我国玉米生产与消费时空格局演变及匹配性分析

曹炎　杨艳涛　王国刚

摘要：玉米是我国第一大粮食作物，对我国粮食安全影响深远。依据重心模型，运用地理信息系统（geographic information system，GIS）测算了1999—2022年我国玉米生产重心与消费重心的移动方向、距离、速度等变化特征，利用耦合模型分析玉米生产与消费的空间匹配性，并结合自然、经济、政治等因素，研究其变动原因。结果表明，1999—2022年我国玉米生产重心整体呈现从西南-东北移动的特点，共移动了148.55 km，平均移动速度为6.46 km·a-1；玉米消费重心总体呈现从西南-东北-东南-西南-东北环形变动的特点，阶段性特征明显；生产与消费重心的耦合距离呈先升高后降低的总体特点，但增幅远大于降幅。耦合距离由471.02 km（1999年）变为513.02 km（2022年），其中2013年二者的重心耦合距离达最大值，为557.91 km。2020年以来，玉米生产与消费的耦合距离又出现增加趋势，空间匹配性再度下降，为新时代粮食安全带来了挑战。因此，提出优化玉米区域利益协调机制、构建多主体利益联结机制和支持政策体系、优化玉米区域生产与消费空间格局、实施区域差异性的粮食政策等政策建议。

关键词：玉米；生产时空格局；消费时空格局；匹配性分析

doi：10.13304/j.nykjdb.2023.0305

中图分类号：F326.11 文献标志码：A 文章编号：10080864（2024）05000110

玉米是我国第一大粮食作物，是近年来中国粮食增长的主力军，也是饲料粮的主要来源，玉米饲用消费占玉米消费总量的60%～70%[1]。伴随着经济水平的不断提升，我国居民膳食结构发生巨大转变，人们从“吃得饱”转向“吃得好”，膳食结构从“以粮为主”转向“以肉、禽、蛋、奶为主”。从中长期来看，玉米等饲料粮的消费量将持续上升，饲料粮短缺将是中国粮食安全的根本问题[2]。受自然、经济、政治等因素的影响，我国粮食生产格局逐渐由“南粮北运”被“北粮南运”取代[3]，玉米的生产格局变动相比于水稻和小麦来说更明显[4]。我国玉米消费格局却没有作出同步变化，出现玉米生产与消费区域不平衡的现象。近年来，玉米生产与消费格局的调整变动使得区域不平衡问题更加突出。

在“北粮南运”的格局下，粮食主产区承担的粮食生产任务越来越重，生产与消费的不平衡现象加剧，同时加深区域供需矛盾。首先，在资源方面，“北粮南运”意味着潜在的“北水南运”，加剧了我国南北方水资源不匹配程度，导致农业土地利用效率空间不均衡；其次，生产与消费区域不平衡导致流通环节出现许多问题，不仅跨地区存储调运粮食成本高，而且物流体系稳定性差，易受突发事件影响而导致停摆，难以保障各区域的粮食安全[5]；再者，生产与消费区域不匹配加剧了农村经济发展的不平衡性，生产重心北移是我国区域经济非均衡发展过程中产业比较优势综合开发的结果，生产向欠发达地区集中，给这些地区的农村经济发展带来了巨大的压力，并使主产区和主销区供需矛盾尖锐化[67]。因此，玉米生产与消费的区域不平衡对我国粮食安全影响较大。

针对粮食生产与消费区域不平衡问题，国内许多学者已做了大量研究。杨艳昭等[8]认为，我国粮食区域布局不平衡，随着近些年南方经济的不断发展，粮食生产不断由南向北转移，我国玉米主产区包括吉林、辽宁、黑龙江、内蒙古等10个省（自治区、直辖市），而玉米高消费地区为山东、河北、河南、吉林等10个省（自治区、直辖市）。何友等[4]通过分析描绘稻谷、玉米和小麦3种作物的生产重心与消费重心，并对其匹配性进行计算，发现粮食生产和粮食消费的空间匹配性在不断下降，空间布局和粮食利益矛盾进一步加深，其中玉米的生产与消费重心不匹配程度大于水稻和小麦。吴建寨等[9]认为，1995—2007年粮食供需空间分布具有明显的空间差异性，生产重心移动距离明显大于消费移动距离，且生产重心位于我国地理重心以北，消费重心位于我国地理重心以南。

在研究方法上，陈秧分等[10]以均值、标准差与区位基尼系数等指数来描述我国粮食的生产布局情况；何友等[4] 运用GIS（geographic informationsystem）模型对稻谷、小麦、玉米3种作物的生产重心与消费重心进行描绘，刻画出生产、消费重心的运行轨迹；李欠男[11]运用生产集中度指数、生产规模指数来描绘生产的布局情况；杨艳昭等[8]运用经验模态分解（empirical mode decomposition，EMD）模型分析我国玉米生产趋势量的变化趋势，并由此划分我国玉米的生产阶段；杨宗辉等[12]、刘玉等[6]、吴建寨等[9]运用重心模型来描述粮食的区域和省域粮食生产的时空格局。

尽管已有研究形成了众多有意义的成果，但还应在以下方面进行更加细致的研究：首先，已有文献大多研究时期为2015年玉米临储改革政策实施之前，缺乏对临储政策终结后玉米空间格局变动的研究以及原因分析；其次，国内玉米生产已经由阶段性供过于求转变为阶段性供给紧缺，在此背景下，玉米产、销区的生产与消费矛盾进一步加深。2022年中央一号文件指出，粮食产销平衡区、主销区都要有一定的自给能力；2023年中央一号文件进一步指出，各省（自治区、直辖市）都要稳住面积、主攻单产、力争多增产，新形势下的生产与消费的匹配性问题更值得关注。因此，本文运用重心模型和GIS计算并描绘1999—2022年我国玉米生产与消费的空间格局变化趋势，运用耦合模型探讨二者匹配性问题，总结其变动规律及原因，并进行趋势预测分析；最后提出应对措施，为促进粮食供给安全、生产与消费的匹配提供支持。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

本研究所用基础数据的来源主要包括国家粮油中心的《饲用谷物市场供需状况月报》、国家统2计局的《中国统计年鉴》等。1999—2021年各省（自治区、直辖市）的玉米播种面积、单位面积产量、产量以及总产量来源于《中国统计年鉴》；1999—2022年玉米总消费量、各省（自治区、直辖市）的玉米消费量以及玉米饲用消费量、工业消费量、种用消费量、食用消费量数据均来自于国家粮油信息中心《饲用谷物市场供需状况月报》，1999—2018年各省（自治区、直辖市）的生猪出栏量来自于《国家统计年鉴》。部分资料来源于布瑞克农业数据库（http：//www.chinabric.com/）。

1.2 研究方法

1.2.1 描述性统计分析方法

基于玉米产量与消费量数据，分析全国玉米生产、消费变动的整体情况；通过玉米播种面积及单产，解释我国玉米生产布局变动的原因；运用各省（自治区、直辖市）生猪出栏量数据计算生猪养殖出栏量集中指数[13]，即各省（自治区、直辖市）的生猪出栏量占全国总量的比重，并结合工业消费数据，对我国玉米消费布局作出判断。

1.2.2 空间统计分析方法

根据各省（自治区、直辖市）的几何重心，采用重心模型，计算每年各省（自治区、直辖市）生产、消费重心坐标；再以移动方向以及偏移距离来分析变化情况，运用GIS将连续时间序列的重心联结形成该段时间的重心移动轨迹。分析轨迹的变化得出玉米生产、消费的空间特征与变化趋势。采用重心耦合分析模型分析玉米生产与消费的空间匹配性。

①重心模型。重心模型是研究某一经济现象的空间特征及空间变化，通常会用“重心”来衡量其空间特征及变化。在经济学领域中，重心通常指在某一经济区域空间中使各方的经济力量趋向平衡的点。重心模型能很好地反映某一区域经济重心的轨迹变化与走势。

式中，n 为研究的31个省级行政区（不含港澳台）；第i 个省（自治区、直辖市）的地理中心坐标[该省（自治区、直辖市）的重心坐标]为（xi，yi），Tij（i=1，2，3，…，n）表示第i 个省（自治区、直辖市）第j 年的玉米生产量或消费量；（xj，yj）为第j 年的玉米生产或消费的坐标。

②重心移动距离。重心移动距离（d）是指不同年份间同一要素（生产或消费）重心移动的距离。经济、政治、政策等因素的变化会导致区域玉米生产、消费的此消彼长，重心也就发生变化，如果把多个时期的重心连结起来，便形成了该段时间内的重心轨迹，东西向、南北向移动距离依据公式（2）进行计算。重心移动速度为平均移动速度，即每年重心移动的距离。

式中，（xi，yi）表示第i 年的生产或消费重心，（xi+1，yi+1）表示第i+1年的生产或消费重心，m为地理坐标换算为平面距离的值，一般取111.11 km。

③重心耦合模型。玉米生产重心与消费重心的空间距离（Di）表明了两者在空间上的不配程度。因此耦合距离越大，表明生产与消费重心的偏离程度越大，生产和消费的匹配性越差；反之则表示生产与消费重心的偏离程度越小，生产和消费的匹配性越好。

式中，（xpi，y pi）（xci ，y ci）分别表示第i 年的生产重心和消费重心。

2 结果与分析

2.1 玉米生产、消费空间变化

2.1.1 玉米生产重心时空格局分析

总体来看，玉米生产重心整体呈现从西南向东北方向转移的趋势，同时也呈现出阶段性特征。经计算，1999—2022 年我国玉米生产重心向东北方向移动了148.55 km，平均移动速度为6.46 km·a-1，从河北省邢台市西南部移动到河北省保定市东北部（图1），东西向移动距离为16.89 km，南北向移动距离为147.59 km（表1）。分阶段来看，1999—2008年玉米生产重心明显向东北方向移动；2008—2016年玉米生产重心向东北方向移动的趋势更加突出；2016—2020年玉米生产重心呈现东西向波动的局面。玉米生产与各区域自然资源禀赋、区域经济发展状况、国家宏观政策引导等有关[14]，因此，研究玉米生产布局的影响因素是研究生产重心移动的关键所在。玉米临储政策于2008年出台，2016年结束，对玉米市场影响深远，因此，本研究选择2008和2016年这2个时间点，分3个阶段对玉米生产布局的变化进行分析。

1999—2008年，我国玉米生产重心明显向东北方向移动。期间，玉米生产重心向东北方向移动频率为55.5%，总计向东北方向移动了69.41 km，其中东西向移动距离为13.78 km，南北向移动距为68.03 km。重心移动的最大距离发生在2000年，朝西南方向移动了169.55 km；其次为2001年，朝东北方向移动了98.92 km；最小的移动距离发生在2005 年，朝东北方向移动了6.59 km（表1）。2000年玉米生产重心在河北省邢台市西北部，2008年北上跨越石家庄市转移到保定市东南部。1995—2000年，云南、贵州及安徽等省（自治区、直辖市）大面积开荒，使得玉米播种面积增加，推动了生产重心的小幅南移[15]。随着玉米加工业的发展，玉米需求量增大、播种面积快速增长以及覆膜机械等农业技术的不断推广等导致东北、华北等地区的玉米产量急速攀升[16]，因此，此时期内玉米生产重心呈现向东北方向移动的趋势。

2008—2016年，我国玉米生产重心向东北方向持续快速推进，“南粮北运”的态势更加突出。期间，玉米生产重心向东北方向移动了62.32 km，其中东西向移动距离为34.67 km，南北向移动距离为62.32 km，平均移动距离为8.19 km·a-1。2009和2011年玉米生产重心分别向东北方向推进52.69 和53.35 km（表1）。2008 年我国开始启动了玉米最低收购价的托市政策，在东北三省和内蒙古自治区实施了玉米临时收储政策，以临储价格收购玉米，玉米价格的提升使得农户种粮积极性增加、玉米种植面积提升、产量增加。根据相关数据，东北三省2015年的玉米播种面积较2008年增加65.11%，单位面积产量提高3.22%，产量增加3 830.9万t，为2008年的1.72倍。因此，玉米生产重心大幅向东北方向推进。

受政策因素影响，2016—2022年我国玉米生产重心呈现东西向波动的局面（图1）。总体来看，我国玉米生产重心在这6年期间向西北方向移动了35.59 km，其中东西向移动距离为31.35 km，南北向移动距离为17.23 km。2016年出台了一揽子农业供给侧改革政策，全力助推玉米产业结构调整和主要粮食作物种植结构调整。首先，按照市场定价、价补分离的原则，推进玉米收储制度改革，加大去库存的力度；其次，东北玉米大豆轮作政策的出台及大豆补贴政策推动玉米播种面积进一步减少；再者，粮改饲试点范围扩大到整个“镰刀弯”地区和黄淮海玉米主产区的17个省（自治区、直辖市），籽粒玉米种植面积减少，东北冷凉区、北方农牧交错区、西北风沙干旱区、太行山沿线区等均是玉米结构调整的重点地区，因而玉米生产重心出现向西南方向转移的趋势。2018年以来，改革逐渐进入平稳期，农户玉米种植收益预期稳定，使得东北地区的玉米种植面积又呈现增长态势，2019年东北三省的玉米种植面积较2016年增长7.32%，进而玉米生产重心向东北方向移动。

2.1.2 玉米消费重心时空格局分析

我国玉米消费重心呈现从西南-东北-东南-西南-东北环形变动的总体特点，阶段性特征明显。整体来看，1999—2022年，我国玉米消费重心向东北方向移动了115.64 km，其中东西向移动距离为66.55 km，南北向移动距离为94.57 km（表2）。分阶段来看，1999—2006年，玉米消费重心快速向东北方向移动；2006—2013年，玉米消费重心向西南方向移动了131.21 km；2013—2022年，玉米消费重心又向东北方向移动，移动距离为93.61 km。玉米消费主要以饲用和工业消费为主，根据《饲用谷物市场供需状况月报》有关数据计算可知，玉米饲用消费和工业消费在1999、2005、2011、2017、2022 年占玉米消费总量的比重分别为75.21%、63.31%、65.53%、66.17% 和10.34%、25.98%、26.13%、24.10%、26.88%。由此可见，分析玉米消费重心的转移需要明确玉米饲用消费和工业消费的变化趋势。

受玉米深加工产业发展的影响，1999—2006年玉米消费重心从西南向东北方向快速移动了150.72 km，其中东西向移动了81.67 km，南北向移动了126.68 km，重心向东北方向移动的频率为85.7%，由河南省许昌市迁移到山东省菏泽市西部（图2）。一方面，玉米饲用消费是玉米消费的主力军，而生猪养殖的玉米需求量又是玉米饲用消费量的大头，玉米消费重心深受生猪生产布局的影响[17]。中国生猪养殖主产区包括四川、湖南、河南、山东、河北、广东、江苏、湖北、广西、安徽等省（自治区、直辖市），主要聚集在四川盆地、黄淮海流域以及长江中下游平原等传统养殖地区或自然条件优越的地区。这一时期内，生猪养殖主产区基本保持不变，但河南省生猪出栏量增加35.15%，同时期湖南省生猪出栏量减少4.80%，因此，玉米消费量增加。另一方面，玉米工业消费区域主要分布在山东、黑龙江、吉林、内蒙古、河北、河南、辽宁等省（自治区、直辖市），20 世纪90 年代，我国玉米深加工行业发展缓慢，直到2003年一大批玉米深加工项目建成，使玉米深加工量迅速增长。根据有关数据计算可知，2006年，中国已建成投产和在建、拟建的备案项目总规模达到年加工玉米68 000万t，约占当时玉米总产量的27.80%，产能盲目扩张[18]。因此，在这一阶段，玉米消费重心向东北方向移动。

2006—2013年，我国玉米消费重心向西南方向移动了131.21 km，其中东西向移动了37.56 km，南北向移动了125.72 km，玉米消费重心从山东省菏泽市移到河南省周口市北部（图2）。根据有关数据计算可得，中国生猪养殖的主产区基本保持不变，但生猪养殖出栏量集中指数发生变化。其中，四川、河南省出现小幅下降，江西省转变为生猪主产区，因此对玉米消费重心产生影响；湖北省生猪出栏量的降幅较大，7 年间减少1 412.51 万头，同时期作为生猪主产区的河南省出栏量也减少了727.52 万头。2007—2008 年，大批在建、拟建项目停建或缓建，政策成为限制玉米深加工行业发展的重要因素，也影响了玉米消费重心的南下，自2010年开始，玉米深加工行业开始逐渐恢复健康发展，出现向产区集中、向大企业集团集中的发展趋势[18]。

2013—2022年，我国玉米消费重心又呈现出向东北方向移动的趋势。9年间向东北方向移动了96.26 km，其中东西向移动距离为22.44 km，南北向移动距离为93.61 km，消费重心从河南省周口市移动到河南省开封市东北部（图2）。一方面，山东省在2017年首次以绝对性优势超过广东省成为全国玉米饲用消费第一大省，2022年山东省玉米饲用消费量高达2 550万t，比位居第二的广东省多480万t；同时，广西省玉米饲用消费也出现大幅增长，2013—2022年间增长了632万t，从而影响了玉米消费重心的转移。另一方面，2016—2022年玉米临储政策改革期间玉米深加工企业发展平稳增长，2016年玉米工业消费区域（山东、黑龙江、吉林、内蒙古、河北、河南、辽宁）的玉米工业消费总量为5 904 万t，2022 年较2016 年增长1 020万t，涨幅17%。因此，玉米消费重心出现向东北方向移动的趋势。

2.2 玉米生产、消费重心匹配性分析

我国玉米生产和消费重心的匹配性总体呈现出先下降后上升的趋势，2013年匹配性程度降至最低点，降幅远大于增幅；2020年以后又出现上升的趋势，但匹配性整体处于较差水平。耦合结果与玉米生产与消费重心变化结果相一致。整体来看，生产重心与消费重心的耦合距离由1999年471.02 km变为2022年的513.02 km（图3）。分阶段来看，1999—2013 年耦合距离波动上升，在2013年达最高峰，为557.91 km；2013—2022年耦合距离波动下降，至2020年下降到473.61 km，但仍处于高位，此后又开始出现升高的趋势。玉米生产重心的移动距离明显大于消费重心，使生产空间格局相对更加不稳定，生产消费重心偏离程度增加，供需空间匹配性下降。

1999—2013年，我国玉米生产消费重心的空间匹配性呈“M”型波动下降趋势。1999—2000年，二者间的耦合距离下降；2000—2002年，耦合距离升至396.54 km；2002—2005年，耦合距离下降了54.95 km（图3），在这3段时期内，生产消费的耦合距离虽有所反复，但仍为相对较低时期；2005—2013年，耦合距离大幅上升，增加了270.88 km。从方位上来看，这14年内玉米生产重心全部在消费重心以北，以西仅有2 年；从移动的速度上来看，玉米生产重心年均移动距离为10.85 km，而消费重心的年均移动距离为0.35 km，生产重心与消费重心的相背而行及移动速度的差异造成了二者耦合距离增加的局面。耦合距离增加表明玉米生产与消费重心的匹配性下降，加大了“北粮南运”的难度[19]。

2013—2022年，我国玉米生产重心与消费重心的匹配程度增高，但空间匹配性仍然较差。2013—2020 年，二者的耦合距离从612.47 km 降至473.61 km；2020—2022 年，耦合距离又增加39.41 km，且增长趋势明显。从方位上来看，该阶段玉米生产重心全部在消费重心以北、以东；从移动速度上来看，玉米生产重心的年均移动距离为0.55 km，而消费重心的年均移动距离为10.69km，生产重心与消费重心的相向运动及消费重心移动速度的增加促进二者耦合距离减小，匹配性增加。虽然耦合距离呈现下降趋势，但仍高于1999—2013年的平均耦合距离。2020年以来，玉米生产重心与消费重心的耦合距离又出现增加趋势，空间匹配性再度下降，为新时代粮食安全带来挑战。

未来玉米生产重心与消费重心的空间不匹配程度或将继续增加。从生产端来看，近年来国家大力推行大豆振兴政策，加大大豆种植支持力度，着力缩小大豆、玉米种植收益，根据吉林省发布的《关于2023年玉米大豆生产者补贴的政策》，原则上2023年中部地区大豆生产者补贴较玉米生产者补贴高320元左右，比东部和西部地区高100元左右，未来中部地区玉米的播种面积将被大豆进一步挤压，因此玉米生产重心或将缓慢向东北方向移动。从消费端来看，生猪养殖平稳增长，玉米饲用消费将会继续增长[20]；2020年临储玉米拍卖结束，临储玉米库存全部清零，玉米深加工产业受国家政策限制，因此，消费重心可能受生猪养殖的影响向西南方向小幅移动。

3 讨论与政策建议

玉米生产在我国分布广阔，几乎所有省（自治区、直辖市）都可以种植玉米。受各区域自然资源禀赋、区域经济发展状况、国家宏观政策引导等因素的影响，我国玉米生产重心整体向东北方向移动，然而，玉米消费重心呈现从西南-东北-东南-西南-东北环形变动的总体特点。2020年以来，玉米的生产与消费的耦合距离又出现增加的趋势，空间匹配性再度下降，为新时代粮食安全带来了挑战。本文依据重心模型运用GIS研究了1999—2022年我国玉米生产重心、消费重心移动方向、轨迹、速度等特征，分析二者的耦合关系与变化的原因，阐述了当前研究玉米生产与消费布局的重要性和现实意义，立足于我国区域农业协调发展的瓶颈，从政策层面提出相关政策建议，深化农业供给侧结构性改革向可持续发展转变。

3.1 优化玉米区域利益协调机制，构建多主体利益联结机制和支持政策体系

根据各区域玉米生产与消费的空间分布可知，生产与消费有其特定的规律，追求高度协调较为激进，通过利益协调机制，理顺产销区的利益协调关系是更为可行的方式。随着粮食主产区逐渐演变为“粮食大省、工业弱省、财政穷省”，财政对粮食主产区的倾斜力度也应相应增加，建立粮食主产区农业生态补偿机制，增加产粮大县奖励资金规模，逐步扩大玉米完全成本保险和种植收入保险实施范围。围绕农业保险、生产者补贴和粮食收购等政策工具，构建以粮食主产区和粮食生产主体为核心的纵向-横向补偿机制。

3.2 优化玉米区域生产与消费空间格局，实施区域差异性的粮食政策

一是根据区域水土资源状况，调整种植业布局。充分利用华南地区的水资源优势，提高水资源利用率，加大农业开发力度，充分保障自身有一定的自给水平。二是根据区域环境承载力，调整畜牧业布局。在全国畜牧业整体布局的基础上，重点发展传统农区和农牧交错区，适度发展北方牧区；审慎推动畜牧业由西南和华南地区向东北转移，在发挥“东北大粮仓”优势的基础上，开展“稳粮增畜”行动，降低南方地区的资源环境压力，结合畜禽粪污资源化利用，减少畜禽污染。

3.3 建立完善的粮食流通体制，稳定玉米生产与消费市场

我国“北粮南调”的规模较大、玉米流通层级多，以及运输周期长，市场流通体系运行效率不高。一方面销区要提升应对公共卫生等突发事件的能力，建设高效畅通的流通体系的流通体系，降低物流成本；另一方面产区应制定科学合理的产业发展政策，加快玉米加工业发展，同时创新仓储运输技术与机制创新，降低玉米异地存储与运输所产生的损失。各区域应加快发展物联网建设，防范化解重大风险，逐步消除我国玉米生产与消费市场对接不稳定的局面，提高我国粮食安全保障水平。

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（责任编辑：张冬玲）

基金项目：中国农业科学院科技创新工程项目（ASTIP-IAED-2023-01）。