基于食物安全的耕地需求分析與預(yù)測

張琨玥 陶明儒 張金懿 郝晉珉

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 土地科學(xué)與技術(shù)學(xué)院/自然資源部農(nóng)用地質(zhì)量與監(jiān)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100193)

隨著人口規(guī)模擴(kuò)大、經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展、飲食結(jié)構(gòu)變化以及全球糧食市場風(fēng)險(xiǎn)增加,食物安全問題日益凸顯?！笆澄锇踩边@一概念于1974年羅馬召開的世界糧食大會(huì)上首次提出,是指要保證在全球或者一個(gè)區(qū)域范圍內(nèi),每一個(gè)人在每一個(gè)時(shí)間點(diǎn)都可以獲得一定量的食物,從而確保人類的生存進(jìn)而確保人類的健康[1]。后聯(lián)合國糧農(nóng)組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)專家持續(xù)對(duì)這個(gè)概念進(jìn)行修正和改進(jìn),1983 年購買力因素被引入食物安全的概念當(dāng)中,即食物安全不僅要讓一個(gè)國家或者一個(gè)地區(qū)的居民買得到供生存和健康所需的食物,還必須確保區(qū)域內(nèi)居民能夠具備足夠的購買能力買得起這些食物[2]。1996 年聯(lián)合國糧農(nóng)組織的相關(guān)專家繼續(xù)疊加了質(zhì)量安全的因素,即要保證這些食物在食用后不會(huì)損害居民的身體健康[3]。國內(nèi)對(duì)食物安全及相關(guān)問題進(jìn)行了深入的研究,研究表明目前食物安全的影響因素主要包括:1)耕地不足制約了我國的糧食總體產(chǎn)量,科技水平支撐力不夠制約了糧食增產(chǎn)的潛力[4];2)糧食價(jià)格決定的農(nóng)民種糧積極性通過影響耕地集約利用進(jìn)而影響糧食產(chǎn)量,最終影響食物安全[5];3)水資源污染與森林破壞造成的生態(tài)環(huán)境變化將成為制約糧食生產(chǎn)的重要因素[6]。同時(shí),研究發(fā)現(xiàn)上述影響因素在不同的年份對(duì)糧食產(chǎn)量的影響幅度不同[7]。馬九杰等[8]、劉景輝等[9]和張?jiān)t等[10]從多維度多指標(biāo)對(duì)我國食物安全進(jìn)行了深入研究,綜合各種因素考慮,發(fā)現(xiàn)從長遠(yuǎn)來看我國食物安全的狀況堪憂[11]。為保證我國未來食物安全,研究表明應(yīng)構(gòu)建食物安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)[12]、完善我國糧食流通儲(chǔ)備體制[13]、提升糧食生產(chǎn)的科技水平[14]、重視糧食儲(chǔ)備政策[15]以及拓展糧食生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)鏈[16]。

隨著我國居民生活的水平提高,飲食結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化,健康全面的食物需求逐步取代了此前滿足溫飽的食物需求,動(dòng)物類食物如肉、蛋和奶類在飲食結(jié)構(gòu)中的所占比例不斷增長[17],同時(shí)牲畜飼料消耗量增高,預(yù)計(jì)未來飼料用糧會(huì)占食物總消費(fèi)量的一半以上[18]。人口因素對(duì)土地需求的貢獻(xiàn)效應(yīng)不斷減弱,科技進(jìn)步并不能充分抵消人口增長和飲食結(jié)構(gòu)改變?cè)黾拥耐恋匦枨?飲食結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為影響我國食物消費(fèi)土地需求的關(guān)鍵因素,并且這種影響在未來一段時(shí)間內(nèi)仍將繼續(xù)[19]?；谶@種背景,在保證耕地?cái)?shù)量的基礎(chǔ)上做好用地規(guī)劃刻不容緩[20]。

目前基于食物安全對(duì)耕地需求進(jìn)行預(yù)測的研究較少,河南省作為我國糧食生產(chǎn)大省,對(duì)其耕地需求進(jìn)行合理評(píng)估與預(yù)測對(duì)政策制定十分重要。因此本研究擬以河南省居民的食物消費(fèi)情況為研究對(duì)象,采用構(gòu)建時(shí)間序列預(yù)測模型的方法,在分析河南省居民食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)與糧食需求的基礎(chǔ)上,預(yù)測未來15～30年基于食物安全的耕地需求量,以期為耕地保護(hù)提出相關(guān)政策建議。

1 研究區(qū)域概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域概況

河南位于我國中東部、黃河中下游,介于北緯31°23′～36°22′和東經(jīng)110°21′～116°39′,大部分地區(qū)位于黃河以南,故稱河南。全省總面積1 657萬hm2,大部分地處暖溫帶,近10年全省年平均氣溫為14.7～15.9 ℃,年平均降水量為512.6～1 133.3 mm,地勢西高東低,是我國唯一地跨長江、淮河、黃河、海河四大流域的省份,省內(nèi)河流大多發(fā)源于西部、西北部和東南部山區(qū)。2019年河南省全省耕地面積751.41萬hm2,耕地資源豐富,居全國第三位,是全國農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)和重要的礦產(chǎn)資源大省,是全國小麥、玉米、棉花、油料、煙葉等農(nóng)產(chǎn)品重要的生產(chǎn)基地之一[21]。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究主要數(shù)據(jù)來源為《2001—2022年中國統(tǒng)計(jì)年鑒》[22]、《2001—2022年河南統(tǒng)計(jì)年鑒》[23]和《2001—2020年中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》[24],詳見表1。

表1 本研究主要數(shù)據(jù)及來源

2 研究方法

通過分析2000—2019年河南省居民植物類消費(fèi)和動(dòng)物類消費(fèi)所包含各類食物的變化趨勢,分析近20年居民飲食結(jié)構(gòu)的變化,通過糧食轉(zhuǎn)化率得到各耕作物的食物需求現(xiàn)狀,并通過居民食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化趨勢,對(duì)未來飲食消費(fèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測,進(jìn)而分析河南省各類食物消費(fèi)的土地需求。

本研究的框架結(jié)構(gòu)如圖1所示,具體內(nèi)容如下:

圖1 技術(shù)路線圖

1)通過統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析河南省城鎮(zhèn)和農(nóng)村居民食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化趨勢和差異,并構(gòu)建不同類型食物需求的趨勢模型,對(duì)未來居民飲食結(jié)構(gòu)的變化情況進(jìn)行預(yù)測;

2)通過預(yù)測的居民飲食結(jié)構(gòu),結(jié)合《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》[26]中的糧食轉(zhuǎn)化率推算各類食物的糧食需求;

3)分析不同類型糧食的土地需求量,將居民對(duì)動(dòng)植物類食物的需求轉(zhuǎn)化為對(duì)土地的需求,并結(jié)合食物消費(fèi)量、作物單產(chǎn)、出油率、料肉比、復(fù)種指數(shù)等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),計(jì)算耕地需求量;

4)選取2035年和2050年2個(gè)時(shí)間點(diǎn),預(yù)測河南省基于食物安全的耕地需求,并結(jié)合耕地保護(hù)現(xiàn)狀分析未來河南省耕地產(chǎn)糧的供應(yīng)情況。

2.1 河南省居民食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化的研究方法

居民營養(yǎng)狀況是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要標(biāo)志之一,食品安全、膳食合理以及營養(yǎng)均衡是每一位國民的基本權(quán)利[28],隨著河南省經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,居民生活水平的提高以及生活方式的轉(zhuǎn)變,居民膳食結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)狀況也隨之改變。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),河南省居民食物消費(fèi)主要可以分為植物類食物消費(fèi)與動(dòng)物類食物消費(fèi),其中植物類食物包括糧食、植物油、蔬菜、水果及酒,動(dòng)物類食物包括畜類(豬肉、牛肉和羊肉)、禽類、蛋類、奶類及水產(chǎn)類。城鄉(xiāng)居民飲食習(xí)慣不同,其食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)存在明顯差異,所以首先分析城鎮(zhèn)居民和農(nóng)村居民動(dòng)植物食物消費(fèi)的變化趨勢,進(jìn)而分析河南省居民食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化。本研究對(duì)河南省2000年以來河南省的食物消費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,得到近20年河南省城鎮(zhèn)居民和農(nóng)村居民動(dòng)植物消費(fèi)的變化的特征及主要結(jié)論,再基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)其利用時(shí)間序列預(yù)測模型預(yù)測2035和2050年河南省居民食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)的情況。

2.2 河南省居民各類糧食需求的研究方法

動(dòng)物類食物的食物需求主要指食物生產(chǎn)過程中的飼料用糧,主要包括食物、豆類、薯類、麥麩和豆粕等。但是我國飼料原料中顯著存在著結(jié)構(gòu)性矛盾,以2017年為例,我國大豆需求總量達(dá)11 079萬t,但每年國內(nèi)大豆產(chǎn)量不超過1 500萬t,蛋白源飼料嚴(yán)重缺乏,豆粕自給率低[29]。

由于生產(chǎn)單位質(zhì)量的動(dòng)物類食物所需的土地?zé)o法用產(chǎn)量進(jìn)行計(jì)算,為了便于計(jì)算,本研究利用肉料比將動(dòng)物類產(chǎn)品按比例轉(zhuǎn)化為糧食的需求量,再根據(jù)糧食的產(chǎn)量估算出單位質(zhì)量動(dòng)物類食物所需要的土地。根據(jù)2019年發(fā)布的《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》[26]及對(duì)水產(chǎn)品飼料轉(zhuǎn)化率的研究[30],即飼料用量的質(zhì)量與其能生產(chǎn)的動(dòng)物類食物質(zhì)量的比率來計(jì)量各類畜產(chǎn)品生產(chǎn)的食物轉(zhuǎn)化率,在蛋奶類作為農(nóng)副產(chǎn)品的前提下,得到各動(dòng)物類食物的飼料轉(zhuǎn)化率取值為:豬肉4.72、牛肉8.61、羊肉0.98、禽肉3.80、蛋類2.50、奶類0.85、水產(chǎn)類2.30。

就河南省居民的食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)而言,豬肉與牛羊肉消費(fèi)量的比值20年內(nèi)始終在8～11波動(dòng),取平均比值10∶1.3∶1.2作為河南省居民豬肉、牛肉、羊肉消費(fèi)量的比值,由此加權(quán)計(jì)算出河南省居民動(dòng)物類食物中畜肉的食物轉(zhuǎn)化率為4.77。最終得到河南省各類動(dòng)物類食物的食物轉(zhuǎn)化率分別為:畜肉4.77、禽肉3.80、蛋類2.50、奶類0.85、水產(chǎn)類2.30。

在植物類食物中,糧食、蔬菜和水果都可以直接計(jì)算出耕地需求量,但對(duì)酒類的需求量則需轉(zhuǎn)化為對(duì)糧食的需求量。酒類包括白酒、啤酒、果酒等加工而成的酒精制品,其中果酒消費(fèi)量遠(yuǎn)低于白酒和啤酒,而河南省居民的啤酒消費(fèi)量與白酒相差不大,酒類的食物轉(zhuǎn)化率取白酒和啤酒的平均值2.33[21]。油料作物在榨油之后剩余的殘?jiān)缍蛊傻葧?huì)作為牲畜飼料重新利用,所以為避免重復(fù)計(jì)算,植物油與油料作物的轉(zhuǎn)化率視作1∶1,即植物油單產(chǎn)以油料作物單產(chǎn)計(jì)算,無需轉(zhuǎn)化為食物[31]。綜上所述,結(jié)合2021年《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》[27]中的轉(zhuǎn)化率,即可計(jì)算出各類食物的糧食需求量。

2.3 河南省居民耕地需求的研究方法

耕地需求受人口規(guī)模、食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)及作物單產(chǎn)等多種因素的影響,其中人口增長會(huì)導(dǎo)致食物需求增加,進(jìn)而導(dǎo)致耕地需求的增加,作物單產(chǎn)水平則可以減緩因人口上漲而帶來的耕地需求壓力。河南省居民食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化上,動(dòng)物類食物在食物消費(fèi)中所占比例的增加,這會(huì)使得基于食物安全的耕地需求增加。

2.3.1由食物需求計(jì)算耕地需求

在計(jì)算耕地需求時(shí),將食物分為兩類,糧食、水果等有單產(chǎn)系數(shù)的食物為一類,酒類、動(dòng)物類食物等需要將消費(fèi)量轉(zhuǎn)化為糧食消費(fèi)量的食物為一類,分開計(jì)算。

各種類食物需求的計(jì)算公式如下:

Pj=RLi

(1)

式中:Pj為某種類型食物的需求總量;j為食物類型,萬t;R為目標(biāo)年的人口數(shù),應(yīng)用時(shí)間序列預(yù)測模型進(jìn)行人口預(yù)測得出,萬人;Li為由預(yù)測模型推算出來或已有數(shù)據(jù)中得出的某種類型食物第i年人均需求量,kg/人。

由作物需求量(RL)、作物單產(chǎn)(Q,kg/hm2)和復(fù)種指數(shù)(K)測算有復(fù)種指數(shù)的作物所需耕地面積,具體計(jì)算公式如下:

(2)

式中:i和j分別為年份下標(biāo)和作物種類下標(biāo);α指有單產(chǎn)系數(shù)的食物;S表示需要的耕地面積,hm2;R指人口數(shù)量,萬人;L指人均食物消費(fèi)量,kg/人。

同理,基于第二類食物耕地需求的計(jì)算公式如下:

(3)

式中:β指第二類食物;T指該種食物的糧食轉(zhuǎn)化率;Qi糧表示第i年糧食的單產(chǎn),kg/hm2;Ki糧表示第i年糧食的種植系數(shù),其余符號(hào)含義同式(2)。

最后計(jì)算各年度河南省食物安全所需要的耕地面積:

Si=Sαi+Sβi=∑Sαi,j+∑Sβi,j

(4)

式中:Si指第i年河南省基于食物安全需求的耕地面積;Sαi指第i年基于第一類食物需求的耕地面積;Sβi指第i年基于第二類食物需求的耕地面積,其余符號(hào)含義同式(2)和(3)。

2.3.2復(fù)種指數(shù)的選取

復(fù)種指數(shù)代表一定區(qū)域內(nèi)作物年播種面積和區(qū)域耕地面積的比值,是衡量一個(gè)區(qū)域復(fù)種情況的重要指標(biāo),可以用來體現(xiàn)區(qū)域用地的集約程度。復(fù)種指數(shù)越大代表該區(qū)域復(fù)種次數(shù)越多,土地集約利用程度越高,反之亦然。

河南省統(tǒng)計(jì)年鑒中并無直接各種農(nóng)作物復(fù)種指數(shù)數(shù)據(jù),但是已有不少相關(guān)研究:丁明軍等[32]研究發(fā)現(xiàn)河南省是一年兩熟集中區(qū),耕地多在平原,復(fù)種指數(shù)相對(duì)較高;張欣婧分析了河南省耕地復(fù)種指數(shù)的時(shí)空變化,計(jì)算得出河南省近30年來耕地復(fù)種指數(shù)總體在1.6～2.0變化[33];王璇[34]通過MODIS時(shí)間序列提取河南主要農(nóng)作物種植信息,得出河南省糧食作物、油料作物等農(nóng)作物90%以上的面積是一年兩熟的耕作方式。本研究參考張志國等[35]對(duì)河南省復(fù)種指數(shù)的分析,預(yù)測2000年后河南省耕地復(fù)種指數(shù)波動(dòng)不明顯,始終保持在2左右緩慢增長。最終參考2011年我國糧食主產(chǎn)區(qū)耕地復(fù)種指數(shù)變化特征與潛力分析[36],采用1.7作為河南省糧食、油料、蔬菜以及水果的復(fù)種指數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 河南省居民食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化

3.1.1河南省城鄉(xiāng)居民食物消費(fèi)量變化

由《2001—2022年中國統(tǒng)計(jì)年鑒》[22]和《2001—2022年河南統(tǒng)計(jì)年鑒》[23]的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算得到河南省城鄉(xiāng)居民動(dòng)植物食物消費(fèi)隨時(shí)間的變化,詳見圖2。由圖2(a)可見:城市居民動(dòng)物類食物消費(fèi)隨時(shí)間變化趨勢整體較為穩(wěn)定,總量增長了30%,奶類漲幅最大,20年內(nèi)漲幅200%,畜類變化也較為明顯,漲幅達(dá)39%。禽類蛋類漲幅偏小,水產(chǎn)品呈持續(xù)波動(dòng)態(tài)勢。

圖2 河南省城鎮(zhèn)(a)和農(nóng)村(b)居民人均動(dòng)物類食物消費(fèi)量變化

由圖2(b)可知:農(nóng)村居民動(dòng)物類食物消費(fèi)隨時(shí)間變化基本呈上升態(tài)勢,畜類和蛋類所占比例始終較高且波動(dòng)明顯,約為其他食物種類數(shù)值的3倍;禽類、奶類和水產(chǎn)總體上穩(wěn)定上升,其中奶類漲幅最大,20年內(nèi)增長約57倍,從與城鎮(zhèn)居民差異明顯到同一數(shù)量級(jí),這也顯示出河南省農(nóng)村居民生活水平的提升。整體上與城鎮(zhèn)居民相比,農(nóng)村居民消費(fèi)數(shù)據(jù)整體較低,變化幅度更顯著。

河南省城鎮(zhèn)和農(nóng)村居民人均植物類食物消費(fèi)量變化見圖3。由圖3(a)可見:城鎮(zhèn)居民植物類食物總量變化較小,只增長了9%,其中糧食消費(fèi)量一定程度增加而蔬菜消費(fèi)量隨之減少,水果、植物油、酒類等變化不大,始終維持在穩(wěn)定數(shù)量。由圖3(b)可知:農(nóng)村居民糧食和蔬菜消費(fèi)量呈明顯下降趨勢,二十年間降幅接近50%,水果、酒類、奶類和水產(chǎn)緩慢上升,植物油和畜類變化不明顯。

圖3 河南省城鎮(zhèn)(a)和農(nóng)村(b)居民人均植物類食物消費(fèi)量變化

3.1.2河南省居民食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化

居民食物消費(fèi)總量呈下降趨勢,這主要由居民飲食結(jié)構(gòu)的變化引起。因?yàn)閯?dòng)物類食物能提供比植物類食物更加優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì),同時(shí)動(dòng)物類食物攝入時(shí)伴隨著遠(yuǎn)高于植物類食物的脂肪攝入,脂肪供能產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)高于糖類供能,這也使得居民對(duì)糧食的需求量減少。

總體來看,河南省農(nóng)村居民食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)有變化。其中,植物類食物消費(fèi)減少是人均食物消費(fèi)總量下降的主要原因,植物類食物的人均年消費(fèi)從426 kg下降到280 kg,降幅達(dá)34%。動(dòng)物類食物消費(fèi)增加,從23 kg增加到45 kg,所占比例從原有的5%增長到14%,漲幅接近180%,食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化較為明顯。

城鎮(zhèn)居民食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化不大,20年間植物類食物消費(fèi)從265 kg增長至306 kg,漲幅約13%,動(dòng)物類食物消費(fèi)從46 kg增長至69 kg,漲幅約50%,高于植物類食物消費(fèi)量,動(dòng)物類食物所占比例由15%增長到18%。

綜上,2000—2019年河南省居民食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化顯著,植物類食物始終占據(jù)較大比重,但是動(dòng)物類消費(fèi)的所占比例始終呈增長趨勢。城鄉(xiāng)地區(qū)食物消費(fèi)變化有不小的差異,城鎮(zhèn)居民人均食物消費(fèi)總量在這20年里小幅增長,而農(nóng)村居民的人均食物消費(fèi)總量則大幅下降,農(nóng)村居民的人均食物消費(fèi)總量在2000年是城鎮(zhèn)居民的1.44倍,而2019年卻只有城鎮(zhèn)居民的87%。在食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)方面,城鄉(xiāng)居民各類食物消費(fèi)所占比例變化方向一致,但是變化幅度差異很大。尤其是動(dòng)物類食物所占比例的變化,農(nóng)村居民動(dòng)物類食物消費(fèi)所占比例的漲幅遠(yuǎn)大于城鎮(zhèn)居民,而其中奶類和水產(chǎn)類變化幅度差異最大。

3.2 河南省居民糧食需求量的計(jì)算

首先計(jì)算出植物類食物和動(dòng)物類食物的消費(fèi)需求總量,如圖4所示。結(jié)合前文得出的糧食轉(zhuǎn)化率,計(jì)算出動(dòng)物類食物與酒類的糧食需求量,結(jié)果如表2所示。最終得到河南省居民經(jīng)過轉(zhuǎn)化的食物需求量見圖5。可見,在動(dòng)物類食物消費(fèi)中,畜類雖然人均消費(fèi)量在這五類食物中并非始終最高,但是由于糧食轉(zhuǎn)化率高導(dǎo)致其轉(zhuǎn)化而來的糧食消費(fèi)量始終最高。蛋類的糧食需求量始終位居第二,奶類的糧食需求量增長最明顯,其余幾種食物的糧食需求量變化不大?？傮w上,糧食需求量遠(yuǎn)高于其他且緩慢增長,蔬菜需求量波動(dòng)下降,植物油和水果需求量較少且保持平穩(wěn)。

圖4 各種食物的消費(fèi)需求量

圖5 2000—2019年河南省居民轉(zhuǎn)化后食物需求量

表2 2000—2019年河南省動(dòng)物類食物及酒類的糧食需求量

3.3 基于食物安全的耕地需求變化

3.3.1耕地需求的計(jì)算

由耕作物需求量與作物單產(chǎn)數(shù)據(jù)得到2000—2019年河南省糧食、植物油、蔬菜和水果達(dá)到居民需求所需要的耕地面積,如圖6所示?？梢?糧食需求依然是影響耕地需求的主要因素,近20年來呈波動(dòng)下降態(tài)勢,植物油和水果的耕地需求波動(dòng)上升,蔬菜對(duì)應(yīng)的耕地需求緩慢下降。

圖6 2000—2019年河南省不同食物種類耕地需求面積變化、

耕地總需求面積如表3所示?？梢?河南省全體居民的耕地面積需求在這20年里先減后增,在2011年達(dá)到最低點(diǎn)385.99萬hm2;2019年河南省基于食物安全的耕地需求達(dá)487.68萬hm2,而同時(shí)期河南省耕地面積有751.4萬hm2,在滿足自省人民食物安全需求的情況下還有多余的糧食支援外省。

表3 2000—2019年河南省耕地總需求面積變化

3.3.2人口規(guī)模、單產(chǎn)水平對(duì)耕地需求的影響

人口數(shù)量、作物單產(chǎn)水平、居民飲食結(jié)構(gòu)對(duì)城鄉(xiāng)居民耕地需求有著重大影響,劉春霞提出在我國人口增長放緩與人民生活水平普遍提高的同時(shí),食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)的改變已經(jīng)取代人口規(guī)模,成為影響耕地需求的最主要因素[37]。這并不是表明人口增長對(duì)耕地需求的影響已經(jīng)不重要了,而是人口因素在新時(shí)代對(duì)耕地需求增長的貢獻(xiàn)逐漸衰弱,這一方面是由于人口增長放緩,另一方面也與居民飲食結(jié)構(gòu)變化離不開關(guān)系。為驗(yàn)證各因素對(duì)河南省居民耕地需求變化的影響情況,本研究對(duì)式(3)進(jìn)行調(diào)整,分別以2000年的人口規(guī)模、單產(chǎn)水平、飲食結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中的兩個(gè)代替第i年的數(shù)據(jù),計(jì)算后分別得到只有人口規(guī)模、單產(chǎn)水平、飲食結(jié)構(gòu)變化的情況下河南省居民耕地需求變化,并與實(shí)際需求進(jìn)行比較,結(jié)果如圖7。可見:河南省人口變化和單產(chǎn)變化都較為平穩(wěn),在人口穩(wěn)定增長的條件下,耕地需求也穩(wěn)定增長;單產(chǎn)水平穩(wěn)定增長時(shí),耕地需求也在穩(wěn)定減少;且由單產(chǎn)水平提高導(dǎo)致的耕地需求減少比由人口增加導(dǎo)致的耕地需求增加要明顯,說明科技進(jìn)步引起的單產(chǎn)水平上升一定程度上可以抵消人口增長帶來的影響,人口因素對(duì)耕地需求的貢獻(xiàn)持續(xù)減弱。因此,只有飲食結(jié)構(gòu)變化時(shí),得到的耕地需求與實(shí)際需求相似程度最高,2011年后,食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)取代人口規(guī)模,成為影響耕地需求的最主要因素?？萍歼M(jìn)步帶來的農(nóng)作物單產(chǎn)提高程度變緩,科技效應(yīng)對(duì)耕地需求的影響也逐漸減弱,已不能滿足人口增長與食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化帶來的糧食生產(chǎn)需求。

圖7 2000—2019年河南省不同影響因素變化條件下的耕地面積

3.4 食物安全的未來變化預(yù)測

3.4.1人口變化預(yù)測

中國整體人口的變化預(yù)測參考2019年中國社會(huì)科學(xué)院人口與勞動(dòng)經(jīng)濟(jì)研究所基于全國歷年人口普查和各種抽樣調(diào)查數(shù)據(jù),采用總和生育率間接估計(jì)方法、隊(duì)列要素人口預(yù)測方法和依次遞進(jìn)人口預(yù)測方法,達(dá)到峰值之后中國總?cè)丝谝?guī)模將進(jìn)入快速持續(xù)下降過程,如果人口政策不變,中國總?cè)丝谝?guī)模峰值在14.21億人左右,2035年和2050年人口總規(guī)模將分別下降到14.10億人和13.17億人。

研究區(qū)內(nèi)人口方面,河南省總?cè)丝谠?000—2019年一直是穩(wěn)定增加趨勢少有波動(dòng),基于2022河南省統(tǒng)計(jì)年鑒中2005—2021年的常住人口數(shù)據(jù)與城鎮(zhèn)化率,運(yùn)用時(shí)間序列預(yù)測分析方法和數(shù)據(jù)分析軟件SPSS建立ARIMA(0,1,0)模型,預(yù)測河南省2035與2050年人口趨勢如圖8所示。

圖8 河南省常住人口預(yù)測

可見:2021年后河南省常駐人口平穩(wěn)上升,R2約為0.95,擬合性較好,本研究采用該預(yù)測結(jié)果,2035年河南省常住人口取10 323.1萬人,2050年取10 795.7萬人。城鎮(zhèn)化率參考2022年中國社會(huì)科學(xué)院農(nóng)村發(fā)展研究所基于收斂模型對(duì)全國及各省份城鎮(zhèn)化率的預(yù)測結(jié)果[38],2035年取72.85%,2050年取83.21%,通過估算得出:2035年河南省城鎮(zhèn)居民7 520.3萬人,農(nóng)村居民2 802.7萬人;2050年河南省城鎮(zhèn)居民8 931.1萬人,農(nóng)村居民1 812.6萬人。

根據(jù)全國人口預(yù)測數(shù)據(jù)與河南省人口預(yù)測數(shù)據(jù)得到,2035年和2050年河南省人口占全國總?cè)丝诒壤謩e為7.3%和8.2%,所占比例變化較為穩(wěn)定,以此作為河南省糧食自給率的參考數(shù)據(jù)。

3.4.2食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)的預(yù)測

對(duì)2000—2019年人均食物消費(fèi)量數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間序列預(yù)測,農(nóng)村居民人均食物消費(fèi)量預(yù)測結(jié)果中,由于糧食與蔬菜統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)本身呈遞減趨勢且波動(dòng)幅度不大,時(shí)間序列預(yù)測結(jié)果不可取,比較各回歸模型預(yù)測結(jié)果后選擇替換為對(duì)數(shù)回歸模型,其他指標(biāo)預(yù)測結(jié)果可以接受,通過以上方法得到2035年河南省居民的食物需求結(jié)果如表4所示。由于預(yù)測至2050年時(shí)間跨度較大,預(yù)測步長超過實(shí)際可預(yù)測區(qū)間,模型顯著性不明顯,所以本研究采用2014國務(wù)院辦公廳正式發(fā)布《中國食物與營養(yǎng)發(fā)展綱要(2014—2020年)》[39]中提出的居民膳食平衡和營養(yǎng)充足情況下的人均食物消費(fèi)情況,作為2050年居民食物消費(fèi)水平,這里不做城鄉(xiāng)居民的劃分。由于缺失水產(chǎn)與酒類數(shù)據(jù),對(duì)2000—2019年河南省水產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行一元回歸分析,模型擬合良好,顯著性接近于0,所以2050年預(yù)測數(shù)據(jù)采用擬合函數(shù)y=0.106x-211.025代入年份值,酒類數(shù)據(jù)由于與時(shí)間單變量分析擬合效果不佳,且無推薦攝入與最佳擬合預(yù)測方法,加之所占比例很小,不足糧食消費(fèi)量的1%,所以沿用2035年數(shù)據(jù)作為參照,得到人均消費(fèi)量(kg/人)具體數(shù)據(jù)如下:糧食135.00、植物油12.00、蔬菜140.00、水果60.00、酒類6.10、畜肉20.00、禽肉9.00、蛋類16.90、奶類36.00、水產(chǎn)6.28。

表4 2035年河南省城鄉(xiāng)居民食物消費(fèi)預(yù)測值

3.5 河南省耕地保護(hù)現(xiàn)狀

河南省在全國糧食生產(chǎn)中的重要地位使學(xué)者們對(duì)其耕地保護(hù)情況相當(dāng)重視,王方遠(yuǎn)[40]對(duì)河南省1978年以來的耕地面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)由于大規(guī)模的工業(yè)化和城市化,直到1996年河南省耕地面積都在持續(xù)減少。在此之后,由于國家對(duì)耕地保護(hù)重視程度提高,耕地面積開始逐步回升,除2002—2004年由于退耕還林還草的政策落實(shí)導(dǎo)致耕地面積有明顯向下波動(dòng),其他時(shí)間基本上穩(wěn)步增長,如圖9所示。尤其是2008—2010年,耕地面積大幅增長,這一方面是一系列耕地保護(hù)政策出臺(tái)的原因,另一方面得益于河南省集中的土地整理復(fù)墾。

圖9 河南省耕地面積變化

從數(shù)據(jù)上來看,河南省基于食物安全的耕地需求在經(jīng)過短暫下降后于2019年回升到頂峰,也不過是452.6萬hm2的耕地需求,而河南省耕地面積遠(yuǎn)大于耕地需求。

但是河南省每年除了滿足本省人民的糧食需求以外,還承擔(dān)著向全國其他省份輸送糧食的重任,以2019年數(shù)據(jù)為例,通過河南省人均食物消費(fèi)需求計(jì)算出的糧食需求只有3 000多萬t,但是河南省糧食總產(chǎn)量高達(dá)6 600多萬t,這當(dāng)中有很大一部分都支援了外省,耕地的需求與實(shí)際面積如圖10所示。周利[41]在經(jīng)過口糧、飼料用糧、工業(yè)用糧、種子用糧等多方面核減以后,確認(rèn)河南省許多年份仍有超過1 000萬t的余量[41]。

圖10 河南省耕地面積與需求

根據(jù)上章公式,計(jì)算2035年河南省居民的食物需求量,分別為:糧食1 257.5、植物油80.8、蔬菜870.5、水果864.1、酒類62.3、畜肉197.9、禽肉122.3、蛋類158.9、奶類199.4、水產(chǎn)53.4(單位:萬t)。將動(dòng)物類食物和酒類轉(zhuǎn)換成糧食后為1 815.3萬t,核算所需的耕地面積約為573.5萬hm2,同理可得2050年居民食物所需耕地面積為748.7萬hm2。2019年河南省糧食產(chǎn)量6 700多萬t,全國糧食產(chǎn)量66 000余萬t,相當(dāng)于河南省生產(chǎn)了全國10%以上的糧食,而河南省2019年人口只有1.09億左右,相對(duì)于最新的人口數(shù)據(jù)全國14.12億人來說,僅占了7.7%?，F(xiàn)階段河南省耕地面積751萬hm2,滿足本省居民食物需求所需的耕地面積為487.7萬hm2,參照2050年全國人口13.17億,河南省人口1.08億計(jì)算,若保證現(xiàn)階段河南省對(duì)外的糧食輸送比例,河南省751.41萬hm2耕地供應(yīng)本省人民的約600萬hm2,相對(duì)于已經(jīng)接近500萬hm2并且持續(xù)增長的耕地需求而言供不應(yīng)求。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

本研究分析了2000—2019年河南省城鄉(xiāng)居民食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化情況,并計(jì)算出由此產(chǎn)生的耕地需求量變化,進(jìn)而研究不同因素對(duì)基于食物安全的耕地需求變化的影響,同時(shí)預(yù)測了耕地需求的未來變化趨勢,主要結(jié)論如下:

1)2000—2019年,河南省居民食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化顯著,植物類食物比重始終較大,但是動(dòng)物類消費(fèi)的所占比例保持穩(wěn)定增長趨勢,農(nóng)村居民動(dòng)物類食物消費(fèi)所占比例的漲幅遠(yuǎn)大于城鎮(zhèn)居民,而其中奶類和水產(chǎn)類變化幅度差異最大。

2)在多因素的綜合影響下,河南省城鄉(xiāng)居民耕地需求變化有一定差異,與食物消費(fèi)量變化相似,農(nóng)村居民的人均耕地需求從城鎮(zhèn)居民的1.2倍下降到82%。耕地總需求先是略有減少然后逐步上升且保持上升趨勢,最高達(dá)507萬hm2,而河南省耕地總面積長期保持在700萬hm2以上,在滿足省內(nèi)食物需求的同時(shí)大持續(xù)支援外省。

3)河南省人口規(guī)模、作物單產(chǎn)水平、食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)都對(duì)河南省耕地需求產(chǎn)生著重大影響,隨著時(shí)間推進(jìn),由科技進(jìn)步帶來的單產(chǎn)水平提高已經(jīng)能夠抵消由人口增長帶來的耕地需求壓力,但是因?yàn)槭澄锵M(fèi)結(jié)構(gòu)變化,河南省耕地需求近年來一直穩(wěn)定增長,食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)的改變已經(jīng)取代人口規(guī)模,成為影響耕地需求的最主要因素。

4)根據(jù)對(duì)人口規(guī)模、食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)的預(yù)測,推算出單產(chǎn)條件、復(fù)種指數(shù)不變的情況下2035年和2050年的河南省耕地需求,河南省現(xiàn)有耕地能夠滿足本省人民食物安全需要。但是,若保持現(xiàn)在的食物輸送比例,2035和2050年現(xiàn)有耕地?zé)o法在滿足本省居民食物安全的同時(shí)為全國輸出足夠多的食物。

4.2 建議

1)加強(qiáng)土地集約節(jié)約利用,推廣科學(xué)耕種,提高作物單產(chǎn)。河南省耕地面積近10年保持穩(wěn)定,在城鄉(xiāng)居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)持續(xù)變化的同時(shí),耕地需求大幅度增長,提高作物單產(chǎn)的效果優(yōu)于土地整理復(fù)墾。而提高作物單產(chǎn),從科學(xué)角度出發(fā)除了改進(jìn)農(nóng)作物品種,莫過于加強(qiáng)集約用地,推廣更為科學(xué)的農(nóng)作物耕種方式,同時(shí),要加強(qiáng)對(duì)耕地質(zhì)量的保護(hù),堅(jiān)持“占優(yōu)補(bǔ)優(yōu)”原則,確保城鎮(zhèn)化過程中耕地?cái)?shù)量不減少、質(zhì)量不降低。

2)注重農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革,合理調(diào)整農(nóng)業(yè)輸出結(jié)構(gòu)。河南省城鄉(xiāng)居民口糧消費(fèi)量減少,而動(dòng)物類食物所占比例飛速增加,但是與動(dòng)物類食物生產(chǎn)的配套供給卻跟不上,所以在保障口糧安全的前提下,可以調(diào)整食物、經(jīng)濟(jì)和飼料作物的種植比例,以市場需求為導(dǎo)向,大力開展農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革,大力推廣優(yōu)質(zhì)的作物品種。

在口糧用地需求減少的同時(shí),可以考慮增加大豆的種植。在植物油消費(fèi)中,中國豆油所占的比重最大。其中,菜籽油消費(fèi)量約占國內(nèi)植物油消費(fèi)總量的四分之一,豆油比重已超過了50%。我國每年大豆需求總量上億t,但每年國內(nèi)大豆供應(yīng)不超過需求的20%,這不僅影響著植物油的供給,還會(huì)導(dǎo)致畜牧業(yè)蛋白源飼料嚴(yán)重缺乏,豆粕自給率低。所以應(yīng)有序推進(jìn)大豆種植面積擴(kuò)大,推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革,減少大豆進(jìn)口依賴。

3)加大健康飲食、膳食平衡的宣傳。參照《中國食物與營養(yǎng)發(fā)展綱要》[29]中提出的居民膳食平衡和營養(yǎng)充足情況下人均食物消費(fèi)情況,河南省居民尤其是農(nóng)村居民食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)存在諸多不合理之處。食物消費(fèi)量過高,優(yōu)質(zhì)蛋白如蛋奶類攝入?yún)s不足。按照現(xiàn)在的消費(fèi)變化趨勢進(jìn)行預(yù)測,2035年河南省居民蔬菜及蛋奶攝入依然不足,而食物和肉類攝入?yún)s一定程度超標(biāo)。提倡膳食平衡,不僅有助于增強(qiáng)人民體質(zhì)、保障人民身體健康,還有助于減少因食物浪費(fèi)帶來的耕地需求壓力。