余慧容，杜鵬飛

（清華大學 環(huán)境學院，北京 100084；環(huán)境模擬與污染控制國家重點實驗室，北京 100084）

耕地資源是農(nóng)作物生產(chǎn)的基礎，對于保障我國糧食安全及區(qū)域健康穩(wěn)定發(fā)展起到關鍵性的作用[1]。但隨著城鎮(zhèn)化的快速推進，我國區(qū)域消費端的耕地需求增加與生產(chǎn)端的耕地供給減少之間的矛盾日益凸顯[2-3]：一方面，由于人口增加及居民食物消費結構變化等因素綜合作用，區(qū)域消費端的耕地需求量日益加大；另一方面，城市擴張占用大量的耕地，致使生產(chǎn)端的可利用耕地減少。耕地資源的生產(chǎn)消費均衡問題已成為影響我國區(qū)域健康穩(wěn)定發(fā)展的重要因素。

國內外針對區(qū)域的耕地資源研究很大部分集中在生產(chǎn)端，包括耕地非農(nóng)轉換[4-5]、耕地時空演變及驅動力[6-8]、基本農(nóng)田建設[9]、耕地利用效率[10]、耕地利用可持續(xù) 性[11-12]等。近年來，針對消費端的耕地需求研究日益增長，所涉及的研究方法總體可歸納為兩種：一種是自下而上的生物物理核算方法，另一種是自上而下的經(jīng)濟模擬方法[13]。前者往往借助經(jīng)驗系數(shù)估算消費農(nóng)產(chǎn)品或人均膳食需求中所蘊含的耕地[14-15]。該方法隨著“虛擬耕地”概念的引入，即生產(chǎn)某種產(chǎn)品或服務時所需的實際耕地資源，其運用研究得到進一步擴展[16-17]，但這種自下而上的估算方式往往受到時空的限制，且因未考慮產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的中間消耗等因素而低估了區(qū)域消費端的實際耕地需求量[18]。而后者自上而下的經(jīng)濟模擬方法則可彌補生物物理核算方法的缺陷，借助環(huán)境擴展型投入產(chǎn)出分析方法，全面分析消費端的耕地需求及供給來源[13]，是近年來國際耕地需求領域的一個研究熱點。該方法已在全球、國家等大尺度研究得到應用[19]，但針對我國跨省經(jīng)濟區(qū)域的相關應用研究尚屬空白。由于投入產(chǎn)出表編制的復雜性，如我國的投入產(chǎn)出表是每五年編制一次，該方法的運用研究在時效上往往存在相對滯后性。但即便如此，由于現(xiàn)階段并沒有可獲取的各省份間貿易數(shù)據(jù)，投入產(chǎn)出分析方法仍是目前探求消費端耕地供給來源的最優(yōu)選擇。鑒于此，本文綜合運用空間分析方法和自上而下的環(huán)境擴展型區(qū)域間投入產(chǎn)出分析方法，以京津冀地區(qū)為例，對其消費端的耕地需求及供給來源進行全面解析，并將其與生產(chǎn)端的耕地資源進行對比，探討不同情景下的耕地生產(chǎn)消費均衡，以期為我國的耕地保護及區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展提供科學支撐。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域

京津冀地區(qū)位于華北平原北部，由首都經(jīng)濟圈發(fā)展而來，涵蓋北京、天津以及河北的石家莊、邯鄲、唐山、張家口、承德、保定、秦皇島、廊坊、邢臺、滄州、衡水等城市，區(qū)域面積為216 485.2 平方千米（約占全國陸地面積的2.3%），2018 年人口11 270 萬人（占全國總人口的8.1%）[20]。京津冀地區(qū)作為我國的政治及文化中心、北方經(jīng)濟的重要增長極，其耕地資源的生產(chǎn)消費均衡關系到該區(qū)域乃至我國社會經(jīng)濟的健康穩(wěn)定發(fā)展，將其作為研究區(qū)域具有重要性與典型性。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文選取最新的京津冀各地區(qū)與全國其他省份的區(qū)域間投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)（2012 年）進行分析，該數(shù)據(jù)來自中國碳核算數(shù)據(jù)庫（CEADs）數(shù)據(jù)集[21]。由于現(xiàn)階段最新的可獲取區(qū)域間投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)是2012 年的，故本文選取2012 年為基準年進行分析。此外，本文涉及的耕地利用數(shù)據(jù)（2012 年）由ESACCI-LC 數(shù)據(jù)集（http://www.esa-landcover-cci.org/）提??；相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)來自《中國統(tǒng)計年鑒》以及中國社會經(jīng)濟大數(shù)據(jù)研究平臺（https://data.cnki.net/NewHome/index）。

2 研究方法

本文涉及的研究方法主要有兩種（圖1）：一是運用空間分析方法獲取生產(chǎn)端的耕地資源利用及演變特征；二是運用環(huán)境擴展型區(qū)域間投入產(chǎn)出模型計算出消費端所蘊含的耕地資源特征。在此基礎上，對研究年及未來不同情景下的耕地資源生產(chǎn)消費均衡進行分析。

圖1 研究路線圖

2.1 空間分析

本文在兩處運用到空間分析，一是生產(chǎn)端耕地資源的獲取，二是情景分析中的耕地資源歷史變化率計算，均借助GIS 工具實現(xiàn)。

其中，生產(chǎn)端的耕地資源數(shù)據(jù)有兩個獲取途徑，一是統(tǒng)計數(shù)據(jù)，二是土地利用/覆蓋圖提取?？紤]到統(tǒng)計數(shù)據(jù)在第二次全國土地調查前后存在較大波動[22]，本文采用后者，即借助GIS 工具中的柵格空間分析功能提取土地利用/覆蓋圖中所需區(qū)域的耕地面積。

耕地資源歷史變化率是指21 世紀以來的耕地面積變化率，借助GIS 工具中的柵格計算功能實現(xiàn)，其具體計算公式如下：

式中：Vi表示區(qū)域i 的耕地資源歷史變化率，C2012,i表示2012 年區(qū)域i 的耕地面積，C2000,i表示2000 年區(qū)域i的耕地面積。

2.2 環(huán)境擴展型區(qū)域間投入產(chǎn)出模型

區(qū)域間投入產(chǎn)出模型是研究不同區(qū)域經(jīng)濟中投入與產(chǎn)出之間關系的經(jīng)濟數(shù)量分析方法[23]。本文構建環(huán)境擴展型區(qū)域間投入產(chǎn)出模型[24]，將其用于分析各區(qū)域消費端所蘊含的耕地資源特征。模型具體結構如下：

故此，區(qū)域r 消費端中所蘊含的耕地需求量ELr、貿易流入總量ELIr、從區(qū)域s 的貿易流入量ELIsr、自給量ELself分別為：

3 結果與分析

3.1 生產(chǎn)端的耕地資源分析

京津冀地區(qū)生產(chǎn)端的耕地主要分布于其東南部的華北平原區(qū)，主要包括河北的滄州、保定、邢臺、邯鄲、衡水、廊坊等市（圖2）。從耕地面積上看，京津冀地區(qū)中耕地面積最多的是滄州，達12 048.1 平方千米，緊接著是保定、邢臺、邯鄲，分別為1 129.2 平方千米、9 619.6 平方千米、8 472.5 平方千米；耕地面積相對較少的有張家口、北京、秦皇島、承德，分別為4 130.6 平方千米、4 130.1 平方千米、3 573.2 平方千米、3 380.2 平方千米。京津冀地區(qū)耕地面積占京津冀土地面積比例為42.3%，高于全國平均水平（全國耕地面積占國土面積比例為19.3%）。

3.2 消費端的耕地需求分析

從最終消費的耕地需求及其來源結構看（圖3），京津冀地區(qū)消費端的耕地需求較大程度依賴于外省份的貿易流入，除河北的衡水、邯鄲之外，其余城市最終消費蘊含的耕地自給率均小于50%，尤其是北京、天津均有80%以上的需求依賴于外省份的貿易流入，而相比之下京津冀地區(qū)內部流動所占的比例則相對較小，這與京津冀地區(qū)生產(chǎn)空間減少有直接的關系[27]。

圖2 京津冀各地區(qū)耕地資源分布

圖3 京津冀各地區(qū)消費端的耕地利用特征

3.3 耕地資源的生產(chǎn)消費均衡分析

對京津冀地區(qū)生產(chǎn)端的耕地資源與消費端的耕地需求進行對比可知（圖4），京津冀地區(qū)消費端對耕地資源的需求遠大于本地生產(chǎn)端的供給。除衡水與邢臺外，其余地區(qū)的生產(chǎn)端耕地資源均小于消費端的耕地需求，特別是北京與天津兩大直轄市生產(chǎn)端的耕地資源供給遠小于消費端的耕地需求。

圖4 京津冀各地區(qū)耕地生產(chǎn)消費對比

各地區(qū)的耕地供給來源由兩部分組成，一是自給，二是貿易流入。本文對各地區(qū)的需求端耕地資源自給及貿易流入來源按數(shù)量大小進行排序，選取排名前五個地方作為各地區(qū)的主要耕地供給源代表（其占總消費比例合計均超50%）。從表1 可知，京津冀地區(qū)的自給率為26.7%，有73.3%的耕地需求依賴于外省份的供給。其中，黑龍江、新疆、內蒙古、河南為其最大的供給源，分別占15.2%、7.9%、7.2%、6.9%。對于自給率較低的直轄市北京、天津，黑龍江供給所占的比例更大（天津最高達21.5%）。由此可見，現(xiàn)階段京津冀地區(qū)的耕地生產(chǎn)消費均衡較大程度依賴于外省份的貿易流入來進行維持。

表1 京津冀地區(qū)耕地供給的主要來源

3.4 未來均衡趨勢情景分析

由上述的分析可以預見，未來京津冀地區(qū)的耕地生產(chǎn)消費均衡維持仍較大程度依賴于貿易。故此，依據(jù)貿易程度，本文設置兩種未來的情景：常規(guī)情景（即貿易不受限，貿易程度與歷史趨勢相同）、貿易受限情景。

在常規(guī)情景下，假設各地區(qū)消費需求結構不變、生產(chǎn)消費品所需的耕地資源量及耕地供給源的耕地變化速率均維續(xù)2000 年以來的演變趨勢，則可以遇見未來京津冀地區(qū)的耕地生產(chǎn)消費將處于依賴貿易下的緊平衡：一方面，京津冀自身及主要供給源之一河南的耕地資源均呈減少趨勢，但同時最大外省份供給源黑龍江、新疆及內蒙古耕地均成增加趨勢（表2）；另一方面，京津冀自身耕地資源的減少意味著其將進一步加大對外省份供給的依賴度，省際的資源流動將進一步加大。由此可見，保護東北平原主產(chǎn)區(qū)、黃淮海平原主產(chǎn)區(qū)、甘肅新疆主產(chǎn)區(qū)等京津冀地區(qū)主要供給源的耕地對于維系京津冀地區(qū)的耕地生產(chǎn)消費均衡具有重要意義。

表2 全國各省份耕地資源歷史變化率

在貿易受限情景下，貿易受限致使耕地自給率較低的地區(qū)所面臨的生產(chǎn)消費失衡壓力將大于自給率較高的地區(qū)。由于京津冀地區(qū)現(xiàn)在的耕地生產(chǎn)消費均衡較大程度上依賴于外省份貿易流入，在貿易受限的疫情情景下，其現(xiàn)階段的耕地生產(chǎn)消費緊平衡狀態(tài)將被打破，該區(qū)域的耕地生產(chǎn)消費均衡將受到威脅。為應對貿易受限的危機，完善京津冀內部消費結構是關鍵。除出口外，京津冀地區(qū)的消費結構由鄉(xiāng)村居民消費、城市居民消費、政府消費、固定資本形成及存貨增加五部分組成（圖5）?？梢酝ㄟ^調整各部門的消費比重來應對貿易受限危機，尤其是在短期城鄉(xiāng)居民消費剛需不變的前提下，適度調整政府消費、資本及存貨的比例是保障特殊情景下的應急需求、減少因貿易受限所帶來沖擊的關鍵。

圖5 京津冀地區(qū)消費端蘊含的耕地需求量

4 結論

研究表明：現(xiàn)階段京津冀地區(qū)的耕地生產(chǎn)消費均衡較大程度依賴于外省份的貿易流入來進行維持。從生產(chǎn)端上看，京津冀地區(qū)的耕地資源主要集中分布在地處東南的華北平原區(qū)，且耕地面積比例高于全國水平；但從消費端上看，其消費端所蘊含的耕地資源自給率仍很低，京津冀地區(qū)內部的資源流動有限，仍很大程度上（高于70%）依賴于外省份的貿易流入。

京津冀地區(qū)的主要外省份耕地供給源包含黑龍江、新疆、內蒙古、河南等，保護東北平原糧食主產(chǎn)區(qū)、黃淮海平原糧食主產(chǎn)區(qū)、甘肅新疆糧食主產(chǎn)區(qū)等的耕地對于維系京津冀地區(qū)的耕地生產(chǎn)消費均衡具有重要意義。

未來常規(guī)情景下，京津冀地區(qū)的耕地生產(chǎn)消費將處于依賴貿易下的緊平衡，對外省份供給的依賴度將進一步加大；貿易受限情景下，京津冀地區(qū)現(xiàn)階段耕地生產(chǎn)消費均衡將被打破，消費結構將被改變以應對貿易受限所帶來的沖擊。保護耕地資源及完善消費結構是應對貿易受限所帶來沖擊的關鍵舉措。研究結果可為我國區(qū)域耕地保護優(yōu)先序的選擇和消費結構調整提供科學支撐，而如何保護生產(chǎn)端重點區(qū)域的耕地資源以及如何調整優(yōu)化消費端結構將是后續(xù)研究的主要方向。