中国口粮近域可达性格局演化（2000-2016）

孙 欣，张少华，陈海华

（1.东北师范大学 地理科学学院，吉林 长春 130024；2.大连理工大学 建筑与艺术学院，辽宁 大连 116024）

人口和消费量的不断增长意味着全球人口至少在未来40 a内对粮食的需求量将持续增加[1-2]，而研究表明，全球气候变化可能会导致农作物产量降低[3]，进而将使得粮食稳定供应面临潜在危机[4]。在不同历史时期、不同国家，粮食安全的定义有所不同。1983 年，联合国粮农组织（FAO）提出粮食安全的目标为确保所有人在任何时候既能买得到又能买得起所需要的基本食品[5]。美国农业部于2017年将粮食安全定义为所有人在任何时候都能获得足够的粮食来保障积极、健康的生活。我国早在2013年中央经济工作会议中确立了“谷物基本自给，口粮绝对安全”的新粮食安全观，其中“口粮”指人们的日常主食，即小麦和大米[6]，同时“十四五”规划纲要进一步明确提出“实施粮食安全战略”。通常认为，粮食生产增长率要高于人口增长率是较为安全的[7]。此外，我国口粮供求关系存在显著差异、空间供给矛盾突出等问题亟待解决[8-12]。

粮食供应是粮食安全的支柱之一[13]。当前我国形成了六大跨省粮食运输通道[14]，从而实现我国“口粮绝对安全”有保障。目前实现口粮跨区域调运的方式为铁路、公路等，其中铁路是多种运输方式中市场占有率最高的方式[15]，具有运量大、连续性强等特点，同时集装箱粮食物流使得铁路运输尤为重要[16]。

口粮自给是国家的生命线，因此分析口粮近域可达性尤为关键。可达性一词由Hansen提出，将其定义为交通网络中各节点相互作用机会的大小[17-18]，供需可达性是指从需求地到供给地的方便程度，是分析公共服务设施等在空间分布上是否合理的常用方法。国外对粮食可达性研究较早，提出了粮食可达性（food accessibility）、 粮 食 可 购 性 （food affordability）等[19-20]，并通过实证发现，个体获得粮食的途径成为更大的限制。近年来我国关于可达性的研究涉及公共设施（医院、学校、公园等）供给、公共交通线路规划、城市空间结构等方面[21-26]，鲜有涉及到食品安全可达性的研究[27，28]，并且对宏观尺度关注较少。除日常供应需求外，频繁发生的自然灾害如2008 年地震和冰冻雨雪灾害、2010 年夏天的南方暴雨灾害及2020 年洪涝灾害等对口粮稳定供应造成巨大威胁，通信中断、道路阻塞等导致口粮短时间内供应不足。灾情持续时间越久，口粮需求越大，此时口粮近域可达性（在短距离、短时间内满足口粮的供给需求）对于保障人民的生命安全尤为关键。

两步移动搜索法作为引力模型的一个特例已被学者们广泛应用。相较于其他模型，该方法综合考虑了设施的供给规模、需求规模和供需地之间的距离关系对可达性的影响。鉴于此，研究采用两步移动搜索法评价2000 年和2016 年全国口粮近域可达性分布格局及演化情况，研究结果将为粮食运输的服务范围、粮食仓储布局等提供依据。

1 研究方法与数据来源

1.1 数据来源

本文采用Scientific Data官网提供的全球历年主要农作物产量栅格数据集开展研究（www.nature.com/scientificdata）[29]。该数据集是农业普查统计和卫星遥感的混合数据产品，时间分辨率为1 a，空间分辨率为0.5°。

本文将全国361个城市和地区（包括直辖市、地级市、副省级城市等，不含港澳台）作为研究样本，其中，人口统计数据来自《中国城市统计年鉴》和各省市、自治区官网公布数据，其他数据来自于国家统计局。

1.2 研究方法

1.2.1 两步移动搜索法

两步移动搜索法[30]分别以供给点和需求点为中心移动搜索2 次，因此被称为两步移动搜索法，而后进一步改进并命名为两步移动搜寻法[31]。其基本思想为：首先对每个供给点j，搜索所有在j搜寻半径（d0）范围内的供给点（j），将所有的供需比Rj加总得到i点的可达性。

式中，i为需求点即城市；j为供给点即口粮产区；AiF为根据计算得到的需求点i的可达性；Dr为需求点i和供给点j之间的距离；Rj为供给点j的设施规模与搜寻半径（d0）内所服务的人口的比例；Sj为供给点j的供给规模；Pk为需求点k的需求规模。

钟昱[32]等发现在我国小麦与水稻的平均运输距离分别为630 km 和387 km，因此本文选取630 km 和387 km 作为搜索半径。按照平均100 km/h 的运输速度，小麦和水稻从供给地到需求地分别需要6.3 h和3.87 h，具有及时性特点，因此不考虑摩擦系数。

1.2.2 网络分析法

网络分析法是借助网络数据集计算得到基于路网的需求点到供给点之间最短距离[33-34]。依托网络拓扑关系，并借助空间、属性数据等进行多方面的分析[35]，求得研究样本到达口粮产区的路网距离，得到的可达性分布格局与基于空间距离求得的结果相比更为准确。

1.2.3 口粮指数

口粮指数是依据每kg 小麦和水稻摄入的大卡数量，将全国范围内小麦、水稻按照大卡数进行换算，得到标准化之后的各城市口粮拥有量。

式中，I0为各城市的口粮指数；Qw和Qr分别为各城市小麦和水稻的总量；Kw和Kr则分别为每千克小麦和水稻摄入的大卡。每kg 小麦约为3 380 大卡，而每千克水稻约为1 160大卡，据此得到公式（4）。

2 结果分析

2.1 口粮产区及常住人口分布

2.1.1 口粮产量及产区分布

2000 年来，我国小麦、水稻产量总体向好。除2003年前后产量出现小幅下降外，此后均呈现出较为稳定的增长态势，产量逐年提高；从年产量来看，小麦年均产量为11 401.87 万t，而水稻产量则始终远高于小麦，年均产量达到19 487.29 万t，约为小麦年均产量的1.7 倍，口粮总量安全得以保障。尽管小麦总产量相对较低，但2000年来小麦产量增长态势更为明显，2019年与2000年相比产量增长3 396万t，水稻产量增长则相对缓慢（图1）。

图1 中国2000—2019年20 a间口粮产量变化情况

此间，全国范围内小麦和水稻产区分布呈现出显著不均衡特征，并且2000年和2016年2种口粮产区空间分布格局较为稳定。就小麦而言，连片产区集中分布在东北平原、华北平原、长江中下游平原和黄土高原等地区，新疆、西藏和云南等地零散分布有点状产区，其余地区由于自然条件等原因未见分布成规模的小麦产区。其中，产区产量呈现出南北高、中间低的分布格局，产量高值区包括内蒙古、黑龙江、吉林、安徽、甘肃等省份和地区，低值区出现在河南、山西、山东等。2016 年与2000 年相比，产量增加最为明显的城市为呼伦贝尔市、宜昌市与十堰市等。

水稻产区分布范围远大于小麦，其产区空间分布格局与“胡焕庸线”[36]划分的人口分布格局基本一致。水稻产区集中分布在“胡焕庸线”以东省份，约占据全国95%的水稻产区面积，其余约5%产区则分布在新疆和西藏地区，其中新疆水稻产区面积要明显大于西藏。全国水稻产量高值区主要位于东北三省，与2000 年相比，2016 年水稻产量在内蒙古、陕西和湖北增长最为显著。

2.1.2 常住人口分布

我国2000 年与2016 年口粮产区分布与人口分布呈现出显著的“人少粮多”与“人多粮少”的空间错配现象。研究期间内，常住人口空间分布格局较稳定，部分地区如河南、山东、广东等数量增加显著，人口出现了南移趋势。人数最多的是重庆市，其次分别为上海市、成都市、北京市等。我国小麦产区则集中分布在秦岭-淮河以北地区，而在人口更为集聚的南方地区分布较少。此外，尽管水稻产区分布与“胡焕庸线”相一致，但水稻产量高值区与人口集中区仍形成“人少粮多”和“人多粮少”的空间错配格局。

2.2 口粮可达性时空演化

口粮近域可达性分为高可达性、次高可达性、中可达性、次低可达性和低可达性。依据两步移动搜索法计算原理，口粮近域可达性实际上等价于加权后的人均口粮拥有量，可达性越高，说明人均口粮拥有量越高，口粮供给情况越好。

2.2.1 小麦可达性格局演化

2000 年与2016 年小麦近域可达性分布格局在全国范围内差异十分明显，基本呈现出自东北地区向外逐渐递减的分布态势。2000年以来，小麦空间近域可达性变化不大，2016 年可达性水平稍优于2000 年，主要体现在东北和西北部分地区可达性水平的提高。

2016 年与2000 年相比，小麦高可达性绝对数值有所降低，并且搜索半径（＞630 km）外区域数量明显减少，低可达性区域有所增加，其他层级城市数量波动不大。具体来看，中国小麦近域可达性高值区高度集中在少量的地级行政单元上，仍然为黑龙江的大兴安岭、齐齐哈尔和内蒙古的呼伦贝尔等地区和城市。不同的是，2000年黑龙江的大兴安岭地区以0.75的高可达性数值稳居全国第一，而2016年则以0.29位居全国第二，位居首位的内蒙古呼伦贝尔可达性数值也仅达到0. 306；2 个城市达到了次高可达性水平，分别为内蒙古兴安盟和黑龙江大庆，次低可达性从2000年的12个增加至2016年的15个，全部位于我国东北地区；而对于小麦低可达性而言，云南德宏自治州和宁夏中卫市从次低可达性降至低可达性，由2000 年238 个城市增长至2016 年250 个城市，占据了城市总数量的69.3%，主要分布在我国中部和东部地区，包括甘肃、陕西、河南、湖北和安徽等省份。在全国范围内，按照小麦平均运输距离作为搜索半径进行计算，2000年共有106个城市和地区超过了630 km的平均运输范围，约占全国29.4%，而2016年新疆的喀什、塔城、阿勒泰等地区由于小麦产区的增加使得可达性较2000 年有明显提升，总量缩减至90 个，占全国26.0%。也就是说，2016 年全国仍然约有1/4 的城市无法在平均运距内获得小麦供给，需要远距离运输来保障小麦供应，这些城市主要包括新疆南部、西藏、青海、广西、广东等省区。

小麦由于生长习性等原因导致产区集中分布在我国北方地区，南方产区相对较少，加上南方城市较大的人口规模，使得南方地区小麦可达性远低于北方，并且云南、广东等省份由于地理位置距离小麦产区较远，超出了630 km的平均运输距离；西部的日喀则、喀什、昌吉等地分布有小麦产区，从而可获得一定的小麦供给，而青海、西藏、新疆等西部大部分地区均超出平均运距，小麦的稳定供应仍需要远距离运输得以保障。

2.2.2 水稻可达性格局演化

水稻近域可达性分布格局在全国范围内差异显著。2000 年与2016 年空间近域可达性大体呈自东北、西北、西南向中部和东南递减的组成结构，十多年来，全国水稻近域可达性水平显著改善，主要体现在西北、西南和东北地区。

与2000年相比，2016年水稻高可达性绝对数值也有所降低，中可达性与次低可达性城市数量均有明显增长。具体来看，2000年水稻高可达性地区共有4个，均分布在我国东北地区，最高值为黑龙江齐齐哈尔的0.447，而2016 年可达性高值区仅为内蒙古兴安盟一个地区，并且可达性数值仅为0.271，次高可达性为黑龙江大庆和新疆克拉玛依2 个城市；中可达性和次低可达性城市数量显著增长，2016年占比分别为2.2%和11.6%，除东北三省大部分城市提升为次低可达性外，新疆的阿勒泰和塔城可达性水平提升显著，达到中可达性水平，阿克苏、伊犁和昌吉等地区均提高至次低可达性层级，此外，西藏的拉萨、山南、日喀则等地也有明显提升。相反，四川、陕西部分城市可达性则降低至低水平；全国水稻低可达性城市数量总体出现降低趋势，自2000 年的335 个减少至2016 年的302个，主要分布在内蒙古高原、黄土高原、华北平原和长江中下游平原等地区，如山西、河南、河北、安徽、江西等省份，尽管数量占比降低了9.1%，但低可达性城市仍占据总量的83.7%，占据绝对主导地位。此外，2000年和2016年分别有9 个、6 个城市和地区超出了387 km的水稻平均运距，分布在青海和西藏。

我国中部、南部大部分地区分布有大规模水稻产区，但该地区人口密度较高，可达性较低，而东北、西北和西南地区凭借良好的自然条件分布有连片水稻产区，加上相对较小的人口规模，因此水稻近域可达性高于全国其他地区；西部的青海和西藏由于交通条件等因素限制，部分地区超出平均运距。

2.2.3 口粮近域可达性

我国口粮总量充足但空间近域可达性水平差异显著，空间极化现象凸显。与2000 年相比，2016 年口粮可达性水平仅在东北地区有所提升，西北、西南等地区均呈现下降趋势，低可达性城市占主导地位。

口粮可达性呈现出北高南低的不均衡性分布特点，低可达性城市数量占主导地位，东北、西北和西南地区变化最为显著。其中，东北地区始终是我国口粮可达性高值区，可达性水平远超其他地区，黑龙江省大兴安岭与齐齐哈尔、内蒙古呼伦贝尔等城市可达性水平优势明显，2016 年可达性高值城市较2000 年有小幅增加，由2000 年的6 个增加至7 个，东北地区口粮可达性远高于全国其他地区；此外，2016 年辽宁省大部、新疆阿勒泰与塔城、云南大理等地为次低可达性水平，而新疆、西藏、云南以及甘肃等地区可达性均呈现出明显下降趋势，表现为低可达性水平，其中西藏的阿里地区由于口粮产区的减少导致可达性水平急剧下降，全国低可达性城市由306 个上升至316 个，占到了总量的87.5%（表1），远高于其他层级城市数量，并且直到2016 年西北地区的部分城市如玉树、海西、哈密等地区仍需要远距离运输。

表1 2000年与2016年中国口粮近域可达性空间分布的描述性统计

2000年以来，尽管我国口粮总量保持着稳定增长的趋势，但口粮可达性呈现出分布差异显著的特点，并且2016 年与2000 年相比可达性水平仅在东北地区提升显著，其他地区可达性水平出现明显下降趋势或维持低可达性态势，口粮近域供给仍以低可达性为主。

3 结 语

本文运用两步移动搜索法，对我国2000 年与2016 年小麦、水稻、口粮（小麦与水稻）空间近域可达性进行评价，并探求可达性分布的空间差异及演变格局，结果如下：①2000年与2016年全国361个城市和地区口粮近域可达性差异明显，总体均呈现出较为明显的北高南低非均衡性特点，极化现象显著；②水稻与小麦近域可达性分布格局在全国范围内差异十分明显，并且2016 年高可达性数值较2000 年有显著下降；③2000年与2016年口粮产区与人口分布区呈现出显著“人少粮多”与“人多粮少”的空间错配现象。

研究运用两步移动搜索法打破了传统仅依赖人均粮食产量来衡量粮食安全的思维，拓展了空间维度。但由于数据获取限制，仅对2 a的可达性格局进行分析，今后将持续关注数据更新，得出更有借鉴性的结论。