黑龍江省寶泉嶺墾區(qū)糧食生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析與預(yù)測(cè)

李國(guó)鳳，宋 戈

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱150030）

糧食安全問(wèn)題關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，是國(guó)家發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定的前提［1］。耕地是土地資源的精華，其數(shù)量和質(zhì)量的變化必將引起糧食產(chǎn)量的波動(dòng)，從而影響到糧食安全水平［2］。20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著我國(guó)人口不斷增加、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐不斷加快，糧食供求關(guān)系和生產(chǎn)格局都發(fā)生了巨大變化［3－4］。因此，選用科學(xué)的方法，客觀合理地評(píng)價(jià)區(qū)域糧食安全至關(guān)重要。目前，學(xué)術(shù)界關(guān)于糧食安全的研究大多局限于定性分析［6－9］，或用主觀性較強(qiáng)的簡(jiǎn)單的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析［10－12］，且多集中于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)但耕地資源緊張的東南地區(qū)［13－15］，對(duì)于糧食生產(chǎn)能力較強(qiáng)的墾區(qū)研究較少。

黑龍江墾區(qū)是中國(guó)三大墾區(qū)之一，是我國(guó)重要的商品糧生產(chǎn)基地，不但要保證區(qū)域內(nèi)食物的需求，還肩負(fù)著保障國(guó)家食物供給水平的重任。改革開(kāi)放30a，黑龍江省墾區(qū)糧食綜合生產(chǎn)能力實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，累計(jì)生產(chǎn)糧食1 796億kg，累計(jì)向國(guó)家交售商品糧1 380億kg，分別是改革開(kāi)放前33a（1949—1978年）累計(jì)總和的6.20倍和10.2倍［5］。2006年12月28日，黑龍江省委出臺(tái)的政策（黑發(fā)［2006］30號(hào)）強(qiáng)調(diào)，“要把支持墾區(qū)加快發(fā)展列入黑龍江省委、省政府重要工作日程，切實(shí)加強(qiáng)對(duì)墾區(qū)工作領(lǐng)導(dǎo)。要支持墾區(qū)完善農(nóng)業(yè)綜合配套體系建設(shè)，積極爭(zhēng)取國(guó)家有關(guān)部門(mén)對(duì)墾區(qū)發(fā)展給予支持，為墾區(qū)加快發(fā)展創(chuàng)造有利條件”；2008年，黑龍江省開(kāi)展了千億斤糧食產(chǎn)能工程，墾區(qū)起著關(guān)鍵性的作用；2009年，國(guó)務(wù)院（中發(fā)［2009］1號(hào)）提出，“發(fā)揮國(guó)有農(nóng)場(chǎng)在建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、保障國(guó)家糧食安全等方面的積極作用。”因此，開(kāi)展黑龍江省墾區(qū)糧食安全問(wèn)題研究，對(duì)于推進(jìn)黑龍江省千億斤糧食工程和維護(hù)國(guó)家糧食安全具有重要意義。

糧食安全是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，簡(jiǎn)單的相關(guān)分析或以糧食總產(chǎn)量代表糧食安全只能計(jì)算出區(qū)域糧食生產(chǎn)能力，不能全面、準(zhǔn)確地反映出耕地、人口與糧食安全的關(guān)系。耕地壓力指數(shù)模型科學(xué)、合理，還反映了糧食安全與確保糧食安全的耕地之間的關(guān)系［16］。鑒于此，本研究采用耕地壓力指數(shù)模型，基于商品糧基地具有向國(guó)家提供商品糧的特殊地位，綜合考慮國(guó)家糧食安全和區(qū)域糧食的關(guān)系，對(duì)寶泉嶺墾區(qū)1989—2008年糧食安全狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，運(yùn)用時(shí)間序列和灰色預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)寶泉嶺墾區(qū)未來(lái)10a的糧食安全狀況，以期為區(qū)域糧食產(chǎn)業(yè)布局、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供參考，為其他地區(qū)科學(xué)度量糧食安全狀況提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

寶泉嶺墾區(qū)位于黑龍江省東北部，黑龍江和松花江匯合的三角地帶。東經(jīng)129°25′—130°26′，北緯46°23′—47°54′，墾區(qū)土地面積6 115km2，轄寶泉嶺、新華、二九〇、綏濱、江濱、軍川、名山、延軍、共青、普陽(yáng)、湯原、依蘭、梧桐河13個(gè)國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)。寶泉嶺墾區(qū)是黑龍江省農(nóng)墾總局所屬9個(gè)墾區(qū)中最大的墾區(qū)，耕地占全墾區(qū)總面積的1／7。1989—2008年寶泉嶺墾區(qū)耕地總面積由27.28萬(wàn)hm2增長(zhǎng)到31.75萬(wàn)hm2，糧食單產(chǎn)由2 214.07kg／hm2增加到7 247.85 kg／hm2。截至2008年末，寶泉嶺墾區(qū)總?cè)丝?0.97萬(wàn)人，耕地總面積31.75萬(wàn)hm2，耕地復(fù)種指數(shù)達(dá)到0.99。寶泉嶺墾區(qū)糧食總產(chǎn)量于2006年突破200萬(wàn)t，到2009年已經(jīng)達(dá)到252.70萬(wàn)t［17］，為提高糧食綜合生產(chǎn)能力，確保國(guó)家糧食安全做出了突出貢獻(xiàn)。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究數(shù)據(jù)來(lái)源于《黑龍江墾區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》（1990—2009）、《黑龍江省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》（1989—2008）和黑龍江省墾區(qū)統(tǒng)計(jì)部門(mén)的相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料等。

2.2 研究方法

采用最小人均耕地面積及耕地壓力指數(shù)模型［18－19］、灰色系統(tǒng) GM（1，1）預(yù)測(cè)模型［20］及時(shí)間序列分析中的平滑預(yù)測(cè)法［21］，結(jié)合DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件，對(duì)1989—2008年寶泉嶺墾區(qū)耕地面積、糧食產(chǎn)量、人口數(shù)量、最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并預(yù)測(cè)它們的變化趨勢(shì)。

（1）最小人均耕地面積：是指在一定區(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)，計(jì)算公式為：

式中：Smin——最小人均耕地面積（hm2／人）；β——區(qū)域糧食自給率（%）；Gr——人均糧食需求量；p——區(qū)域糧食單產(chǎn)（kg／hm2）；q——食物播種面積占總播種面積的比重（%）；k——復(fù)種指數(shù)（%）。

（2）耕地壓力指數(shù)：最小人均耕地面積與實(shí)際人均耕地面積之比，如下式：

式中：K——耕地壓力指數(shù)；Smin——最小人均耕地面積（hm2／人）；Sa——實(shí)際人均耕地面積（hm2／人）。

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(cè)度糧食安全程度的指標(biāo)。即當(dāng)K＜1時(shí)，實(shí)際人均耕地面積大于最小人均耕地面積，表明耕地生產(chǎn)力的供給水平能夠滿足人們的糧食消費(fèi)水平；當(dāng)K＝1時(shí)，糧食供需平衡；當(dāng)K＞1時(shí)，實(shí)際人均耕地面積沒(méi)達(dá)到最小人均耕地面積的要求，糧食安全受到威脅，此時(shí)需要執(zhí)行最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度。

（3）時(shí)間序列：也叫時(shí)間數(shù)列或動(dòng)態(tài)數(shù)列，是通過(guò)分析要素（變量）隨時(shí)間變化的歷史過(guò)程，揭示其發(fā)展變化規(guī)律，并對(duì)其未來(lái)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。其中最常用的就是平滑預(yù)測(cè)法。

（4）灰色系統(tǒng) GM（1，1）模型：是通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)的處理，發(fā)現(xiàn)掌握系統(tǒng)發(fā)展規(guī)律，對(duì)系統(tǒng)的未來(lái)狀態(tài)作出科學(xué)的定量預(yù)測(cè)。統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)要求有足夠的樣本和充分的數(shù)據(jù)，還需要符合典型分布。灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型對(duì)數(shù)據(jù)要求不高，更不需要典型分布，且實(shí)踐證明其預(yù)測(cè)精度比較高。可用于近期、中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，特別適合于土地利用方面的預(yù)測(cè)。

3 耕地、人口、糧食和耕地壓力指數(shù)動(dòng)態(tài)分析

3.1 耕地面積的動(dòng)態(tài)變化

1989年以來(lái)，寶泉嶺墾區(qū)耕地資源總量變化總體上呈上升趨勢(shì)（圖1）。耕地面積由1989年的27.28萬(wàn)hm2增加到2008年的31.75萬(wàn)hm2，增加了4.47萬(wàn)hm2，年平均增長(zhǎng)2 352.63hm2。耕地面積變化大致分為三個(gè)不同的階段。第一階段是1989—1999年，這一階段耕地面積緩慢增長(zhǎng)，10a間增長(zhǎng)了1.66萬(wàn)hm2，主要原因是黑龍江省開(kāi)展土地綜合開(kāi)發(fā)和山水田林路綜合治理，但非農(nóng)建設(shè)用地的增加，使耕地面積增加速度緩慢；第二階段是1999—2003年，這一階段耕地面積減少了8 443.00hm2，其主要原因是農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部調(diào)整，實(shí)行生態(tài)退耕及建設(shè)占用耕地；第三階段是2003—2008年，這一階段耕地面積增加了3.67萬(wàn)hm2，特別是2003—2004年1a間耕地面積增加1.56萬(wàn)hm2，達(dá)到20a來(lái)的最高值。主要是因?yàn)楹邶埥瓑▍^(qū)實(shí)行了“撤隊(duì)建區(qū)和土地復(fù)墾”改革工作，促使寶泉嶺墾區(qū)耕地面積增加。另外，寶泉嶺墾區(qū)堅(jiān)持“節(jié)流、挖潛、開(kāi)源”三項(xiàng)措施，保證墾區(qū)耕地穩(wěn)中有增。一是抓好節(jié)流，嚴(yán)格控制新增建設(shè)用地規(guī)模，二是抓好挖潛，盤(pán)活存量土地，三是抓好開(kāi)源，加大土地整理復(fù)墾力度。

3.2 人口數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化

1989—2008年寶泉嶺墾區(qū)人口數(shù)量變化可以分為兩個(gè)階段（圖1）。第一階段是1989—1997年，這一階段人口逐年減少，8a間人口減少了6 504人，這是由這一階段寶泉嶺墾區(qū)人口自然增長(zhǎng)率逐年下降引起的；第二階段是1997—2008年，這一階段人口波動(dòng)增加，由1997年的20.62萬(wàn)人增加到2008年的21.41萬(wàn)人，年均增加718.18人。

3.3 糧食產(chǎn)量的動(dòng)態(tài)變化

糧食產(chǎn)量年際波動(dòng)較大，總體呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)（圖1）。由1989年的52.22萬(wàn)t增長(zhǎng)到2008年的230.14萬(wàn)t，年均增長(zhǎng)9.36萬(wàn)t。其中，2000年糧食大幅減產(chǎn)，主要是由于農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部調(diào)整，經(jīng)濟(jì)作物播種面積上調(diào)，糧食作物面積減少，從而導(dǎo)致糧食總產(chǎn)量減少；2003年糧食大幅減產(chǎn)主要是干旱少雨造成的。

圖1 1989－2008年寶泉嶺墾區(qū)耕地面積、人口數(shù)量和糧食產(chǎn)量動(dòng)態(tài)變化

3.4 耕地壓力指數(shù)動(dòng)態(tài)變化分析

寶泉嶺墾區(qū)是我國(guó)糧食生產(chǎn)基地，人均糧食占有量較高，本研究以上交商品糧之后的余糧作為模型中的區(qū)域內(nèi)部糧食產(chǎn)量，以人均食物需求量為500kg／人［22］，計(jì)算得出寶泉嶺墾區(qū)1989—2008年的Smin值和K值（圖2）。

圖2 1989－2008年寶泉嶺墾區(qū)最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)變化

通過(guò)對(duì)黑龍江省寶泉嶺墾區(qū)1989—2008年最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)變化分析發(fā)現(xiàn)，耕地壓力指數(shù)一直小于1，即寶泉嶺墾區(qū)一直處于糧食安全狀態(tài)。20a間研究區(qū)糧食安全水平各不相同，耕地壓力指數(shù)總體呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì)。依據(jù)計(jì)算結(jié)果，1989—2008年寶泉嶺墾區(qū)糧食安全動(dòng)態(tài)變化情況大致分為3個(gè)階段：

1989—2000年，寶泉嶺墾區(qū)的耕地壓力指數(shù)呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，特別是1992年達(dá)到了20a來(lái)的最高點(diǎn)，耕地壓力指數(shù)為0.85。黑龍江省正處于土地綜合開(kāi)發(fā)和山水田林路綜合治理階段，但由于非農(nóng)建設(shè)用地的增加，耕地面積增加速度緩慢，同時(shí)糧食生產(chǎn)穩(wěn)步增長(zhǎng)，商品率逐年提高，由1989年的58.73%提高到2000年的88.76%，為國(guó)家提供了越來(lái)越多的商品糧。墾區(qū)留糧則逐年減少，導(dǎo)致耕地壓力指數(shù)增大，糧食安全雖然能夠得以保障，但有危險(xiǎn)的趨勢(shì)。

2001—2003年耕地壓力減小。2000年由于農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部調(diào)整減少了糧食作物播種面積，致使糧食作物大幅減產(chǎn)，同時(shí)國(guó)家正在實(shí)行的退耕還林政策使耕地面積減少?gòu)亩g接影響了糧食產(chǎn)量；2002年糧食大幅減產(chǎn)，主要是干旱少雨等自然因素造成的，理論上這一時(shí)期的耕地壓力指數(shù)應(yīng)該是增大的。由于地區(qū)保護(hù)，2003年寶泉嶺墾區(qū)留糧達(dá)到20a來(lái)的最高值，為41.37萬(wàn)t，導(dǎo)致墾區(qū)內(nèi)部耕地壓力指數(shù)K值減小，但是從國(guó)家層面上看，寶泉嶺墾區(qū)向國(guó)家提供的商品糧大幅減少，由1999年的124.34萬(wàn)t減少到2003年的83.90萬(wàn)t，商品率明顯降低，由1999年的89.62%下降到2003年的66.97%，這表明應(yīng)加強(qiáng)抵御自然災(zāi)害的能力，在保障商品率不降低的前提下，減小區(qū)域內(nèi)部耕地壓力，為國(guó)家糧食安全做出更大的貢獻(xiàn)。

2004—2008年，耕地壓力指數(shù)波動(dòng)上升。2006年開(kāi)始，黑龍江省政府出臺(tái)政策積極爭(zhēng)取國(guó)家有關(guān)部門(mén)支持墾區(qū)發(fā)展，國(guó)務(wù)院也對(duì)國(guó)有農(nóng)場(chǎng)給予高度重視，商品率持續(xù)大幅上升，到2008年商品率達(dá)到90.16%，為20a的最高值。但在墾區(qū)內(nèi)部，耕地壓力指數(shù)達(dá)到了0.494 9，建議繼續(xù)加大政策支持力度、嚴(yán)格保護(hù)耕地、依靠農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步，提高寶泉嶺墾區(qū)的糧食生產(chǎn)能力。

4 商品率約束下寶泉嶺墾區(qū)糧食安全趨勢(shì)預(yù)測(cè)

4.1 糧食安全影響因子變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)

根據(jù)灰色系統(tǒng)原理和方法，借助DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，把寶泉嶺墾區(qū)1989—2008年耕地及糧食產(chǎn)量變化數(shù)據(jù)帶入灰色模型GM（1，1）中進(jìn)行計(jì)算，得出耕地面積、糧食總產(chǎn)的擬合方程：

對(duì)模型進(jìn)行后驗(yàn)差檢驗(yàn)：方差比C＝0.293 5，0.262 1，小誤差概率P＝1.000 0，效果較好。用平滑預(yù)測(cè)法對(duì)人口進(jìn)行預(yù)測(cè)，經(jīng)計(jì)算所得的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)的誤差顯示，滑動(dòng)平均法的計(jì)算結(jié)果優(yōu)于移動(dòng)平均法，其中，三點(diǎn)滑動(dòng)平均的計(jì)算結(jié)果與原始數(shù)據(jù)的誤差最小。因此，用三點(diǎn)滑動(dòng)平均法進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)模型如下：

式中：yt——t點(diǎn)的滑動(dòng)平均值；l——單側(cè)平滑時(shí)距（點(diǎn)數(shù)）。當(dāng)l＝1，則上式稱為三點(diǎn)滑動(dòng)平均，計(jì)算公式為：

經(jīng)過(guò)上述方法對(duì)寶泉嶺墾區(qū)人口數(shù)量、耕地面積、糧食產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 2011－2020年寶泉嶺墾區(qū)人口、耕地、糧食產(chǎn)量、最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)預(yù)測(cè)

4.2 耕地壓力指數(shù)預(yù)測(cè)

根據(jù)耕地壓力指數(shù)模型，按人均食物需求量為500kg／人，糧食商品率為91%計(jì)算，可得到2011—2020年寶泉嶺墾區(qū)的最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)（表1）。

預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，未來(lái)10a，寶泉嶺墾區(qū)年末總?cè)丝凇⒏孛娣e、糧食總產(chǎn)量逐年增加，最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)將持續(xù)降低，到2020年，人均糧食產(chǎn)量將增至19 514.32kg／人，耕地壓力指數(shù)可降至0.30。說(shuō)明2011—2020年寶泉嶺墾區(qū)糧食產(chǎn)需差距會(huì)進(jìn)一步縮小，耕地面積能夠保證糧食生產(chǎn)安全。在這種情況下，可以大力調(diào)整農(nóng)業(yè)內(nèi)部種植結(jié)構(gòu)，實(shí)施退耕還林還草以改善生態(tài)環(huán)境，甚至可以讓耕地休閑。視經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)耕地需求情況，可適度將耕地轉(zhuǎn)換為其它用途以滿足工業(yè)化、城市化對(duì)土地的需求。同時(shí)說(shuō)明寶泉嶺墾區(qū)糧食商品率有很大的提升空間，也可以通過(guò)提高糧食商品率，為保障國(guó)家糧食安全作出更大的貢獻(xiàn)。

5 結(jié)論

本文采用耕地壓力指數(shù)模型，對(duì)寶泉嶺墾區(qū)1989—2008年糧食安全狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，運(yùn)用時(shí)間序列、灰色預(yù)測(cè)及DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件，對(duì)寶泉嶺墾區(qū)未來(lái)10a的糧食安全狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)。得出寶泉嶺墾區(qū)20a間糧食安全水平各不相同，耕地壓力指數(shù)呈波動(dòng)下降趨勢(shì)。糧食商品率對(duì)區(qū)域內(nèi)糧食安全影響很大。在未來(lái)10a，在保證商品率為91%的條件下，寶泉嶺墾區(qū)年末總?cè)丝凇⒏孛娣e、糧食總產(chǎn)量逐年增加，最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)持續(xù)降低。

本研究是在對(duì)耕地面積、人口和糧食產(chǎn)量動(dòng)態(tài)分析的基礎(chǔ)上對(duì)耕地壓力指數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果具有一定的參考價(jià)值。但由于GM（1，1）模型是根據(jù)耕地變化的趨勢(shì)來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)的耕地面積，對(duì)政府政策及經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度等因素考慮較少，具有一定的局限性，因而在預(yù)測(cè)方法上尚需不斷完善。另外，本文只對(duì)黑龍江省寶泉嶺墾區(qū)糧食安全狀況進(jìn)行了時(shí)間上的度量與分析，糧食安全的空間格局差異有待于進(jìn)一步探討。

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