中國(guó)口糧近域可達(dá)性格局演化（2000-2016）

孫 欣，張少華，陳海華

（1.東北師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130024；2.大連理工大學(xué) 建筑與藝術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116024）

人口和消費(fèi)量的不斷增長(zhǎng)意味著全球人口至少在未來(lái)40 a內(nèi)對(duì)糧食的需求量將持續(xù)增加[1-2]，而研究表明，全球氣候變化可能會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量降低[3]，進(jìn)而將使得糧食穩(wěn)定供應(yīng)面臨潛在危機(jī)[4]。在不同歷史時(shí)期、不同國(guó)家，糧食安全的定義有所不同。1983 年，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）提出糧食安全的目標(biāo)為確保所有人在任何時(shí)候既能買(mǎi)得到又能買(mǎi)得起所需要的基本食品[5]。美國(guó)農(nóng)業(yè)部于2017年將糧食安全定義為所有人在任何時(shí)候都能獲得足夠的糧食來(lái)保障積極、健康的生活。我國(guó)早在2013年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議中確立了“谷物基本自給，口糧絕對(duì)安全”的新糧食安全觀，其中“口糧”指人們的日常主食，即小麥和大米[6]，同時(shí)“十四五”規(guī)劃綱要進(jìn)一步明確提出“實(shí)施糧食安全戰(zhàn)略”。通常認(rèn)為，糧食生產(chǎn)增長(zhǎng)率要高于人口增長(zhǎng)率是較為安全的[7]。此外，我國(guó)口糧供求關(guān)系存在顯著差異、空間供給矛盾突出等問(wèn)題亟待解決[8-12]。

糧食供應(yīng)是糧食安全的支柱之一[13]。當(dāng)前我國(guó)形成了六大跨省糧食運(yùn)輸通道[14]，從而實(shí)現(xiàn)我國(guó)“口糧絕對(duì)安全”有保障。目前實(shí)現(xiàn)口糧跨區(qū)域調(diào)運(yùn)的方式為鐵路、公路等，其中鐵路是多種運(yùn)輸方式中市場(chǎng)占有率最高的方式[15]，具有運(yùn)量大、連續(xù)性強(qiáng)等特點(diǎn)，同時(shí)集裝箱糧食物流使得鐵路運(yùn)輸尤為重要[16]。

口糧自給是國(guó)家的生命線，因此分析口糧近域可達(dá)性尤為關(guān)鍵。可達(dá)性一詞由Hansen提出，將其定義為交通網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)相互作用機(jī)會(huì)的大小[17-18]，供需可達(dá)性是指從需求地到供給地的方便程度，是分析公共服務(wù)設(shè)施等在空間分布上是否合理的常用方法。國(guó)外對(duì)糧食可達(dá)性研究較早，提出了糧食可達(dá)性（food accessibility）、 糧 食 可 購(gòu) 性 （food affordability）等[19-20]，并通過(guò)實(shí)證發(fā)現(xiàn)，個(gè)體獲得糧食的途徑成為更大的限制。近年來(lái)我國(guó)關(guān)于可達(dá)性的研究涉及公共設(shè)施（醫(yī)院、學(xué)校、公園等）供給、公共交通線路規(guī)劃、城市空間結(jié)構(gòu)等方面[21-26]，鮮有涉及到食品安全可達(dá)性的研究[27，28]，并且對(duì)宏觀尺度關(guān)注較少。除日常供應(yīng)需求外，頻繁發(fā)生的自然災(zāi)害如2008 年地震和冰凍雨雪災(zāi)害、2010 年夏天的南方暴雨災(zāi)害及2020 年洪澇災(zāi)害等對(duì)口糧穩(wěn)定供應(yīng)造成巨大威脅，通信中斷、道路阻塞等導(dǎo)致口糧短時(shí)間內(nèi)供應(yīng)不足。災(zāi)情持續(xù)時(shí)間越久，口糧需求越大，此時(shí)口糧近域可達(dá)性（在短距離、短時(shí)間內(nèi)滿足口糧的供給需求）對(duì)于保障人民的生命安全尤為關(guān)鍵。

兩步移動(dòng)搜索法作為引力模型的一個(gè)特例已被學(xué)者們廣泛應(yīng)用。相較于其他模型，該方法綜合考慮了設(shè)施的供給規(guī)模、需求規(guī)模和供需地之間的距離關(guān)系對(duì)可達(dá)性的影響。鑒于此，研究采用兩步移動(dòng)搜索法評(píng)價(jià)2000 年和2016 年全國(guó)口糧近域可達(dá)性分布格局及演化情況，研究結(jié)果將為糧食運(yùn)輸?shù)姆?wù)范圍、糧食倉(cāng)儲(chǔ)布局等提供依據(jù)。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文采用Scientific Data官網(wǎng)提供的全球歷年主要農(nóng)作物產(chǎn)量柵格數(shù)據(jù)集開(kāi)展研究（www.nature.com/scientificdata）[29]。該數(shù)據(jù)集是農(nóng)業(yè)普查統(tǒng)計(jì)和衛(wèi)星遙感的混合數(shù)據(jù)產(chǎn)品，時(shí)間分辨率為1 a，空間分辨率為0.5°。

本文將全國(guó)361個(gè)城市和地區(qū)（包括直轄市、地級(jí)市、副省級(jí)城市等，不含港澳臺(tái)）作為研究樣本，其中，人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)自《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》和各省市、自治區(qū)官網(wǎng)公布數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)來(lái)自于國(guó)家統(tǒng)計(jì)局。

1.2 研究方法

1.2.1 兩步移動(dòng)搜索法

兩步移動(dòng)搜索法[30]分別以供給點(diǎn)和需求點(diǎn)為中心移動(dòng)搜索2 次，因此被稱(chēng)為兩步移動(dòng)搜索法，而后進(jìn)一步改進(jìn)并命名為兩步移動(dòng)搜尋法[31]。其基本思想為：首先對(duì)每個(gè)供給點(diǎn)j，搜索所有在j搜尋半徑（d0）范圍內(nèi)的供給點(diǎn)（j），將所有的供需比Rj加總得到i點(diǎn)的可達(dá)性。

式中，i為需求點(diǎn)即城市；j為供給點(diǎn)即口糧產(chǎn)區(qū)；AiF為根據(jù)計(jì)算得到的需求點(diǎn)i的可達(dá)性；Dr為需求點(diǎn)i和供給點(diǎn)j之間的距離；Rj為供給點(diǎn)j的設(shè)施規(guī)模與搜尋半徑（d0）內(nèi)所服務(wù)的人口的比例；Sj為供給點(diǎn)j的供給規(guī)模；Pk為需求點(diǎn)k的需求規(guī)模。

鐘昱[32]等發(fā)現(xiàn)在我國(guó)小麥與水稻的平均運(yùn)輸距離分別為630 km 和387 km，因此本文選取630 km 和387 km 作為搜索半徑。按照平均100 km/h 的運(yùn)輸速度，小麥和水稻從供給地到需求地分別需要6.3 h和3.87 h，具有及時(shí)性特點(diǎn)，因此不考慮摩擦系數(shù)。

1.2.2 網(wǎng)絡(luò)分析法

網(wǎng)絡(luò)分析法是借助網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集計(jì)算得到基于路網(wǎng)的需求點(diǎn)到供給點(diǎn)之間最短距離[33-34]。依托網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系，并借助空間、屬性數(shù)據(jù)等進(jìn)行多方面的分析[35]，求得研究樣本到達(dá)口糧產(chǎn)區(qū)的路網(wǎng)距離，得到的可達(dá)性分布格局與基于空間距離求得的結(jié)果相比更為準(zhǔn)確。

1.2.3 口糧指數(shù)

口糧指數(shù)是依據(jù)每kg 小麥和水稻攝入的大卡數(shù)量，將全國(guó)范圍內(nèi)小麥、水稻按照大卡數(shù)進(jìn)行換算，得到標(biāo)準(zhǔn)化之后的各城市口糧擁有量。

式中，I0為各城市的口糧指數(shù)；Qw和Qr分別為各城市小麥和水稻的總量；Kw和Kr則分別為每千克小麥和水稻攝入的大卡。每kg 小麥約為3 380 大卡，而每千克水稻約為1 160大卡，據(jù)此得到公式（4）。

2 結(jié)果分析

2.1 口糧產(chǎn)區(qū)及常住人口分布

2.1.1 口糧產(chǎn)量及產(chǎn)區(qū)分布

2000 年來(lái)，我國(guó)小麥、水稻產(chǎn)量總體向好。除2003年前后產(chǎn)量出現(xiàn)小幅下降外，此后均呈現(xiàn)出較為穩(wěn)定的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，產(chǎn)量逐年提高；從年產(chǎn)量來(lái)看，小麥年均產(chǎn)量為11 401.87 萬(wàn)t，而水稻產(chǎn)量則始終遠(yuǎn)高于小麥，年均產(chǎn)量達(dá)到19 487.29 萬(wàn)t，約為小麥年均產(chǎn)量的1.7 倍，口糧總量安全得以保障。盡管小麥總產(chǎn)量相對(duì)較低，但2000年來(lái)小麥產(chǎn)量增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)更為明顯，2019年與2000年相比產(chǎn)量增長(zhǎng)3 396萬(wàn)t，水稻產(chǎn)量增長(zhǎng)則相對(duì)緩慢（圖1）。

圖1 中國(guó)2000—2019年20 a間口糧產(chǎn)量變化情況

此間，全國(guó)范圍內(nèi)小麥和水稻產(chǎn)區(qū)分布呈現(xiàn)出顯著不均衡特征，并且2000年和2016年2種口糧產(chǎn)區(qū)空間分布格局較為穩(wěn)定。就小麥而言，連片產(chǎn)區(qū)集中分布在東北平原、華北平原、長(zhǎng)江中下游平原和黃土高原等地區(qū)，新疆、西藏和云南等地零散分布有點(diǎn)狀產(chǎn)區(qū)，其余地區(qū)由于自然條件等原因未見(jiàn)分布成規(guī)模的小麥產(chǎn)區(qū)。其中，產(chǎn)區(qū)產(chǎn)量呈現(xiàn)出南北高、中間低的分布格局，產(chǎn)量高值區(qū)包括內(nèi)蒙古、黑龍江、吉林、安徽、甘肅等省份和地區(qū)，低值區(qū)出現(xiàn)在河南、山西、山東等。2016 年與2000 年相比，產(chǎn)量增加最為明顯的城市為呼倫貝爾市、宜昌市與十堰市等。

水稻產(chǎn)區(qū)分布范圍遠(yuǎn)大于小麥，其產(chǎn)區(qū)空間分布格局與“胡煥庸線”[36]劃分的人口分布格局基本一致。水稻產(chǎn)區(qū)集中分布在“胡煥庸線”以東省份，約占據(jù)全國(guó)95%的水稻產(chǎn)區(qū)面積，其余約5%產(chǎn)區(qū)則分布在新疆和西藏地區(qū)，其中新疆水稻產(chǎn)區(qū)面積要明顯大于西藏。全國(guó)水稻產(chǎn)量高值區(qū)主要位于東北三省，與2000 年相比，2016 年水稻產(chǎn)量在內(nèi)蒙古、陜西和湖北增長(zhǎng)最為顯著。

2.1.2 常住人口分布

我國(guó)2000 年與2016 年口糧產(chǎn)區(qū)分布與人口分布呈現(xiàn)出顯著的“人少糧多”與“人多糧少”的空間錯(cuò)配現(xiàn)象。研究期間內(nèi)，常住人口空間分布格局較穩(wěn)定，部分地區(qū)如河南、山東、廣東等數(shù)量增加顯著，人口出現(xiàn)了南移趨勢(shì)。人數(shù)最多的是重慶市，其次分別為上海市、成都市、北京市等。我國(guó)小麥產(chǎn)區(qū)則集中分布在秦嶺-淮河以北地區(qū)，而在人口更為集聚的南方地區(qū)分布較少。此外，盡管水稻產(chǎn)區(qū)分布與“胡煥庸線”相一致，但水稻產(chǎn)量高值區(qū)與人口集中區(qū)仍形成“人少糧多”和“人多糧少”的空間錯(cuò)配格局。

2.2 口糧可達(dá)性時(shí)空演化

口糧近域可達(dá)性分為高可達(dá)性、次高可達(dá)性、中可達(dá)性、次低可達(dá)性和低可達(dá)性。依據(jù)兩步移動(dòng)搜索法計(jì)算原理，口糧近域可達(dá)性實(shí)際上等價(jià)于加權(quán)后的人均口糧擁有量，可達(dá)性越高，說(shuō)明人均口糧擁有量越高，口糧供給情況越好。

2.2.1 小麥可達(dá)性格局演化

2000 年與2016 年小麥近域可達(dá)性分布格局在全國(guó)范圍內(nèi)差異十分明顯，基本呈現(xiàn)出自東北地區(qū)向外逐漸遞減的分布態(tài)勢(shì)。2000年以來(lái)，小麥空間近域可達(dá)性變化不大，2016 年可達(dá)性水平稍優(yōu)于2000 年，主要體現(xiàn)在東北和西北部分地區(qū)可達(dá)性水平的提高。

2016 年與2000 年相比，小麥高可達(dá)性絕對(duì)數(shù)值有所降低，并且搜索半徑（＞630 km）外區(qū)域數(shù)量明顯減少，低可達(dá)性區(qū)域有所增加，其他層級(jí)城市數(shù)量波動(dòng)不大。具體來(lái)看，中國(guó)小麥近域可達(dá)性高值區(qū)高度集中在少量的地級(jí)行政單元上，仍然為黑龍江的大興安嶺、齊齊哈爾和內(nèi)蒙古的呼倫貝爾等地區(qū)和城市。不同的是，2000年黑龍江的大興安嶺地區(qū)以0.75的高可達(dá)性數(shù)值穩(wěn)居全國(guó)第一，而2016年則以0.29位居全國(guó)第二，位居首位的內(nèi)蒙古呼倫貝爾可達(dá)性數(shù)值也僅達(dá)到0. 306；2 個(gè)城市達(dá)到了次高可達(dá)性水平，分別為內(nèi)蒙古興安盟和黑龍江大慶，次低可達(dá)性從2000年的12個(gè)增加至2016年的15個(gè)，全部位于我國(guó)東北地區(qū)；而對(duì)于小麥低可達(dá)性而言，云南德宏自治州和寧夏中衛(wèi)市從次低可達(dá)性降至低可達(dá)性，由2000 年238 個(gè)城市增長(zhǎng)至2016 年250 個(gè)城市，占據(jù)了城市總數(shù)量的69.3%，主要分布在我國(guó)中部和東部地區(qū)，包括甘肅、陜西、河南、湖北和安徽等省份。在全國(guó)范圍內(nèi)，按照小麥平均運(yùn)輸距離作為搜索半徑進(jìn)行計(jì)算，2000年共有106個(gè)城市和地區(qū)超過(guò)了630 km的平均運(yùn)輸范圍，約占全國(guó)29.4%，而2016年新疆的喀什、塔城、阿勒泰等地區(qū)由于小麥產(chǎn)區(qū)的增加使得可達(dá)性較2000 年有明顯提升，總量縮減至90 個(gè)，占全國(guó)26.0%。也就是說(shuō)，2016 年全國(guó)仍然約有1/4 的城市無(wú)法在平均運(yùn)距內(nèi)獲得小麥供給，需要遠(yuǎn)距離運(yùn)輸來(lái)保障小麥供應(yīng)，這些城市主要包括新疆南部、西藏、青海、廣西、廣東等省區(qū)。

小麥由于生長(zhǎng)習(xí)性等原因?qū)е庐a(chǎn)區(qū)集中分布在我國(guó)北方地區(qū)，南方產(chǎn)區(qū)相對(duì)較少，加上南方城市較大的人口規(guī)模，使得南方地區(qū)小麥可達(dá)性遠(yuǎn)低于北方，并且云南、廣東等省份由于地理位置距離小麥產(chǎn)區(qū)較遠(yuǎn)，超出了630 km的平均運(yùn)輸距離；西部的日喀則、喀什、昌吉等地分布有小麥產(chǎn)區(qū)，從而可獲得一定的小麥供給，而青海、西藏、新疆等西部大部分地區(qū)均超出平均運(yùn)距，小麥的穩(wěn)定供應(yīng)仍需要遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)靡员Ｕ稀?/p>

2.2.2 水稻可達(dá)性格局演化

水稻近域可達(dá)性分布格局在全國(guó)范圍內(nèi)差異顯著。2000 年與2016 年空間近域可達(dá)性大體呈自東北、西北、西南向中部和東南遞減的組成結(jié)構(gòu)，十多年來(lái)，全國(guó)水稻近域可達(dá)性水平顯著改善，主要體現(xiàn)在西北、西南和東北地區(qū)。

與2000年相比，2016年水稻高可達(dá)性絕對(duì)數(shù)值也有所降低，中可達(dá)性與次低可達(dá)性城市數(shù)量均有明顯增長(zhǎng)。具體來(lái)看，2000年水稻高可達(dá)性地區(qū)共有4個(gè)，均分布在我國(guó)東北地區(qū)，最高值為黑龍江齊齊哈爾的0.447，而2016 年可達(dá)性高值區(qū)僅為內(nèi)蒙古興安盟一個(gè)地區(qū)，并且可達(dá)性數(shù)值僅為0.271，次高可達(dá)性為黑龍江大慶和新疆克拉瑪依2 個(gè)城市；中可達(dá)性和次低可達(dá)性城市數(shù)量顯著增長(zhǎng)，2016年占比分別為2.2%和11.6%，除東北三省大部分城市提升為次低可達(dá)性外，新疆的阿勒泰和塔城可達(dá)性水平提升顯著，達(dá)到中可達(dá)性水平，阿克蘇、伊犁和昌吉等地區(qū)均提高至次低可達(dá)性層級(jí)，此外，西藏的拉薩、山南、日喀則等地也有明顯提升。相反，四川、陜西部分城市可達(dá)性則降低至低水平；全國(guó)水稻低可達(dá)性城市數(shù)量總體出現(xiàn)降低趨勢(shì)，自2000 年的335 個(gè)減少至2016 年的302個(gè)，主要分布在內(nèi)蒙古高原、黃土高原、華北平原和長(zhǎng)江中下游平原等地區(qū)，如山西、河南、河北、安徽、江西等省份，盡管數(shù)量占比降低了9.1%，但低可達(dá)性城市仍占據(jù)總量的83.7%，占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位。此外，2000年和2016年分別有9 個(gè)、6 個(gè)城市和地區(qū)超出了387 km的水稻平均運(yùn)距，分布在青海和西藏。

我國(guó)中部、南部大部分地區(qū)分布有大規(guī)模水稻產(chǎn)區(qū)，但該地區(qū)人口密度較高，可達(dá)性較低，而東北、西北和西南地區(qū)憑借良好的自然條件分布有連片水稻產(chǎn)區(qū)，加上相對(duì)較小的人口規(guī)模，因此水稻近域可達(dá)性高于全國(guó)其他地區(qū)；西部的青海和西藏由于交通條件等因素限制，部分地區(qū)超出平均運(yùn)距。

2.2.3 口糧近域可達(dá)性

我國(guó)口糧總量充足但空間近域可達(dá)性水平差異顯著，空間極化現(xiàn)象凸顯。與2000 年相比，2016 年口糧可達(dá)性水平僅在東北地區(qū)有所提升，西北、西南等地區(qū)均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，低可達(dá)性城市占主導(dǎo)地位。

口糧可達(dá)性呈現(xiàn)出北高南低的不均衡性分布特點(diǎn)，低可達(dá)性城市數(shù)量占主導(dǎo)地位，東北、西北和西南地區(qū)變化最為顯著。其中，東北地區(qū)始終是我國(guó)口糧可達(dá)性高值區(qū)，可達(dá)性水平遠(yuǎn)超其他地區(qū)，黑龍江省大興安嶺與齊齊哈爾、內(nèi)蒙古呼倫貝爾等城市可達(dá)性水平優(yōu)勢(shì)明顯，2016 年可達(dá)性高值城市較2000 年有小幅增加，由2000 年的6 個(gè)增加至7 個(gè)，東北地區(qū)口糧可達(dá)性遠(yuǎn)高于全國(guó)其他地區(qū)；此外，2016 年遼寧省大部、新疆阿勒泰與塔城、云南大理等地為次低可達(dá)性水平，而新疆、西藏、云南以及甘肅等地區(qū)可達(dá)性均呈現(xiàn)出明顯下降趨勢(shì)，表現(xiàn)為低可達(dá)性水平，其中西藏的阿里地區(qū)由于口糧產(chǎn)區(qū)的減少導(dǎo)致可達(dá)性水平急劇下降，全國(guó)低可達(dá)性城市由306 個(gè)上升至316 個(gè)，占到了總量的87.5%（表1），遠(yuǎn)高于其他層級(jí)城市數(shù)量，并且直到2016 年西北地區(qū)的部分城市如玉樹(shù)、海西、哈密等地區(qū)仍需要遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。

表1 2000年與2016年中國(guó)口糧近域可達(dá)性空間分布的描述性統(tǒng)計(jì)

2000年以來(lái)，盡管我國(guó)口糧總量保持著穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)，但口糧可達(dá)性呈現(xiàn)出分布差異顯著的特點(diǎn)，并且2016 年與2000 年相比可達(dá)性水平僅在東北地區(qū)提升顯著，其他地區(qū)可達(dá)性水平出現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)或維持低可達(dá)性態(tài)勢(shì)，口糧近域供給仍以低可達(dá)性為主。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文運(yùn)用兩步移動(dòng)搜索法，對(duì)我國(guó)2000 年與2016 年小麥、水稻、口糧（小麥與水稻）空間近域可達(dá)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并探求可達(dá)性分布的空間差異及演變格局，結(jié)果如下：①2000年與2016年全國(guó)361個(gè)城市和地區(qū)口糧近域可達(dá)性差異明顯，總體均呈現(xiàn)出較為明顯的北高南低非均衡性特點(diǎn)，極化現(xiàn)象顯著；②水稻與小麥近域可達(dá)性分布格局在全國(guó)范圍內(nèi)差異十分明顯，并且2016 年高可達(dá)性數(shù)值較2000 年有顯著下降；③2000年與2016年口糧產(chǎn)區(qū)與人口分布區(qū)呈現(xiàn)出顯著“人少糧多”與“人多糧少”的空間錯(cuò)配現(xiàn)象。

研究運(yùn)用兩步移動(dòng)搜索法打破了傳統(tǒng)僅依賴人均糧食產(chǎn)量來(lái)衡量糧食安全的思維，拓展了空間維度。但由于數(shù)據(jù)獲取限制，僅對(duì)2 a的可達(dá)性格局進(jìn)行分析，今后將持續(xù)關(guān)注數(shù)據(jù)更新，得出更有借鑒性的結(jié)論。