陕西省粮食安全水平评价及预测研究

县可欣, 张瑜, 刘新仪, 张建平

(1.西北农林科技大学经济管理学院,陕西 咸阳,712100;2.西北农林科技大学新农村发展研究院,陕西 咸阳,712100)

粮食安全是“国之大者”,是统筹发展和安全的首要内容。实现粮食安全是中国经济社会持续稳定发展的基本前提和保障[1-2]。为此,自2014年国家开始实行粮食安全省长责任制。这是夯实地方政府粮食安全责任、加快构建新形势下中央和地方共同负责的粮食安全保障体系的有效手段[3]。2020年,国家发改委、农业农村部等11部门联合发布《关于2020年度认真落实粮食安全省长责任制的通知》(发改粮食〔2020〕660号),提出“产销平衡区要着力建成一批旱涝保收、高产稳产的高标准农田,切实保证粮食基本自给。” 落实粮食安全省长责任制是实现中国粮食安全战略的重要内容之一。陕西省是中国西部地区的重要门户,自然条件、交通条件较好,是西部地区经济建设的桥头堡,其粮食安全对西部地区经济发展有重要影响。但近年来,陕西粮食产销一直处于紧平衡状态[4]。周小平等[5]、孙晶晶等[6]分别基于2008年和2016年的实际数据,从全国层面出发,发现陕西省处于“粮食赤字区”范畴,且赤字越来越大。在当前大力实施乡村振兴战略背景下,陕西省粮食安全水平的现状、变化特征、未来的发展趋势等问题迫切需要进一步研究。但是,已有研究大多从粮食安全的影响因素展开研究。靳卫东等[7]通过分析土地流转影响粮食生产和粮食安全的理论机制,发现土地流转是中国粮食产量增速下滑的重要原因;畅倩等[8]使用CMP方法实证检验生产环节外包对中国粮食安全的影响,发现生产环节外包有助于中国粮食安全数量目标的实现;苏芳等[9]基于1990—2020年31个省份的面板数据,构建粮食安全指标体系,发现气候变化对粮食产销平衡区粮食安全的负向影响最大,对粮食主产区和主销区粮食安全的抑制作用不明显;王春辉等[10]用灰色关联模型对2000—2009年江苏省粮食产量进行分析,发现播种面积、化肥施用量、年均气温、年均降水以及农药施用量是影响粮食产量波动的主导因素;高茂盛等[11]运用数理统计方法研究陕西省1971—2010年期间旱涝灾害的发生对当地粮食生产的影响。结果表明,陕西50 a间的粮食灾损率曲线体现出较为强烈的波动性,单位播种面积农业劳动力的投入数量是影响陕西粮食单产的主导因子之一。以上研究为探讨粮食安全及其影响因素提供了丰富的理论基础,但也存在不足之处:一方面,现有研究多集中探究了各影响因素对粮食生产的影响,对粮食安全的衡量指标较为单一,鲜有研究同时从供给和需求的角度考量粮食安全水平;另一方面,现有研究大多围绕粮食主产区或东部经济发达地区展开,较少关注西部非粮食主产区的粮食安全问题。尤其对陕西粮食安全问题的解释力相对不足。

基于此, 本研究将从探究陕西省粮食安全水平出发, 运用粮食安全法测度2004—2020年陕西省耕地赤字率,分析17 a间陕西省耕地资源数量变化情况及其对粮食安全的影响,对陕西省粮食安全水平进行评价;在此基础上, 运用灰色预测模型对未来10 a陕西省粮食安全水平进行预测,以期为建立区域粮食安全保障体系提供理论借鉴和决策参考[12]。

1 研究方法和数据来源

1.1 研究方法

本研究粮食安全评价和预测分别采用粮食安全法和灰色预测法GM(1,1)。粮食安全法主要用于省域耕地资源盈亏量的测算,根据耕地盈亏率对陕西粮食安全水平进行评价[13];灰色预测法GM(1,1)主要用于预测未来10 a陕西省粮食供给量和需求量的变化,从而对未来陕西粮食安全水平进行预测分析。

1.1.1 粮食安全法 粮食安全法分区原理是基于粮食供求关系,测算区域人口的耕地需求量与实际供给量之间的差额,判断区域的耕地盈亏情况。本研究通过测算2004—2020年陕西省耕地需求量与耕地供给量及二者的差额,来衡量该年的耕地盈亏情况[14]。耕地供给量参考国土调查(按次序简称“一调”“二调”“三调”)主要数据成果公报,耕地需求量的测算参照孙晶晶等[6]的测算方法,计算公式如下:

△L=LS-LD

(1)

γ=ΔL/LS

(2)

LD=GD/PLG

(3)

GD=P×PCGD×GS

(4)

PLG=PSG×PG×MCI

(5)

式中:ΔL为耕地的盈余 (亏损) 量;LS为耕地供给量;LD为耕地需求量;γ为耕地盈余 (赤字) 率;GD为粮食需求量;P为人口数;PCGD为人均粮食需求量;GS为粮食自率;PLG为单位耕地面积粮食产量;PSG为单位播种面积粮食产量;PG为粮食作物播种面积比重;MCI为种植指数。若ΔL<0, 该区域耕地处于赤字状态, 表明该区域实际耕地存量不足以满足本区域的耕地需求, 粮食安全水平较低;若ΔL>0, 该区域耕地处于盈余状态, 粮食安全水平较高。

1.1.2 灰色预测法 粮食产量是一个动态、非线性复杂系统,具有随机性和规律性等特点,每一年粮食产量的高低不仅取决于科技水平的高低, 同时受到当年的气候、生态等方面的影响[14]。传统线性模型或单一模型无法准确反映粮食产量与影响因素之间的变化规律,从而导致预测精度低[15]。国内外许多学者采用不同的方法从粮食供给和需求视角对宏观层面粮食的供给、需求和供需平衡状况进行了预测[16], 从而判断未来粮食安全的走向[17]。灰色预测法GM(1,1)就是把观测到的数据序列视为随时间变化的灰色过程, 通过累加生成或累减生成逐步使灰色量白化, 建立相应的微分方程解的模型。利用这一不确定量的定量化处理过程可以发现掌握系统发展的规律, 对系统的未来做出科学的定量预测把粮食生这个系统看作既包括已知信息又含有未知信息的灰色动态过程对结果进行预测,能够反映粮食产量基本变化规律[18]。因此, 本研究采用灰色预测模型GM(1,1)对陕西省2004—2030年的粮食供给量和需求量进行预测,预测步骤如下:

首先,利用已有的数据生成原始序列:

X0(t),X(0)=[x(0)(1),x(0)(2),…,x(0)(n)]

(6)

其次,对原始序列作一次累加过程生成序列X(1)(t),X(1)=[x(1)(1),x(1)(2),…,x(1)(n)],其中:

(7)

第三,令Z(1)为X(1)的紧邻均值生成序列,Z(1)=[Z(1)(2),Z(1)(3),…,Z(1)(n)],其中:

(8)

GM(1, 1) 的灰微分方程模型为:

x(0)(t)+az(1)(t)=b

(9)

第四,构建累加矩阵B和常数项Y, 其中:

(10)

α=(BTB)-1BTY

(11)

第六,灰色微分方程的时间响应序列为:

(12)

第七,还原值为:

(13)

第八,设t个时刻预测值与原始值的残差ε(0)(t),则有:

(14)

1.2 数据来源及相关参数确定

本研究数据主要来自《中国农村统计年鉴》(2004—2020)、《陕西统计年鉴》(2004—2020)、国土“三调”主要数据成果公报,部分数据由政府官方网站和陕西省政府工作报告中整理得到。

相关参数确定如下:(1)粮食自给率水平。 粮食自给率是当年粮食产量占当年粮食消费量的比重,能够衡量一个国家的粮食安全水平[19]。一般认为, 一个国家或地区的粮食自给率在100%以上,就是完全自给;为95%～100%,属于基本自给;为90%～95% ,是可以接受的粮食安全水平;一旦小于90%,粮食自给的风险就会增大。通常情况下,粮食自给率与粮食安全水平的高低成正比。结合已有研究,本研究选用95%作为粮食自给率水平。(2)人均粮食消费量。世界粮农组织认为,一个国家人均粮食年占有量只有达到400 kg才是安全的。随着中国粮食产量持续攀升新台阶,人均粮食产量不断提高,自2012年起,人均粮食产量持续保持在450 kg以上,2021年人均粮食产量达到了483.5 kg[20],比2012年增加31.4 kg,2013—2021年年均增长0.7%。不考虑进口和充裕的库存,中国人均粮食产量已经远远超过国际上公认的粮食安全线。唐华俊等[21]根据中国居民平衡膳食结构及历年粮食需求量预测出高经济发展水平下中国每年人均粮食需求量为386.60～420.00 kg。借鉴相关研究,本研究选用400、450和500 kg作为人均粮食消费量进行不同情景模拟分析,结果见表1。

表1 2004—2020年陕西省不同人均粮食消费量下耕地赤字率Table 1 Cultivated land deficit rate under different per capita food consumption in Shaanxi Province from 2004 to 2020 %

2 陕西粮食安全水平评价实证分析

2.1 陕西省粮食供需平衡评价

一个地区粮食总供求关系的平衡状况及发展变化趋势对该地区的粮食安全有很大的影响。一定时期内粮食供需差额及其大小反映了一个地区粮食安全的程度,差额越小,粮食安全程度越高[22]。

2.1.1 粮食供给安全评价 从粮食供给的角度看,粮食总产量水平和粮食单位面积产量水平是衡量粮食安全的核心指标[23]。截至2020年底,陕西省现有耕地397.68万hm3,粮食总产量为1.274 8×1010kg,仅占全国粮食总产量1.9%。2020年陕西省粮食产量主要以小麦和玉米为主,占全省粮食产量的81.06%。在2004—2020年期间,陕西省粮食作物播种面积总体上呈下降状态,年均播种面积为3 107.29 kg,年均增长率为-0.26%。粮食单位面积产量呈波动提高状态,年均粮食单位面积产量为3 761.98 kg·hm-2,年均增长率为1.56%。陕西省粮食作物播种面积持续减少与粮食产量持续增加趋势不符,表明陕西省在此阶段粮食单位面积产量的提升是促进粮食产量发展的直接途径。

2.1.2 粮食需求安全评价 影响粮食需求的因素主要有人口增长与人口结构的变化、粮食消费需求总量和结构的变化、粮食价格变动、居民收入水平和城市化、工业化进程等[24]。本研究选取粮食总消费量和人均粮食消费量作为衡量粮食需求的主要指标。陕西省人均粮食消费量呈上升趋势,在2004—2020年平均粮食人均消费量为477.45 kg,粮食人均消费量上涨了48.73%。17 a间粮食人均消费量持续上升,这与中国居民食物消费的基本特征相符。自改革开放以来,中国城乡居民生活水平有了很大提升,食物消费结构随着国民人均收入的提高有了较大变化,也对陕西省粮食供给提出了更高要求。

2.1.3 陕西省粮食供需情况 2004—2020年,陕西省粮食供给量和总需求量之间存在“剪刀差”,粮食供需差额呈逐年上升趋势,见图1。2020年的供需差额较2004年增加了162.49%,由2004年的0.377×1010kg上升到2020年的0.989 59×1010kg,平均每年增加0.040.84×1010kg。

2.2 陕西粮食安全水平评价实证分析

运用粮食安全法,以2004—2020年人均粮食消费量400、450、500 kg为对照值,在自给率95%水平下,计算陕西省耕地赤字率。结果表明,随着人均粮食消费量的增长,耕地赤字率越来越大,粮食安全水平持续降低。当前,中国居民人均粮食消费量已经达到565 kg,远超世界公认的400 kg粮食安全线[25]。但在2004—2020年间,陕西省平均人均粮食占有量仅为311.92 kg,低于世界粮食危机线370 kg,整体呈波动趋势。未来10 a,中国粮食需求仍将继续呈现出刚性增长的态势。当人均粮食消费量在500 kg时,耕地赤字率大于50%,陕西省粮食安全面临严峻挑战。

3 陕西粮食安全水平预测分析

3.1 粮食产量预测

表2 2004—2020年陕西省粮食产量预测表Table 2 Forecast of food production in Shaanxi Province from 2004 to 2021

基于上述模型,对陕西省未来10 a粮食供给量进行预测,见图2。预测结果表明,2021—2030年,陕西省粮食供给量呈上升趋势。2023年较2020年产量增加了0.118 69×1010kg,平均每年上涨0.808%。

图2 2021—2030年陕西省粮食产量供给量预测Fig.2 Forecast of food production and supply in Shaanxi Province from 2021 to 2030

3.2 粮食消费量预测

表3 2004—2020年陕西省粮食需求量预测表Table 3 Forecast of food demand in Shaanxi Province from 2004 to 2020

应用所建立的GM(1,1)灰色预测模型预测陕西省未来10 a粮食需求量,得到的结果如图3所示。2021—2030年,陕西省粮食需求量以平均每年0.070 32×1010kg的增加量不断上升,2023年较2020年上涨了31.01%。

图3 2021—2030年陕西省粮食产量需求量预测Fig.3 Forecast of food production demand in Shaanxi Province from 2021 to 2030

3.3 粮食产销供需平衡情况

2021—2030年的粮食供给量及粮食需求量预测见图4。保持现有耕地面积不变,预测到2030年全省粮食供给量为1.393 49×1010kg,粮食需求量为3.038 90×1010kg,粮食供需缺口为1.645 41×1010kg,相比于2020年的0.989 59×1010kg,增加了66.27%,粮食供需差距在逐年加大。

图4 2021—2030年陕西省粮食产量供需平衡情况预测Fig.4 Forecast of food production supply and demand balance in Shaanxi Province from 2021 to 2030

从陕西省2021—2030年的粮食供给、需求预测结果中可看出,陕西省的粮食供给量、需求量虽然都在增加,但是供给量增加的速度远远小于需求量增加的速度,粮食供需缺口不断扩大。一方面,粮食增产潜力有限,粮食总供给无法大幅增加;另一方面,粮食总需求不断上升,供需矛盾日益凸显。到2030年,粮食产需缺口将高达1.645 41×1010kg,占总需求量的54.14%。粮食自给率将从2020年的56.29%下降到2030年的45.84%。预测结果显示,从2026年起,陕西省粮食自给率将小于50%,处于较低的水平。

目前,中国国内粮食市场供应较为充足,地区间的粮食流通较为顺畅[26],陕西省的粮食安全保障能力不断提升,基本能够保证陕西省粮食市场供给。但在耕地面积有限的条件下,随着陕西省粮食自给率不断下降和粮食供需缺口的不断增加,预计未来10 a陕西省粮食供给将高度依赖省外调入。

4 结论与对策建议

4.1 结论

粮食安全事关国家经济发展和社会大局稳定,保障粮食安全始终是国计民生的头等大事。学界基于不同研究视角对省域粮食安全进行测定。基于大食物观角度,陕西省被划入食物非主产区,虽然2004—2018年陕西省粮食安全水平实现了从不安全级向较安全级的转变,但仍未达到理想安全级;基于粮食安全角度,陕西省被划为耕地赤字区,且2010—2019年陕西省耕地生产功能整体呈现减弱趋势,耕地保障功能整体处于低值水平。

评估粮食安全水平、分析粮食安全形势,可以为制定科学合理的粮食安全发展战略提供参考。因此,本研究基于2004—2020年相关统计数据,运用粮食安全法对陕西粮食安全水平进行测定,并运用灰色预测模型GM(1,1)对2030年的陕西省粮食安全水平进行预测。研究结果表明,随着陕西人均粮食消费量的增长,耕地赤字率越来越大,粮食安全水平持续降低,与学界研究结论基本一致;预测结果表明,未来10 a,陕西省粮食供需间的矛盾不断加剧,落实粮食安全省长责任制的任务更加艰巨。

4.2 对策建议

第一,加强耕地保护力度,优化土地资源利用。随着陕西省城镇化的发展,非农建设占用耕地的趋势不可避免。耕地作为一种不可再生的稀缺资源,是粮食生产的重要基础。一方面,要严格规范土地用途,加强现有耕地保护,实行严格的耕地占补制度。通过建立耕地等级机制,健全等级耕地占用奖惩机制,严格限制甚至杜绝非农建设对高等级耕地的占用。以产粮大县为抓手,严格落实耕地利用优先序,明确分类耕地用途,永久基本农田重点用于粮食生产,高标准基本农田原则上全部用于粮食生产。另一方面,科学规划土地利用,制定省级耕地补偿机制。通过适当开发后备耕地资源和加强对现有土地整理,确保农田面积不进一步减少,将耕地的可持续生产能力与耕地保护制度有机结合起来[27],以实现“藏粮于地”。

第二,稳定粮食价格,完善农户粮食生产利益补偿制度。实行农业保护政策,不仅关系到国民经济的发展问题,还会对农民的生存问题产生影响。粮食生产的比较收益较低,导致农民的种粮积极性下降,进而影响粮食生产。一方面,要把保障本省粮食安全放在农业发展的首要战略位置,采取措施稳定粮食价格,减小粮价波动,通过对粮食实施支持性价格政策稳定粮食价格,保障农民种粮积极性;另一方面,要健全种粮农民收益保障机制,加大补贴规模,优化补贴结构。重点围绕补偿资金来源渠道及规模、补偿标准、补偿方式、补偿资金运营和监管等关键问题制定可操作性的制度规范,提高农户粮食生产的比较效益。

第三,完善粮食储备体系,切实增强政府对突发事件的应对能力。一方面,加强粮食仓储设施建设,提高粮食储备的规模和质量[28]。各级政府在积极发展粮食生产的基础上,建立完善动态监测、及时预警、相机调控的工作机制,加强市场监测、安全预警和宏观调控,增强对粮食安全问题的应对能力。在供需紧张时期,及时通过调配粮食储备来缓解供应压力[29],保障市场的稳定供应。另一方面,加强灾害预警,提升抗灾能力。自然灾害会导致粮食产量发生较大波动,如果不积极防治并采取有效措施,粮食结构和空间布局会发生较大改变。陕西省生态环境较为脆弱,易产生旱灾、水灾等气象灾害,亟须建立灾害预警信息系统,提高突发事件的应对能力。

第四,强化农业科技创新,保障粮食增产稳产。“科学技术是第一生产力”,在耕地面积有限的情况下,提高粮食单产能力是保障粮食生产最有效的手段。一方面,要加快农业科技创新,提高粮食生产中的科技含量,提升农业综合竞争力。加大粮食产业科技投入,从粮食生产、收储、运输、加工、消费全产业链提升粮食产业科技创新能力。另一方面,完善农业技术推广体系,广泛开展农民培训。加强基础研究、高技术开发和共性关键技术攻关,完善良种繁育与推广。为农民提供精准化的技术服务,强化科技意识,实现新技术的广泛应用,提高其农业生产技能和管理水平,以实现“藏粮于技”。