糧食安全視角下湖南省近20年來耕地壓力動(dòng)態(tài)變化定量分析

湯進(jìn)華，鄧吉祥

（長(zhǎng)沙學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410002）

耕地是土地資源的精華，也是保障糧食安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基石，其數(shù)量和質(zhì)量的變化必將引起糧食產(chǎn)量的波動(dòng)[1]。近年來，由于我國(guó)新型城鎮(zhèn)化與工業(yè)化進(jìn)程的加速推進(jìn)，生態(tài)退耕、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及自然災(zāi)害等原因，中國(guó)耕地資源數(shù)量日益減少[2-5]，耕地資源總量由1996 年底的130 萬km2減少至2019 年底的127.86 萬km2，人均耕地面積由1996 年的0.11 hm2下降到2019 年的0.09 hm2，國(guó)家糧食安全受到影響。因此，“要確保中國(guó)人的飯碗牢牢端在自己手中”，必須確保一定數(shù)量和質(zhì)量的耕地資源。

湖南省是我國(guó)糧食主產(chǎn)地之一。2019 年湖南省人均耕地面積僅為0.049 6 hm2（三普數(shù)據(jù)），遠(yuǎn)低于全國(guó)平均水平（0.09 hm2/人），城鎮(zhèn)化水平為58.76%。同時(shí)，湖南省不僅要用占全國(guó)2.84%的耕地養(yǎng)活省內(nèi)占全國(guó)4.71%的人口（2020 年底數(shù)據(jù)），還要肩負(fù)保障國(guó)家糧食安全重任。可見，湖南省耕地保護(hù)壓力巨大，糧食安全受到影響。因此，對(duì)湖南省耕地保護(hù)的研究尤顯重要。

1 湖南省耕地資源的變化特征

據(jù)統(tǒng)計(jì)，1997—2019年間，湖南省耕地面積整體上略呈上升趨勢(shì)。1997年初實(shí)有耕地面積為3.95×106hm2，到2019年初耕地面積增到4.16×106hm2，12年間共增加耕地面積0.21×106hm2，年均增加1.75×104hm2。統(tǒng)計(jì)口徑的原因，2020 年初耕地面積減少到3.63×106hm2。雖然耕地面積總體呈上升趨勢(shì)，但湖南省人口從1997年的6 465 萬人增長(zhǎng)到2020 的7 295.58 萬人，增加了12.85%，人口增速大于耕地增速，使得人均耕地面積則由1997年的0.061 1 hm2減至2020年初的0.049 7 hm2，13年來降低了0.011 4 hm2。

2 湖南省糧食生產(chǎn)的時(shí)空變化特征

2.1 糧食產(chǎn)量及糧食播種面積的變化特征

1997—2020 年湖南省糧食產(chǎn)量總體呈顯著的波動(dòng)式增長(zhǎng)（圖1）。從1997年的2.802×107t，增加到2020年的3.015×107t，23 年里糧食產(chǎn)量?jī)粼?.13×106t，年均增產(chǎn)9.261×104t。其中，1997—2003 年糧食產(chǎn)量波動(dòng)式降低，最低為2003 年的2 442.7 萬t，最高為1997年的2 801.9 萬t，兩個(gè)極值點(diǎn)相差達(dá)359.2 萬t，而同期耕地面積也一直在下降，這是導(dǎo)致糧食產(chǎn)量減產(chǎn)的原因。2003—2020 年糧食產(chǎn)量雖有波折，但仍處于平穩(wěn)上升階段，這與同期糧食播種面積的增加有關(guān)，特別是2005 年國(guó)家全面免征農(nóng)業(yè)稅后，糧食產(chǎn)量增速強(qiáng)勁。

圖1 湖南省1997—2020年人均糧食產(chǎn)量、糧食總產(chǎn)量、糧播面積和地均糧食產(chǎn)量變化

1997—2020 年湖南省人均糧食產(chǎn)量整體上表現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì)。1997年湖南省人均糧食產(chǎn)量為433.4 kg，2020 年降到413.3 kg，23 年間人均糧食產(chǎn)量?jī)魷p8.74 kg，主要是由于人口增長(zhǎng)過快所致。因此，湖南省要遏制人均糧食產(chǎn)量減少的趨勢(shì)，在提高糧食產(chǎn)量的同時(shí)還要有效控制人口增長(zhǎng)。

1997—2020 年湖南省糧食播種面積呈持續(xù)下降趨勢(shì)。1997年湖南省糧食播種面積為515.5萬hm2，2020年降到475.5萬hm2，23年糧食播種面積凈減40萬hm2。糧食播種面積占農(nóng)作物播種面積的比例由1997 年的64.37%，減少到2020 年的56.61%，23 年減少了7.76%，表明耕地非糧化趨勢(shì)明顯。雖然糧食播種面積在下降，但是糧食單產(chǎn)在上升，由1997 年的5.44 t增加到2020 年的6.34 t，23 年增加了0.9 t，這是湖南省糧食生產(chǎn)技術(shù)投入持續(xù)發(fā)力的結(jié)果。

2.2 糧食生產(chǎn)的區(qū)域差異特征

湖南省糧食生產(chǎn)區(qū)際差異明顯。從糧食總量分布來看，2020 年，常德、邵陽、衡陽、永州和岳陽等5市產(chǎn)量均超過290萬t，居湖南前五，合計(jì)占全省產(chǎn)量的53%。其中，常德市產(chǎn)量達(dá)到372.4 萬t，為全省之最。產(chǎn)量最少的是張家界市，僅為63.7萬t，其次是湘西土家族苗族自治州（以下簡(jiǎn)稱湘西州），不到100萬t。從人均產(chǎn)量看，常德、益陽和岳陽三市最多，均超過580 kg。其中，常德市人均糧食產(chǎn)量高達(dá)700 kg，為湖南省最高。從糧食播種面積看，常德、邵陽、永州、衡陽和岳陽五市均超過47 萬hm2，五地糧食播種面積總和占全省的53%。其中，常德市糧食播種面積為湖南省最大，為58.86 萬hm2。從地均產(chǎn)量看，湘潭、株洲、長(zhǎng)沙、衡陽和邵陽五市均超過6.5 t·hm-2。其中，湘潭市地均產(chǎn)量達(dá)7.12 t·hm-2，為湖南之最。而湘西州、郴州市和張家界市的地均糧食產(chǎn)量一直是全省的弱勢(shì)地區(qū)。從耕地分布來看，2020 年初，常德、邵陽、衡陽、岳陽和永州五市均超過33 萬hm2，累計(jì)達(dá)187.14萬hm2，占全省的51.57%。

從縣域分布看，2020 年，糧食產(chǎn)量最多的縣為常德市桃源縣（74萬t），其次是長(zhǎng)沙市寧鄉(xiāng)市（70.3萬t）和常德市鼎城區(qū)（66.75萬t）。糧食播種面積最多的是桃源縣（11.87 萬hm2），其次是鼎城區(qū)（10.54 萬hm2）和寧鄉(xiāng)市（10.52萬hm2）。地均產(chǎn)量最多的是長(zhǎng)沙市天心區(qū)（7.99 t·hm-2），其次是湘潭市韶山市（7.86 t·hm-2）和湘潭市岳塘區(qū)（7.65 t·hm-2）。

綜上所述，湖南省糧食生產(chǎn)集中分布區(qū)在湘江流域和環(huán)洞庭湖一帶，域內(nèi)水土資源豐富，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較好，生產(chǎn)設(shè)施較為完善。

3 湖南省耕地壓力指數(shù)的時(shí)空演變

3.1 研究方法

3.1.1 耕地壓力指數(shù)

區(qū)域耕地壓力，主要表現(xiàn)在地區(qū)人口對(duì)需求食物的生產(chǎn)壓力，而食物生產(chǎn)量的多少，取決于耕地規(guī)模、耕地質(zhì)量、種子質(zhì)量、生產(chǎn)管理等因素，食物需求量的多少，則受人口規(guī)模、消費(fèi)習(xí)慣、消費(fèi)能力、食物品質(zhì)等變量的制約。但對(duì)于生存必需的某些食物（如糧食），就存在著最低要求。根據(jù)上述分析，為了確切了解某區(qū)域糧食的基本需求量，就必須掌握最少耕地量。北京大學(xué)蔡運(yùn)龍教授等提出的最小耕地面積模型[6]就提供一個(gè)比較好的計(jì)算方法。

最小人均耕地面積是用來表征滿足區(qū)域內(nèi)人口食物需求的最低保障量。它與食物自給程度、食物消費(fèi)水平、耕地產(chǎn)出水平、農(nóng)作物播種面積等因子密切相關(guān)，具體表達(dá)式為：

其中，Smin表示最小人均耕地面積（hm2·人-1），β表示糧食自給水平（%），Gr表示人均食物消費(fèi)量（kg·人-1），P表示糧食單產(chǎn)（kg·hm-2），q表示糧食播種面積占農(nóng)作物總播種面積的比重（%），k表示復(fù)種指數(shù)（%）。人均糧食消費(fèi)數(shù)據(jù)Gr，結(jié)合湖南省作為國(guó)家商品糧基地的實(shí)際情況和相關(guān)參考文獻(xiàn)[7-10]，將2000 年前需求量定為380 kg，2001 年及之后定為420 kg；糧食自給水平為100%。

耕地壓力指數(shù)采用最小人均耕地面積與區(qū)域?qū)嶋H人均耕地面積的比值來表示。具體如下：

其中，K表示耕地壓力指數(shù)；Sa表示區(qū)域?qū)嶋H人均耕地面積（hm2·人-1），采取區(qū)域可耕地總面積與人口數(shù)量之比來衡量。K值越大，安全等級(jí)越低，耕地保護(hù)的壓力就越緊迫。參考王艷等的研究[7]，將耕地壓力等級(jí)細(xì)分為5 級(jí)：無壓力（K≤0.9）、警戒壓力（0.9＜K≤1.1）、低壓力（1.1＜K≤1.5）、中壓力（1.5＜K≤3）、高壓力（K＞3）。然而，這種耕地壓力指數(shù)僅反映了區(qū)域整體的耕地壓力，卻未充分反映區(qū)域內(nèi)的空間差異，也未考慮湖南省作為國(guó)家商品糧基地的特殊地位，故需對(duì)耕地壓力指數(shù)進(jìn)行修正。即：

其中，θ＝Pi/P，Pi是指某地耕地面積，P是指該地所在上級(jí)行政區(qū)耕地面積，反映出區(qū)域食物供應(yīng)市場(chǎng)的能力，P值越大，對(duì)外供應(yīng)能力越強(qiáng)，配額就越多。

3.1.2 灰色模型

要了解耕地壓力未來趨勢(shì)，縱觀諸多文獻(xiàn)，GM（1,1）模型是運(yùn)用較多的一種方法。因?yàn)樗且环N具有適應(yīng)性強(qiáng)、精度高的系統(tǒng)理論方法，能科學(xué)預(yù)測(cè)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)[11-16]。其具體方法是，用典型曲線去逼近原數(shù)據(jù)一次累加生成的數(shù)據(jù)列對(duì)應(yīng)的曲線，把逼近的曲線作為模型，最后將模型預(yù)測(cè)值作一次累減還原，用以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)。其中灰色預(yù)測(cè)模型較為常用，若原始數(shù)列呈指數(shù)分布規(guī)律，則模型有較高的預(yù)測(cè)精度。

3.2 結(jié)果分析

3.2.1 湖南省最小人均耕地和耕地壓力指數(shù)的整體變化特征

結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)式（1）可算出湖南省最小人均耕地面積Smin和耕地壓力指數(shù)K值。圖2 顯示，1997—2020 年Smin值總體先上升后逐漸下降，而K值總體變化則先上升后下降，最后略微上升。除1997年K值為0.877（無壓力），2002、2003 年K值大于1.1（處于低壓力），其他年份主要處于警戒壓力。這表明湖南省耕地壓力整體處于警戒壓力狀態(tài)。顯然，湖南省應(yīng)高度重視耕地保護(hù)，嚴(yán)守耕地保護(hù)紅線，嚴(yán)格執(zhí)行湖南省行政首長(zhǎng)田長(zhǎng)制，耕地保護(hù)責(zé)任重大。

圖2 湖南省1997—2020年人均最小耕地面積及耕地壓力指數(shù)變化

3.2.2 湖南省Smin和K值的區(qū)域變化特征

湖南省Smin和K值區(qū)域差異明顯（圖3 和圖4）。2020 年初，湖南省人均耕地面積區(qū)域分布呈現(xiàn)出北、西北向南、東南方向降低趨勢(shì)。具體來看，人均耕地面積低于聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織設(shè)定的0.053 hm2安全線的地區(qū)有長(zhǎng)沙市、株洲市、湘潭市及婁底市，其中最少的是長(zhǎng)沙市，僅為0.021 hm2·人-1。人均耕地面積位居湖南省前列的是常德市、湘西州、益陽市，超過0.07 hm2·人-1，其次是岳陽市、張家界市和永州市，均超過0.063 hm2·人-1。其中最多是常德市，為0.081 hm2·人-1，約為最少地區(qū)長(zhǎng)沙市人均耕地面積的4 倍。從人均耕地面積的時(shí)空演變看，2008至2019年間，湖南省人均耕地面積低于0.053 hm2·人-1的區(qū)域分布呈現(xiàn)由“多—少—多”的演變態(tài)勢(shì)，特別是湘東的湘潭市、株洲市、衡陽市、郴州市和邵陽市的變化較大。常德市人均耕地面積一直位居湖南省榜首，均超過0.07 hm2·人-1；而長(zhǎng)沙市和婁底市人均耕地面積一直處在0.053 hm2·人-1的安全線以下（如圖3）。

圖3 2008、2014、2019年湖南省人均耕地面積空間分布演變

圖4 2008、2014、2019年湖南省耕地壓力狀態(tài)空間分布演變

耕地壓力指數(shù)的區(qū)際差異看，最大的是長(zhǎng)沙市，高達(dá)1.981，處于中壓力狀態(tài)（1.5＜K≤3）；其次是湘西州（1.254）和郴州市（1.149），處于低壓力狀態(tài)（1.1＜K≤1.5）；岳陽市、常德市、益陽市和永州市耕地處于無壓力狀態(tài)（K≤0.9）；其他7 市耕地為警戒壓力狀態(tài)（0.9＜K≤1.1）（如圖4）。

從耕地壓力指數(shù)空間演變看，K值一直大于1的有長(zhǎng)沙市、張家界市、郴州市、懷化市、婁底市和湘西州。其中，長(zhǎng)沙市K值明顯增加，由2008 年的低壓力演變到現(xiàn)在的中壓力狀態(tài)，也是湖南省唯一中壓力狀態(tài)的地區(qū)。耕地壓力加大趨勢(shì)明顯，主要是由于長(zhǎng)沙市是湖南省省會(huì)，城市發(fā)展速度很快，人口逾千萬，建成區(qū)面積由2000 年的167.7 km2增加到560.8 km2。郴州市和湘西州K值雖有所降低，但始終處于低壓力狀態(tài)。主要是由于兩地處于山區(qū)，耕地質(zhì)量相對(duì)較差，特別是湘西州，地均糧食產(chǎn)量一直處于全省最低。株洲市和湘潭市兩地耕地壓力雖處于警戒壓力狀態(tài)，但K值卻在增加，耕地保護(hù)壓力漸大。主要是由于兩地作為長(zhǎng)株潭城市群的核心城市，城市化進(jìn)程加快，城鎮(zhèn)建設(shè)占用耕地逐年增加，兩地耕地面積分別由2008 年的202.5 千hm2、173.18 千hm2減少到2019 年底的139.23 千hm2、128.95 千hm2。而人口又在增加，可見這兩地耕地壓力未來明顯增大。其他城市K值都在降低，耕地壓力狀態(tài)都由低壓力變?yōu)榫鋲毫蛉员３志鋲毫顟B(tài)。可見，未來湖南省耕地壓力最大的是長(zhǎng)株潭地區(qū)，其次是大湘西地區(qū)（湘西州、張家界市和懷化市）和湘南地區(qū)的郴州市（如圖4）。

3.2.3 湖南省Smin和K值的預(yù)測(cè)

1）糧食產(chǎn)量、耕地面積、人口、糧食播種面積和農(nóng)作物播種面積預(yù)測(cè)

運(yùn)用GM（1,1）模型，利用湖南省1997—2020 年耕地面積Y1、糧食產(chǎn)量Y2、人口Y3、農(nóng)作物播種面積Y4和糧食播種面積Y5，獲得預(yù)測(cè)模型[式（4）～式（8）]，運(yùn)用殘差合格模型對(duì)預(yù)測(cè)模型獲得的預(yù)測(cè)值進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)檢驗(yàn)結(jié)果達(dá)到灰色精度檢驗(yàn)等級(jí)的二級(jí)水平，可以用于預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果見表1。

表1 2021—2030年湖南省最小人均耕地面積和耕地壓力狀態(tài)預(yù)測(cè)

2）最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)預(yù)測(cè)

依據(jù)式（4）～式（8），利用最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)方法，可計(jì)算出未來10年湖南省的最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)（表1）。表1預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)表明，到2030年，湖南省人均耕地面積只有0.052 3 hm2,略低于聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織所確定的人均耕地0.053 0 hm2的警戒線。2021—2030 年間，湖南省糧食總產(chǎn)、耕地面積、年末常住人口均呈緩慢增加趨勢(shì)，但實(shí)際人均耕地面積、Smin和K值呈降低趨勢(shì)，且實(shí)際人均耕地面積略大于最小人均耕地面積，但是隨著時(shí)間的推移因Smin降幅要比實(shí)際人均耕地面積降幅越來越大，致使K值呈下降態(tài)勢(shì)，表明湖南省耕地壓力越來越小。但是從長(zhǎng)期看，湖南省耕地會(huì)一直在警戒壓力狀態(tài)徘徊。因此，湖南省須保持高度警惕，謹(jǐn)防耕地保護(hù)力度松懈，仍需持續(xù)加大各地特別是長(zhǎng)株潭地區(qū)耕地保護(hù)舉措落實(shí)的監(jiān)測(cè)力度，確保耕地?cái)?shù)量占補(bǔ)平衡，耕地質(zhì)量不下滑。

4 結(jié)論與建議

綜上，得出研究結(jié)論如下：1）1997—2020 年湖南省糧食產(chǎn)量總體呈顯著的波動(dòng)式增長(zhǎng)，湖南省糧食總播種面積持續(xù)下降，但是糧食單產(chǎn)在上升，原因在于湖南省糧食生產(chǎn)技術(shù)投入持續(xù)發(fā)力。需注意的是糧食播種面積占農(nóng)作物播種面積的比例逐年減少，表明湖南省耕地非糧化趨勢(shì)明顯。2）1997—2020 年，湖南省實(shí)際人均耕地和人均糧食產(chǎn)量在減少，最小人均耕地面積Smin值總體上升后逐漸下降，耕地壓力指數(shù)總體先上升后下降再略微上升，這主要是由人口壓力所致。而且湖南省耕地壓力狀態(tài)差異顯著，耕地壓力最大的是長(zhǎng)株潭城市群，處于中壓力狀態(tài)，其次是大湘西地區(qū)和郴州市，處于低壓力狀態(tài)。環(huán)洞庭湖區(qū)的常德市、岳陽市和益陽市的耕地壓力處于無壓力狀態(tài)，仍舊是湖南耕地集中區(qū)域和糧食主產(chǎn)區(qū)。3）根據(jù)預(yù)測(cè)模型，2021—2030 年湖南省耕地壓力指數(shù)呈逐年降低趨勢(shì)，但始終Smin值始終處于0.9～1 之間，耕地始終處于警戒壓力狀態(tài)。特別需要指出的是預(yù)測(cè)的實(shí)際人均耕地面積低于聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織設(shè)定的安全線，未來耕地面積數(shù)量難以保證糧食生產(chǎn)安全，因而湖南省必須加大耕地保護(hù)力度。

鑒于以上結(jié)論，提出建議如下：1）湖南省應(yīng)進(jìn)一步增加對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施的投入，并依靠科技進(jìn)步提高耕地產(chǎn)出率。特別是針對(duì)耕地壓力漸大的長(zhǎng)株潭城市群，更應(yīng)加快高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，依托城市群科技優(yōu)勢(shì)，加大種源技術(shù)研發(fā)，提高地均產(chǎn)量。應(yīng)統(tǒng)籌城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展，合理規(guī)劃國(guó)土空間，明確基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)數(shù)量和位置，制止不合理占用耕地現(xiàn)象，以保證耕地最低保有量。2）環(huán)洞庭湖區(qū)是湖南省糧食主產(chǎn)地，要著力提高農(nóng)業(yè)特別是糧食補(bǔ)貼、良田補(bǔ)貼來提高農(nóng)民種糧的積極性，防止耕地拋荒和耕地非農(nóng)化，以保證糧食的播種面積。加大中低產(chǎn)田的改良力度和防止占優(yōu)補(bǔ)劣，以提高耕地質(zhì)量。加快推進(jìn)土地流轉(zhuǎn)，加快推進(jìn)農(nóng)村土地整理進(jìn)度，促進(jìn)糧食生產(chǎn)規(guī)模化、機(jī)械化及農(nóng)田管理的現(xiàn)代化，以便減少過高的種糧成本，提高種糧的經(jīng)濟(jì)效益。要積極挖掘良田種植系統(tǒng)的旅游資源，推進(jìn)農(nóng)旅融合發(fā)展，提高糧農(nóng)綜合收益，從而提高農(nóng)戶保護(hù)耕地的積極性和種糧的主動(dòng)性。3）積極推進(jìn)“3+5”城市群規(guī)劃落地，按照優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、利益補(bǔ)償?shù)墓蚕頇C(jī)制[17]，在創(chuàng)新土地管理政策制度設(shè)計(jì)上既要保障耕地壓力指數(shù)較大的長(zhǎng)株潭核心城市建設(shè)所需土地，又要確保“3+5”城市群地區(qū)糧食安全所需的耕地?cái)?shù)量。

本研究是在對(duì)耕地和糧食總產(chǎn)動(dòng)態(tài)演變分析的基礎(chǔ)上，對(duì)最小人均耕地面積和耕地壓力指數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，其預(yù)測(cè)值具有一定的指導(dǎo)價(jià)值。但由于耕地?cái)?shù)據(jù)源于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，有一定的統(tǒng)計(jì)誤差，會(huì)影響到預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的精確度，另外耕地和糧食產(chǎn)量變化受不可控因素的影響較多，其預(yù)測(cè)值不夠精準(zhǔn)，因此在預(yù)測(cè)方法上可加入更多影響因素，使之不斷完善。同時(shí)研究?jī)?nèi)容上還可對(duì)不同地區(qū)耕地壓力變化產(chǎn)生的原因進(jìn)行深入探討，提出更加有針對(duì)性的耕地保護(hù)策略。