中國糧食生產與消費的區域格局演變*

何 友，曾福生

(湖南農業大學經濟學院，長沙 410128)

0 引言

中國糧食安全問題一直備受政學兩界密切關注， 2004年中國實行新糧食政策以來，國家在支持糧食生產和發展方面的政策力度不斷加大， 2015年糧食總產量達到6.214 3億t，實現“十二連增”， 2016年糧食產量仍然可觀。2016年全球饑餓指數(Global Hunger Index)[1]中指出中國得分為7.7分，較2008年已下降了3.8分，表明中國的糧食安全狀況得到改善。與此同時，玉米、稻谷階段性過剩特征明顯，小麥優質品種供給不足，中國糧食問題從總量不足轉變為結構性矛盾，供求區域性和品種性矛盾將是未來一個時期中國糧食生產所面臨的現實情況。

受自然因素和經濟因素的影響，自20世紀70～80年代開始中國的糧食增長中心由南方向北方和由東部向中部推移[2-3]，中國傳統的“南糧北調”格局被“北糧南運”格局所取代[4-5]，糧食生產區域格局發生改變； 同時各區域逐漸形成了自身的社會經濟結構與農業發展定位，受人口流動、加工業、畜牧業等產業發展布局以及城鎮化的發展等因素影響，糧食消費形成顯著的區域差異[6-7]，從而形成糧食產需區域發展不平衡的格局[8]。在研究糧食區域分布格局方面，大都運用空間自相關[9]、地理信息系統(GIS)[10-11]、MI指數[12]、ESDA、重心遷移、GWR[13]等方法對糧食空間格局進行測定。現有文獻為保障區域糧食安全提供了很多思路，但大都從糧食生產或消費等單一的角度對區域糧食格局演變進行描述，較少考慮各區域或省份之間糧食生產、消費等方面的互補性與聯系性，運用空間計量經濟學的相關模型對格局演變進行測定僅考慮相鄰區域間的空間關系，而糧食生產和消費在鄰域間的相互影響程度甚微。文章將運用空間經濟學的重心模型測算中國稻谷、玉米和小麥的生產與消費重心軌跡，研究糧食生產重心和消費重心的耦合程度，探索在新形勢下保障國家糧食安全的新思路。

1 理論模型與數據來源

1.1 理論模型

1.1.1 重心的基本內涵

重心最先用于力學，是指在區域空間上存在某1點，其各個方向上的力量對比保持相對均衡[14]。重心模型可用坐標、移動方向和角度以及偏移距離來衡量。基于糧食生產和消費的分散性，在具體研究中測定研究區域內所有從事糧食生產和消費地區的實際位置幾乎不可能完成。因此，假設全國省際區域為1個均質平面，各省級區域的糧食生產或消費重心集中于各省的幾何重心[15]。

(1)

(2)

式(1)(2)中,X、Y分別表示1個區域內某種屬性的重心經度值和緯度值；Xt、Yt分別表示第i個二級區域中心的經度值和緯度值；Gi表示第i個二級區域的某種屬性的數量值。

1.1.2 重心空間區位年際移動方向

i、j分別表示兩個不同的年份； (xi，yi)、(xj，yj)分別代表第i年和第j年的重心的地理坐標(經度值和緯度值)；k表示年份，k+1 表示鄰后的年份，則相鄰年份重心移動方向為：

θ(k+1)-k=arctg[(yk+1-yk)/(xk+1-xk)]

(3)

式(3)中，k為正整數。

1.1.3 重心空間區位年際移動距離

測度不同年際區域重心空間區位移動距離公式：

(4)

式(4)中,D代表不同年際間某種屬性重心移動的距離；R為常數，一般取111.111，即1個經緯度的平面距離。通過糧食生產與消費重心的空間距離的變化研究兩者在空間匹配性的變化，即“重心偏離度”。

1.1.4 重心耦合性分析模型

重心耦合性分析主要從空間重疊性和變動一致性兩個方面開展。空間重疊性用兩者的空間距離度量，距離遠表示耦合性低，反之，則耦合性高，E、P為不同重心相同年份的坐標。

(5)

變動一致性指兩種重心相對上一時間點移動的矢量夾角，用θ表示，其中，θ的取值范圍為0°≤θ≤180°，用θ的余弦值C作為一般性指數，-1≤C≤1，當C=-1時，表示二者方向相反，C=1時，表示二者方向相同。根據余弦定理：

(6)

1.2 數據來源及處理

由于低于省級單元的糧食消費數據難以計算，且以省域為單元與以縣級為單元的糧食空間重心及變動軌跡具有高度一致性,為了便于統一分析糧食生產和消費的變化，因此測算過程中選取中國大陸31個省(市)為研究對象單位。我國的糧食生產以谷物為主，產量一般占糧食總產量的90%左右，主要包括稻谷、小麥和玉米三大類。糧食安全的重點放在口糧和飼料糧的安全供給，提及中國糧食安全水平時，采用谷物代替糧食，更具有代表性。因此將稻谷、玉米和小麥作為研究對象，沒有將大豆納入其中。糧食產量數據來源于歷年(2001～2015年)《中國統計年鑒》《中國農業統計資料》和黑、吉、遼等31個省區歷年(2001～2015年)統計年鑒以及歷年其他相關統計年鑒，糧食消費量基于年鑒數據計算而得。由于中國大陸31個省(市)并非都種植稻谷、玉米和小麥，根據歷史數據，中國13個糧食主產省糧食產量占全國總產量的比重基本在75%以上，因此該文以產量總和超過全國糧食產量的75%的省域為研究對象，每個省份坐標以幾何中心的經緯度為標準。

2 糧食安全區域格局演變軌跡——基于重心模型的分析

2.1 糧食重心

自然條件、社會經濟、宏觀政策等因素的變化會引起區域糧食生產和消費的變化，其重心也隨之變化。將連續時間序列的重心聯結形成該時段內重心的移動軌跡，通過軌跡的變化得出糧食生產、消費的空間演變特征與變化趨勢。通過ArcGIS10.2提取各省級行政區幾何重心地理坐標，分別建立重心坐標與對應屬性的數據庫。

綜合2000～2014年中國31個省(市)的糧食作物產量和消費數據，代入式(1)(2)中計算歷年各省(市)的糧食生產重心坐標和消費重心坐標，將重心坐標代入式(3)(4)計算歷年各種重心的空間移動距離和移動方向。

從計算結果可知，稻谷和玉米生產向東北遷移，但主要消費地區偏向南方； 小麥的生產處于稻谷和玉米的過渡地帶，消費主要在華北、東北地區，與實際糧食分布情況相符。

2.2 基于糧食生產視角的糧食安全格局演變

2.2.1 稻谷

2000～2014年，中國稻谷生產重心大部分位于湖北省東北部，僅有2013年和2014年位于安徽省境內(圖1)。該階段北方地區溫度上升，東北地區種植水稻環境得到優化， 15年間糧食生產重心整體向東偏北61.79°方向移動了197.67km，其中向北移動174.20km，向東移動93.438 8km，稻谷產量“南退北進”的趨勢十分明顯。整體來看， 2000～2014年稻谷生產重心變化整體呈現“西南—東北”的趨勢，累計移動519.60km，南北向波動距離范圍為183.84km，東西向波動距離范圍為180.77km。期間有11次向北移動，移動頻次為73.33%，北向年度平均移動距離為33.95km，而3次較大的向南移動，致使南向年度平均移動距離達到48.728km。中國稻谷生產重心表現為一段明顯的波浪式曲折運動，整體可分為3個階段：

(1)2000～2002年，稻谷生產重心由(28.427°N， 111.590°E)北移至(28.358°N， 111.640°E)，期間總體移動了13.15km，但移動方向上經歷“東北—西北”的轉變， 2000～2001年朝東偏北27.73°方向移動15.56km， 2001～2002年向西偏北22.61°方向移動15.35km。

(2)2003～2004年，稻谷生產重心由(29.778°N， 114.295°E)移至(30.235°N， 114.713°E)，朝東偏北47.44°方向移動68.70km。

(3)2005～2014年，稻谷生產重心由(29.963°N， 113.849°E)快速北移至(31.412°N， 115.476°E)，朝東偏北41.69°方向移動了242.09km。

2.2.2 玉米

2000～2014年，由于玉米加工業的發展導致玉米需求量增大、播種面積快速增長以及覆膜機械等農業技術不斷推廣等，東北、華北等地區玉米產量急速攀升，中國玉米生產重心陸續穿過河北省、渤海和遼寧省，持續向東北方遷移。15年間，玉米生產重心整體向東偏北46.27°方向移動了424.44km，其中向北移動293.37km，向東移動306.73km。整體來看， 2000～2014年玉米生產重心變化整體呈現在東西向波動的趨勢，累計移動713.82km，南北向波動距離范圍為293.37km，東西向波動距離范圍為313.43km。期間有11次向北移動，移動頻次為78.57%，北向年度平均移動距離為44.44km，遠高于南向年度平均移動距離15.43km。根據圖2，玉米生產重心變動軌跡可分為3個階段。

(1)2000～2005年，玉米生產重心由(38.179°N， 116.804°E)快速北移至(40.086°N， 119.226°E)，沿東偏北38.22°方向移動了342.42km。

(2)2006～2008年，玉米生產重心由(40.057°N， 119.166°E)移動至(40.174°N， 119.117°E)，呈現“V”形的趨勢發展。

(3)2009～2014年，玉米生產重心由(40.102°N， 118.981°E)相對緩慢地移動至(40.82°N， 119.565°E)，沿東偏北50.86°方向移動了102.87km。

圖1 稻谷生產重心變動軌跡 圖2 玉米生產重心變動軌跡

圖3 小麥生產重心變動軌跡

2.2.3 小麥

由于小麥的生長特性，小麥種植大都集中在北方地區， 2000～2014年，中國小麥生產重心基本位于山東省西部和河南省東北部地區。15年時間中，小麥生產重心整體向東偏北2.17°方向移動了146.36km，其中向北移動5.56km，向東移動146.25km。較北方冬麥區而言，南方冬麥區小麥生產表現出相對穩定的低產狀況； 而春麥區小麥生產呈現低而不穩的狀態。整體來看， 2000～2014年小麥生產重心變化整體呈現在東西向波動的趨勢，累計移動713.82km，南北向波動距離范圍為63.01km，東西向波動距離范圍為245.9km。期間有4次向北移動，移動頻次為28.57%，北向年度平均移動距離為100.74km，遠高于南向年度平均移動距離31.09km。總體而言，小麥生產重心變動軌跡可分為3個階段。

(1)2000～2002年，小麥生產重心由(28.427°N， 111.590°E)平緩地移至(28.358°N， 111.640°E)，朝西偏南19.11°方向移動23.45km。

(2)2003～2008年，小麥生產重心由(29.778°N， 114.295°E)以南北波動的形式移至(30.235°N， 114.713°E)，整體而言向東偏北1.66°方向移動111.48km。

(3)2009～2014年，小麥稻谷生產重心由(29.963°N， 113.849°E)移至(31.412°N， 115.476°E)，朝東偏南10.8°方向移動過250.25km。

2.3 基于糧食消費視角的糧食安全格局演變

圖4 稻谷消費重心變動軌跡

2.3.1 稻谷

2000～2014年，由于稻谷主要作為南方地區的主糧，中國稻谷消費重心全部位于湖南省東北部。15年間，稻谷消費重心整體向西偏南46.71°方向移動46.06km，其中向南移動33.52km，向西移動31.59km。國內人口流動規模、物流設施以及飲食文化等因素的變化，居民稻谷消費習慣悄然改變。整體來看， 2000～2014年稻谷消費重心變化整體呈不規則分布，累計移動413.1km，南北向波動距離范圍為60.95km，東西向波動距離范圍為143.57km。期間有7次向北移動，移動頻次為50%，北向年度平均移動距離為32.39km，高于南向年度平均移動距離26.62km。總體來看，稻谷消費重心變動軌跡可分為3個階段。

圖5 玉米消費重心變動軌跡 圖6 小麥消費重心變動軌跡

(1)2000～2007年，稻谷消費重心由(28.47°N， 111.590°E)移至(28.2°N， 111.994°E)，向東偏南38.51°方向移動了51.49km。

(2)2008～2011年，稻谷消費重心由(28.499°N， 111.969°E)快速移至(27.95°N， 111.99°E)，向東偏南87.8°方向移動了60.99km。

(3)2012～2014年，稻谷消費重心由(27.959°N， 111.956°E)快速移動至(28.125°N， 111.306°E)，向西偏北14.36方向移動了74.60km。

2.3.2 玉米

2000～2014年，中國玉米消費重心位于湖南省東北部和湖北省東南部。由于玉米生產與消費具有較大的區域差異性，全國范圍內玉米貿易產業迅速發展。2000年以前，國內玉米消費以飼用為主，空間分布范圍較廣，隨著華東、中南等地區工業化和城鎮化的發展，對玉米的需求不斷增加，玉米消費重心整體向東偏南77.42°方向移動72.83km，其中向南移動71.08km，向東移動15.87km。整體來看， 2000～2014年玉米消費重心變化整體呈現不規則分布，累計移動413.10km，南北向波動距離范圍為169.88km，東西向波動距離范圍為238.62km。期間有4次向北移動，移動頻次為28.57%，北向年度平均移動距離為84.25km，而南向年度平均移動距離為45.65km。總體來看，玉米消費重心變動軌跡可分為3個階段。

(1)2000～2007年，玉米消費重心由(29.58°N， 113.4°E)移動至(29.15°N， 113.79°E)，沿著東偏南46.94°方向移動63.71km。

(2)2008～2011年，玉米消費重心由(29.23°N， 113.56°E)移動至(29.15°N， 111.72°E)，呈現“V”形的趨勢發展。

(3)2012～2014年，玉米消費重心由(29.76°N， 114.12°E)移動至(28.937°N， 113.539°E)，沿著西偏南48.82°方向移動了31.04km。

2.3.3 小麥

2000～2014年，中國小麥消費重心大部分年份分布于山西省東南部，僅有2000～2002年分布在河南省西北部。15年間，小麥消費重心整體向西北方向移動232.68km，其中向北移動102.13km，向西移動209.07km。小麥消費重心變化整體呈現“東南—西北”的趨勢，累計移動701.06km，南北向波動距離范圍為139.42km，東西向波動距離范圍為253.83km。期間有10次向北移動，移動頻次為71.43%，北向年度平均移動距離為37.93km，而南向年度平均移動距離達80.45km。總體而言，小麥消費重心變動軌跡表現為波浪式向西北移動，可分為兩個階段：

(1)2000～2011年，小麥消費重心從(35.36°N， 114.44°E)沿西偏北40.21°方向移動214.33km，到達(36.6°N， 112.967°E)。

(2)2012～2014年，小麥消費重心從(36.61°N， 113.07°E)沿西偏南33.09°方向移動68.29km，到達(36.28°N， 112.56°E)。

3 中國區域糧食安全演變的耦合態勢分析

將計算所得稻谷、玉米和小麥的生產重心與消費重心代入式(5)和(6)得到3種糧食作物的空間重疊性與變動一致性(圖7、圖8)，并對其空間耦合態勢進行分析。

圖7 中國糧食生產、消費重心空間重疊性 圖8 中國糧食生產、消費變動一致性

3.1 空間重疊性

糧食生產重心與糧食消費重心的距離表示糧食生產(或者消費)相對于糧食消費(或者生產)空間分布的匹配程度。糧食生產能力與各區域自然資源稟賦、區域經濟發展狀況等有關，而糧食消費能力與經濟發展水平、人口分布等有關。因此從空間方位來看， 2000～2014年稻谷、玉米和小麥的生產重心基本位于消費重心以北。

整體而言,稻谷、玉米和小麥的生產重心和消費重心的空間重疊性均有一定程度的提高，即其重心趨于分散(圖7)。其中，玉米重心距離最大，其生產重心和消費重心的距離最值差達到543.21km，最近為2000年1 028.12km，最遠為2010年1 571.33km； 小麥重心距離變動幅度和頻率較大，稻谷變動較為平緩，其最值差只有292.36km。綜合來看，在空間耦合方面，稻谷、玉米和小麥存在越來越大的區域差異。

3.2 變動一致性

由于糧食生產和糧食消費的影響因素、各區域的經濟發展模式等存在差異，糧食生產重心和糧食消費重心的變動幅度和方向也存在較大的差異(圖8)。在變動一致性方面，糧食生產重心和糧食消費重心多數年份都小于0，說明生產和消費變動方向存在較大差異。其中，玉米的生產中心和消費重心變動差異最為明顯，極值差達到1.97，且波動頻率非常頻繁，波動幅度。此外，糧食生產重心和消費重心的背向而行促使兩者的距離不斷擴大。

4 研究結論與政策建議

4.1 研究結論

糧食生產重心和糧食消費重心的絕對距離逐漸擴大，說明兩者的空間匹配性不斷下降，糧食生產和糧食消費的空間布局矛盾進一步加深，各省(市)在糧食方面的利益矛盾也不斷激化。盡管從現實情況來看，糧食生產和消費的空間匹配性下降沒有從根本上影響到中國糧食安全的有效保障，跨地區存儲調運糧食成本高、主產區和主銷區供需矛盾尖銳化、部分區域和農戶的糧食安全保障性差等問題給新時期糧食安全帶來了很大的挑戰。因此，需要關注各區域的糧食安全狀況，采取更有效的措施以應對挑戰。

4.2 政策建議

(1)明確區域主體責任

由于各地區經濟、文化和社會等因素的差異性和互補性，要充分認識不同地區第一、二、三產業的比較優勢狀況，發展優勢產業。基于保障國家糧食安全的視角，糧食主產區要堅持底線思維，穩定糧食生產，調整糧食種植結構，發揮其保持糧食市場供求動態平衡和穩定糧食市場價格的作用，保證全省糧食經濟發展，并在一定程度上保證全國糧食供給問題； 對于農業資源不足、糧食不能自給的省份，基于自身資源稟賦，保證一定的糧食生產能力，與糧食主產區建立良好的糧食互通渠道，建立并完善糧食儲備體系，保證自身在突發事件下的糧食供給。要深入落實國家主體功能區戰略，明確不同區域的功能定位。

(2)建立糧食利益區域協調機制

根據各省份的資源稟賦和經濟條件的不同特征，要積極應對各區域糧食種植及消費帶來的結構性問題。按照比較優勢的原則，合理利用各省的資源稟賦優勢，發展優勢品種，彌補自身不足，合理布局糧食生產，拓寬糧食儲備和流通渠道，實現省際合作，對于無法實現糧食自給的區域，根據各地區糧食自給狀況，建立區域間的利益協調機制，實行各區域以糧食為中心的全面經濟合作，調動各區域的優勢糧食品種，滿足消費者多樣性需求。同時，增加財政對糧食主產區的傾斜力度，對其實行適當的利益補償，建立糧食主產區農業生態補償機制，實現“資金價值流”與“資源物質流”的良好溝通，在宏觀政策下逐步建立區域糧食產銷聯動機制，減少利益沖突，提高糧食安全整體保障水平。

(3)完善糧食流通體系

當前國家鼓勵利用市場機制來調節糧食供求，對糧食流通體系的完善提出了挑戰。目前，我國稻谷、小麥、玉米等主要糧食品種供需錯位分布的情況比較嚴重，明顯的區域差異使得糧食跨地區調運成為一大難題。當局部地區遭遇自然災害等突發事件時，不完善的糧食流通體系極易造成短期內出現糧食供不應求，甚至造成社會不穩定等嚴重問題。所以，為各區域更好地解決糧食供需問題，就必須加強糧食流通體制建設，拓寬糧食流通收購渠道，以實現“種植+流通+貿易”全產業鏈的持續發展的布局模式。糧食流通體系的完善，有利于促進區域糧食合理配置的協調運轉，有效地保障國家糧食安全。

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