王 柳 魏秀菊* 張躍峰 張學(xué)軍 趙愛(ài)琴 張秋玲 吳政文 陳松云

(1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京100125；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)，北京 100125)

習(xí)近平總書記提出“必須實(shí)施以我為主、立足國(guó)內(nèi)、確保產(chǎn)能、適度進(jìn)口、科技支撐的國(guó)家糧食安全戰(zhàn)略。要依靠自己保口糧，集中中國(guó)國(guó)內(nèi)資源保重點(diǎn)，做到谷物基本自給、口糧絕對(duì)安全”[1]。中國(guó)糧食安全不僅承擔(dān)著人口持續(xù)增長(zhǎng)和食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí)帶來(lái)的需求增加的壓力，而且存在著水土資源約束趨緊和種糧成本增加帶來(lái)生產(chǎn)能力不足的風(fēng)險(xiǎn)，中國(guó)糧食安全仍面臨諸多挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，提高單位面積耕地糧食產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)“藏糧于地、藏糧于技”，中國(guó)大力推進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)。高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田是指土地平整、集中連片、設(shè)施完善、農(nóng)電配套、土壤肥沃、生態(tài)良好、抗災(zāi)能力強(qiáng)，與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)方式相適應(yīng)的旱澇保收、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，劃定為基本農(nóng)田實(shí)行永久保護(hù)的耕地[2]。高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)源于土地整治和中低產(chǎn)田改造，為提高糧食產(chǎn)量，改良中低產(chǎn)田取得了較顯著的效果，如石元春、辛德惠等1973年起在黃淮海平原開(kāi)展的鹽堿地治理，使昔日荒涼的鹽堿灘變成了我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)，為此1993年，“黃淮海平原中低產(chǎn)地區(qū)農(nóng)業(yè)綜合治理的研究與開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目榮獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)[3]。1997年中國(guó)開(kāi)始大力推進(jìn)土地整治工作[4]。2008年國(guó)務(wù)院政府工作報(bào)告[5]中首次提出建設(shè)一批高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田； 2009年中央一號(hào)文件[6]提出加快高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)；2011年全國(guó)“十二五”規(guī)劃綱要[7]明確提出大規(guī)模建設(shè)旱澇保收高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田；2012年中央一號(hào)文件[8]要求制定全國(guó)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)總體規(guī)劃和相關(guān)專項(xiàng)規(guī)劃,集中力量加快推進(jìn)旱澇保收高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)農(nóng)田建設(shè)及全面提升耕地持續(xù)增產(chǎn)能力；2012年國(guó)務(wù)院在《全國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2011—2015年)》[9]中提出新建旱澇保收高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田4億畝(2 667萬(wàn)hm2)；2013年國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的《全國(guó)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)總體規(guī)劃(2011—2020年)》[10]，提出了高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)面積以及單位面積產(chǎn)能的各項(xiàng)指標(biāo)；2016年中央一號(hào)文件[11]強(qiáng)調(diào)，到2020年確保建成8億畝(5 334萬(wàn)hm2)、力爭(zhēng)建成10億畝(6 667萬(wàn)hm2)集中連片、旱澇保收、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、生態(tài)友好的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田；2018年中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布的《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃(2018—2022年)》[12]提出，大規(guī)模推進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，確保到2022年建成10億畝(6 667萬(wàn)hm2)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田；2019年《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于切實(shí)加強(qiáng)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)提升國(guó)家糧食安全保障能力的意見(jiàn)》[13]指出，到2020年，全國(guó)建成8億畝(5 334萬(wàn)hm2)集中連片、旱澇保收、節(jié)水高效、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、生態(tài)友好的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田；到2022年，建成10億畝(6 667萬(wàn)hm2)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，以此穩(wěn)定保障1萬(wàn)億斤(5 000億kg)以上糧食產(chǎn)能；到2035年，通過(guò)持續(xù)改造提升，全國(guó)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田保有量進(jìn)一步提高，不斷夯實(shí)國(guó)家糧食安全保障基礎(chǔ)。高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)已經(jīng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略?！度珖?guó)土地整治規(guī)劃(2016—2020年)》[14]指出，2011年以來(lái)，大力開(kāi)展高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)取得了較好成效，建成高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田4.03億畝(2 687萬(wàn)hm2)經(jīng)整治后的耕地質(zhì)量平均提高1個(gè)等級(jí)、畝產(chǎn)平均提高10%～20%，提高了耕地生產(chǎn)能力，新增糧食產(chǎn)能373.68億kg?？蒲腥藛T圍繞高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的建設(shè)前適宜性評(píng)價(jià)[15-22]、建設(shè)后的綜合效益評(píng)價(jià)[23-28]、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的判別[29-30]等問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究，但這些研究大多集中在某一區(qū)域，鮮有全國(guó)范圍內(nèi)宏觀尺度上的研究。2022年以后，為保障國(guó)家糧食安全，實(shí)現(xiàn)“藏糧于地、藏糧于技”的目標(biāo)，需要建成多少高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，尚未見(jiàn)量化的研究報(bào)道。本研究擬基于國(guó)家統(tǒng)計(jì)局等部門發(fā)布的數(shù)據(jù)，在分析我國(guó)糧食安全現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，建立預(yù)測(cè)模型進(jìn)行定量研究，預(yù)測(cè)中國(guó)糧食安全需求的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田面積，旨在為中國(guó)未來(lái)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)提供參考，也為相關(guān)的宏觀預(yù)測(cè)提供一種方法。

1 材料和方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及范圍

本研究所用糧食產(chǎn)量等數(shù)據(jù)來(lái)自國(guó)家統(tǒng)計(jì)局年度數(shù)據(jù)[31]；糧食進(jìn)出口數(shù)據(jù)來(lái)自海關(guān)總署的統(tǒng)計(jì)月報(bào)[32]；糧食庫(kù)存數(shù)據(jù)來(lái)自美國(guó)農(nóng)業(yè)部發(fā)布數(shù)據(jù)[33]；世界各國(guó)糧食單產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)源于世界銀行網(wǎng)站[34]；各省級(jí)行政區(qū)耕地面積數(shù)據(jù)來(lái)源于自然資源部網(wǎng)站[35]；各省級(jí)行政區(qū)農(nóng)業(yè)用水量數(shù)據(jù)來(lái)源于水利部《水資源公報(bào)》[36-39]。本研究統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)未含中國(guó)香港、澳門、臺(tái)灣地區(qū)。

1.2 研究方法

1.2.1概念界定、研究假設(shè)

概念界定：糧食安全指所有人在任何時(shí)候都能通過(guò)物質(zhì)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)手段獲得充足、安全和營(yíng)養(yǎng)食物，滿足其過(guò)上積極、健康生活的膳食需要和膳食偏好，包含可供給量、糧食獲取、糧食利用和穩(wěn)定性4個(gè)維度[40]。考慮到數(shù)據(jù)獲取的復(fù)雜性，本研究選擇可供給量這一維度考慮。中國(guó)糧食的概念包括谷物、豆類和薯類，是廣義上的糧食概念，其中谷物主要包括稻谷、小麥和玉米三大作物及谷子、高粱等雜糧；豆類包括大豆、蠶豆、綠豆等；薯類包括馬鈴薯、紅薯等[31]。糧食和谷物均用中國(guó)關(guān)于糧食和谷物的定義，口糧指直接用于主食的糧食種類，主要包括小麥和稻谷[41]。

研究假設(shè)：糧食生產(chǎn)受自然、社會(huì)和生態(tài)條件等多因素影響，其中最重要和直接的影響因素為氣候、耕地及淡水資源。本研究依據(jù)及研究假定：1)氣候因素影響不同地區(qū)的熟制，從而影響復(fù)種指數(shù)；2)可建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田面積為現(xiàn)有耕地面積減去2018年已建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田面積(內(nèi)部數(shù)據(jù))；3)由2016至2019年農(nóng)業(yè)用水量數(shù)據(jù)[36-39]可知，農(nóng)業(yè)用水量在各個(gè)省級(jí)行政區(qū)之間的分配數(shù)量不同但分配比例基本穩(wěn)定，據(jù)此假定預(yù)測(cè)年各省級(jí)行政區(qū)用水占比同2019年；4)假定糧食需求的缺口由高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)彌補(bǔ)；5)可建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田面積和農(nóng)業(yè)用水量對(duì)于新建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田面積在各省域行政區(qū)域分配的影響同等重要，即權(quán)重均為0.5；6)未來(lái)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建成后對(duì)單位面積產(chǎn)能的提升量與“十二五”期間相同；7)因?yàn)楦邩?biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的建設(shè)內(nèi)容包含“技”，即推廣“良種、良法、良機(jī)、良制”，假設(shè)科技水平的提升等對(duì)糧食增產(chǎn)均賦予高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田產(chǎn)量的提升中；8)假設(shè)非高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田糧食產(chǎn)能維持現(xiàn)有水平，基于此假設(shè)的預(yù)測(cè)偏保守，對(duì)最終結(jié)果結(jié)論將具有更有力的支撐。

1.2.2推求糧食需求量的流向統(tǒng)計(jì)法

流向統(tǒng)計(jì)法[41]是一種間接推求糧食需求量的方法。糧食去向可分為糧食消費(fèi)、出口、進(jìn)口和庫(kù)存4個(gè)方面，糧食需求量可以通過(guò)當(dāng)年糧食產(chǎn)量加上凈進(jìn)口量后扣除庫(kù)存變化量得出。根據(jù)流向統(tǒng)計(jì)法[41]，用式(1)和(2)分別計(jì)算糧食、谷物和口糧的中國(guó)全國(guó)年需求量和自給率。

Nij=Pij+Iij-Siji=1，2，3

(1)

Dij=Pij/Niji=1，2，3

(2)

式中：i為1、2、3時(shí)分別表示糧食、谷物和口糧；j為年份；Nij為某一年中國(guó)全國(guó)年需求量，萬(wàn)t；Pij為某一年中國(guó)全國(guó)年產(chǎn)量，萬(wàn)t；Iij為某一年中國(guó)全國(guó)年凈進(jìn)口量，萬(wàn)t，其為負(fù)值時(shí)表示當(dāng)年出口量大于進(jìn)口量；Sij為某一年中國(guó)全國(guó)倉(cāng)儲(chǔ)年末變化量，萬(wàn)t，為正值時(shí)表示當(dāng)年倉(cāng)儲(chǔ)量增加，為負(fù)值時(shí)表示當(dāng)年倉(cāng)儲(chǔ)量減少，由于中國(guó)糧食庫(kù)存數(shù)據(jù)對(duì)外保密，本研究的中國(guó)糧食庫(kù)存數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)農(nóng)業(yè)部的報(bào)告[33]，按通常做法將該報(bào)告中的大米庫(kù)存數(shù)據(jù)除以0.7換算成稻谷庫(kù)存數(shù)據(jù)[42]；Dij為某一年自給率，%。

1.2.3糧食、谷物、口糧需求量預(yù)測(cè)方法

糧食、谷物、口糧需求預(yù)測(cè)可以用以往歷年的需求量Nij數(shù)據(jù)繪制散點(diǎn)圖，經(jīng)分析選用Statistix 9軟件的自相關(guān)函數(shù)程序進(jìn)行時(shí)間序列數(shù)據(jù)平穩(wěn)性檢驗(yàn)，如果該序列為非平穩(wěn)性序列，則嘗試運(yùn)用Statistix 9軟件中的多種模型進(jìn)行擬合，分析統(tǒng)計(jì)量，選出最優(yōu)擬合模型。當(dāng)模型的奇異性[Unusualness (Leverage)]小于1，說(shuō)明預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與建模數(shù)據(jù)點(diǎn)的一致性較好，預(yù)測(cè)可信；此外，還結(jié)合前人相關(guān)研究論證預(yù)測(cè)的合理性。

1.2.4高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田產(chǎn)能和新增需求量預(yù)測(cè)方法

為了滿足相應(yīng)年份的糧食需求量，需要了解在現(xiàn)狀糧食生產(chǎn)能力基礎(chǔ)上增加多少產(chǎn)量。糧食生產(chǎn)能力(簡(jiǎn)稱“產(chǎn)能”)，是指由資源狀況和經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件所決定的，各種生產(chǎn)要素綜合投入所形成的，可以相對(duì)穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)一定產(chǎn)量的糧食產(chǎn)出能力[43]。由國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2014—2018年5 a來(lái)我國(guó)糧食產(chǎn)量穩(wěn)定在1.3萬(wàn)億斤(6 500億kg)左右[27]，設(shè)為現(xiàn)狀糧食生產(chǎn)能力。預(yù)測(cè)需求量與現(xiàn)狀糧食生產(chǎn)力的差值則為預(yù)測(cè)年新建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田需新增的產(chǎn)能。

B1j=N1j-P1,2014-2018

(3)

式中：B1j為某一預(yù)測(cè)年全國(guó)新建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田需新增的糧食產(chǎn)能，萬(wàn)t；P1,2014-2018為現(xiàn)狀糧食生產(chǎn)能力，取2014—2018年糧食產(chǎn)量的平均值，萬(wàn)t。

因?yàn)槲覈?guó)地域遼闊，從南到北存在不同熟制，因而同樣面積的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田分布在不同的區(qū)域，其復(fù)種指數(shù)不一樣，則其增產(chǎn)潛力不一樣。假設(shè)未來(lái)某一年全國(guó)需要新增建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田面積為Xj，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的建設(shè)受水資源和可建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田面積的制約，根據(jù)其影響同等重要的假設(shè)，權(quán)重均為0.5，則未來(lái)某一年各省級(jí)行政區(qū)新建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田面積如式(4)所示：

xjk=Xj·[0.5(ak-gk2018)/A+0.5wk2019/W2019]

(4)

Xj=∑xjk

(5)

A=∑(ak-gk2018)

(6)

W2019=∑wk2019

(7)

B1j=∑(xjk·M1k·Z1k)

(8)

式中：xjk為未來(lái)某一年各省級(jí)行政區(qū)新增建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的面積，萬(wàn)hm2；k為省級(jí)行政區(qū)序號(hào)；ak為各省級(jí)行政區(qū)耕地面積[31]，萬(wàn)hm2；A為全國(guó)可建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的耕地面積，萬(wàn)hm2；gk2018為各省級(jí)行政區(qū)2018年已建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田面積(內(nèi)部數(shù)據(jù))，萬(wàn)hm2；wk2019為各省級(jí)行政區(qū)2019年農(nóng)業(yè)用水量[39]，億t；W2019為2019年全國(guó)農(nóng)業(yè)用水量，億t；M1k為各省級(jí)行政區(qū)糧食理論復(fù)種指數(shù)，計(jì)算方法下文詳述；Z1k為各省級(jí)行政區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田單位面積糧食增產(chǎn)潛力，取值方法下文詳述。由式(3)、(4)代入式(8)則可求得滿足糧食安全要求需新建的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的面積。

有關(guān)研究表明，“十二五”期間不同區(qū)域的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項(xiàng)目區(qū)建設(shè)后耕地產(chǎn)能提升量不同，其中東北區(qū)、黃淮海區(qū)、北方區(qū)產(chǎn)能提升較高，長(zhǎng)江中下游區(qū)產(chǎn)能提升居中，西南區(qū)和東南區(qū)產(chǎn)能提升較低。根據(jù)未來(lái)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建成后對(duì)單位面積產(chǎn)能的提升量與“十二五”期間相同的假設(shè)，本研究各省級(jí)行政區(qū)的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田單位面積糧食增產(chǎn)潛力取其所在區(qū)域平均值，對(duì)于沒(méi)有數(shù)據(jù)的區(qū)域，遵循地理位置就近取值原則，如：北京、天津取黃淮海區(qū)平均值、上海取東南區(qū)平均值。

為計(jì)算各省級(jí)行政區(qū)的理論糧食復(fù)種指數(shù)，根據(jù)中國(guó)溫度帶及糧食生產(chǎn)熟制區(qū)域分布(圖1[44])，在一年一熟區(qū)一年最多種一季，因此設(shè)在一年一熟區(qū)的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田復(fù)種指數(shù)為1；考慮到耕地非農(nóng)化、休耕等因素的影響，在“兩年三熟/一年兩熟”區(qū)的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田復(fù)種指數(shù)按保守取值設(shè)為1.5；同理，設(shè)“一年兩熟/一年三熟”區(qū)的復(fù)種指數(shù)為2，設(shè)“一年三熟”區(qū)復(fù)種指數(shù)為2。對(duì)于全域在同一熟制區(qū)域的省級(jí)行政區(qū)，取該熟制區(qū)域的復(fù)種指數(shù)。對(duì)與跨熟制區(qū)域的省級(jí)行政區(qū)，將中華人民共和國(guó)土地利用圖[35]和中國(guó)溫度帶及糧食生產(chǎn)熟制區(qū)域分布圖在繪圖軟件Photoshop中進(jìn)行疊加，計(jì)算出該省級(jí)行政區(qū)在不同熟制區(qū)域的耕地圖斑像素點(diǎn)數(shù)占耕地圖斑總像素點(diǎn)的比例，通過(guò)加權(quán)平均則可得到跨熟制省級(jí)行政區(qū)的理論糧食復(fù)種指數(shù)。

圖1 中國(guó)溫度帶及糧食生產(chǎn)熟制區(qū)域分布

2 結(jié)果與分析

2.1 中國(guó)糧食安全現(xiàn)狀

一般認(rèn)為糧食自給率達(dá)到90%為可接受糧食安全水平[41,45]，自給率為95%以上為實(shí)現(xiàn)“基本自給”[46]。近年來(lái)中國(guó)糧食、谷物、口糧產(chǎn)量，凈進(jìn)口量及年末倉(cāng)儲(chǔ)變化量和自給率見(jiàn)表1和2。1997—2018年中國(guó)糧食、谷物和口糧產(chǎn)量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，年糧食自給率在86.24%～118.15%波動(dòng)，1997年糧食自給率最高，之后持續(xù)降低，到2003年降到最低，2004年之后在90.46%～97.55%波動(dòng)，自給率高于90%的可接受糧食安全水平。谷物和口糧自給率分別在88.67%～121.67%和84.25%～123.98% 波動(dòng)，谷物自給率除2002—2004年以外均保持在95%以上，口糧自給率2006年以來(lái)除2012年為98.22%外均保持在100%以上。

表1 1997—2018年中國(guó)糧食、谷物、口糧產(chǎn)量、凈進(jìn)口量及年末倉(cāng)儲(chǔ)變化量

表2 1997—2018年中國(guó)糧食、谷物、口糧自給率

由表1和2可見(jiàn)，自2006年以來(lái)，我國(guó)守住了“谷物基本自給、口糧絕對(duì)安全”的戰(zhàn)略底線。但大部分年份糧食自給率距《國(guó)家糧食安全中長(zhǎng)期規(guī)劃綱要》[47]穩(wěn)定在95%以上的要求還有差距，近10 a中有8 a糧食自給率在95%以下。隨著人口的增加和人民生活水平的提高，滿足人民對(duì)美好生活的向往，必然進(jìn)一步增加我國(guó)糧食產(chǎn)量的總需求。因此，糧食安全問(wèn)題一刻也不能放松。

2.2 中國(guó)未來(lái)糧食需求預(yù)測(cè)

由表1和式(1)計(jì)算出的近年歷年糧食、谷物和口糧需求量作散點(diǎn)圖，觀察其形狀，均具有明顯的趨勢(shì)，屬于非平穩(wěn)性序列。運(yùn)用Statistix 9軟件中自相關(guān)函數(shù)程序進(jìn)行時(shí)間序列數(shù)據(jù)平穩(wěn)性檢驗(yàn)，進(jìn)一步證明以上3個(gè)數(shù)據(jù)集均為非平穩(wěn)性序列。

根據(jù)散點(diǎn)圖形狀，糧食和谷物隨年份變化曲線呈S型，故采用S型曲線常用擬合模型Logistic模型進(jìn)行曲線模擬，結(jié)果如圖2和表3所示。與糧食和谷物變化不同，口糧動(dòng)態(tài)變化曲線總體呈現(xiàn)線性增加趨勢(shì)，故采用線性回歸模型對(duì)其進(jìn)行擬合。從圖2和表3中擬合結(jié)果可知，各模型均通過(guò)檢驗(yàn)，擬合效果很好，其奇異性值 [unusualness (leverage)]均小于1，說(shuō)明預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與建模數(shù)據(jù)點(diǎn)的一致性較好，預(yù)測(cè)可信，但年份越往后，奇異性值越大，遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性降低。

圖2 1997—2018年中國(guó)糧食、谷物和口糧需求量與年份的Logistic和線性回歸模型

表3 2020、2025和2030年中國(guó)糧食、谷物和口糧需求量預(yù)測(cè)模型、統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)參數(shù)及預(yù)測(cè)結(jié)果

2.3 中國(guó)未來(lái)糧食需求結(jié)果的驗(yàn)證

本研究預(yù)測(cè)的糧食、谷物和口糧總需求量(表3)與《中國(guó)農(nóng)業(yè)展望報(bào)告(2020—2029)》[42]預(yù)測(cè)值(表4)相比，文獻(xiàn)[42]糧食2020年的預(yù)測(cè)值在本研究預(yù)測(cè)值95%的置信區(qū)間內(nèi)，2025年的預(yù)測(cè)值接近本研究預(yù)測(cè)值95%的置信區(qū)間的上限值；文獻(xiàn)[42]谷物2020年的預(yù)測(cè)值與本研究預(yù)測(cè)值95%置信區(qū)間的下限值接近，2025年預(yù)測(cè)值在本研究預(yù)測(cè)值95%的置信區(qū)間內(nèi)；文獻(xiàn)[42]口糧預(yù)測(cè)值均在本研究預(yù)測(cè)值95%的置信區(qū)間內(nèi)，一定程度上說(shuō)明本研究預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性?！吨袊?guó)農(nóng)業(yè)展望報(bào)告(2020—2029)》預(yù)測(cè)結(jié)果是基于中國(guó)農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)(CAMES)，模型比較復(fù)雜，所需參數(shù)較多，本研究的預(yù)測(cè)基于公開(kāi)的數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)模型相對(duì)簡(jiǎn)單，預(yù)測(cè)結(jié)果相對(duì)可靠，可提供一定的參考。

2.4 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田產(chǎn)能和建設(shè)需求量預(yù)測(cè)

由國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)[31]可見(jiàn)，近年來(lái)，我國(guó)糧食播種面積基本保持穩(wěn)定，中國(guó)糧食增產(chǎn)主要是依靠單位面積產(chǎn)量的提升。未來(lái)由于城鎮(zhèn)化的發(fā)展，耕地面積很難有增長(zhǎng)，提高糧食播種面積可能性很小，因此提高糧食單產(chǎn)仍然是滿足未來(lái)糧食需求、保障糧食安全的唯一途徑。根據(jù)世界銀行數(shù)據(jù)[34]，2017年中國(guó)谷物單產(chǎn)為6 029 kg/hm2，同期世界有代表性的谷物高產(chǎn)國(guó)家(荷蘭、愛(ài)爾蘭、新西蘭、美國(guó)、德國(guó)、英國(guó))的平均單產(chǎn)為8 137 kg/hm2，根據(jù)各地高產(chǎn)示范結(jié)果，全國(guó)糧食作物單產(chǎn)可以提升至9 100 kg/hm2[48]，可見(jiàn)，我國(guó)糧食單產(chǎn)水平尚有較大增長(zhǎng)潛力。由表3可見(jiàn)，未來(lái)各年口糧和谷物的需求量均小于糧食的需求量，若能保證糧食的自給率，則通過(guò)調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)，一定也能保證口糧和谷物的需求，即使有部分進(jìn)口也是出于品種調(diào)劑的需要。所以，僅以滿足糧食需求量來(lái)預(yù)測(cè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)需求量。

表4 文獻(xiàn)[42]對(duì)2020、2025和2029年中國(guó)糧食、谷物和口糧需求量預(yù)測(cè)結(jié)果

由2014—2018年糧食產(chǎn)量計(jì)算的現(xiàn)狀糧食生產(chǎn)能力見(jiàn)表5。在不同的自給率下需通過(guò)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)實(shí)現(xiàn)新增糧食產(chǎn)量如表5所示。在保證90%的自給率條件下，現(xiàn)狀的糧食綜合生產(chǎn)能力能滿足未來(lái)需求，即2018年已建成的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田面積能滿足未來(lái)10 a保障基本糧食安全的需要。在保證95%糧食自給率的條件下，2020、2025、2030年的缺口分別為3 098、3 435、3 484萬(wàn)t，通過(guò)新建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田提高糧食產(chǎn)量彌補(bǔ)缺口。

表5 糧食綜合生產(chǎn)能力現(xiàn)狀與不同糧食安全自給率需新增糧食生產(chǎn)能力

我國(guó)各省級(jí)行政區(qū)的耕地面積、2019年農(nóng)業(yè)用水量、單位面積現(xiàn)狀產(chǎn)能(簡(jiǎn)稱單產(chǎn)現(xiàn)狀)和按照1.2.4節(jié)方法計(jì)算出的復(fù)種指數(shù)如表6所示。由表5 和6的數(shù)據(jù)和各省已建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田面積，聯(lián)立式(3)～(8)，可以計(jì)算出未來(lái)需建成的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田面積如表7所示。95%自給率條件各預(yù)測(cè)年需新建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田面積加上2018年已建成的面積，則2020、2025、2030年需分別建成高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田6 844、7 125、7 165萬(wàn)hm2(10.27、10.69、10.75億畝)。

3 討 論

3.1 假設(shè)對(duì)結(jié)論的支持作用

因?yàn)楦邩?biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的內(nèi)容包含“技”的內(nèi)容，論文假設(shè)將科技水平的提升等對(duì)糧食增產(chǎn)均賦予高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田產(chǎn)量的提升中，而假設(shè)非高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田產(chǎn)能維持在現(xiàn)有水平，實(shí)際在非高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田上也有品種更新等技術(shù)進(jìn)步和關(guān)鍵技術(shù)突破帶來(lái)的增產(chǎn)潛力，本研究忽略該項(xiàng)，若將這些因素考慮進(jìn)去，則中國(guó)的糧食安全將更有保障，所以，本研究非高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田產(chǎn)能維持在現(xiàn)有水平的假設(shè)對(duì)研究結(jié)論有更好的支撐作用。

3.2 非糧化問(wèn)題

目前耕地上存在一定的“非糧化”問(wèn)題，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)這一現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，這將影響到高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的糧食復(fù)種指數(shù)，有研究表明[49]，目前浙江嘉善縣永久基本農(nóng)田“非糧化”比例為8.15%，尚未引起重大影響，但應(yīng)當(dāng)引起重視。目前尚無(wú)全國(guó)的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田“非糧化”比例的數(shù)據(jù)，無(wú)法對(duì)“非糧化”的影響進(jìn)行精確估計(jì)，故本研究在不同熟制區(qū)域復(fù)種指數(shù)的取值上進(jìn)行了保守估計(jì)?！秶?guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于切實(shí)加強(qiáng)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)提升國(guó)家糧食安全保障能力的意見(jiàn)》[13]指出，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田是要推動(dòng)藏糧于地、藏糧于技，以提升糧食產(chǎn)能為首要目標(biāo)，要依法嚴(yán)管，良田糧用，建立健全激勵(lì)和約束機(jī)制，支持高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田主要用于糧食生產(chǎn)，而且國(guó)家正在調(diào)整政策，如鼓勵(lì)恢復(fù)早稻生產(chǎn)。2020年早稻生產(chǎn)恢復(fù)情況良好。2020年9月14日自然資源部辦公廳、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局辦公室聯(lián)合印發(fā)通知，部署開(kāi)展省級(jí)政府耕地保護(hù)責(zé)任目標(biāo)履行情況自查工作，要求提前研判“十三五”期間的耕地與永久基本農(nóng)田保護(hù)目標(biāo)完成情況，梳理耕地“非農(nóng)化”“非糧化”情況，分析存在的突出問(wèn)題并提出改進(jìn)的意見(jiàn)建議與政策措施[50]。建成高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，實(shí)現(xiàn)“藏糧于地、藏糧于技”，在極端情況下可以通過(guò)政策等調(diào)節(jié)手段使“非糧化”的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田恢復(fù)糧食生產(chǎn)。

表6 各省耕地面積、農(nóng)業(yè)用水量、單產(chǎn)現(xiàn)狀和復(fù)種指數(shù)

表7 95%自給率條件下2020、2025和2030年需建成高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田總面積預(yù)測(cè)

3.3 高標(biāo)田區(qū)域產(chǎn)量差異化問(wèn)題

相同面積的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田分布于不同的區(qū)域其增產(chǎn)潛力不同，考慮到高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田“非糧化”及休耕等因素影響，在“兩年三熟/一年兩熟”區(qū)、“一年兩熟/一年三熟”區(qū)、“一年三熟”區(qū)復(fù)種指數(shù)分別取了1.5、2和2，進(jìn)行了保守估計(jì)。對(duì)于跨熟制區(qū)的省份的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的復(fù)種指數(shù)估計(jì)理應(yīng)根據(jù)可建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田耕地在各個(gè)熟制區(qū)的分布比例進(jìn)行加權(quán)平均，但因可建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田耕地面積分布沒(méi)有相關(guān)數(shù)據(jù)，故退而求其次，用各省耕地面積在不同熟制區(qū)的分布比例進(jìn)行加權(quán)平均，這種處理可能會(huì)對(duì)研究結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，需待全國(guó)已建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田分布數(shù)據(jù)“上圖入庫(kù)”工作全面完成后再進(jìn)行精確分析。

3.4 飲食結(jié)構(gòu)的變化對(duì)糧食需求的影響

隨著人們飲食結(jié)構(gòu)的改變，對(duì)肉蛋奶的需求量增加，從而對(duì)飼料糧的需求量增加，人均對(duì)口糧的需求量減少，考慮到豬、牛、羊、肉雞、蛋雞的料肉比一般大于2，魚(yú)的料肉比也在1.8左右，因此未來(lái)人均對(duì)糧食的需求量總體呈上升趨勢(shì)。本研究對(duì)于糧食需求量的預(yù)測(cè)采用的是時(shí)間序列外推法，已將人們飲食結(jié)構(gòu)隨時(shí)間序列的變化考慮在內(nèi)了，因此結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確。

4 結(jié) 論

在本研究假設(shè)條件下得到如下結(jié)論。

1)中國(guó)糧食生產(chǎn)現(xiàn)狀表明近年來(lái)中國(guó)糧食、谷物和口糧產(chǎn)量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)；1997—2018年以來(lái)糧食、谷物和口糧的自給率分別在86.24%～118.15%、88.67%～121.67%、84.25%～123.98%；2006年以來(lái)中國(guó)守住了谷物基本自給、口糧絕對(duì)安全的戰(zhàn)略底線,但糧食自給率距國(guó)家糧食安全中長(zhǎng)期規(guī)劃綱要中穩(wěn)定在95%以上的要求仍有差距，糧食安全風(fēng)險(xiǎn)仍不能忽視。

2)建立了我國(guó)糧食、谷物和口糧預(yù)測(cè)模型。根據(jù)模型預(yù)測(cè)，2020、2025、2030年中國(guó)糧食需求量分別為72 318、72 673、72 724萬(wàn)t，其95%的置信區(qū)間分別為67 231～77 405、67 186～78 161、67 146～78 301萬(wàn)t；谷物需求量分別為67 898、68 251、68 301萬(wàn)t，其95%的置信區(qū)間分別為63 236～72 560、63 244～73 257、63 217～73 384萬(wàn)t；口糧需求量分別為32 811、33 863、34 914萬(wàn)t，其95%的置信區(qū)間分別為30 373～35 249、31 261～36 464、32 110～37 719萬(wàn)t；統(tǒng)計(jì)分析和與前人研究對(duì)比表明預(yù)測(cè)可信。

3)現(xiàn)狀糧食綜合生產(chǎn)能力為65 604萬(wàn)t，結(jié)合未來(lái)糧食需求量,綜合考慮各地區(qū)可建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田面積和農(nóng)業(yè)用水量約束以及復(fù)種指數(shù)，預(yù)測(cè)未來(lái)需新建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田面積。90%的自給率條件下，2018年已建成的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田能滿足需求；95%自給率條件下2020、2025和2030年分別需建成6 844、7 125、7 165萬(wàn)hm2(10.27、10.69和10.75億畝)。研究結(jié)果證明《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃(2018—2022年)》提出的“到2022年建成10億畝(6 700萬(wàn)hm2)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田”的指標(biāo)的合理性，同時(shí)也為2022年之后的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)面積規(guī)劃提供參考。