中國省域間糧食安全空間格局演化分析

馬希龍　張小虎

摘要：以全國31個省級行政轄區(qū)為研究單元，對2003、2006、2009、2012、2015年5個時間斷面的人均糧食占有量進(jìn)行測算，并運(yùn)用探索性空間數(shù)據(jù)（ESDA）、半變異函數(shù)等方法分析我國省域人均糧食占有量的空間相關(guān)性及空間格局演化特征。結(jié)果表明，中國人均糧食占有量總體呈波動上升趨勢，糧食安全水平逐漸由溫飽走向全面小康水平;糧食生產(chǎn)格局逐漸趨于穩(wěn)定，主要產(chǎn)糧區(qū)集中在東北、華中平原等區(qū)域;東北-西南方向空間異質(zhì)性明顯，空間結(jié)構(gòu)呈較大差異，東南-西北方向空間結(jié)構(gòu)呈均質(zhì)性，空間結(jié)構(gòu)差異較小，糧食安全格局及空間結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定;人均糧食占有量結(jié)構(gòu)化分異機(jī)理顯著性提高，省域尺度上糧食生產(chǎn)逐漸向熱點(diǎn)極核靠攏，多極化趨勢差異顯著。

關(guān)鍵詞：糧食安全;人均糧食占有量;空間相關(guān)性;空間格局;演化特征;均質(zhì)性;熱點(diǎn)極核

中圖分類號： F326.11

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）02-0294-06

收稿日期：2018-09-13

作者簡介：馬希龍（1992—），男，河南周口人，碩士研究生，主要從事土地資源與信息技術(shù)研究。E-mail：hpumxl@163.com。

通信作者：張小虎，博士，副教授，主要從事土地生態(tài)安全評價(jià)、土地可持續(xù)利用研究。E-mail：zhangxiaohu415@163.com。

糧食安全問題關(guān)系國計(jì)民生，是國民經(jīng)濟(jì)研究的重大戰(zhàn)略課題[1]。黨中央、國務(wù)院始終高度重視糧食安全，通過糧食生產(chǎn)多年連增、連豐，用世界上7%的耕地養(yǎng)活了世界上1/5的人口[2]。由于中國地域廣大、人口眾多，對糧食的需求量大，糧食安全的基礎(chǔ)較薄弱，且存在區(qū)域糧食安全不平衡、不充分的問題[3]。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的發(fā)展以及人口增加和人們生活水平提高，糧食消費(fèi)需求呈剛性增長，而耕地減少、水資源短缺、氣候變化等以及人們對糧食需求從吃飽向吃好的結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變對糧食安全的影響日益凸顯，保障糧食安全面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[4]。黨的十九大指出新時代的社會主要矛盾是“人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾”，在對糧食安全進(jìn)行保障的同時，也應(yīng)該加緊對糧食的質(zhì)量與種類的安全進(jìn)行研究，以保障日益增長的需求。因此，分析中國糧食安全空間格局，揭示中國糧食安全格局的演化趨勢，對于正確把握我國糧食安全態(tài)勢、實(shí)現(xiàn)國家糧食安全具有重要意義。糧食安全問題最早于20世紀(jì)70年代中期由聯(lián)合國糧農(nóng)組織提出[5]，目前糧食安全概念可理解為確保生產(chǎn)足夠的糧食和最大限度地穩(wěn)定糧食供給，并在此基礎(chǔ)上確保所有需要糧食的人都能獲得糧食[6]。部分學(xué)者通過人均糧食占有量來直觀地反映國家或地區(qū)的糧食安全水平[7]，進(jìn)而分析人均糧食占有量在區(qū)域內(nèi)的空間格局演變特征、驅(qū)動機(jī)制研究[8-9]，從而掌握其在空間結(jié)構(gòu)上的變化及集聚特征。馬九杰等在宏觀和微觀上對糧食安全進(jìn)行解讀并建立糧食安全預(yù)警指標(biāo)體系，從而對糧食安全信息進(jìn)行預(yù)測[10]。相較于耕地?cái)?shù)量變化，耕地質(zhì)量變化對糧食生產(chǎn)能力的約束作用更加強(qiáng)烈[11]，增加糧食單產(chǎn)對我國糧食安全具有積極作用[12]。上述研究豐富和發(fā)展了我國糧食安全的框架理論體系，推動了糧食安全研究向縱深方向發(fā)展，但是相關(guān)研究大多關(guān)注區(qū)域糧食安全問題。由于我國各地區(qū)資源稟賦、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鎮(zhèn)化進(jìn)程、人口增速等不同，因此研究省域間人均糧食占有量水平及其相互之間的平衡能力、在空間上的關(guān)聯(lián)性與集聚特征，促進(jìn)在省域范圍內(nèi)形成糧食生產(chǎn)、流通的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)對我國糧食安全戰(zhàn)略具有重要意義。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

1.1.1 人均糧食占有量模型 區(qū)域人均糧食占有量在一定程度上反映了區(qū)域糧食的供需狀況，模型借鑒劉玉等提出的人均糧食占有量模型[13]。

Cit=GitPit。（1）

式中：Cit表示i區(qū)域在t年的人均糧食占有量;Git表示i區(qū)域相應(yīng)年份近3年的糧食產(chǎn)量均值;Pit表示i區(qū)域在t年的總?cè)丝跀?shù)量。

同時借鑒潘竟虎等的研究成果[14]，并綜合考慮我國全面建成小康社會的現(xiàn)實(shí)需求，決定將“人均糧食占有量400 kg”定為糧食安全與否的界線，由此將各省域劃分為嚴(yán)重缺糧區(qū)（≤200 kg）、一般缺糧區(qū)（>200 kg且≤400 kg）、供需平衡區(qū)（>400 kg且≤700 kg）、一般余糧區(qū)（>700 kg且 ≤1 000 kg）、重要余糧區(qū)（>1 000 kg）。

1.1.2 探索性空間數(shù)據(jù)分析（ESDA） 以可視化的方式揭示數(shù)據(jù)的空間依賴性及空間異質(zhì)性，從而發(fā)現(xiàn)空間集聚特征及空間異常?？臻g自相關(guān)分析方法有全局空間自相關(guān)分析和局部空間自相關(guān)分析。全局莫蘭指數(shù)Morans I是度量空間自相關(guān)的全局指標(biāo)，可衡量區(qū)域間整體上的空間關(guān)聯(lián)及差異程度;局部Morans I別稱LISA指數(shù)，用于度量各區(qū)域與周邊地區(qū)的局部空間關(guān)聯(lián)及差異程度，Morans I 計(jì)算公式參考文獻(xiàn)[15]。

1.1.3 變異函數(shù)模型 半變異函數(shù)是檢測研究對象空間變異性的重要工具，通過計(jì)算半變異函數(shù)塊金方差、結(jié)構(gòu)方差、基臺值、塊金系數(shù)等主要參數(shù)，分析區(qū)域相關(guān)程度及空間異質(zhì)性，計(jì)算公式參照文獻(xiàn)[13]。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

由于中國香港特別行政區(qū)、澳門特別行政區(qū)、臺灣省的數(shù)據(jù)難以獲取，所以本研究區(qū)域?yàn)橹袊溆?1個?。ㄊ?、區(qū)）。數(shù)據(jù)主要來源于2000—2016年《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》。以省級行政區(qū)為研究單元，對31個省級行政轄區(qū)（不含港澳臺）2000—2016年的人口及糧食總產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，計(jì)算出各?。ㄊ?、區(qū)）當(dāng)年的人均糧食占有量。其中，取2003、2006、2009、2012、2015年為時間斷面進(jìn)行分析，為確保數(shù)據(jù)真實(shí)可靠并保證其在時間上具有連續(xù)性不受特殊情況影響，故取研究年份相近3年的平均值（如2003年糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)為2002、2003、2004年3年糧食產(chǎn)量平均值）作為當(dāng)年糧食產(chǎn)量，計(jì)算各省級行政轄區(qū)人均糧食占有量。

2 糧食產(chǎn)量空間格局演變

2.1 糧食產(chǎn)量空間總體分布特征

2.1.1 糧食總產(chǎn)量和人均糧食占有量變化趨勢分析 由圖1可知，2000—2016年全國糧食產(chǎn)量一直呈波動增長態(tài)勢，自2000年的4 622億kg增加到2016年的6 163億kg，增幅約33.3%。其中，2003年由于我國播種面積減少4.3%以及自然災(zāi)害等原因，糧食總產(chǎn)量為4 307億kg，比2002年減少了5.8%。同期人均糧食占有量呈波動上升趨勢，從2000年的365 kg/人增長到2015年的452 kg/人。

2.1.2 空間格局演變特征 由圖2可知，在31個省（市、區(qū)）中，2003年達(dá)到供需平衡區(qū)（>400 kg）水平的僅有7個，主要分布在東北及中部平原區(qū)域，其他大部分區(qū)域均處于缺糧狀態(tài)。隨著一系列惠農(nóng)政策的實(shí)施以及耕地保護(hù)力度的加大，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施逐漸完善，至2009年我國供需平衡區(qū)已達(dá)15個，2015年我國達(dá)到供需平衡區(qū)水平的區(qū)域穩(wěn)定在15個?。ㄊ小^(qū)），覆蓋我國東北、華中、華東等大部分地區(qū)，國家糧食安全的空間格局已趨于穩(wěn)定。從整體來看，2003年我國呈大面積缺糧狀態(tài)，除少數(shù)區(qū)域外，全國都處于缺糧狀態(tài);2009年缺糧區(qū)域主要集中在東南沿海省（市）及西南大部分地區(qū)，至

2015年余糧區(qū)以及缺糧區(qū)已經(jīng)在空間上呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)化趨勢，糧食生產(chǎn)大多集中在中部平原及東北平原，缺糧區(qū)域主要集中在東南沿海發(fā)達(dá)省（市）及西南山區(qū)。

縱觀我國糧食生產(chǎn)格局，東北平原一直是我國糧食生產(chǎn)調(diào)配的重要基地，自2003年以來，黑龍江省、吉林省一直在滿足自己糧食供需平衡的基礎(chǔ)上為我國大部分缺糧區(qū)提供余糧供給，人均糧食占有量一直穩(wěn)定在700 kg以上。2015年我國重要余糧區(qū)為黑龍江省、吉林省、內(nèi)蒙古自治區(qū)，而京津作為我國重要的城市化區(qū)域，發(fā)展重心側(cè)重于經(jīng)濟(jì)及城市建設(shè)，人多地少，因而人均糧食占有量一直處于較低水平。中部的河南省、安徽省自2003年以來一直處于供需平衡狀態(tài)，該區(qū)域人口多，雖然糧食總產(chǎn)量逐年攀升，但作為人口大省僅能滿足自身的糧食供給。由于自然稟賦優(yōu)異，華北及華東地區(qū)由一般性的缺糧地區(qū)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢詽M足自身糧食供給的供需平衡區(qū)。2003年東南沿海地區(qū)的福建省尚可以實(shí)現(xiàn)供需平衡，但之后由于粵閩浙滬等沿海地區(qū)承擔(dān)著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重任，工礦用地需求量較大，耕地逐年減少，糧食生產(chǎn)水平始終處于一般性缺糧狀態(tài)。西南地區(qū)的云南省基本可以實(shí)現(xiàn)糧食自我供給，西藏自治區(qū)、青海省由于海拔及氣候、氣象原因，地廣人稀，耕地作物產(chǎn)量較低。

從發(fā)展態(tài)勢上看，當(dāng)前我國糧食生產(chǎn)格局在空間上趨向穩(wěn)定，東北平原承擔(dān)著我國糧食生產(chǎn)及糧食安全的重任，中部人口密集區(qū)域基本可以在滿足自身糧食供給的條件下，配合東北余糧區(qū)進(jìn)行全國糧食調(diào)配;西北、西南區(qū)域地廣人稀，可以因地制宜開展糧食生產(chǎn);而東南沿海區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，可在滿足自身經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的情況下提高余糧區(qū)糧食作物的經(jīng)濟(jì)及流通價(jià)值。

2.2 省域人均糧食占有量空間自相關(guān)分析

2.2.1 總體空間分布特征 由表1可知，各年份的莫蘭指數(shù)值均為正數(shù)，表明中國省域人均糧食占有量在空間分布上呈正相關(guān)。對其結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)除2003年僅通過5%顯著性檢驗(yàn)外，其他4個年份斷面均通過1%顯著性檢驗(yàn)，說明2003年人均糧食占有量在空間上還呈分散態(tài)勢，空間相關(guān)性關(guān)聯(lián)不強(qiáng)。但是隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，我國人均糧食占有量的區(qū)域相關(guān)性不斷增強(qiáng)，糧食生產(chǎn)逐漸趨于穩(wěn)定。2003—2015年的莫蘭指數(shù)值逐漸增大，表明省域間人均糧食占有量空間相關(guān)性逐漸增大，糧食生產(chǎn)呈區(qū)域化、集中化發(fā)展的特點(diǎn)，人均糧食占有量水平在空間上呈集聚態(tài)勢。對莫蘭指數(shù)值進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)2003年莫蘭指數(shù)P值<0.05，1.962.58，置信度為0.99，側(cè)面反應(yīng)2006—2015年數(shù)據(jù)均真實(shí)可靠，空間集聚效應(yīng)呈加強(qiáng)態(tài)勢。

2.2.2 熱點(diǎn)區(qū)域演化 由圖3可知，我國東北、華中、華南、東南沿海等區(qū)域空間集聚特征較顯著，西南、西北地區(qū)集聚特征不顯著。依據(jù)圖3可將其劃分為4個象限，每個象限代表1種人均糧食占有量的空間差異類型。第一，“高-高”集聚類型，主要表現(xiàn)為各個集聚區(qū)域及鄰近區(qū)域人均糧食占有量均為高值聚集。2003年“高-高”區(qū)域有內(nèi)蒙古自治區(qū)、河北省、遼寧省，黑龍江省和吉林省人均糧食占有量明顯高于周邊區(qū)域，故沒有顯著性。2006—2015年散點(diǎn)圖中增加了黑龍江省和吉林省，主要是由于在惠農(nóng)政策支持下，激勵了農(nóng)民生產(chǎn)的積極性，我國各省份糧食產(chǎn)量均有提升，與東北區(qū)域糧食產(chǎn)量差距進(jìn)一步縮小。近年來，高-高區(qū)域主要集中在華北、東北區(qū)域。第二，“低-低”集聚類型，主要表現(xiàn)為其區(qū)域人均糧食占有量及周邊區(qū)域都是低值集聚，2003年和2006年低值聚集?。ㄊ小^(qū)）為上海、浙江、福建、廣東、廣西、海南，分布在南方。該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平普遍較高，人口稠密，耕地資源有限，因而表現(xiàn)為人均糧食不高。2009年低值區(qū)域增加了云南省，另外山地較多、糧食產(chǎn)量不穩(wěn)定的寧夏回族自治區(qū)在2012年進(jìn)入低值區(qū)，又在2015年退出低值區(qū)。第三，“高-低”集聚類型，表現(xiàn)為自身高而周邊低，稱為“凸點(diǎn)”。其分布區(qū)域一般為中部平原地區(qū)，并隨周邊高值區(qū)域和低值區(qū)域的變化而變化。此類區(qū)域較高值區(qū)域農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)水平相對較差，且基礎(chǔ)農(nóng)業(yè)設(shè)施不完善。“高-低”聚類在LISA圖中一直保持在5～6個，其中重慶市在2012年由“高-低”集聚類型轉(zhuǎn)變?yōu)椤暗?低”集聚類型，說明其人均糧食占有量存在波動;江西省在2003年屬于集聚類型不顯著的區(qū)域，之后成為“高-低”集聚類型，說明江西省人均糧食占有量相對周邊區(qū)域有所提高。第四，“低-高”集聚類型，此類集聚主要表現(xiàn)為自身低而又被周邊高值區(qū)域環(huán)繞，稱為“凹點(diǎn)”。此類地區(qū)主要分布在農(nóng)業(yè)條件較好的省域周邊或山區(qū)-平原的過渡地帶。由圖3可知，在2003年及2009—2015年僅有北京、天津2個直轄市為此類集聚類型;山西省僅在2006年成為此類集聚類型。在區(qū)位上，山西省為“華北屋脊”，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件脆弱而又干旱缺雨，常替代以種植多種經(jīng)濟(jì)作物，故糧食產(chǎn)量時有波動。