中國城市化與糧食安全耦合關系辨析及其實證分析

姚成勝，邱雨菲，黃　琳，李政通

(1.南昌大學 經濟管理學院，江西　南昌　330031； 2.江西師范大學　外國語學院，江西　南昌　330029)

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中國城市化與糧食安全耦合關系辨析及其實證分析

姚成勝1，邱雨菲1，黃琳2，李政通1

(1.南昌大學 經濟管理學院，江西南昌330031； 2.江西師范大學外國語學院，江西南昌330029)

運用系統(tǒng)分析方法，全面分析了城市化系統(tǒng)與糧食安全系統(tǒng)之間的內在關系，并運用耦合模型對兩系統(tǒng)的耦合關系進行了定量分析。結果發(fā)現(xiàn)，景觀城市化子系統(tǒng)和糧食生產資源子系統(tǒng)對城市化與糧食安全耦合系統(tǒng)具有最大的影響效應，是協(xié)調城市化與糧食安全必須考慮的重點；1990-2011年間，城市化系統(tǒng)與糧食安全系統(tǒng)的協(xié)調度不斷上升，先后經歷了低度協(xié)調、中部協(xié)調和高度協(xié)調3個發(fā)展階段，但自2001年以來，城市化綜合發(fā)展指數(shù)一直高于糧食安全綜合發(fā)展指數(shù)，表明在進一步推進經濟社會發(fā)展過程中，糧食安全將是城市化與糧食安全耦合系統(tǒng)的主要限制因素。

城市化；糧食安全；耦合系統(tǒng)；指標；耦合度

一、引言

糧食安全問題是關系國計民生的重大問題，是國家穩(wěn)定和發(fā)展的基礎[1]。中國人多地少，人均水資源貧乏，其糧食安全問題的任何變動不僅影響中國本身，也具有廣泛的世界效應。因此，自20世紀90年代以來，中國的糧食安全問題一直是國內外學者們關注和研究的焦點[2-3]。在此期間，中國經歷了史無前例的城市化發(fā)展過程[4]，并伴隨著耕地流失、土壤污染和流失、水資源短缺和水污染等各種問題[5-7]。眾多研究表明，城市化是致使耕地不斷轉向建設用地以及導致土壤污染和流失的重要原因，因而其對中國的長期糧食安全將產生深遠影響[8-10]。另一部分研究則指出，城市化導致農業(yè)用水不斷向城市和工業(yè)用水轉變并導致水污染，因而顯著減少灌溉面積，降低土壤質量并影響中國的長期糧食安全[11-14]。因此，有研究明確指出快速的城市化是中國糧食安全的巨大威脅[10]。

城市化導致糧食生產自然資源數(shù)量減少、質量下降，進而降低糧食生產水平，這一問題對中國糧食安全十分重要。然而，另一部分學者則指出，城市化導致的食物消費模式變化將給中國糧食安全帶來更為嚴重的威脅[15-17]。一般來講，城市化過程都伴隨著經濟和人們收入的增長，顯著提高了人們的食物購買能力，這不但增加了食物的消費總量，也促使食物消費向多樣化模式轉變[17-19]。近30多年來，糧食等植物類食物在中國居民中的消費數(shù)量不斷減少，而肉、奶、蛋等動物性食物消費量明顯增加，這一消費模式的轉變將顯著增加對農業(yè)自然資源的需求，進而對農業(yè)生產環(huán)境帶來巨大的壓力[20-22]。Groot指出，以動物性食物為主的食物消費模式對耕地資源的需求，超過以植物性食物為主的食物消費模式的3倍[22]。有研究更指出，城市化所導致的食物消費模式變化是決定糧食生產是否能夠滿足人類生活需求的關鍵因素，而糧食消費數(shù)量的增長只是次要因素。因此，他們認為快速的城市化將對中國糧食安全產生巨大威脅[23]。

在城市化進程中，糧食生產資源和食物消費模式的變化的確給中國糧食安全帶來了較大影響，但據(jù)此就判斷城市化是糧食安全的巨大威脅，則理由似乎不夠充分。主要原因在于以下兩點：首先，城市化是個動態(tài)、多維度的復雜系統(tǒng)，它包含了人口城市化、經濟城市化、景觀城市化、社會城市化、生態(tài)環(huán)境城市化等眾多子系統(tǒng)，它們之間存在復雜的相互影響和相互制約的關系[18,24]。其次，依據(jù)聯(lián)合國糧農組織的定義和國外有關食物安全(food security)的研究，糧食安全也是一個復雜系統(tǒng)，其狀態(tài)的任何變化都可以看成是食物系統(tǒng)變化的過程。因此，糧食安全至少包括糧食可供給量(food availability)、糧食穩(wěn)定性(food stability)、糧食獲取能力(food access)和糧食利用水平(food utilization)4個子系統(tǒng)[1]。所以，城市化與糧食安全之間必然存在著極為復雜的相互影響關系。Satterthwaite指出，城市化會導致原有耕地數(shù)量的減少，但它也會促進耕地集約利用水平的提高和城鎮(zhèn)農業(yè)的發(fā)展。雖然城市化會促使人們食物消費結構向動物性食物轉變，但它顯著提高了一個國家的財富積累，為農業(yè)生產創(chuàng)造更好的條件，為進一步提高農民收入奠定了堅實基礎[17]。在發(fā)展中國家，城鄉(xiāng)居民一般都具有緊密的經濟聯(lián)系，在城市工作的農民都會將一部分所得收入寄回農村，用以改善農業(yè)生產條件，促進農業(yè)增長，這對于維護貧困地區(qū)的糧食安全尤為重要[16]。鑒于上述分析，本文將城市化劃分為人口城市化、經濟城市化和景觀城市化3個層面，將糧食安全分為糧食生產資源、糧食可供給量和穩(wěn)定性、糧食獲取能力和糧食利用水平4個層面，深入闡述城市化與糧食安全的耦合關系；然后，運用耦合度模型對1990-2011年中國城市化與糧食安全之間的耦合關系進行定量評價，以期為中國經濟社會持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供依據(jù)。

二、城市化與糧食安全耦合關系辨識

(一)城市化對糧食生產資源安全的負面影響

農業(yè)勞動力資源是糧食生產的主體，在城市化進程中，農業(yè)勞動力不斷由農村向城市轉移是城市化進程的重要特征之一。截止2013年底，中國已有超過2.6億的農村人口轉移到了城鎮(zhèn)地區(qū)，極大地提高了我國人口城市化水平[25]。由于中國城市具有明顯優(yōu)越的生活和福利條件，流向城市的大多是農村男性青壯年以及具有較高知識水平的年輕女性，而留在農村中的則大部分是男性中老年人、知識水平相對較低的女性以及兒童，因此目前我國農業(yè)勞動力逐步呈現(xiàn)出老齡化、婦女化和弱質化的發(fā)展傾向[1,26-27]。研究表明，2002-2011年期間，中國31-40歲的青壯年勞動力占農村從業(yè)人員比重由28.8%下降到了14.4%，而51歲以上中老年勞動力所占比重則由18.8%上升到47.7%[28]。由于農業(yè)生產新知識和新技術的應用需要具有一定知識的青壯年勞動力，因此在農業(yè)現(xiàn)代化進程中，中國將缺乏推廣和應用現(xiàn)代農業(yè)技術的農業(yè)生產隊伍，這必然對我國長期糧食生產安全造成較大威脅。

中國是世界上人均水資源十分貧乏的國家之一，水資源短缺將顯著降低糧食產量，進而威脅中國糧食安全。由于城市和工業(yè)部門的生產效益要顯著高于農業(yè)，因此在中國經濟城市化過程中，單位經濟價值較低的農業(yè)用水不斷地向單位價值較高的城市和工業(yè)用水轉移[12]；1990-2008年期間，中國農業(yè)用水量占水資源使用總量的比重由88.2% 下降到了63.3%，而城市生活用水量和工業(yè)用水量則以年均8.9%和4.1%的速度增長，因而其所占水資源使用總量的比重分別由1.5%和10.3%增長到12.6%和24.1%[14]。在中國中部和北部的糧食主產區(qū)，農業(yè)用水向城市和工業(yè)部門轉移以及地下水的不斷耗竭，已經成為影響其糧食生產的最為重要因素[13]。2014年頒布的《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014-2020)》指出，中國城市化水平年均將增長1%，到2020年將達到60%[29]。這意味著，在今后的一段時間內，會有更多的農業(yè)用水向城市和工業(yè)用水轉變，從而威脅中國的長期糧食安全[14]。

景觀城市化是土地利用和土地覆被不斷向城市建筑景觀變化的過程、速度、等級和影響以及對城市人口生產生活需求的支撐，它是城市化進程的又一重要特征[18,30]。中國是耕地資源最為短缺的國家之一，近30多年來，中國景觀城市化的最為明顯表現(xiàn)就是，農業(yè)用地和生態(tài)用地不斷向城市建設用地轉移，導致大尺度范圍內的城市景觀擴張[7,31-32]。大量研究表明，在景觀城市化不斷推進過程中，中國大量優(yōu)質高產的耕地資源加速轉向城市建設用地，這在東部沿海及中部地區(qū)表現(xiàn)尤為突出[7-8]，對我國長期的糧食安全產生了深遠的負面影響。Yang研究指出，由于1987-1996年大量優(yōu)質農地向城市建設用地轉變，1996年中國的凈糧食生產力至少減少了889萬噸[8]。最近的一項研究表明，2000-2010年中國城市面積擴張了18377 平方公里，其中12620 平方公里來源于耕地(占68.7%)；而1990-2000年，中國城市面積只擴張了9602 平方公里，其中 5130 平方公里來源于耕地(占53.4%)[31]。比較而言，2000-2010 年中國城市擴張的總面積是1990-2000年的1.91倍，所占耕地面積是其2.46倍。研究表明，自2000年以來，城市化所導致的耕地面積減少已經成為影響中國糧食安全的5大關鍵要素之一[1]。

(二)城市化對糧食可供量、穩(wěn)定性和糧食獲取能力的負面影響

食物經濟發(fā)展歷程表明，隨著經濟城市化和經濟發(fā)展水平的提高，人們將逐漸由以植物性食物為主的消費模式轉向以動物性食物為主的消費模式[22]。城市化被認為是經濟發(fā)展的引擎，它通過集聚物質和人力資本、勞動力和知識技術，進而使得非農產業(yè)持續(xù)發(fā)展壯大，推動國民經濟結構轉變；經濟城市化又通過擴散效應推動城市周邊地區(qū)經濟發(fā)展[33]。另一方面，經濟發(fā)展又為城市化的進一步推進創(chuàng)造了更為有利的條件。因此，兩者之間存在一種雙向互動的作用機制，并呈現(xiàn)出極強的相關關系[18,34]?？梢姡洕鞘谢徒洕l(fā)展互動式地推動了食物消費結構的變化，其作用機制是：經濟城市化通過推進經濟發(fā)展，進而提高城鄉(xiāng)居民收入水平，增強人們糧食獲取能力，改變人們食物消費模式，威脅中國糧食安全。近幾十年來，中國的動物性食物消費模式轉變十分明顯。研究表明，1952-2003年，中國人均非植物性食物的年均消費量快速增長，其中豬肉消費量增長了133%，牛肉和羊肉為37%，禽肉644%，蛋類372%，海產品74%，啤酒和白酒573%[21]。隨著經濟城市化的進一步推進和人們收入水平的持續(xù)增長，中國的食物消費模式將進一步發(fā)生變化，這必將給中國的農業(yè)水土資源帶來更大的壓力，一些學者甚至指出影響中國糧食安全最為重要的因素乃是以動物性食物為主的食物消費模式的變化[23]。

由于交通和工業(yè)在城市的集聚，在城市生產過程中產生的大量“三廢”不斷排入環(huán)境，導致耕地資源退化、土壤污染和水資源污染[9,35]。Chen的一項研究表明，雖然中國城市化所導致的耕地數(shù)量減少所占比例較小，但源于被污染的空氣中的廢棄物和酸沉降，僅受重金屬污染的土壤面積這一項，就占耕地資源總量的近六分之一，由此導致糧食產量年損失在1000萬噸以上；近年來，城市化、工業(yè)化及其所導致的空氣污染正不斷擴散，致使越來越多的耕地資源受到影響[10]。環(huán)境保護部的一項研究報告指出，2008年中國產生了242億噸的工業(yè)廢水和330億噸的城市生活廢水，其中很大部分未經處理，含有大量的污染物。隨著城鎮(zhèn)化的進一步推進，越來越多的廢水作為農業(yè)灌溉用水不斷流向農村地區(qū)，使得受污染的耕地面積不斷擴大，對中國進一步提高糧食產量和維護糧食供給穩(wěn)定性帶來了巨大的壓力[14]。另一方面，隨著城市的擴張，大量人口在城市中集聚，產生巨大的食物需求將遠遠超過城市周邊地區(qū)的生產能力[17,19]。這就迫使城郊地區(qū)必須快速提高農地集約利用水平，致使化肥、農藥等工業(yè)輔助能的過量使用，畜牧業(yè)急劇發(fā)展，進而導致畜禽糞便過量排放，產生較為廣泛的面源污染。以化肥為例，2013年我國化肥施用量達5 912萬噸，平均每公頃化肥投入量達328.5公斤，遠高于120公斤/公頃的世界平均水平，是美國的2.6倍，歐盟的2.5倍[36]。近年來，農業(yè)面源污染日趨嚴重，其所導致的耕地板結、土壤酸化和農業(yè)水土污染等問題日益突出，因此農業(yè)面源污染對中國糧食安全的影響也越來越受到人們的關注[36-37]。

(三)城市化對糧食可供量與穩(wěn)定性的正面影響

雖然人口城市化會導致農業(yè)勞動力數(shù)量減少，導致農業(yè)經營主體弱質化，但較多的研究認為，中國仍存在一定數(shù)量的農村剩余勞動力，因此總體上講，農業(yè)勞動力轉移對糧食生產仍以促進為主[1,28]。究其主要原因在于：中國人多地少，以家庭為單位的小農生產組織方式，造成土地分散、細碎化，無法實現(xiàn)規(guī)模經營。農業(yè)勞動力由農村向城市轉移，為農村土地的適度規(guī)模經營創(chuàng)造了條件，有利于優(yōu)化土地資源配置，提高農業(yè)集約化發(fā)展水平[38-39]。在經濟城市化導致糧食需求快速增長的驅動下，政府為實現(xiàn)國家的糧食安全，提高農民收入水平，進而縮小城鄉(xiāng)收入差距，出臺了加快土地流轉的政策措施。因此，城市化對于糧食生產也具有顯著的促進作用，它通過人口城市化為土地適度規(guī)模經營創(chuàng)造條件，又通過經濟城市化增加糧食需求，推動政府出臺相關政策，促使土地從低效的農戶不斷向高效的農戶轉移，顯著地提高單位土地面積和單位勞動力的生產效率[38]，進而提高糧食的可供量、糧食穩(wěn)定性和糧食安全的整體水平。研究表明，由于土地經營面積的擴大和土地集約利用水平的提高，1990-2011年中國的單位農業(yè)勞動生產效率提高了8.73倍，成為期間糧食產量增長的最為重要因素之一[40]。

農業(yè)科技進步對糧食生產具有巨大的促進作用，城市化通過推動農業(yè)研發(fā)資本、研究人員和知識技術在城市集聚，進而推動農業(yè)科技進步[29,33]。Zhao研究表明，近30多年來，中國農業(yè)的快速發(fā)展與農業(yè)科學和生產技術的進步密不可分；1979-2003年，中國農業(yè)科學和生產技術的發(fā)明超過4萬項，它們對種植業(yè)、畜牧業(yè)和水產養(yǎng)殖業(yè)產量增長的貢獻率分別達42.4%、43.0% 和45.0%[41]。Cao研究則表明，在1991-2009年，中國農業(yè)的全要素生產率年均增長達6.5%，是農業(yè)經濟增長的最為主要因素[42]。因此，在快速城市化和經濟發(fā)展過程中，加大政府對農業(yè)的研究和發(fā)展投入(R&D)，是提高中國長期糧食安全的優(yōu)先選擇。從農業(yè)生產者方面來講，城市化是促進農民收入增長的重要原因，當饑餓和貧困消除后，農民也愿意將各種非農就業(yè)收入用于支持農業(yè)技術革新和提高土地集約利用水平，這極為有利于先進農業(yè)生產技術推廣，因而也可以明顯提高糧食可供量和穩(wěn)定性[27]。

發(fā)展經濟學的基本理論表明，在一個國家進入城市化和工業(yè)化發(fā)展的中后期，各國政府普遍采取城市支持農村，工業(yè)支持農業(yè)的發(fā)展政策，以更好地統(tǒng)籌城鄉(xiāng)協(xié)調發(fā)展。黨的十六大審時度勢，確定了我國已開始進入城市化和工業(yè)化發(fā)展中后期階段，做出了以城促鄉(xiāng)、以工促農的發(fā)展政策。近10多年來，這一政策得到了有效實施，農業(yè)和農村得到的扶持力度不斷加大，已成為提高中國糧食安全的最為重要因素之一[1]。根據(jù)《中國農村統(tǒng)計年鑒(2013)》，以1978年不變價格計算，我國財政支農支出由1990年的109.3億元增加到了2011年的466.5億元，年均增長7.16%，為提高農民糧食生產積極性起到了重要保障作用。由于對農業(yè)和農村扶持力度的不斷加大，農業(yè)生產基礎設施條件以及農村道路和通訊條件也得以顯著改善，農業(yè)生產抵御自然災害的能力明顯增強，有力地提高了糧食生產的穩(wěn)定性[1]。

(四)城市化對糧食獲取能力和糧食利用水平的正面影響

城市化為農業(yè)人口提供了大量非農就業(yè)崗位，使得越來越多的農業(yè)人口在城市非農崗位就業(yè)，顯著提高了農民的非農業(yè)生產收入。由于城鄉(xiāng)居民在經濟上具有強烈的聯(lián)系，當農民在非農崗位就業(yè)時，其收入水平要明顯高于從事農業(yè)生產所得，因此他們經常把很大一部分收入寄回農村家中，這對于我國西部貧困地區(qū)在消除貧困、減緩饑餓、改變膳食結構等方面的作用尤為重要[26,43]。柳建平對西北地區(qū)甘肅省10個貧困村的調查研究表明，如果農戶家中有人在城市非農部門就業(yè)，其家庭人均年收入為完全從事農業(yè)生產農戶的1.72倍，其中非農就業(yè)所得收入占整個家庭收入的比重高達64.67%，成為家庭脫貧的主要收入來源[27]。蒲艷萍對西南地區(qū)重慶市137個自然村的研究表明，有46.6%的外出務工者每年寄回家的錢超過6000元，有15.5%的外出務工者每年寄回家5000-6000元，大大增加了貧困家庭的收入水平，顯著提高了其糧食獲取能力和利用水平[26]。

經濟城市化推動經濟發(fā)展，顯著提高人們的糧食需求，改變食物消費模式，促使人們進行農業(yè)結構調整，有利于增加農民的農業(yè)生產收入，提高其糧食獲取能力和利用水平。研究表明，隨著城市化的快速發(fā)展，為實現(xiàn)自身收入的增加，也為滿足城鄉(xiāng)居民食物消費結構變化的發(fā)展需求，越來越多農民傾向于種植更多的水果、蔬菜、油料等經濟作物，從事畜牧業(yè)和水產養(yǎng)殖業(yè)的農民數(shù)量也顯著增加[44]；鐘甫寧研究指出，不同條件下農業(yè)結構調整將使農民收入增加5.6%-7.55%[45]。另一方面，隨著農村基礎設施條件的不斷改善，農村農場品市場得以不斷發(fā)展，因而政府向外界購買食物以保障農村地區(qū)的糧食安全也變得越來越容易；而農民(尤其是偏遠地區(qū)的農民)進入糧食市場的能力也得以加強，他們可以更為便捷地購買所需的農產品或出售自身所生產的農產品，因而其糧食獲取能力也將得到明顯提高[17]。此外，城市化推動經濟發(fā)展，增強中國政府的財政實力和外匯儲備，使得政府向國外購買食物以滿足本國居民食物消費需求的能力也明顯增強[46]。

三、中國城市化與糧食安全耦合關系變化的實證分析

(一)中國城市化與糧食安全耦合評價指標體系構建及其研究方法

1.城市化與糧食安全評價指標體系構建

通過城市化系統(tǒng)與糧食安全系統(tǒng)耦合關系辨識，以歐向軍[47]、陳明星[48]、劉耀彬[49]等人的研究為主要依據(jù)，查閱36篇城市化評價指標體系構建的相關研究。從城市化與糧食安全相互作用視角來看：(1)農村人口向城市轉移，將導致城鎮(zhèn)人口數(shù)量、密度、所占比重和非農產業(yè)就業(yè)人數(shù)的變化，為此選取城鎮(zhèn)總人口、城鎮(zhèn)人口密度、城鎮(zhèn)人口所占比重和二、三產業(yè)從業(yè)人員比重4個指標予以反映；(2)經濟城市化通過集聚勞動力、物質資本和知識技術，使非農產業(yè)發(fā)展壯大，推動農業(yè)社會向工業(yè)社會轉變，為此選取人均工業(yè)產值、人均GDP、二、三產業(yè)產值占GDP比重和二、三產業(yè)產值密度4個指標予以反映；(2)景觀城市化是農村土地向城市土地轉變的過程，進而導致農村土地減少，影響糧食生產安全，為此選取城市建成區(qū)面積和人均城市建成區(qū)面積2個指標予以反映。

參考聯(lián)合國糧農組織(FAO)和國內外45篇糧食安全評價相關文獻[1]，從城市化與糧食安全相互影響視角出發(fā)：(1)城市化通過影響水土自然資源以及勞動力、工業(yè)輔助能、資金投入等經濟社會資源，進而影響糧食生產資源安全；因此選取人均耕地面積、單位耕地面積水資源擁有量、單位耕地面積勞動力資源數(shù)量、單位耕地面積化肥施用量和財政支農支出5個指標予以反映。(2)城市化通過影響糧食生產資源的數(shù)量和質量，改變城鄉(xiāng)居民消費結構，改善農業(yè)生產與農村基礎設施，影響糧食可供量與穩(wěn)定性；為此選取糧食總產量、人均糧食占有量、糧食凈進口量、糧食作物成災面積、糧食總產量波動系數(shù)、動物性蛋白質平均供應量6個指標，反映城市化和糧食可供量與穩(wěn)定性的相互作用。(3)城市化通過增加對農村資金投入，增加農民的非農收入和農業(yè)生產收入，影響糧食的獲取能力和利用水平。為此選取道路密集度、國內糧食價格指數(shù)、糧食短缺程度、糧食不足發(fā)生率4個指標以及改良水源獲取水平、改良衛(wèi)生設施獲取水平、營養(yǎng)不良發(fā)生率3個指標，分別反映城市化與糧食獲取能力和糧食利用水平的相互作用。

通過上述方法，共選取10項和18項評價指標，分別構成城市化和糧食安全兩個系統(tǒng)的評價指標體系。為保證評價指標具有相對的獨立性，分別對城市化和糧食安全系統(tǒng)的各評價指標進行相關分析。參考喬家君等人的研究，首先辨明各指標之間的真假相關，再遵循高層次指標和綜合指標優(yōu)先保留的原則，將相關系數(shù)大于0.90的真相關指標予以合并，以減少耦合分析中的噪音[50]。經篩選，最終分別得到7項和17項指標，構成城市化與糧食安全系統(tǒng)的評價指標體系(表1)。

表1　城市化與糧食安全耦合關系評價的指標體系及其權重

2.數(shù)據(jù)來源

本研究中總人口、農業(yè)勞動力、GDP、二三產業(yè)產值、財政支農指出等指標主要來源于《中國統(tǒng)計年鑒》(1991-2012)；城市建成區(qū)面積數(shù)據(jù)來源于《中國城市統(tǒng)計年鑒》(1991-2012)；耕地面積、農作物成災面積、化肥施用量、糧食總產量、糧食凈進口量等數(shù)據(jù)主要來源于《中國農村統(tǒng)計年鑒》(1991-2012)；農業(yè)用水總量來源于《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》(1991-2012)；糧食獲取能力和糧食利用水平 2 個子系統(tǒng)的相關指標數(shù)據(jù)來源于聯(lián)合國糧農組織編制的《2013 年世界糧食不安全發(fā)展報告》。

3.評價指標權重的確定

指標權重是指在相同目標約束下，各指標的重要性關系。在多指標綜合評價中，權重具有舉足輕重的作用。本研究采用熵權系數(shù)法對兩個系統(tǒng)指標賦予權重，計算步驟如下：

①數(shù)據(jù)標準化處理：由于各指標的量綱、數(shù)量級及指標的正負取向均有差異，需對初始數(shù)據(jù)做標準化處理。針對正負2類指標，其標準化處理的方法如下：

正作用指標：

負作用指標：

式中：Xij′和Xij分別為第i年第j項單項指標標準化后的值和原始值，maxXj和minXj分別為所有年份中第j項單項指標的最大值和最小值。其中，m為評價年數(shù)，n為指標數(shù)。

4.城市化與糧食安全系統(tǒng)評價指標的合成

按照上述方法確定指標權重，分別計算各單項指標的權重。根據(jù)所構建的中國城市化與糧食安全評價指標體系和方法，采用加權函數(shù)得到城市化和糧食安全系統(tǒng)及其各子系統(tǒng)的發(fā)展指數(shù)及其變化趨勢。其計算公式為：

5.城市化與糧食安全耦合關系的評價模型與方法

耦合度和協(xié)調度的評價模型已經較為成熟，本文借鑒已有研究成果，確定兩系統(tǒng)的耦合評價模型如下：

式中：C為城市化系統(tǒng)和糧食安全系統(tǒng)的耦合度(0≤C≤1)，它反映了兩個系統(tǒng)耦合協(xié)調發(fā)展的大目標；K為協(xié)調系數(shù)(K≥2)，D為協(xié)調發(fā)展度(0≤D≤1)；T為城市化系統(tǒng)與糧食安全系統(tǒng)發(fā)展水平的綜合評價指數(shù)，它反映了兩個系統(tǒng)相互作用的整體效應和水平；p和q為待定權重系數(shù)，反映了2個系統(tǒng)對城市化-糧食安全耦合系統(tǒng)的作用大小[51-53]。

根據(jù)已有研究，基于協(xié)調發(fā)展度D的大小，城市化與糧食安全的耦合關系可以劃分為4大類；再根據(jù)城市化系統(tǒng)和糧食安全系統(tǒng)的綜合指數(shù)值u(X)和f(Y)的大小關系，將4大類劃分為12種不同的耦合協(xié)調類型(表2)，據(jù)此對兩個系統(tǒng)的耦合協(xié)調發(fā)展狀況進行判斷[52,54]。

表2　城市化與糧食安全耦合協(xié)調類型及其評判標準

(二)結果與分析

1.城市化系統(tǒng)發(fā)展分析

由表1可知，就城市化系統(tǒng)而言，人口城市化子系統(tǒng)具有最大的權重(0.443)，其次為經濟城市化子系統(tǒng)(0.329)，而景觀城市化子系統(tǒng)權重最小(0.228)。這一結果反映出，城鄉(xiāng)人口結構變化是城市化進程中最為重要的因素，也揭示出以城鎮(zhèn)人口占總人口比重來反映城市化的總體發(fā)展水平具有一定的合理性。由于景觀城市化子系統(tǒng)只有一項指標，因而該子系統(tǒng)在城市化系統(tǒng)中的作用最小。但就城市化系統(tǒng)的7項單項指標來講，人均城市建成區(qū)面積(0.228)、城鎮(zhèn)總人口(0.201)、人均GDP(0.181)等3項指標對城市化系統(tǒng)影響最大，其權重合計占城市化系統(tǒng)的61.0%。這表明1990-2011年間，城市景觀擴張、農村人口向城市遷移以及經濟增長是近20多年來城市化快速發(fā)展的根本原因。城市景觀擴張是中國耕地面積減少的重要原因[32, 40]；農業(yè)勞動力向城市轉移為農地流轉創(chuàng)造了條件，在政策和經濟發(fā)展的推動下，農地在一定程度上實現(xiàn)了適度規(guī)模經營，顯著提高了單位農業(yè)勞動力的生產效率；而城市化推動經濟增長，則為政府增強對農業(yè)和農村的扶持能力提供了條件。所以，這三個因素也是城市化與糧食安全相互作用過程中最為重要的因素。因此，城市建設和農業(yè)發(fā)展規(guī)劃部門應尤為重視土地用途變化和城鄉(xiāng)人口遷移，以更好地協(xié)調城市化進程和糧食安全建設。圖1顯示了城市化系統(tǒng)及其3個子系統(tǒng)發(fā)展指數(shù)的變化情況。

從變化過程來看，城市化系統(tǒng)發(fā)展指數(shù)顯示出明顯的增長趨勢，其值由1990年的0.142上升到2011年的0.855，線性方程y=0.0330x-65.545(R2=0.989，x為年份，y為城市化系統(tǒng)指數(shù)值)很好地反映了其發(fā)展趨勢。1990-2011年，人口城市化、經濟城市化和景觀城市化3個子系統(tǒng)的發(fā)展指數(shù)值分別由0.128、0.009和0.005上升到0.298、0.329和0.228，其年均增長速度分別為4.11%、18.69%和19.95%。可見，景觀城市化的年均增速分別為人口城市化和經濟城市化速度的4.85倍和1.07倍。結合圖1可知，景觀城市化子系統(tǒng)與城市化系統(tǒng)發(fā)展趨勢最為一致，兩者的Pearson相關系數(shù)達0.996，并且通過1%的顯著性水平檢驗，而人口城市化與經濟城市化子系統(tǒng)與城市化系統(tǒng)的相關系數(shù)分別為0.914和0.906。綜合上述結果可知，在中國近22年來的城市化過程中，景觀城市化子系統(tǒng)對于城市化系統(tǒng)的驅動最大?！秶倚滦统擎?zhèn)化規(guī)劃(2014-2020)》也明確指出：“20世紀90年代以來，土地城鎮(zhèn)化的過快發(fā)展加劇了土地粗放利用，浪費了大量耕地資源，威脅到國家糧食安全”。因此，在推進城市化發(fā)展過程中，必須協(xié)調好人口城市化、經濟城市化和景觀城市化的速度，以同步推進城市化與糧食安全建設。

圖1　中國城市化系統(tǒng)及其3個子系統(tǒng)發(fā)展指數(shù)變化(1990-2011)

2.糧食安全系統(tǒng)變化分析

從表1可知，就糧食安全的4個子系統(tǒng)而言，糧食生產資源子系統(tǒng)具有最大的權重(0.391)，其次分別為糧食可供量和穩(wěn)定性子系統(tǒng)(0.317)、糧食獲取能力子系統(tǒng)(0.193)和糧食利用水平子系統(tǒng)(0.099)。這一結果反映出，糧食生產資源對于維護中國糧食安全尤為重要，這與國際上對食物安全的研究有很大不同，因為他們主要關注食物可供量、穩(wěn)定性、獲取能力和利用水平4個層次[1]。而中國人口眾多，各種資源人均擁有量極度貧乏，在城市化過程中各種資源更是不斷地流向城市和工業(yè)部門，資源短缺問題已經成為中國農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸[1]。因此，在探討城市化與糧食安全的耦合關系過程中，糧食生產資源安全問題必須予以重點考慮。

對于糧食安全系統(tǒng)的單項指標來講，財政支農支出(0.113)、糧食總產量(0.110)、人均耕地面積(0.101)、道路密集度(0.097)等4個指標對糧食安全系統(tǒng)影響最大，其權重合計占糧食安全系統(tǒng)的42.1%。這表明1990-2011年間，政府對農業(yè)生產的扶持、糧食產量和耕地面積變化以及交通基礎設施建設對中國糧食安全起著重要的作用。同時也說明，本研究的一些結論與其他研究具有較高的一致性：即耕地資源是中國糧食生產的主要約束條件[1]。但本研究也揭示出，政策資金和交通基礎設施建設對糧食安全的影響不亞于耕地。這說明，隨著中國城市化的發(fā)展和經濟實力的不斷增強，以城促鄉(xiāng)和以工促農的發(fā)展政策對于提高我國糧食安全水平起到了重要作用；而農村交通基礎設施建設不但為農村經濟發(fā)展創(chuàng)造了條件，而且大大提高了糧食在農村地區(qū)的流通，顯著提高了糧食安全的整體水平。圖2顯示了糧食安全系統(tǒng)及其4個子系統(tǒng)發(fā)展指數(shù)的變化情況。

圖2　中國糧食安全系統(tǒng)及其4個子系統(tǒng)指數(shù)變化(1990-2011)

從變化過程來看，糧食安全系統(tǒng)發(fā)展指數(shù)顯示出明顯的3階段變化特征：即穩(wěn)步增長時期(1990-1998年)、快速下降時期(1999-2003年)和快速增長時期(2004-2011年)，其指數(shù)值相應地由1990年的0.333變化到2011年的0.760。就糧食安全的4個子系統(tǒng)來講，糧食可供量和穩(wěn)定性子系統(tǒng)發(fā)展指數(shù)的階段劃分與糧食安全系統(tǒng)發(fā)展指數(shù)的階段劃分一致，且呈現(xiàn)出相同的變化趨勢。根據(jù)Pearson相關分析可知，兩者的相關系數(shù)達0.887，并通過的1%的顯著性水平檢驗，可見糧食可供量和穩(wěn)定性子系統(tǒng)對糧食安全系統(tǒng)的影響也最大(其他3個子系統(tǒng)發(fā)展指數(shù)與糧食安全系統(tǒng)發(fā)展指數(shù)的相關系數(shù)分別為0.821、0.807和0.801)，主導著糧食安全系統(tǒng)的整體發(fā)展特征。這也說明，長期以來中國以糧食總產量、人均糧食占有量、糧食凈進口量等指標為重點，探討中國的糧食安全問題，具有一定的合理性。

3.不同情景下城市化與糧食安全的耦合變化分析

有關兩個系統(tǒng)耦合關系的定量研究中，都假設兩系統(tǒng)具有同樣重要的作用(即耦合模型中的p和q都取值為0.5)[52-54]。本研究通過改變權重系數(shù)p和q的數(shù)值，設置三種不同的情景分析城市化與糧食安全耦合關系的變化，其結果見表3。

表3　不同權重下城市化與糧食安全耦合類型變化

對比分析三種情境下城市化與糧食安全系統(tǒng)的耦合狀況可知，三種狀況下兩個系統(tǒng)耦合協(xié)調度的發(fā)展趨勢相差很小(圖3)。這表明，城市化系統(tǒng)與糧食安全系統(tǒng)耦合協(xié)調度對其權重變化并不敏感，也表明現(xiàn)有研究一般只對兩個系統(tǒng)進行等權處理分析，具有一定的合理性。由于三種權重下兩個系統(tǒng)的耦合協(xié)調度差別不大，為此只能對兩系統(tǒng)協(xié)調度發(fā)展的總體狀況進行分析。

圖3　中國城市化與糧食安全協(xié)調發(fā)展度變化(1990-2011)

從圖3來看，1991-2011年期間，中國城市化與糧食安全系統(tǒng)協(xié)調度總體上表現(xiàn)出明顯的增長趨勢(2003年除外)。依據(jù)協(xié)調度大小，城市化系統(tǒng)與糧食安全系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù)值，可以將協(xié)調發(fā)展度劃分為3個階段：

(1)1990-1993年城市化與糧食安全處于低度協(xié)調發(fā)展階段。該階段3種情景下，兩個系統(tǒng)的協(xié)調度值都處于0.39

(2)1994-2007年城市化與糧食安全處于中度協(xié)調發(fā)展階段。在此期間，3種情景下兩個系統(tǒng)的協(xié)調度均處于0.50

在第一時段，政府為鼓勵糧食生產，1994-1997年間實施了糧食保護收購價格并在1995年頒布了糧食安全省長責任制，要求各省為其自身的糧食安全負相應的責任。在上述政策的刺激下，農民的種糧積極性大為提高，因而糧食作物播種面積由1994年的10954萬公頃上升到1998年的11378萬公頃，期間農業(yè)機械、化肥、農藥的使用量也快速增長[40]，因而糧食總產量也由1994年的4.45億噸增長到1998年的5.12億噸；這是期間中國糧食安全水平不斷提高的最為重要原因，也是糧食安全綜合發(fā)展指數(shù)始終高于城市化發(fā)展指數(shù)的主要原因。由于20世紀90年代以來糧食持續(xù)增產，在90年代末農民出現(xiàn)了賣糧難的情況。雖然存在政府對糧食收購的價格保護政策，但由于政府財政并不寬裕(糧食主產區(qū)尤為突出)，因而在收購糧食過程中經常出現(xiàn)打白條現(xiàn)象，嚴重損傷了農民的種糧積極性[1]。1998-2000年間，中國糧食播種面積由11378萬公頃下降到10608萬公頃，相應地糧食總產量也由5.12億噸下降到4.62億噸。隨著期間糧食安全問題的解決，如何推進城市化，以加快經濟發(fā)展越來越成為各級政府關注的焦點，中國開始進入了高速的城市化發(fā)展階段，這在城鄉(xiāng)人口移動、城市與工業(yè)經濟發(fā)展以及城市景觀擴張等各個方面都有明顯表現(xiàn)[48,56]。因而，期間城市化發(fā)展指數(shù)快速增長，與糧食安全系統(tǒng)發(fā)展指數(shù)的差距不斷縮小，使得兩系統(tǒng)的協(xié)調發(fā)展度不斷提高。

在第二時段，2003年城市化與糧食安全系統(tǒng)的協(xié)調度最低，其主要原因在于：一方面，其間城市化綜合發(fā)展指數(shù)不斷提高；而在糧食安全方面，由于受20世紀90年代中后期的不良影響，糧食安全綜合發(fā)展指數(shù)則持續(xù)降低，在2003年達到最低值0.323，因而兩個系統(tǒng)耦合度最低。由于城市化被認為是經濟發(fā)展的引擎[18,29]，各級政府對其發(fā)展熱情持續(xù)高漲?！笆濉逼陂g城市化首次被作為經濟社會發(fā)展的優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略，“十一五”期間這一戰(zhàn)略得到了進一步延續(xù)，因而城市化綜合發(fā)展指數(shù)持續(xù)快速增長，致使期間呈現(xiàn)出u(X)>f(Y)的發(fā)展特征。在糧食安全建設方面，受1998-2003年糧食生產和糧食價格持續(xù)下降的不良影響，自2004年開始，糧食逐漸呈現(xiàn)供不應求的局面，糧食價格大幅上升，引起了中央政府的高度重視，并積極采取各種政策維護糧食安全。由于城市化和經濟的快速發(fā)展，中國經濟實力和政府財政實力也大大加強，2004-2007年中國政府先后頒布免除農業(yè)稅、糧食直補、農資綜合補貼、農機具購置補貼等一系列政策，糧食保護價格也不斷提高[40]。另一方面，政府對農業(yè)和農村發(fā)展的財政支持不斷加大，農村飲水工程、村村通公路建設、新農村建設等一系列項目不斷實施，顯著提升了農民的糧食獲取能力和利用水平，因而糧食安全綜合發(fā)展指數(shù)也不斷提高[1]。

(3)2008-2011年城市化與糧食安全處于高度協(xié)調發(fā)展階段，期間3種情景下兩個系統(tǒng)的協(xié)調度均處于0.81

(三)討論

(1)根據(jù)所構建的城市化系統(tǒng)評價指標體系得出，景觀城市化子系統(tǒng)發(fā)展曲線與城市化系統(tǒng)發(fā)展曲線最為相似，其增長速度明顯高于其他2個城市化子系統(tǒng)，這表明近20多年來，城市面積擴張是驅動城市化發(fā)展的最為重要原因；就糧食安全系統(tǒng)而言，糧食生產資源子系統(tǒng)對糧食安全系統(tǒng)影響最大，而且人均耕地面積是影響糧食安全系統(tǒng)的最為重要指標之一。綜合兩者可知，城市化進程中，耕地向城市建設用地的快速轉移及其所產生的各種資源與環(huán)境效應，的確對中國糧食安全產生了較大威脅。因此，嚴守耕地紅線，降低景觀城市化的發(fā)展速度，應當成為協(xié)調城市化與糧食安全關系的關鍵所在。

(2)城市化消耗了大量的資源和能源，是各種污染物的主要來源地，對糧食生產的資源環(huán)境產生了極大的負面影響，明顯降低了糧食生產能力。因此，應嚴格實施《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014-2020)》的相關規(guī)定，努力將單位GDP建設用地消耗降低30%，能源使用強度降低16%，CO2排放量降低17%[29]。同時應進一步加快建立相關制度，使農民工在教育、醫(yī)療、就業(yè)等各個方面能夠享受與城市居民同等待遇，以進一步提高進城農民的生活質量，進一步提高糧食安全水平。

(3)20多年來，雖然城市化與糧食安全的協(xié)調度在不斷提高，但自2001年以來，城市化綜合發(fā)展指數(shù)始終高于糧食安全綜合發(fā)展指數(shù)。這意味著，在城市化與糧食安全的耦合系統(tǒng)當中，糧食安全仍然是今后進一步推進城市化的限制因子，存在著較大隱患。因此，強化以城促鄉(xiāng)、以工促農的發(fā)展政策，加快推進農業(yè)生產科學和技術進步，進一步提高農民糧食生產的積極性和生產效率，對于協(xié)調城市化與糧食安全具有重要意義。與此同時，政府仍需加強對農業(yè)和農村的政策支持，千方百計提高農民收入，以增強農民的糧食獲取能力利用水平，這對于提高中國整體的糧食安全水具有重要意義。

四、研究結論

城市化使糧食生產資源轉向城市工業(yè)部門，也使食物消費模式由以植物性食物為主的消費模式轉向以動物性食物為主的消費模式，因而快速城市化一直被認為是中國糧食安全的重要威脅。然而，城市化與糧食安全都是包含多個子系統(tǒng)的復雜系統(tǒng)，它們之間存在復雜的相互影響和制約關系。本文通過剖析城市化與糧食安全之間的耦合關系，建立耦合模型并對1990-2011年中國城市化與糧食安全耦合狀況進行了定量評價，研究結論如下：

(1)城市化對糧食生產資源以及糧食可供量與穩(wěn)定性的威脅主要體現(xiàn)在：城市化導致農業(yè)勞動人口弱質化，使耕地和水資源不斷轉向城市工業(yè)部門，通過污染物排放導致資源質量下降；通過改變城鄉(xiāng)居民食物消費結構，大大提高糧食消費能力；而城市化對糧食安全的促進作用則體現(xiàn)在：人口城市化為土地適度規(guī)模經營創(chuàng)造條件，經濟城市化從糧食需求增長與促進農民增收提高兩個方面，推動土地流轉不斷推進，進而提高農業(yè)勞動生產率和糧食產量；通過增加農民收入提高其食物獲取能力，增強政府對農業(yè)發(fā)展的政策和資金支持能力，提高農業(yè)生產的科學和技術水平等。因此，城市化和糧食安全之間存在復雜的耦合關系，從系統(tǒng)觀點出發(fā)可以更深入洞悉兩者之間的復雜關系。

(2)1990-2011年，城市化與糧食安全的耦合協(xié)調度不斷提高，先后經歷了1990-1993的低度協(xié)調發(fā)展階段、1994-2007年的中度協(xié)調發(fā)展階段和2008-2011年的高度協(xié)調發(fā)展階段。這表明，雖然城市化與糧食安全在一些方面存在矛盾，但從總體上看，推進城市化發(fā)展有利于提高糧食安全水平。國際上的發(fā)展經驗也表明，城市化發(fā)展水平高的地區(qū)其糧食安全水平也是比較高的，因此采取有效的政策措施，城市化和糧食安全建設是可以協(xié)調的。

(3)基于系統(tǒng)分析方法，對城市化與糧食安全的耦合關系進行了分析，得出了一些有益的結論。但是中國城市化發(fā)展水平區(qū)域差異顯著，同時中國存在明顯的糧食主產區(qū)、主銷區(qū)和產銷平衡區(qū)的劃分，因此不同區(qū)域在經濟社會發(fā)展過程中，其城市化與糧食安全的耦合關系怎樣，這仍需要進一步研究。在定量分析城市化與糧食安全耦合關系時，本文更多關注的是經濟社會方面的原因，對資源環(huán)境的質量變化等自然因素關注較少。

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(本文責編：王延芳)

Coupling Relationship between Urbanization and Food Security in China:An Empirical Study

YAO Cheng-sheng1, QIU Yu-fei1, HUANG Lin2, LI Zheng-tong1

(1.CollegeofEconomics&Management,NanchangUniversity,Nanchang330031,China; 2.ForeignLanguagesCollege,JiangxiNormalUniversity,Nanchang330029,China)

Using systems analysis method, interlinks and interactions between urbanization and food security have been fully analyzed. Furthermore, a coupling coordination degree model was developed to quantitatively analyze the coupling relationship between urbanization and food security. The result showed landscape urbanization subsystem and food production resources subsystem had the greatest effects on the coupling systems, indicating that more attention should be paid to improve coordination development of the coupling systems; the coordination degree of the coupling systems showed a continual increasing trend, passing through three stages from low to medium and then to high coupling coordinated coupling stage, however the overall level of food system was lower than that of urbanization system after 2001, indicating that food security would be the limiting factor for the coupling systems.

urbanization; food security; coupling systems; indicators; coordination degree

2016-01-25

2016-06-12

國家社會科學基金項目“我國城市化進程中的糧食安全態(tài)勢及其區(qū)域差異比較研究”(12CJL064)。

姚成勝(1977-)，男，江西信州人，南昌大學經濟管理學院副教授，博士，研究方向：糧食安全、農業(yè)與農村經濟。

F326.11

A

1002-9753(2016)08-0075-14