糧食主產區耕地保護規模研究*
——基于糧食需求與邊際效益雙視角

樊鵬飛，陳常優，梁流濤，李彥埔，王昊

糧食主產區耕地保護規模研究*
——基于糧食需求與邊際效益雙視角

樊鵬飛1，2*，陳常優1，2，梁流濤1，3，李彥埔1，2，王昊2

（1.河南大學規劃設計有限公司，河南 開封475004；2.河南大學 環境與規劃學院，河南 開封475004；3.河南大學 黃河中下游數字地理技術教育部重點實驗室，河南 開封 475004）

本研究從糧食需求和邊際效益兩個角度出發，對周口市進行耕地保護規模測算，結果如下：1）周口市2014年保障糧食需求的耕地規模為263645.84公頃，預計2020年會降到225634.75公頃；2）周口市土地效益最大化條件下的耕地保護規模為145758.60公頃；3）周口市2014年所擁有855175.25公頃耕地，遠大于糧食需求和土地效益最大化條件下的耕地面積，耕地盈余規模為591529.41公頃；4）考慮到所承擔的國家糧食安全任務，周口市耕地保護的最佳規模應不少于83萬公頃。糧食主產區為國家糧食安全做出了巨大犧牲，建議從中央和地方兩個層面來設計耕地保護補償機制，滿足其經濟發展訴求。

耕地保護；邊際效益；糧食需求；糧食主產區

1　引言

耕地作為人類最基本的生產資料和勞動對象，不僅是人類生存和發展的基本保障，更是國家糧食安全與可持續發展的戰略支撐［1］。人多地少的基本國情決定了中國必須要實行最為嚴格的耕地保護制度，應該像保護大熊貓一樣保護耕地［2］。近年來，通過建立基本農田保護制度、耕地數量與質量占補平衡制度和土地用途管制制度，中國逐步建立起了世界上最為嚴厲的耕地保護制度體系，一定程度上保障了耕地與糧食安全［3］。但是，隨著近年來工業化和城鎮化的剛性發展，越來越多的耕地遭到了占用和破壞，已經嚴重威脅到了國家糧食安全與區域可持續發展［4］。以2009年8月國家發改委《關于印發河南省糧食生產核心區建設規劃的通知》為標志，河南省糧食生產核心區建設正式上升為國家戰略，其目標是到2020年，在保護全省1.03億畝基本農田的基礎上，糧食生產用地穩定在7500萬畝，糧食生產能力達到6500萬噸，成為全國重要的糧食生產與穩定增長核心區。但與此同時，中原經濟區和鄭州航空港經濟綜合實驗區建設也上升為了國家戰略［5］，這一方面給河南省帶來了前所未有的發展機遇，另一方面伴隨而來的工業化和城鎮化，極易引起區域內建設用地的擴張和生態環境惡化，從而給核心區內耕地保護和糧食安全帶來嚴重威脅［6］。一個地區的耕地數量與質量狀況將會決定一個區域的糧食產出水平和可供養人口規模?？茖W測算糧食主產區耕地的供需狀況，制定合理的耕地保護規模，可以量化糧食主產區所承擔的耕地保護責任，可以有效緩解糧食主產區耕地保護責任和經濟建設訴求之間的矛盾，對于促進河南省在全國率先走一條兼顧耕地保護和經濟發展的“三化”協調道路也具有積極意義。

目前對于耕地保護規模的研究主要集中在耕地資源價值評估［7］、耕地保有量預測［8］、耕地保護補償機制構建［5，8］、人均耕地警戒值與糧食自給率測算［9，10］等方面，基于糧食需求和邊際效益雙視角確定耕地保護規模的研究還比較少，而針對糧食主產區的研究更是乏善可陳。鑒于此，本研究嘗試借用經濟學中的柯布-道格拉斯生產函數，從邊際效益視角分析耕地在農業和非農業部門中的邊際效益，并以保障糧食需求為基礎，確定最優的耕地保護規模。

2　研究區概況與數據來源

2.1研究區概況

地處中原地區的河南省耕地資源稟賦優異，是我國傳統的農業大省和糧食生產核心區。我國2014年的糧食總產量為60710萬噸，河南省占到其中的9.5%，達到5772.3萬噸。河南省糧食生產核心區建設上升為國家戰略，對于區域內耕地保護提出了更為嚴格的要求。周口市位于河南省東部，土地總面積11959.45 km2，約占河南省的7.16%，區域內地勢平坦、土壤肥沃，耕地資源極其豐富［10，11］。作為國家重要的糧食生產核心示范區，周口市2014年的耕地保有量為85.52萬公頃，糧食總產量達到806.61萬噸，糧食單產為7258.83 kg/公頃，被稱為“中原糧倉”（圖1）。近年來，隨著城鎮化、工業化和農業現代化的快速發展，糧食主產區內大量農戶開始把耕地流轉出去，自己選擇了進城務工和城市定居，這使得糧食主產區內的糧食需求量迅速下降，對于耕地保護規模的保有量也產生了深遠影響。2014年周口市年末全市常住人口880.49萬人，城鎮化率36.19%。因此，本研究選擇了這種情況較為普遍的周口市作為研究區域，通過構建模型和大量數據運算來測算出耕地保護的最佳規模，為耕地保護補償標準的制定提供參考。

2.2數據來源和部分數據測算說明

基礎數據來源于《中國統計年鑒（2001～2015）》 《中國農村統計年鑒（2001～2015）》《中國環境統計年鑒（2001～2015）》《中國國土資源統計年鑒（2015、2010、2005）》《河南省統計年鑒（2001～2015）》《河南省土地利用現狀數據集》《河南省農村統計年鑒（2001～2015）》《周口市各縣區統計年鑒（2001～2015）》《周口市國民經濟和社會發展統計公報（2004～2015）》，相關影像數據和大量實地調查資料。由于部分數據是通過間接測算得到，需要進行簡要說明：

圖1　研究區域示意圖Fig.1　Sketch map of the study area

（1）在人均用糧量預測中，參考《國家糧食安全中長期規劃綱要（2008～2020年）》公布的2010年中國居民人均糧食消費量為389 kg，聯合國糧食及農業組織（FAO）提出的人均糧食需求量400 kg標準，結合周口市農業局公布的數據，最終確定周口市2014年人均糧食消費量為395 kg。對于2020年的人均糧食消費量，主要參考盧良恕院士提出的到2020年中國建成小康社會時人均糧食消費量應在430 kg左右，并結合世界銀行發布的《中國經濟簡報》中預測2020年中國人均糧食消費量為479 kg，通過咨詢專家意見，最終確定2020年周口市人均糧食消費量為455 kg。

（2）在需求規模和邊際效益規模計算過程中，一個關鍵點就是確定糧食主產區內的人口數量。為了更加科學和貼近實際，本研究利用周口市統計局提供的數據計算了農村現實人口規模，可利用公式：（農林牧漁業從業人員 +其供養人口）=農林牧漁業從業人員 +農林牧漁業從業人員×（鄉村人口-農村從業人員數）/農村從業人員數（即為每個農村從業人員供養人數）。同樣的，在計算農業部門勞動力投入時，本研究也只計算實際的農業從業人數。

（3）在耕地社會保障價值測算中，依據周口市人力資源和社會保障局公布的數據，2014年社會養老保險參保率為97.2%，城鎮居民養老保險為575.25元，農村居民人均收入7742元，城鎮居民人均收入19742.4元。利用周口市耕地總面積和農村現實人口數計算得到2014年的農村人均耕地面積約0.18公頃。

（4）在耕地社會穩定價值測算中，按照河南省民政廳和財政廳公布的《關于2016年提高最低生活保障標準和補助水平及農村五保供養標準的通知》中農村低保標準原則上不低于2900元/年的規定，確定2014年周口市農村最低生活保障額為2900元/年。

（5）在耕地生態價值測算中， 根據《周口統計年鑒（2015）》公布的小麥、玉米、棉花、花生、大豆、蔬菜的播種面積和產量，其價格參照《全國農產品成本收益資料匯編（2015）》公布的數據。

3　研究思路與模型方法

3.1研究思路

本研究分別基于糧食需求模型和邊際效益模型測算耕地保護面積，并通過與現有耕地面積的比較，確定最終的耕地保護規模。由于糧食主產區中存在大量長期外出務工和定居城市的人員，他們大多把耕地進行了流轉，為了科學的計算耕地保護規模，本研究把這部分人員進行了剔除，只計算長期居住和生活在農村的人員，把其定義為農村現實人口。1）糧食需求的預測：收集全市近10年的耕地面積、農作物播種面積、糧食播種面積、糧食產量和農村現實人口等數據，運用SPSS19.0軟件和相關預測方法，對影響糧食需求的六個指標，即糧作比、糧食單產、復種指數、糧食自給率、人均用糧量和農村現實人口進行定量預測，可以測算得到保障糧食需求的耕地面積。2）邊際效益的測算：利用2003～2014年間全市的GDP、資本、勞動力和土地4個生產要素構建C-D生產函數，并運用EVIEWS6.0軟件進行模擬。針對耕地外部性價值，本研究采用市場替代法來測算社會價值，當量因子法測算生態價值，用兩者之和來表示耕地外部性價值［12］。（3）將計算得到的保障糧食需求的耕地面積和邊際效益相等的耕地面積與現有耕地面積進行比較分析，最終確定既滿足糧食安全要求又符合周口市經濟發展的耕地保護規模。

3.2模型方法

3.2.1模型假設與限制條件

模型假設：1）土地在農業部門的效益包括經濟效益、社會效益和生態效益三部分，其中社會和生態效益都為外部性效益；2）土地在農業部門和非農業部門的經濟效益都取決于土地、資本和勞動力的投入。

模型限制條件：1）本研究所涵蓋的土地在農業和非農業部門之間被完全分配；2）出于對糧食主產區的戰略定位，耕地保護規模必須大于等于糧食需求規模。

3.2.2模型函數

根據假設和限制條件，建立模型函數［13］：

式中， Y表示土地在農業和非農業部門中的總效益，K 、L和D分別表示資本、勞動力和土地的投入，SW和EW分別表示農業領域單位土地的社會效益和生態效益。1和2具體表示農業領域和非農業領域。1*D表示滿足糧食需求的規模。當時，耕地保護規模1'D既能滿足糧食需求，又能夠實現其經濟效益最大化；當?時，耕地保護規模1*D在滿足糧食需求前提下，已經實現了效益最大化。

計算保障糧食需求的耕地面積公式：

式中，1*D表示保障糧食需求的耕地面積，P表示農村現實人口，F表示人均用糧量，η表示糧食自給率，G表示糧食播種面積占總播種面積比，R表示復種指數，C表示糧食單產。

本研究把耕地的社會價值定義為耕地的社會保障和社會穩定價值之和。利用市場替代法，即用社會養老保險替代的方式測算社會保障價值，用農村人均月最低生活保障金來測算社會穩定價值，公式如下［14］：

式中，SW表示耕地的社會總價值；1SW表示耕地社會保障價值，2SW表示耕地社會穩定價值，

式中，EW表示單位耕地生態價值，aE表示單位當量因子價值量，i表示作物種類， mi表示第i種農作物播種面積，pi表示第i種農作物價格，qi表示第i種農作物單產，M表示n種農作物的總播種面積；1/7為調節系數。I1表示農村現實人口的人均收入，S表示城鎮居民人均養老保險， I2表示城鎮居民人均收入，P表示農村人均耕地， r表示耕地收益還原率（取近五年一年期銀行存款利率平均值3.05%）。B表示農村最低生活保障金； m表示單位耕地所承載農村人口。

本研究利用當量因子價值量法測算耕地的生態價值。根據“中國生態系統單位面積生態服務價值當量表”的顯示，在農田生態系統中食物生產、原材料生產、氣體調節、氣候調節、水文調節、廢物處理、保持土壤、維護生物多樣性、提供美學景觀的因子當量分別為1.0、0.39、0.72、0.97、0.77、1.39、1.47、1.02、0.17，因子之和為7.9［11，15］。本研究利用此因子當量進行生態價值測算，公式如下：

土地作為農業部門和非農業部門的生產要素，可以把其各自的生產函數設定為C-D生產函數（柯布—道格拉斯生產函數）。在本研究中，土地在農業部門的效益包括經濟、社會和生態效益，而在非農業部門中只包括經濟效益，具體公式如下：

式中，Y1和 Y1'分別表示農業產值及其外部性效益，K1、L1和D1分別表示農業資本投入、農業實際從業人數和耕地面積，α、β和γ分別表示資本、勞動力和耕地投入的彈性系數，WS和WE分別表示單位耕地的社會效益和生態效益，Y2、K2、L2和D2分別表示非農業的產值、資本投入量、從業人數和建設用地面積。

根據所構建的生產函數（5）-（6），可以對土地面積分別求導，結合假設條件 ，可分別計算得到土地在農業和非農業部門的邊際效益，具體公式如下：

式中，MC和MR分別為土地在農業和非農業部門的邊際收益，當MC=MR時，土地的總效益實現最大化，D1'此時即可得到邊際效益相等時的耕地面積 。

4　結果與分析

本研究利用上述研究思路和模型方法，分別從糧食需求和邊際效益角度測算了糧食生產核心示范區周口市的耕地保護面積，并結合現有的耕地保護規模進行比較分析。

4.1基于糧食需求的耕地保護面積測算

本研究在預測周口市2020年農村實際人口規?；A上，通過預測2020年周口市的人均糧食消費量，計算得到周口市滿足農區實際需求的糧食數量，再通過計算糧食單產來最終確定保障糧食需求的耕地面積。具體通過年均增長率模型、回歸分析模型和灰色系統模型對人口、人均用糧、糧食自給率、糧作比、復種指數和糧食單產六個因子進行定量和定性預測［16］，最終結果見表1。

表1　保障糧食需求的耕地保有量預測表Table 1　The forecast of cultivated land to ensure grain demand

4.2基于邊際效益的耕地面積測算

根據上述測算模型，可以對土地在農業部門和非農業部門的生產函數兩邊取對數，通過構建雙對數面板計量模型完成邊際效益測算：

本研究借助上述面板數據模型，利用EVIEWS6.0軟件，對周口市2004～2014年間農業和非農業的產值、資本投入、從業人數、耕地和建設用地面積進行數據處理，并采用普通最小二乘法（OLS）對公式10-11進行估計，具體結果見表2。

表2　周口市2004-2014 年農業部門和非農業部門C-D函數估計結果Table 2 Estimation results of the C-D production function of department of agriculture and non-agriculture sector from 2004 to 2014 in Zhoukou city

將相關系數代入公式（5）和（6）利用MATLAB7.0軟件對 和 求取導數，可以分別測算出當前周口市耕地和建設用地的邊際效益，并在此基礎上根據公式（9）測算出邊際效益相等條件下的耕地面積，具體結果見表3。

表3　2014年周口市耕地與建設用地邊際效益和邊際效益最優耕地規模Table 3　M arginal benefit of arable land and construction land and the optimal scale of the arable land

4.3結果分析

通過需求測算模型，可以測算出周口市農區2014年保障糧食需求的耕地面積為263645.84公頃。隨著工業化和城鎮化的快速推進，預計到2020年周口市土地流轉規模將會占到耕地總面積的38%。伴隨著大量農業人口轉移到城市，經測算到2020年周口市農區保障糧食需求的耕地面積將會降低到225634.75公頃。通過邊際效益測算模型，可以測算出在實現農業和非農業部門邊際效益相等時，周口市的耕地保護面積為145758.60公頃。根據調查數據，周口市2014年擁有的耕地面積為855175.25公頃，計算得到耕地2014年耕地的盈余規模多達591529.41公頃，并且這種盈余狀態會一直會延伸到2020年。

通過分析發現，作為傳統農區的周口市存在大量的耕地資源盈余，這些盈余的耕地資源有效補充了其他耕地資源不足省份的糧食需求。測算結果表明，當前乃至未來很長一段時間內周口市以及河南省都承擔著國家糧食安全的重任。周口市土地效益最大化條件下的耕地面積遠低于保障糧食需求所需要的耕地面積。這主要是由于相對于二三產業，農業種植的比較效益低，耕地天然具有向建設用地轉化的經濟動力，從而就在理論上出現了耕地面積比重較低的效益最大化現象。盡管現實中耕地向建設用地的轉化主要受區域經濟發展動力、城市擴張潛力、人口城鎮化水平等多重因素的影響，但這種天然存在的轉化動因也從側面論證了實行耕地保護外部性補償的必要性?，F實耕地面積遠高于保障糧食需求耕地面積的情況，使得周口市完全能夠滿足自身的糧食需求，選擇土地效益最大化條件下的耕地保有量145758.60公頃，即可既能滿足區域糧食安全又能發揮土地的最大效益。但是，河南省作為全國重要的糧食主產區，周口市也作為重要的糧食生產核心示范區，承擔著保障國家糧食安全的戰略重任。從總體利益角度考慮，國家糧食安全的重要性必然遠高于區域經濟效益。因此，在考慮國家糧食安全的背景下，參考河南省建設糧食生產核心區所制定的戰略目標，到2020年周口市耕地的最佳保有量應該不少于83萬公頃。

應該看到，周口市以及整個河南省為國家糧食安全做出了重大經濟犧牲，建議經濟發達的糧食調入省份在產業轉移、城市準入方面給予糧食主產區更多的支持，中央政府也要增加對糧食主產區的耕地保護補償規模。在研究中筆者對于耕地保護補償有了一些新的認識。調查發現，糧食主產區內農戶兼業情況較為普遍，外出務工和城市定居的農戶比重越來越大，農戶大多把耕地流轉了出去（周口市2014年耕地流轉比重達到20.28%），耕地資源逐漸成為了農戶的一項資產而不再是唯一的謀生手段。給予直接的資金補償，并不能激發這部分農戶繼續從事農業生產，城鎮化和完全市民化才是他們的最終走向。筆者建議，對于糧食主產區耕地保護補償方式，應當以政策性補償為主，資金補償為輔。對于有耕地流轉意愿的農戶，應當在城市購房、城市戶籍準入、城市教育與醫療、城市養老保險等方面給予政策支持，政府也可以利用耕地保護基金對這部分農戶的耕地承包權進行永久性買斷。對于有繼續從事農業生產意愿的農戶，建議給予相應的資金支持，鼓勵他們進行規?；?、精細化經營。

總體來說，周口市當前的耕地保護規模是合理的，“十三五”時期要在保持耕地總量不減少的基礎上逐漸提高耕地質量，嚴格執行土地用途管制和耕地占補平衡制度，推進高標準基本農田建設和永久基本農田劃定，積極引導農地流轉和農業規?；洜I，保障糧食主產區內耕地的數量不減少、質量有提高。中央和地方政府在實施耕地保護補償時，不光要考慮某區域耕地保護的盈余情況，還要考慮耕地保護過程中所損失的機會成本，以及現實中耕地流轉狀況，建立既符合國家糧食安全戰略又滿足地區經濟發展訴求的耕地保護補償激勵機制。

5　結論與討論

本研究分別基于糧食需求和邊際效益兩個角度，通過構建糧食需求模型和邊際效益模型，測算周口市的耕地保護面積，并通過與現有耕地面積進行比較，最終確定了周口市耕地保護最佳規模，得到了一些有意義的結論：

（1）通過對區域內糧食單產、復種指數、糧作比、糧食自給率、人口和人均用糧量的公式運算，測算出周口市2014年保障糧食需求所需的耕地面積為263645.84公頃，單位耕地社會和生態價值分別為452367.48元/公頃和28432.65元/公頃。利用邊際效益模型計算得到的周口市耕地保護規模為145758.60公頃。利用年均增長率模型、回歸分析模型和灰色系統模型，預測周口市到2020年滿足糧食需求的耕地規模為225634.75公頃。2014年年周口市擁有的耕地規模為855175.25公頃，耕地盈余規模多達591529.41公頃，可以看出周口市當前乃至到2020年的耕地都會處于盈余狀態，耕地規模足以滿足社會經濟發展的各項需要。但是，考慮到國家糧食安全戰略，本研究認為到2020年周口市耕地最佳保有量應該不少于83萬公頃。對于糧食主產區的經濟發展訴求，一方面通過耕地赤字地區財政轉移支付或政策性幫扶等方式來提供橫向補償，另一方面通過中央政府構建的耕地保護補償機制實現資金和政策方面的縱向補償。

（2）本研究基于糧食需求和邊際效益雙視角，定量測算和分析了糧食主產區耕地保護的目標任務和利益訴求，提出了合理的耕地保護規模和補償建議。針對當前的耕地保護補償更多的是基于糧食需求，本研究認為還應該考慮土地效益最大化的經濟規律，從邊際效益和糧食需求兩個方面進行綜合考慮。建議耕地保護補償方案的設計，按照以糧食需求耕地規模與現有耕地規模的差值為主體，邊際效益相等耕地規模與現有耕地規模的差值為輔助部分的思路進行制度設計。

（5）耕地保護規模研究是一個復雜問題，不僅涉及了經濟而且也牽涉到了政治，在實際操作過程中還要考慮區域協調、地方博弈、國家安全、地方利益訴求等多個方面。本研究只是結合地區實例，為耕地保護規模研究提供了一個研究思路，對于如何設計出一個最大化滿足各方利益訴求的耕地保護機制，將是今后研究的重點方向。

/Referen ces

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Study on the Scale of Arable Land Protection in Major Grain Producing Area——Based on Grain Demand and Marginal Benefit

Fan Pengfei1，2， Chen Changyou1，2， Liang Liutao1，3， Li Yanpu1，2， Wang Hao2
（1.Henan University Planning&Design Co. Ltd， Kaifeng Henan475004； 2.College of Environment and Planning， Henan University， Kaifeng Henan 475004； 3.Key Laboratory of Geospatial Technology for M idd le and LowerYellow River Regions， M inistry of Education， Henan University， Kaifeng Henan 475004）

This study attempted to estimate the scale of cultivated land in Zhoukou City， which is based on the view of grain demand and marginal benefit， the results show that∶ 1） In the premise of food security in 2014 and 2020 ， the need of cultivated land area is respectively 263645.84 hectares and 225634.75 hectares；2） The scale of cultivated land protection is 145758.60 hectares under the condition of maximum benefit；3） By contrast， the current number of cultivated land was far greater than the quantity under the condition of grain demand and marginal benefit， and the surplus on cultivated land is 591529.41hectares in 2014； 4）Take account of the national food security tasks， the optimal size of farm land should be no less than 830，000 hectares. Major grain producing area have made great sacrifices for the national food security. It is suggested that the compensation mechanism of cultivated land protection should be designed from two aspects of the central and local administrative，which serving the purpose of meeting area economic development demand.

cultivated land protection； marginal benefit； grain demand； major grain producing areas

F301.2

A

1672-5603（2016）03-046-7

國家自然科學基金項目（41301641）、國家博士后科學基金項目（2013T60695）.

*第一作者簡介樊鵬飛，1990年生，碩士研究生，主要從事土地利用與估價研究。E-mai：18438703566@163.com

2016-6-21；改回日期：2016-7-25。