李發(fā)杰 張全景

摘要：以山東省耕地資源變化為研究對(duì)象，在分析1978-2012年耕地資源和糧食產(chǎn)量變化的基礎(chǔ)上，運(yùn)用最小人均耕地面積、耕地壓力模型以及預(yù)測理論研究耕地資源變化和糧食產(chǎn)量之間的關(guān)系，預(yù)測耕地資源的變化對(duì)糧食安全產(chǎn)生的影響，探究保障糧食安全的耕地?cái)?shù)量底線。結(jié)果表明：1978-2012年山東省耕地面積、糧食產(chǎn)量出現(xiàn)波動(dòng)變化趨勢，人口在逐年增加，有一段時(shí)期最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)增加趨勢明顯，說明此段時(shí)期山東省糧食供需差距增大，糧食安全受到威脅。未來15年內(nèi)人口逐年增加，耕地面積和人均耕地面積減少，糧食產(chǎn)量逐年增加，最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)呈下降趨勢，糧食安全不會(huì)受到威脅，主要是由于耕地生產(chǎn)能力的提高，耕地承載壓力減小。研究結(jié)果為進(jìn)一步解決山東省耕地合理利用和糧食安全之間的問題提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：山東??；耕地資源變化；最小人均耕地面積；耕地壓力指數(shù)；糧食安全

中圖分類號(hào)：F301文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2016）09-0162-06

AbstractUsing the change of cultivated land resources in Shandong Province as research object， based on the analysis of cultivated land and grain yield change in 1978-2012， the relationship between the change of cultivated land resources and grain yield was studied using the minimum per capita arable land area， cultivated land pressure model and prediction theory， the impact of change of cultivated land resources on food security was predicted， and the bottom line of cultivated land quantity guaranteeing the food security was researched. The results showed that from 1978 to 2012， the cultivated area and grain yield in Shandong Province took on fluctuation change trend， the population was increasing year by year. During a period of time， the minimum per capita arable land area and cultivated land pressure index increased obviously， which indicated that the grain supply and demand gap of Shandong Province increased in this period， and the food security was under threat. The prediction results showed that in the next 15 years， the population would increase year by year， the cultivated land area and per capita arable land area would decrease， the grain yield would increase with years， the minimum per capita arable land area and cultivated land pressure index would show declining tendency， thus the food security would not under threat mainly due to the increase of production capacity of arable land and the decrease of pressure that arable land bearing. These results would provide basis for further settling the problem between rational use of cultivated land and food safety in Shandong Province.

KeywordsShandong Province； Change in cultivated land resources； Minimum per capita arable land area； Cultivated land pressure index； Food security

耕地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化和工業(yè)化進(jìn)程不斷提高，耕地非農(nóng)化和生態(tài)退耕還林等導(dǎo)致耕地資源不斷減少，糧食安全受到威脅。耕地資源數(shù)量的變化與糧食安全是關(guān)系到中國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略問題，在保證經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要的同時(shí)也要保護(hù)有限的耕地資源，以實(shí)現(xiàn)國家糧食安全[1]。山東省是全國重要的糧食主產(chǎn)區(qū)，對(duì)國家糧食安全有著十分重要的意義。本文以山東省為例，在研究1978-2012年耕地資源變化及其對(duì)糧食安全影響的基礎(chǔ)上，對(duì)未來15年的耕地資源和糧食產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測，為合理利用和保護(hù)耕地，實(shí)現(xiàn)山東省社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1研究方法

本文運(yùn)用蔡運(yùn)龍等[2]提出的最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)模型對(duì)耕地面積、糧食產(chǎn)量、糧食單產(chǎn)、人均糧食產(chǎn)量進(jìn)行研究，運(yùn)用回歸分析模型建立自變量和因變量之間的關(guān)系，并利用時(shí)間序列中的平滑指數(shù)法[3]對(duì)未來15年的最小人均耕地面積、耕地壓力指數(shù)進(jìn)行預(yù)測，通過分析耕地?cái)?shù)量變化及其對(duì)糧食安全的影響，掌握未來15年山東省糧食安全動(dòng)態(tài)變化。

1.1回歸分析模型

回歸分析法是研究某一要素與其他要素之間數(shù)量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。其中一元回歸模型描述的是兩個(gè)要素（變量）之間的線性相關(guān)關(guān)系。本文主要應(yīng)用一元回歸模型，公式為：

（5）

其中，a∧、b∧為參數(shù)，x為未知數(shù)。

1.2時(shí)間序列模型

時(shí)間序列是要素（變量）的數(shù)據(jù)按照時(shí)間順序變動(dòng)排列而形成的一種數(shù)列，它反映了要素（變量）隨時(shí)間變化的發(fā)展過程。用平滑預(yù)測法對(duì)山東省糧食總產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測，主要是用平滑預(yù)測法計(jì)算所得的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)的誤差最小。其預(yù)測模型如下：

y∧t+T=at+btT （10）

式中，S（1）t為一次指數(shù)平滑值，S（2）t為二次指數(shù)平滑值；α為平滑系數(shù)，且0<α< 1。yt為第t期實(shí)際觀察值；yt+T為利用前t期數(shù)據(jù)，對(duì)t+T期的預(yù)測值；T為從基期t到預(yù)測期的期數(shù)。

1.3最小人均耕地面積

最小人均耕地面積指的是在一定區(qū)域范圍內(nèi)，一定食物自給水平和耕地生產(chǎn)力條件下，為了滿足人口正常生活的食物消費(fèi)所需的耕地面積。最小人均耕地面積是食物自給率、食物消費(fèi)水平、耕地生產(chǎn)力水平等因子的函數(shù)，能準(zhǔn)確反映一定區(qū)域耕地資源的緊張程度。如下式：

Smin=βGrpqk （11）

式中，Smin為最小人均耕地面積（hm2/人）；β為食物自給率（%）；Gr為人均食物需求量（kg/人）；p為食物單產(chǎn)（kg/hm2）；q為食物播種面積占總播種面積之比（%）；k為復(fù)種指數(shù)（%）[4]。

1.4耕地壓力指數(shù)模型

耕地壓力指數(shù)指的是最小人均耕地面積（Smin）與實(shí)際人均耕地面積（Sa）之比：

K=SminSa （12）

耕地壓力指數(shù)可以衡量一個(gè)地區(qū)耕地資源的稀缺和沖突程度，給出了耕地保護(hù)的閾值，可作為耕地保護(hù)的調(diào)控指標(biāo)，也是測度糧食安全程度的指標(biāo)。當(dāng)K≤1時(shí)，表明耕地壓力小，糧食安全形勢樂觀，此時(shí)可適度轉(zhuǎn)移耕地用途；當(dāng)K>1 時(shí)，耕地資源利用超載，糧食供給小于需求，出現(xiàn)糧食不安全狀況[4]。

2耕地資源變化對(duì)糧食產(chǎn)量的影響

耕地資源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最基本的物質(zhì)條件，其數(shù)量和質(zhì)量的變化必將引起糧食生產(chǎn)的波動(dòng)，從而影響到糧食有效供給和糧食安全水平[5]。本文主要從山東省耕地資源的質(zhì)量和數(shù)量變化兩個(gè)方面分析耕地資源變化對(duì)糧食產(chǎn)量的影響，了解糧食產(chǎn)量變化趨勢以及影響因素，從而為糧食安全提供借鑒依據(jù)。

2.1耕地資源數(shù)量變化分析

山東省1978年耕地面積為729.64×104 hm2，以后逐年減少，到2007年縮減為632.1× 104 hm2，之后幾年面積有所增加，2010年面積為765.8×104 hm2，2010年以后耕地面積出現(xiàn)減少趨勢，到2012年減少為763.6×104 hm2。從1978年到2007年的30年間，總共縮減了97.03×104 hm2，平均每年減少3.234×104 hm2。2002-2007 年山東省全區(qū)耕地面積共減少82.2532×104 hm2。其中生態(tài)退耕還林7.722×104 hm2，占總減少量的9.39%；農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整減少6.8387×104 hm2，占8.31%；建設(shè)占用21.8958×104 hm2，占26.62%；災(zāi)毀及其他減少45.7922×104 hm2，占55.67%。

2.2人均耕地面積變化分析

根據(jù)山東省統(tǒng)計(jì)年鑒，2012年山東省總?cè)丝跒? 685×104人，較1978年增加了2 525×104人，平均每年增加74.3×104人。而山東省耕地面積卻呈遞減的趨勢，這樣就出現(xiàn)了人增地減的趨勢，人均耕地面積由1978年的0.102 hm2降到了2007年的0.0763 hm2，下降趨勢明顯，直到2008年由于耕地面積的增加才有所緩解，但總體上人均耕地面積隨著人口的增加和耕地面積的減少逐漸減少。人均耕地面積的多少一定程度上能夠衡量耕地壓力程度，人均耕地面積的減少會(huì)對(duì)耕地資源構(gòu)成威脅。

人均耕地面積變化趨勢

2.3糧食產(chǎn)量變化分析

如圖2所示，1978年糧食總產(chǎn)量為228.8×108 kg，到2012年為451.1×108 kg，增加了222.3×108 kg，年平均增長量為6.54×108 kg 。1978-2012年間，有27個(gè)年份增產(chǎn)，有7個(gè)年份減產(chǎn)。糧食總產(chǎn)量經(jīng)歷了波動(dòng)增加（1978-1996年）、突然減少（1966-2002年）、穩(wěn)定增加（2002-2012年）三個(gè)階段。1996-2002年糧食總產(chǎn)量持續(xù)下降，2002年糧食總產(chǎn)量滑坡到329.3×108 kg，主要原因是糧食價(jià)格降低、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、糧食種植面積連年下降，加上實(shí)施退耕還林，使得糧食產(chǎn)量驟減[6]。2003-2005年間，政府出臺(tái)一系列惠農(nóng)政策，增加糧食流通和開放糧食收購市場，2004年山東省“糧食直補(bǔ)”資金總額達(dá)7.58億元，并且斥資改造中低產(chǎn)田，挖掘糧食生產(chǎn)潛力，2005年免征農(nóng)業(yè)稅，糧食產(chǎn)量穩(wěn)定增加[7]，2012年達(dá)到最高。

糧食產(chǎn)量、人均糧食產(chǎn)量變化趨勢

2.4耕地資源數(shù)量變化對(duì)糧食產(chǎn)量的影響

為進(jìn)一步了解耕地資源數(shù)量變化對(duì)糧食產(chǎn)量的影響，以時(shí)間為自變量，通過繪制1978-2012年耕地面積和糧食播種面積、糧食總產(chǎn)量變化率的關(guān)系圖，分析變化趨勢。

從圖3可以看出，耕地面積變化率與糧食播種面積變化率呈現(xiàn)不同的走向。為進(jìn)一步研究兩者之間的關(guān)系，分為三個(gè)時(shí)間段對(duì)兩者進(jìn)行相關(guān)分析。從表1可以看出，1978-2012時(shí)間段內(nèi)，R為0.026，說明相關(guān)性不強(qiáng)，表現(xiàn)為不同步；1998-2002時(shí)間段內(nèi)，R值最大，為0.224，說明耕地面積是影響糧食播種面積的重要因素，具有較大的約束作用；1978-1996、2004-2012時(shí)間段內(nèi)，兩者呈負(fù)相關(guān)，但是相關(guān)性不大。以上分析表明耕地面積變化會(huì)影響糧食播種面積，但這并不意味著播種面積會(huì)隨著耕地面積的減少而減少，主要是由于糧食播種面積還受復(fù)種指數(shù)等其他因素的影響。

耕地面積變化率與糧食總產(chǎn)變化率變化趨勢如圖4，二者呈正相關(guān)，r值為0.004，但是變化趨勢并不一致。其中1978-1996時(shí)間段內(nèi)，r值為0.077，呈正相關(guān)但是相關(guān)性不大。1998-2002時(shí)間段，r值為0.579，二者呈正相關(guān)，變化趨勢一致，說明此時(shí)間段糧食總產(chǎn)量隨耕地面積的變化而變化。2004-2012時(shí)間段內(nèi)，r值小于零，說明該時(shí)間段，兩者呈明顯負(fù)相關(guān)，說明兩者變化不同步，耕地面積減少并非會(huì)導(dǎo)致糧食總產(chǎn)減少。但總體上看，尤其是1990年以來，r值最大為0.597，說明耕地面積對(duì)糧食總產(chǎn)量有顯著的正向影響。

從以上分析可以看出山東省耕地面積出現(xiàn)起伏變化，使得糧食產(chǎn)量呈波動(dòng)變化，這也是山東省耕地資源和糧食產(chǎn)量變化的明顯特征。李彬等[8]用多元回歸模型，通過研究糧食總產(chǎn)量及其年變化率與影響因子的相關(guān)系數(shù)，得出單位面積糧食產(chǎn)量、耕地面積和糧食播種面積是影響糧食產(chǎn)量的重要因子。糧食產(chǎn)量與耕地面積、糧食播種面積有著緊密聯(lián)系。

2.5最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)分析

根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局公布?xì)v史數(shù)據(jù)及專家在中國糧食月度消耗及全國糧食供求平衡及庫存分析中的研究數(shù)據(jù)，一個(gè)國家的人均年糧食消費(fèi)量在達(dá)到250～400 kg時(shí)能夠達(dá)到溫飽，人均糧食消費(fèi)量在400～600 kg時(shí)可以達(dá)到小康水平?，F(xiàn)在我國已經(jīng)解決溫飽達(dá)，到小康水平的初始階段，因此將400 kg作為山東省的人均糧食需求量。

糧食自給率是一個(gè)地區(qū)糧食的自我滿足程度，根據(jù)山東省統(tǒng)計(jì)年鑒，結(jié)合山東省1978-2012年的糧食需求量情況，確定全省糧食自給率為100%。

通過數(shù)據(jù)分析，1978-2012年Smin和K值總體呈波動(dòng)性變化趨勢。由圖5可以看出，人均耕地面積變化較大，最小人均耕地面積從1978年的0.128 hm2下降到2012年0.068 hm2，原因是由于糧食單產(chǎn)增加和耕地復(fù)種指數(shù)提高，通過提高耕地單位面積產(chǎn)出水平和復(fù)種指數(shù)就可以在穩(wěn)定耕地產(chǎn)出水平的基礎(chǔ)上，降低最小人均耕地面積，有助于緩解區(qū)域耕地壓力[9]。

耕地壓力指數(shù)的波動(dòng)性也較大，1996年最小，為0.80；1978年最大，為1.28。其中1996-2002年耕地壓力指數(shù)連年增加，由1996年的0.80增加到了2002年的1.11，同時(shí)人均糧食產(chǎn)量由 1996年的最大值496 kg，下降到2002年的最低值363 kg，糧食供需差距較大，糧食安全受到威脅。2003-2012年，耕地壓力指數(shù)逐漸下降，說明此段時(shí)期內(nèi)耕地承受的壓力減小，糧食安全問題暫時(shí)不會(huì)受到威脅。

雖然山東省近糧食安全問題沒有受到大的威脅，但通過分析耕地壓力指數(shù)得知糧食安全仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，臨近供不應(yīng)求的邊緣，除個(gè)別年份糧食種植規(guī)模較大外，人均糧食產(chǎn)量仍較低，因此山東省的糧食安全問題不容忽視，糧食供需矛盾要受到格外的重視[10]。

由于糧食產(chǎn)量受很多因素影響，如復(fù)種指數(shù)和自然因素等，因此本文采用時(shí)間序列中的指數(shù)平滑法。通過計(jì)算得到的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)，指數(shù)平滑法的計(jì)算結(jié)果要比移動(dòng)平均法更準(zhǔn)確，其中布朗二次指數(shù)平滑法的計(jì)算結(jié)果與原始數(shù)據(jù)相比誤差最小，因此本文采用二次指數(shù)平滑法預(yù)測糧食產(chǎn)量。

通過分析山東省1978-2012年的糧食產(chǎn)量得知糧食自給率為100%，糧食自給率越高反映糧食安全程度越好。根據(jù)《中國農(nóng)業(yè)展望報(bào)告（2014-2023）》，我國預(yù)計(jì)三大主糧稻谷、小麥和玉米的自給率將繼續(xù)保持較高水平，不過由于消費(fèi)增長快于產(chǎn)量增長，自給率將從2013年的99%調(diào)至2023年的97%左右。因此本文預(yù)測山東未來糧食產(chǎn)量變化時(shí)，根據(jù)中國未來糧食自給率趨勢，采用不同的糧食自給率90%和100%分別進(jìn)行預(yù)測，反映不同自給率下的差異。運(yùn)用模型對(duì)年末總?cè)丝凇⒏孛娣e和糧食產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測，得到在不同自給率情況下的最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)的變化趨勢（表2）。

4討論與結(jié)論

通過分析1978-2012年山東省的耕地面積、糧食產(chǎn)量變化趨勢發(fā)現(xiàn)：耕地面積持續(xù)減少，人均耕地面積由于人口增加也在逐年減少。由于耕地面積減少、人口增加、糧食產(chǎn)量波動(dòng)變化，使得最小人均耕地面積、耕地壓力指數(shù)都呈上升趨勢，而且有許多年份耕地壓力指數(shù)都大于1，說明耕地出現(xiàn)超載現(xiàn)象，糧食供求矛盾突出，糧食安全受到威脅，不利于國家可持續(xù)發(fā)展。

對(duì)山東省2016-2030年的糧食安全問題進(jìn)行預(yù)測：未來15年山東省人口數(shù)量將持續(xù)增加，耕地面積、人均耕地面積下降趨勢明顯，耕地資源超載嚴(yán)重。但是隨著生產(chǎn)力水平的提高，糧食產(chǎn)量和人均糧食產(chǎn)量沒有因?yàn)楦孛娣e的減少而減少，反而是增加的。從表2可以看出，到2030年糧食產(chǎn)量將增加到544.798×108 kg，人均糧食產(chǎn)量為491.5 kg。通過選取不同糧食自給率預(yù)測得到的最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)在未來15年內(nèi)都呈下降趨勢，而且耕地壓力指數(shù)都小于1，這說明在糧食自給率大于100%的情況下，山東省耕地資源壓力相對(duì)較小。這一段時(shí)期糧食需求量不會(huì)出現(xiàn)超載，糧食安全不會(huì)受到威脅。

通過分析山東省的糧食安全問題可以得出，雖然未來15年內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)糧食供需危機(jī)，但是耕地面積和人均耕地面積在不斷地減少，勢必會(huì)造成糧食產(chǎn)量銳減。耕地資源的變化受人口、自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等外界因素的影響，而且在不同時(shí)期各種因素對(duì)耕地資源的變化產(chǎn)生的影響不同，所以預(yù)測過程復(fù)雜，所測得的結(jié)果存在誤差。如根據(jù)山東省統(tǒng)計(jì)年鑒2013年山東省實(shí)際糧食產(chǎn)量為4 528.3×104 t，而預(yù)測結(jié)果為4 496.97×104 t，由此說明預(yù)測分析對(duì)外界因素的影響和變動(dòng)考慮較少，預(yù)測方法有待繼續(xù)完善，研究內(nèi)容有待進(jìn)一步深入。

綜上，應(yīng)該采取一系列措施應(yīng)對(duì)耕地面積減少的情況下保證產(chǎn)量不會(huì)減少：（1）依靠科技進(jìn)步提高糧食單產(chǎn)水平，彌補(bǔ)將來由于耕地面積減少而造成不可避免的損失，不僅有利于山東省糧食生產(chǎn)發(fā)展，也是中國糧食生產(chǎn)發(fā)展的必由之路，有利于保護(hù)和提高糧食綜合生產(chǎn)能力。（2）進(jìn)一步調(diào)整糧食產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，選擇優(yōu)良產(chǎn)品，提高產(chǎn)出率，使其獲得市場競爭下的相對(duì)優(yōu)勢，提高經(jīng)濟(jì)效益。（3）改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念，從數(shù)量規(guī)模向效益規(guī)模轉(zhuǎn)變，形成新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)[11]。（4）建立糧食生產(chǎn)的鼓勵(lì)機(jī)制，保障種糧基本收益，完善糧食補(bǔ)貼政策，加大對(duì)種糧大縣和種糧大戶的財(cái)政扶持力度，加快實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收、財(cái)力增強(qiáng)相協(xié)調(diào)，提高農(nóng)民種糧積極性。參考文獻(xiàn)：

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