近些年国际上大豆供应比较充足，价格也总体比较稳定，因此，低蛋白日粮技术并不是很普及，赖氨酸总体需求量或供给量也不高。根据郑键等的计算，2019 年全球赖氨酸供应量为306 万t，而根据Leinonen 等的计算，2018 年全球谷物和大豆提供的赖氨酸达到1 400 万t 以上。但一旦大豆供应出现紧张，赖氨酸工业的重要性就凸显出来。因此，发展动物低蛋白日粮技术以及赖氨酸工业具有很重要的战略意义。此外，目前我国赖氨酸生产仍然较多利用玉米等粮食产品作为原料，未来应更多利用粮食之外的糖及无机氮来进行生产，从而形成对营养资源的净补充。再次，要发展畜牧业的替代技术，如支持细胞培养肉等技术的研发，提高肉类蛋白的生产效率。目前，细胞培养肉面临着生物技术和工程技术方面的诸多难题，制造成本很高，离商业化阶段还有相当长的距离，但自2013 年以来，全球培养肉产业快速发展，我国也应提前布局，加大对此领域的科研支持力度，培育龙头企业，完善市场配套体系，强化市场监管。最后，还需要加强居民科学、精准、健康饮食相关领域的研究和宣传，提高消费端的营养利用效率。

3.3 以可持续的营养供应为目标拓展食物来源 保障粮食和食物安全，在充分利用好目前主要粮食作物之外，还需进一步从营养的角度大力拓展食物的来源，发掘未被充分利用的各类资源。考虑到营养的突出短板，拓展优质蛋白质的来源是关键。在我国自然环境和技术条件下，就是寻找和拓展蛋白质生产效率和质量与大豆基本相当的动植物资源，从而对大豆形成一部分的替代。这一点可以通过2 个途径来实现，一是要拓展人类可食用的优质蛋白质来源，应重点关注豆科中的菜豆、花生、豌豆、鹰嘴豆、蚕豆等，假谷类（Pseudocereals）的荞麦、藜麦等，油料作物的油菜籽等蛋白质含量较高（尤其是赖氨酸含量较高）的作物，这些作物虽然存在单产较低、种植区域比较局限以及含有抗营养成分等问题，但它们在改善土壤、实现生态功能方面的作用一定程度上优于大豆，如果通过技术进步提高单产、拓展适宜种植区域以及解决抗营养成分问题，则可以代替一部分大豆。另外，可充分利用我国各地区气候和自然环境多样化程度比较高的特点，发掘和利用不适宜种植大豆或主要谷物但适宜种植其他高蛋白或高赖氨酸含量作物的区域，从而形成蛋白质供给的新增来源，比如视情况在喀斯特山区种植多年生荞麦等。二是大力开发人类不可直接食用的蛋白质资源用于饲料的生产，间接为人类提供优质蛋白，重点是进一步开发非常规蛋白质饲料，如开发昆虫、海藻、叶粉、无骨仙人掌、食物残余，生物质能源的副产品、蛋白水解液、分离蛋白、单细胞蛋白（微生物蛋白）等资源和技术。