姚 鑫楊桂山萬榮榮

(1.中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所,江蘇南京 210008;2.中國科學(xué)院研究生院,北京 100039;3.中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所湖泊與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210008)

昆山市耕地變化和糧食安全研究＊

姚 鑫1,2,3楊桂山1,3萬榮榮1,3

(1.中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所,江蘇南京 210008;2.中國科學(xué)院研究生院,北京 100039;3.中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所湖泊與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210008)

采用糧食自給率結(jié)合區(qū)域最小人均耕地面積對(duì)江蘇省昆山市20多年來糧食安全狀況進(jìn)行研究,結(jié)果表明:昆山市在2000年從糧食產(chǎn)區(qū)轉(zhuǎn)型為糧食銷區(qū);2006年的糧食自給率僅有23%;生產(chǎn)力提高和作物種植結(jié)構(gòu)的相互制約導(dǎo)致了最小人均耕地面積呈波動(dòng)變化。在糧食安全未來發(fā)展趨勢(shì)的分析方面,提出了依據(jù)相關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)昆山市發(fā)展階段進(jìn)行聚類分析,然后以最新發(fā)展階段數(shù)據(jù)進(jìn)行建模的新思路。分析結(jié)果表明:昆山的糧食安全相關(guān)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)變化確實(shí)呈明顯階段性;至2011年,昆山市糧食自給率將下降至11%;最小人均耕地面積降低至0.028 hm2,如果該變化趨勢(shì)得不到有效控制而持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間,到2016年時(shí),糧食自給率和最小人均耕地面積將分別下降至8%和0.012 hm2。依據(jù)這些分析及預(yù)測(cè),文章提出了堅(jiān)持土地集約利用、提升耕地生產(chǎn)力、建立和完善糧食流通網(wǎng)絡(luò)和拓展并強(qiáng)化與糧食產(chǎn)區(qū)之間的合作等保障糧食安全、促進(jìn)地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的對(duì)策措施。

糧食安全;糧食自給率;最小人均耕地面積;社會(huì)發(fā)展階段;聚類分析

根據(jù)1983年世界糧農(nóng)組織(WFO)的定義,糧食安全的目標(biāo)為“確保所有的人在任何時(shí)候既能買到又能買得起所需要的基本食品”[1,2]。對(duì)于國家而言,糧食安全的關(guān)鍵在于基本自給,國際市場(chǎng)只能起到適度調(diào)節(jié)的作用,因此保證耕地的數(shù)量和質(zhì)量成為目前糧食安全研究的重點(diǎn),常用的相關(guān)指標(biāo)諸如區(qū)域最小耕地面積、耕地壓力指數(shù)等,其計(jì)算過程中都假定糧食自給率為100%[3,4]。然而對(duì)于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的地區(qū)而言,隨著耕地資源的日漸減少和人口的增加,對(duì)于糧食的需求有增無減,部分地區(qū)早在多年以前就需要靠糧食進(jìn)口來維持供求平衡,所以糧食完全自給的假設(shè)不具有現(xiàn)實(shí)意義,據(jù)此做分析工作時(shí)需要適度修正。

昆山市位居我國東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的蘇、錫、常地區(qū),土地總面積為928 km2,2006年全市G DP達(dá)到932億元,人均G DP為91 583元。近幾十年來,昆山市因其快速的工業(yè)化和城市化進(jìn)程而成為以開放型經(jīng)濟(jì)為主導(dǎo),三大產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展的全國百強(qiáng)縣之一。2006年底,昆山總?cè)丝?戶籍人口和外來人口)達(dá)到144萬人,人口密度達(dá)到全國平均水平的12.4倍。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密集和耕地流失嚴(yán)重的特點(diǎn)使得針對(duì)昆山的糧食安全研究更具有代表性。

1 昆山市近20年來耕地變化及糧食安全分析

1.1 耕地變化狀況

圖1 1985-2006年昆山市耕地面積及耕地面積年變化率Fig.1 The farmland area and its changing rate in Kunshan from 1985 to 2006

根據(jù)昆山市1985-2006年統(tǒng)計(jì)年鑒資料[5],昆山市22年間耕地面積和耕地面積年變化率如圖1所示。從圖1可以看出,1985年以來,昆山市的耕地資源減少非常明顯,22年總計(jì)減少37 670 hm2,相當(dāng)于原有耕地面積的65.2%。耕地變化率僅1999年為正值,其他年份均為負(fù)值,表明耕地的流失是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程。變化率的三個(gè)峰值分別出現(xiàn)在1997年、2002年和2004年,且數(shù)值依次增加,表明耕地流失狀況逐步加劇。2004年達(dá)到變化極值-43.7%,一年內(nèi)流失了近一半的耕地,反映新世紀(jì)中耕地流失非但沒有減緩,反而更加嚴(yán)重。

圖2表示了1985、1995及2005年昆山市土地利用結(jié)構(gòu)的變化,從圖2中可以大致看出耕地流失的去向。1985年,昆山市耕地面積、建設(shè)用地面積及水域面積分別占全市總面積的62.7%、8.3%和28.5%,1995年該比率變?yōu)?4.0%、15.4%和29.5%,到2005年則分別為24.8%、32.9%和38.0%。20年內(nèi),耕地面積比率減少37.9%,而與此同時(shí),建設(shè)用地和水域面積比率總計(jì)增加34.1%,可見1985-2005年間,昆山市流失的耕地主要轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地與水域(主要是人工養(yǎng)殖池塘)。

1.2 糧食安全狀況

圖2 昆山市土地利用結(jié)構(gòu)變化圖Fig.2 The change of land use structure in Kunshan

參考蔡運(yùn)龍等學(xué)者的工作并對(duì)糧食自給率100%的假設(shè)做適當(dāng)修正[3,4],把糧食自給率從自變量改變?yōu)橐蜃兞?具體表達(dá)式如下。

表1 昆山市1985-2006年間糧食安全相關(guān)指標(biāo)的變化Tab.1 The change of indexes related to grain security of Kunshan from 1985 to 2006

式中,Gr為年內(nèi)人均糧食需求量,計(jì)算時(shí)取值為420 kg/年[6],代表小康生活水平;p為糧食單產(chǎn)(t/hm2),q為糧食播種面積占耕地總面積百分比(%),k為復(fù)種指數(shù),計(jì)算時(shí)以地區(qū)糧食總產(chǎn)量除以耕地總面積作為p·q·k,以簡(jiǎn)化運(yùn)算;Sa為實(shí)際人均耕地面積(hm2)。其他相關(guān)符號(hào)(表1,3中)含義為:S為耕地面積(hm2),P為總?cè)丝?人),G為糧食總產(chǎn)量(t)。β值越低表示地區(qū)糧食安全越依賴于糧食進(jìn)口;Smin表示現(xiàn)有生產(chǎn)力水平下實(shí)現(xiàn)糧食完全自給(β=100%)所需的人均耕地面積,其值的大小對(duì)于耕地資源的保護(hù)具有參考意義。

由表1可以看出,近22年內(nèi),昆山市的糧食自給率總體上處于逐年下降的趨勢(shì)。1999年以前β＞100%,表明昆山在上個(gè)世紀(jì)中仍然是糧食的產(chǎn)區(qū);2000年,β值首次低于100%,表明由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口擴(kuò)展,昆山由傳統(tǒng)的糧食產(chǎn)區(qū)轉(zhuǎn)型為糧食銷區(qū);2001年以后,β值逐步減小至23%,昆山對(duì)于外來糧食進(jìn)口的依賴不斷加重,糧食安全的重心已經(jīng)從提高糧食產(chǎn)量轉(zhuǎn)向了確保糧食物流的暢通。在人均糧食需求量不變的前提下,最小人均耕地面積與p·q·k呈負(fù)相關(guān)。1985-2006年間,該值先降后升,隨時(shí)間的變化呈現(xiàn)較大波動(dòng),分析p·q·k,其中糧食單產(chǎn)p反映了地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平,q、k則受農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的影響。故該值發(fā)生波動(dòng)的主要原因?yàn)?一方面,農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展以及耕作種植機(jī)械化水平的提高使得三麥、油菜、水稻等糧食作物的畝產(chǎn)增加,不斷創(chuàng)出新高;另一方面,農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、果蔬種植面積的增加導(dǎo)致糧食實(shí)際播種面積減少,對(duì)于糧食的增產(chǎn)又起了一定的負(fù)面作用。相關(guān)分析表明,該變量對(duì)時(shí)間的相關(guān)系數(shù)為0.525,且為顯著相關(guān)(Sig.=0.012),表明這兩個(gè)因素中,種植結(jié)構(gòu)的影響占據(jù)了主導(dǎo)作用。

2 昆山市未來耕地變化及糧食安全預(yù)測(cè)

2.1 預(yù)測(cè)方法

本文用不同數(shù)學(xué)模型對(duì)耕地面積、人口及糧食產(chǎn)量進(jìn)行模擬,結(jié)合公式計(jì)算糧食自給率及最小耕地面積等糧食安全相關(guān)指標(biāo),這些模型包括:

線性模型 Y=a+b·t

指數(shù)模型 Y=e(a+b·t)

對(duì)數(shù)模型 Y=a+b·lnt

Y為指標(biāo)變量,t為年序,1984年定義為t=1。

考慮到昆山作為東部沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的代表性城市,其社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)隨著不同時(shí)期的發(fā)展規(guī)劃呈現(xiàn)明顯的階段性,故在建立數(shù)學(xué)模型時(shí)未采用傳統(tǒng)的依據(jù)全部可獲得歷史數(shù)據(jù)建模的方法,而是引入聚類法,對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分類,然后以最新階段的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模,以期提高預(yù)測(cè)的精確度。聚類和建模分別在SAS 9.0和SPSS13.0中完成。

2.2 聚類結(jié)論

以耕地面積、總?cè)丝诤图Z食總產(chǎn)量三項(xiàng)指標(biāo)對(duì)昆山市發(fā)展階段進(jìn)行聚類,聚類依據(jù)為類平均法,結(jié)果見圖3。

圖3 昆山市發(fā)展階段聚類結(jié)果Fig.3 The result of cluster analysis on the development stages of Kunshan

圖3中OB為觀測(cè)數(shù)據(jù),代表各個(gè)年份的所有社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),OBt為第t年的觀測(cè)數(shù)據(jù),t為年序,含義如前述,縱軸數(shù)值代表各類之間的類平均距離。分析圖3可以看出:除個(gè)別年份外,相鄰年份在分類時(shí)往往屬于同一類或者相近類別,這表示聚類結(jié)果確實(shí)客觀反映了昆山發(fā)展階段的差異,即昆山的發(fā)展從耕地面積、總?cè)丝诤图Z食總產(chǎn)量三個(gè)指標(biāo)的角度分析,確實(shí)呈現(xiàn)出明顯的階段性;以類平均距離1.0為分界點(diǎn)時(shí),分為1985-2001年和2002-2006年兩類,可見昆山的發(fā)展以2001年左右為界,2001年之前發(fā)展平緩,變化不大,而2001年之后發(fā)展迅速,適宜分段擬合。

表2 耕地面積、總?cè)丝诤图Z食產(chǎn)量的模擬結(jié)果Tab.2 The modeling results of farmland area,total population and grain output

2.3 耕地變化及糧食安全未來可能變化

針對(duì)三個(gè)指標(biāo)的不同數(shù)學(xué)模型的擬合結(jié)果見表2。

依據(jù)表2,綜合考慮R2、F和Sig值,分別選擇指數(shù)模型、線性模型和對(duì)數(shù)模型對(duì)耕地面積S、總?cè)丝赑和糧食總產(chǎn)量G進(jìn)行模擬,具體方程如下:

模擬后預(yù)測(cè)結(jié)果和據(jù)此計(jì)算的糧食安全相關(guān)指標(biāo)值見表3。結(jié)果表明,2006-2011年間,昆山市的耕地面積將逐步減小至6 477 hm2,而總?cè)丝趯⒃黾又? 061 118人,糧食產(chǎn)量維持在98 213 t,這導(dǎo)致實(shí)際人均耕地面積減少至0.003 1 hm2,糧食自給率減小至11%,同時(shí)最小人均耕地面積降低至0.028 hm2。

糧食自給率的下降表明昆山在今后需要進(jìn)一步拓展糧食流通渠道,確保糧食來源和銷售的穩(wěn)定,與2006年數(shù)據(jù)23%相比,2011年昆山糧食市場(chǎng)的供應(yīng)能力至少需要提高至1.72倍以上。最小人均耕地面積的降低體現(xiàn)了生產(chǎn)力的提高,即2006-2011年間,農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)改變的負(fù)面影響將退居次位,但由于實(shí)際人均耕地面積下降更快,Smin已經(jīng)達(dá)到Sa的9.01倍左右,表明糧食安全問題將更加嚴(yán)重,昆山需要跟更多的糧食產(chǎn)區(qū)之間開展產(chǎn)銷合作。

表3 昆山市糧食安全相關(guān)指標(biāo)預(yù)測(cè)Tab.3 Prediction of indexes related to grain security of Kunshan

表3還提供了2016年預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),總體而言各指標(biāo)變化趨勢(shì)與2011年類似,只是變化幅度更大,由于建立模型時(shí)依據(jù)的昆山新階段只有5年數(shù)據(jù)可用,所以10年的預(yù)測(cè)結(jié)果也可能誤差較大,但換言之,如果2002-2006年的變化趨勢(shì)得不到有效控制而持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間,2016年的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)將具有實(shí)際意義。

3 保證未來糧食安全的對(duì)策與建議

昆山市的糧食安全的現(xiàn)狀和前景不容樂觀,保證昆山市未來糧食安全的任務(wù)則顯得尤為重要。保障糧食安全必須綜合考慮土地資源保護(hù)和糧食流通等各個(gè)環(huán)節(jié),全面落實(shí)各項(xiàng)措施。

3.1 堅(jiān)持土地集約利用,保護(hù)現(xiàn)有耕地資源

一方面,提高土地的集約利用程度:對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化,控制占地多、效益低的行業(yè)的發(fā)展,如機(jī)械、化工、造紙等,鼓勵(lì)和優(yōu)先發(fā)展土地集約利用程度高的行業(yè),如電子產(chǎn)品加工、服裝業(yè)[7];增加企業(yè)的投資強(qiáng)度,利用現(xiàn)有土地資源增資擴(kuò)股[8],在占地規(guī)模不變時(shí)提高地面建筑高度,加大空間利用率,同時(shí)在不影響城市景觀、生態(tài)的前提下,杜絕綠化用地偏高的現(xiàn)象。另一方面,積極開展耕地整理,特別是基本農(nóng)田整理,對(duì)工礦業(yè)、道路建設(shè)、建筑用地的廢棄地和零散地塊實(shí)現(xiàn)復(fù)墾,增加有效耕地面積,以彌補(bǔ)耕地占用帶來的糧食安全壓力。

3.2 建立和完善糧食流通網(wǎng)絡(luò)

學(xué)習(xí)上海等缺糧城市的經(jīng)驗(yàn),加大糧食儲(chǔ)備庫和碼頭設(shè)施的投資以“筑巢引糧”,以昆山市糧食批發(fā)市場(chǎng)(糧食物流園)為主陣地建立糧食流通網(wǎng)絡(luò),充分發(fā)揮政府規(guī)劃和市場(chǎng)協(xié)調(diào)的功能,用現(xiàn)代物流技術(shù)整合各物流環(huán)節(jié)(收購、倉儲(chǔ)、運(yùn)輸、加工、包裝、配送等)以增強(qiáng)其服務(wù)功能[9],并通過不斷改善布局、合理調(diào)整以拓展其服務(wù)空間范圍和輻射能力,使其成為整個(gè)昆山地區(qū)糧食安全的物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.3 與糧食產(chǎn)區(qū)之間建立穩(wěn)定的合作關(guān)系

昆山自2000年以后成為糧食的主銷區(qū)后,一直注重尋找比較穩(wěn)定的糧食產(chǎn)區(qū),先后與蘇北、黑龍江等傳統(tǒng)糧食產(chǎn)區(qū)的不少縣市建立了糧食產(chǎn)銷合作關(guān)系,在當(dāng)前糧食需求不斷加大的情況下,需要繼續(xù)鞏固已有的合作關(guān)系、加大合作力度并在此基礎(chǔ)上開辟新的合作產(chǎn)糧區(qū),這需要在昆山和這些糧食產(chǎn)區(qū)之間建立合理的利益協(xié)調(diào)機(jī)制,可采用的措施包括長(zhǎng)期糧食訂單、直補(bǔ)資金等傳統(tǒng)方法,也包括以其他方面的合作帶動(dòng)糧食產(chǎn)銷合作的新思路。

3.4 以發(fā)展的眼光看待糧食安全

政府需要對(duì)糧食生產(chǎn)、消費(fèi)格局可能出現(xiàn)的變化有一定的認(rèn)識(shí),對(duì)國內(nèi)糧食結(jié)構(gòu)性矛盾和緊急形式下資金炒作投機(jī)行為有所了解。比較安全的做法是在糧食的儲(chǔ)備上需要有超前意識(shí),在省下達(dá)的糧食儲(chǔ)備規(guī)模的基礎(chǔ)上增加儲(chǔ)備量,以緩解地區(qū)發(fā)展帶來的壓力,同時(shí)也預(yù)防產(chǎn)區(qū)歉收導(dǎo)致的地區(qū)封鎖和供求平衡風(fēng)險(xiǎn)。

(編輯:田 紅)

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AbstractWe used grain sufficient ratio as well as minimum farmland acreage per capita to describe the grain security of Kunshan in the recent two decades.Results showed that:the grain self-sufficient ratio of Kunshan dropped below 100%in the year 2000;the grain selfsufficient ratio of Kunshan in 2006 was only 23%;the minimum farmland acreage per capita fluctuated because of the enhance of farmland productivity and the changes in crop structure.In order to predict the developing trend of these indexes related to grain security,a new model which used hierarchical cluster analysis to divide the developing stages of Kunshan according to the variation of social economic indexes and then predicted using data from the recent stage was promoted.The results showed that,the grain self-sufficient ratio of Kunshan will drop to 11%in the year 2011,and the minimumfarmland acreage per capita will come down to 0.028 hm2.If this declining trend is out of control,theywill drop to 8%and 0.012 hm2respectively in 2016.Based on the analysis and prediction,suggestions,such as enhancing land use intensity,increasingfarmland output by applying agricultural techniques,establishing and consummating a network for grain transportation and distribution,and cooperating with grain producing districts,were put forward for Kunshan with an aim to guarantee grain security and ensure regional sustainable development.

Key wordsgrain security;grain self-sufficient ratio;minimumfarmland acreage per capita;developing stagesof the society;cluster analysis

Analysis on Farmland Change and Grain Security of Kunshan

YAO Xin1,2,3YANG Gui-shan1,3WAN Rong-rong1,3
(1.Nanjing Institute of Geography and Limnology,Chinese Academy of Sciences,NanjingJiangsu 210008,China;
2.Graduate School of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100039,China;3.State Key Laboratory of Lake Science and Environment,Nanjing Institute of Geography and Limnology,Chinese Academy of Sciences,NanjingJiangsu 210008,China)

F301.24

A

1002-2104(2010)04-0148-05

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.04.026

2009-12-24

姚鑫,博士生,主要研究方向?yàn)橥恋乩门c規(guī)劃。

＊國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào):40601098)。