长江三角洲区域非粮化时空特征分析

唐令东， 梁高都， 曹丹娜， 黎虹鑫， 杨小雄

(南宁师范大学 自然资源与测绘学院， 广西 南宁 530100)

粮食安全关系着国计民生，是国家战略安全的重要组成部分[1]。截至2020年，我国粮食生产实现了“十七连丰”，当年粮食产量达6.70亿t。但与此同时，我国进口的粮食1.43亿t，同比增长28%[2]，丰收喜讯的背后隐含着潜在的威胁。在“百年未有之大变局”背景下，烈度与频率逐渐上升的地缘政治竞争与贸易摩擦始终使“国外市场”的粮食进口充满不确定性与不稳定性，以国内市场为主的粮食市场更应为保障我国粮食安全的“定海神针”。

“非粮化”是指第一产业从业者因自然因素、市场环境、政策调节等，在原为种植粮食的土地上种植经济作物或者改变土地利用形式等不再种植粮食作物的倾向与趋势。经孔祥斌[3]的初步调查与研判，我国的非粮化问题严重且地区之间差异较大。全国耕地“非粮化”率为27%，“非粮化”率最低的地区为华北地区，约为10%，最高的地区是西南地区，约为46%。种植粮食作物经济效益低、工商资本下乡、专业化作物种植区的形成、地方政府对耕地政策的片面理解等皆对非粮化进程产生影响。在如此形势下，纵观国内已有文献，早在2009年时，黎霆[4]就以“去粮化”为提法，以农地流转为主体进行研究；随后易小燕[5]正式以“非粮化”为提法，以问卷调查为手段，对浙江、河南两省“非粮化”问题的影响因素进行分析。随后，学界又以农业供给侧改革[6]、农地资本化[7]、农业种植结构[8]、农地流转[9-10]、耕作层[11]等视角为切入点，以地理信息系统[12-13]、遥感影像[12,14]、景观格局[13]、能值分析[15]等先进技术手段与方法对“非粮化”问题进行探索，进一步加强了对该问题的认识。虽然我国学界对“非粮化”问题进行过一些初步探索，但是仍有一些不足：(1)从研究尺度来看，以往的研究主要是以全国或者省为尺度，缺少以区域为研究尺度的研究。而区域协调发展，是破除地区之间利益藩篱和政策壁垒，解决区域间发展不平衡矛盾的重大战略举措，以区域为研究尺度对于解决我国现实矛盾具有重要意义。(2)从研究方法来看，主流的“非粮化”研究主要是以理论研究、地理信息系统的空间分析为主，缺乏对统计材料信息的挖潜。我国的统计年鉴连续、全面、系统、详实地记录了我国经济、社会发展的各项信息。对统计年鉴信息的细致挖掘与处理可对未来的研究、决策提供可靠的数据支持。

基于此，本文从“非粮化”的视角，使用粮食播种面积变化量、粮作比、粮食播种面积动态变化度、重心模型、标准差椭圆等公式模型结合可视化统计图与地理信息系统，测度长江三角洲地区2000—2019年非粮化数据，分析其时空特征，以期为区域协调发展战略提供相应理论基础，为未来“非粮化”方向的理论及实践研究提供参考借鉴。

1 数据来源与方法

1.1 长江三角洲区概况

根据中共中央国务院2019年12月1日发布的《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》，长江三角洲(以下简称长三角)地区包括的范围为：上海市、江苏省、浙江省、安徽省(以下简称三省一市)全域，是我国开放程度最高、经济最活跃、创新能力最强的区域之一。长三角地区占地35.8万km2，地处秦岭、淮河以南的东部季风区，属亚热带季风气候，主要城市平均气温都在0 ℃以上，雨热同期，拥有较好的农业发展气候条件；该地平原广阔，拥有鄱阳湖平原、苏皖沿江平原、里下河平原、长江三角洲平原，地势平坦，地形条件好；长三角地区水资源丰富，河汊纵横交错，湖荡星罗棋布，拥有大小湖泊共计超过一万个，在政府领导下，兴修水利，将曾经“十年九涝”的多灾之地变为了全国著名的粮食生产基地。

1.2 数据来源

本文以长三角地区2000—2020年的分地区土地利用数据、分地区粮食产量数据、分地区粮食播种数据为基础，进行面板统计、制图，并做空间分析。

分地区粮食产量数据、分地区土地利用数据来源于中国国家统计局(www.stats.gov.cn)，分地区粮食播种数据以及对上述数据进行验证的数据来源于上海市统计局 (https://tjj.sh.gov.cn/)、江苏省统计局 (http://tj.jiangsu.gov.cn/)、浙江省统计局 (http://tjj.zj.gov.cn/)、安徽省统计局 (http://tjj.ah.gov.cn/)。

1.3 研究方法

1.3.1 粮食播种面积变化量

粮食播种面积变化量公式：

V=Cb-Ca。

(1)

式中，V为粮食播种减少面积变化量，Cb为前一年粮食作物播种面积，Ca为后一年粮食作物播种面积。

1.3.2 粮作比

粮作比公式：

R=100%La/Na。

(2)

式中，R为粮作比，La为a年的粮食播种面积，Na为a年的农作物总播种面积。

1.3.3 粮食播种面积动态变化度

为了使得不同地区，不同资源禀赋，不同时间内耕地播种面积变化幅度和不同速度的粮食播种面积具有可比性，现引入粮食播种面积动态变化度，以便用来研究某区域内耕地数量在某段时间的变化情况。其表达式：

G=100%(Ab-Aa)/(AaT)。

(3)

式中，G为粮食播种面积动态变化度，Aa表示初始点的粮食作物播种面积，Ab表示期末点的耕地面积，T为初始点与期末点之间的时间跨度。

1.3.4 非粮化变动强度

非粮化变动强度公式：

H=(Uo-Ue)/Uo。

(4)

式中，H为非粮化变动强度，Uo为起始点粮食播种面积，Ue为最终点粮食播种面积。

1.3.5 重心模型

根据空间重心理论，构建长三角地区粮食播种非粮化重心模型[16]：

(6)

式中：X和Y分别为粮食播种非粮化重心模型的经纬度坐标；Ei为空间单元i发生粮食播种非粮化的面积；Xi与Yi分别为空间单元i的经纬度坐标。

重心移动距离模型为：

(7)

1.3.6 标准椭圆差模型

标准椭圆差模型为[17]：

(8)

2 数据处理与分析

2.1 长江三角洲区域土地利用结构及其演变

根据《中国土地年鉴》中分地区土地使用状况(2017年)显示，长三角地区农用地总面积为2 649.47万hm2，包含耕地、园地、林地、牧草地和其他农用地，占长三角地区总面积的73.99%，垦殖率处在全国垦殖水平前列。在长三角地区农用地中，耕地是农业最主要的用地之一，占农用地的47.67%，占整个地区面积的35.27%。图1为整理各类统计年鉴2000—2020年土地使用情况数据所绘成的堆积比例柱状图，以表示土地利用的时间变化情况。其中，2006年之前的耕地面积未发生变化，故未采用；在2008年之后，土地利用面积数据由原来的“一年一统计”改为了“三年一统计”，故在2008年之后的统计数据之间有间隔。

随着城市化的急速扩张，长三角地区的建设用地面积从2006年的444.42万hm2增长至2017年的595.3万hm2，增长了150.88万hm2；与此同时，随之而来的则是农业用地与耕地的减少。长三角地区的农用地面积从2006年的2 704.99万hm2减少至2017年的2 649.47万hm2，减少面积为55.52万hm2，而耕地面积从2006年的1 347.38万hm2减少至2017年的1 263.12万hm2，减少面积为84.26万hm2。耕地减少的面积较农用地减少的面积要少，这与2002年以来持续了十余年的退耕还林政策是分不开的。1998年，长江流域发生历史罕见的特大洪涝灾害，带来直接经济损失2 551亿元，使当年国民经济增速降低2%，因此，在长江流域坚持执行退耕还林政策，巩固退耕还林成果一直是该地生态环境保护的重点工作。2006—2007年，耕地面积减少了80.48万hm2，为图1所统计这几年减少面积最大的年份；而之后土地面积减少较为平缓，每3 a均减少1.02万～1.51万hm2；且在2015—2017年，耕地的面积首次出现了增加，增加幅度为1.51万hm2。

图1 2006—2017年各类用地面积比例

为进一步直观了解农用地面积与耕地面积的变化情况，特将农用地与耕地面积变化制成面积图(图2)。

图2 2006—2017年农用地与耕地面积演变情况

通过图2可以清晰地发现，农用地的面积变化与耕地面积的变化并不是同步的。从2001年开始，《中国统计年鉴》中的耕地数量一直是1 347.38万hm2，可能是因为没有逐年统计耕地面积而造成的2006—2007年耕地面积的急剧减少。尽管如此，在这6 a减少的80.48万hm2的耕地面积依然是惊人的。据国家统计局统计，2003年全国夏粮总产量为9 622万t，比上年减产240万t，减少2.4%。1999—2001年，中国粮食连续3 a减产，2002年仍是产不足需，而国民对于粮食的需求却在逐年上升。基于此背景，2004年中央一号文件《中央关于促进农民增加收入若干政策的意见》与同年国务院28号文《关于深化改革严格土地管理的决定》、2005年《省级政府耕地保护责任目标考核办法》、2006年的国务院31号文《关于加强土地调控有关问题的通知》、2007年党的十六届三中全会、2008年党的十七届三中全会审议通过《关于推进农村改革发展若干重大问题的决定》等这一系列密集的政策明确指出，要实行最严格的耕地保护制度，保证国家的粮食安全。因此，在2007年之后，可以清晰地看出我国耕地的减少得到了极为有效的遏制，每年耕地减少的速度显著降低，且在2015—2017年耕地面积还有增加。农用地的下降总体而言趋势较为平缓，这与我国执行严格的耕地占补平衡制度与生态环境保护的意识提升是分不开的。我国的耕地占补平衡制度可以追溯到1986年3月中共中央、国务院颁布的《关于加强土地管理、制止乱占耕地的通知》，之后在1998年第二次修订的《土地管理法》中正式将耕地占补平衡制度纳入法制化轨道，以及之后一系列的配套政策的实施，都有效遏制了建设用地占用农用地的趋势。2012年党的十八大提出的“五位一体”总体布局，基于现实情况以及时代趋势，将“生态文明建设”纳入国家总体战略层面，对于林地、湿地、草地等保护力度大幅增强，有效减少了部分农业用地因经济发展遭到破坏而减少的情况。

2.2 长江三角洲区域粮食现状与非粮化分析

整理2001—2020年的《上海统计年鉴》《江苏统计年鉴》《浙江统计年鉴》《安徽统计年鉴》，可以得出上海、安徽、江苏、浙江各省(市)的粮食产量，并计算出长三角地区的粮食总产量，绘制折线如图3所示。

图3 2000—2019年长江三角洲各区域粮食产量情况

安徽省与江苏省在长三角地区粮食生产中扮演着及其重要的角色。以2019年为例，安徽省与江苏省生产粮食总量为7 760.2万t，占长三角地区2019年总粮食生产量的87.7%。安徽省地处我国华东腹地，近海邻江，年平均气温14～17 ℃，年降雨700～1 700 mm，无霜期200～250 d，农业自然条件适宜；乡村常住人口2 543万人，占全省常住人口的41.67%，全省农机总动力达6 800万kW，居全国第4位，农作物耕种收综合机械化率达81%，大量可从事农业生产的人口与相对完善的农业科技条件奠定了安徽省农业大省的基础。江苏省地处南北气候过渡地带，生态类型多样，农业生产条件得天独厚，是我国南方最大的粳稻生产省份，也是全国优质弱筋小麦生产优势区；米、花生、油菜及多种杂粮、杂豆等特色粮经作物遍布全省。农村居民收入高、集体经济实力强是江苏省与浙江省农业农村的共同特点，江苏省与浙江省2020年城乡居民收入比分别为2.19∶1与1.96∶1，远高于全国水平的2.56∶1，处在全国前列。浙江省则与安徽、江苏等产量大省不同，它是我国农、林、牧、渔全面发展的综合性农区，产业门类齐全、特色产品丰富，各类农产品生产均衡发展，因此，粮食生产水平相较于安徽、江苏来说较弱。上海是我国的金融中心，农业生产总值仅占全市生产总值的0.07%，粮食总产量极低，可忽略不计。

整理2001—2020年的《上海统计年鉴》《江苏统计年鉴》《浙江统计年鉴》《安徽统计年鉴》，可以得出上海、安徽、江苏、浙江各省(市)的农作物总播种面积和粮食作物的播种面积，通过计算可得出粮食播种减少面积、农作比、粮食播种面积动态变化度(表1)。

需说明的是，同样是2015年安徽省的农作物播种面积的数据，在《安徽统计年鉴—2019》上的数据为878.078万hm2，在《安徽统计年鉴—2017》上的数据为895.046万hm2，可能是统计口径发生了改变，本研究中2015年及其之后使用的是新统计口径的数据。

观察其粮作比，从长三角地区的数据可以看出，除2001年、2003年、2010年、2011年、2018年5 a外粮作比在总体上是持续上升的；这反映出在一些局部时间段粮食作物播种面积较农作物播种面积增长得快或是粮食播种面积减少得较农作物慢，因此，粮作比降低的年份并非与粮食播种面积变化量为负值的部分完全等同。在粮食播种面积变化量的数据中，可以看出粮食播种面积减少得最多的年份为2000—2003年，粮食播种面积共计减少173.327万hm2；而粮食播种面积增加得最多的年份为2004—2009年，共计增加160.347万hm2；此处与本文2.1节所述相互印证，我国自1978年以来，在经历了经济理论突破、沪市开盘、浦东开发、南方谈话、加入世贸组织等历史机遇下，长江三角洲地区经济发展势头强而不可遏，城市化进程加速，农用地与建设用地大批量地被转换用途作为建设用地，耕地保护迫在眉睫；在此关键时刻，如本文2.1节所述，党中央国务院在2004—2008年密集出台了多项针对耕地保护地政策、修改法律法规，从制度层面来遏制耕地面积的减少，压实地方政府责任，使“十分珍惜和合理利用每寸土地，切实保护耕地”的基本国策得到了有效落实。而粮食播种面积动态变化度进一步验证了如上所述；在2001—2004年，耕地动态变化度一直为负的两位数值，这是长三角地区粮食播种面积快速减少的阶段；2005年之后，耕地动态变化度明显开始减小，证实了我国的耕地保护政策力度的加大与政策落实程度的提升。

表1 2000—2019年长三角地区粮食播种面积动态变化情况

2.3 长江三角洲区域非粮化空间分析

由于江苏省从2013年之后才开始有“分区播种面积”这项统计数据，因此，本章空间分析主要分析从2013—2019年各地级市粮食播种面积非粮化空间格局演变的情况。

通过非粮化变化强度公式计算2013—2019年长三角地区41个地级市的非粮化变动强度值，使用ArcGIS进行处理，得到图4。

图4 长江三角洲区域非粮化变动强度空间分布

从整体上看，非粮化变动强度极高的地方主要分布在长三角地区东南部，以杭州、上海为核心向四周扩散，非粮化变动强度逐渐减弱；而往北，则非粮化变动强度变低，出现无非粮化甚至粮食播种面积增加的情况。从行政区来看，非粮化变动强度值极高的地方主要集中在江苏省、浙江省、上海市；而安徽省大部分则表现为非粮化变动强度值低甚至无非粮化情况。

使用Excel计算2013—2015年、2015—2017年、2017—2019年粮食播种面积的差值，得出各段时间非粮化面积；结合空间重心理论使用与ArcGIS对数据进行处理与可视化呈现，最终如图5所示。

图5 长江三角洲区域非粮化重心曲线

这7 a，长三角的非粮化空间重心明显表现出总体向北偏移的特征。2013—2015年初始年，非粮化重心空间重心落在安徽省宣城市；在2015—2017年，向东北方向偏移168.78 km，达到浙江省湖州市；而后2017—2019年，向西北方向偏移了200.76 km，最终到达马鞍山市与南京市的交界处。2013—2019年，非粮化空间重心向北偏移了157.32 km。

使用ArcGIS空间分析模块，可以计算出标准差椭圆以及有关参数(表2)。

标准差椭圆法可以很好地反映出地理要素的中心趋势、离散和方向趋势。此处使用标准差椭圆法对长三角地区的空间分布特征作进一步分析。根据ArcGIS中标注差椭圆的设置情况，图6中3个标准差椭圆皆囊括63%的要素。在2013—2015年，标准差椭圆以覆盖长三角西南大部，整体呈西北-东南方向分布，其椭圆中心居于118.461°E, 30.410°N；在2015—2017年，标准差椭圆以覆盖长三角东部大部，整体呈西北-东南方向分布，其椭圆中心居于120.207°E, 30.797°N；2017—2019年，标准差椭圆以覆盖长三角中部偏北部，整体呈西北—东南方向分布，其椭圆中心居于118.816°E, 31.841°N。几处标准差椭圆重叠部分与2.3.1节长江三角洲区域非粮化变动强度分析中变动强度为高、极高的区域一致程度高。整体而言，长三角地区非粮化有北移趋势。

表2 2013—2019年长江三角洲地区非粮化标准差椭圆参数

图6 长江三角洲区域非粮化面积变化标准差椭圆图

3 小结

本文通过对2000—2019年长三角地区耕地及其相关数据进行深度挖潜，使用面板数据、绘制统计图、地理信息系统等方法处理、展现统计数据，引入粮食播种面积变化量、粮作比、粮食播种面积动态变化度、重心模型分析长三角地区空间格局及重心曲线，得出以下结论：

2000—2004年耕地面积急剧减少；2004—2009年耕地面积快速增加；2008—2015年耕地面积缓慢减少；2015年之后耕地面积开始缓慢增加；概括起来为：剧烈减少—剧烈增加—平稳减少—开始增加。从变动幅度上看，该地区在2008年耕地面积波动较为剧烈，而之后波动较为平缓。根据以上规律，可以看出长三角地区的耕地保护政策、意识由不成熟向成熟转变，且卓有成效。

长三角地区的粮食产量在空间上具有不平衡性。江苏与安徽由于其得天独厚的自然条件与较高的机械化水平，成为长三角地区粮食生产的支柱省份。而浙江省与上海市由于其历史原因，产业结构调整，粮食生产并未得到大发展。

长三角地区粮食产量变化与农作物总体产量变化不同步，即粮食作物播种面积的减少或增长与农作物总播种面积的减少或增长并非完全同步。这可能是由于国家及地方政策对耕地保护以及对农用地保护的力度不同以及各地方第一产业结构主动或被动的调整等因素综合作用的结果。

长三角地区的非粮化主要集中在长三角的南部地区，且有空间重心在总体上有向北偏移的趋势。2013—2019年，安徽省的非粮化进程较慢，部分地区非粮化地区得到遏制，出现了种粮面积增长的良好局面；而浙江省与上海市的非粮化最迅速，粮食播种面积减少速度最快；江苏省的非粮化速度介于皖—浙沪之间。方向分布与空间重心移动皆显示出长三角地区非粮化经过了“东北—西北”的北上趋势。

非粮化问题是一个受自然、社会、人口、经济、法律、政策等众多方面综合影响的复杂问题。本文仅仅是从空间、时间的角度对影响非粮化的一些相关数据进行了收集、整理、处理、表达，展现了一定时间段内非粮化及其相关数据的时间及空间分布及其变化特征，以期可以为长三角地区解决“非农化”“非粮化”问题提供一些科学依据与理论支撑。但是本文在数据获取方面也存在着局限性，一部分研究由于数据收集的局限性并不能呈现从2000—2019年完整20 a逐年的非粮化及其相关数据的变化特征。下一步研究可以从收集更完整的数据入手或者寻找更多切入点研究该地区“非农化”“非粮化”变化过程的驱动因子、影响程度以及对未来趋势的判断。