中國省域間糧食安全空間格局演化分析

馬希龍　張小虎

摘要：以全國31個省級行政轄區為研究單元，對2003、2006、2009、2012、2015年5個時間斷面的人均糧食占有量進行測算，并運用探索性空間數據（ESDA）、半變異函數等方法分析我國省域人均糧食占有量的空間相關性及空間格局演化特征。結果表明，中國人均糧食占有量總體呈波動上升趨勢，糧食安全水平逐漸由溫飽走向全面小康水平;糧食生產格局逐漸趨于穩定，主要產糧區集中在東北、華中平原等區域;東北-西南方向空間異質性明顯，空間結構呈較大差異，東南-西北方向空間結構呈均質性，空間結構差異較小，糧食安全格局及空間結構趨于穩定;人均糧食占有量結構化分異機理顯著性提高，省域尺度上糧食生產逐漸向熱點極核靠攏，多極化趨勢差異顯著。

關鍵詞：糧食安全;人均糧食占有量;空間相關性;空間格局;演化特征;均質性;熱點極核

中圖分類號： F326.11

文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）02-0294-06

收稿日期：2018-09-13

作者簡介：馬希龍（1992—），男，河南周口人，碩士研究生，主要從事土地資源與信息技術研究。E-mail：hpumxl@163.com。

通信作者：張小虎，博士，副教授，主要從事土地生態安全評價、土地可持續利用研究。E-mail：zhangxiaohu415@163.com。

糧食安全問題關系國計民生，是國民經濟研究的重大戰略課題[1]。黨中央、國務院始終高度重視糧食安全，通過糧食生產多年連增、連豐，用世界上7%的耕地養活了世界上1/5的人口[2]。由于中國地域廣大、人口眾多，對糧食的需求量大，糧食安全的基礎較薄弱，且存在區域糧食安全不平衡、不充分的問題[3]。隨著工業化、城鎮化的發展以及人口增加和人們生活水平提高，糧食消費需求呈剛性增長，而耕地減少、水資源短缺、氣候變化等以及人們對糧食需求從吃飽向吃好的結構性轉變對糧食安全的影響日益凸顯，保障糧食安全面臨嚴峻挑戰[4]。黨的十九大指出新時代的社會主要矛盾是“人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾”，在對糧食安全進行保障的同時，也應該加緊對糧食的質量與種類的安全進行研究，以保障日益增長的需求。因此，分析中國糧食安全空間格局，揭示中國糧食安全格局的演化趨勢，對于正確把握我國糧食安全態勢、實現國家糧食安全具有重要意義。糧食安全問題最早于20世紀70年代中期由聯合國糧農組織提出[5]，目前糧食安全概念可理解為確保生產足夠的糧食和最大限度地穩定糧食供給，并在此基礎上確保所有需要糧食的人都能獲得糧食[6]。部分學者通過人均糧食占有量來直觀地反映國家或地區的糧食安全水平[7]，進而分析人均糧食占有量在區域內的空間格局演變特征、驅動機制研究[8-9]，從而掌握其在空間結構上的變化及集聚特征。馬九杰等在宏觀和微觀上對糧食安全進行解讀并建立糧食安全預警指標體系，從而對糧食安全信息進行預測[10]。相較于耕地數量變化，耕地質量變化對糧食生產能力的約束作用更加強烈[11]，增加糧食單產對我國糧食安全具有積極作用[12]。上述研究豐富和發展了我國糧食安全的框架理論體系，推動了糧食安全研究向縱深方向發展，但是相關研究大多關注區域糧食安全問題。由于我國各地區資源稟賦、經濟發展、城鎮化進程、人口增速等不同，因此研究省域間人均糧食占有量水平及其相互之間的平衡能力、在空間上的關聯性與集聚特征，促進在省域范圍內形成糧食生產、流通的穩定結構對我國糧食安全戰略具有重要意義。

1 研究方法與數據來源

1.1 研究方法

1.1.1 人均糧食占有量模型 區域人均糧食占有量在一定程度上反映了區域糧食的供需狀況，模型借鑒劉玉等提出的人均糧食占有量模型[13]。

Cit=GitPit。（1）

式中：Cit表示i區域在t年的人均糧食占有量;Git表示i區域相應年份近3年的糧食產量均值;Pit表示i區域在t年的總人口數量。

同時借鑒潘竟虎等的研究成果[14]，并綜合考慮我國全面建成小康社會的現實需求，決定將“人均糧食占有量400 kg”定為糧食安全與否的界線，由此將各省域劃分為嚴重缺糧區（≤200 kg）、一般缺糧區（>200 kg且≤400 kg）、供需平衡區（>400 kg且≤700 kg）、一般余糧區（>700 kg且 ≤1 000 kg）、重要余糧區（>1 000 kg）。

1.1.2 探索性空間數據分析（ESDA） 以可視化的方式揭示數據的空間依賴性及空間異質性，從而發現空間集聚特征及空間異常。空間自相關分析方法有全局空間自相關分析和局部空間自相關分析。全局莫蘭指數Morans I是度量空間自相關的全局指標，可衡量區域間整體上的空間關聯及差異程度;局部Morans I別稱LISA指數，用于度量各區域與周邊地區的局部空間關聯及差異程度，Morans I 計算公式參考文獻[15]。

1.1.3 變異函數模型 半變異函數是檢測研究對象空間變異性的重要工具，通過計算半變異函數塊金方差、結構方差、基臺值、塊金系數等主要參數，分析區域相關程度及空間異質性，計算公式參照文獻[13]。

1.2 數據來源與處理

由于中國香港特別行政區、澳門特別行政區、臺灣省的數據難以獲取，所以本研究區域為中國其余31個省（市、區）。數據主要來源于2000—2016年《中國統計年鑒》《中國農村統計年鑒》。以省級行政區為研究單元，對31個省級行政轄區（不含港澳臺）2000—2016年的人口及糧食總產量數據進行收集整理，計算出各省（市、區）當年的人均糧食占有量。其中，取2003、2006、2009、2012、2015年為時間斷面進行分析，為確保數據真實可靠并保證其在時間上具有連續性不受特殊情況影響，故取研究年份相近3年的平均值（如2003年糧食產量數據為2002、2003、2004年3年糧食產量平均值）作為當年糧食產量，計算各省級行政轄區人均糧食占有量。

2 糧食產量空間格局演變

2.1 糧食產量空間總體分布特征

2.1.1 糧食總產量和人均糧食占有量變化趨勢分析 由圖1可知，2000—2016年全國糧食產量一直呈波動增長態勢，自2000年的4 622億kg增加到2016年的6 163億kg，增幅約33.3%。其中，2003年由于我國播種面積減少4.3%以及自然災害等原因，糧食總產量為4 307億kg，比2002年減少了5.8%。同期人均糧食占有量呈波動上升趨勢，從2000年的365 kg/人增長到2015年的452 kg/人。

2.1.2 空間格局演變特征 由圖2可知，在31個省（市、區）中，2003年達到供需平衡區（>400 kg）水平的僅有7個，主要分布在東北及中部平原區域，其他大部分區域均處于缺糧狀態。隨著一系列惠農政策的實施以及耕地保護力度的加大，農業基礎設施逐漸完善，至2009年我國供需平衡區已達15個，2015年我國達到供需平衡區水平的區域穩定在15個省（市、區），覆蓋我國東北、華中、華東等大部分地區，國家糧食安全的空間格局已趨于穩定。從整體來看，2003年我國呈大面積缺糧狀態，除少數區域外，全國都處于缺糧狀態;2009年缺糧區域主要集中在東南沿海省（市）及西南大部分地區，至

2015年余糧區以及缺糧區已經在空間上呈現結構化趨勢，糧食生產大多集中在中部平原及東北平原，缺糧區域主要集中在東南沿海發達省（市）及西南山區。

縱觀我國糧食生產格局，東北平原一直是我國糧食生產調配的重要基地，自2003年以來，黑龍江省、吉林省一直在滿足自己糧食供需平衡的基礎上為我國大部分缺糧區提供余糧供給，人均糧食占有量一直穩定在700 kg以上。2015年我國重要余糧區為黑龍江省、吉林省、內蒙古自治區，而京津作為我國重要的城市化區域，發展重心側重于經濟及城市建設，人多地少，因而人均糧食占有量一直處于較低水平。中部的河南省、安徽省自2003年以來一直處于供需平衡狀態，該區域人口多，雖然糧食總產量逐年攀升，但作為人口大省僅能滿足自身的糧食供給。由于自然稟賦優異，華北及華東地區由一般性的缺糧地區逐漸轉變為可以滿足自身糧食供給的供需平衡區。2003年東南沿海地區的福建省尚可以實現供需平衡，但之后由于粵閩浙滬等沿海地區承擔著我國經濟發展的重任，工礦用地需求量較大，耕地逐年減少，糧食生產水平始終處于一般性缺糧狀態。西南地區的云南省基本可以實現糧食自我供給，西藏自治區、青海省由于海拔及氣候、氣象原因，地廣人稀，耕地作物產量較低。

從發展態勢上看，當前我國糧食生產格局在空間上趨向穩定，東北平原承擔著我國糧食生產及糧食安全的重任，中部人口密集區域基本可以在滿足自身糧食供給的條件下，配合東北余糧區進行全國糧食調配;西北、西南區域地廣人稀，可以因地制宜開展糧食生產;而東南沿海區域經濟發展迅速，可在滿足自身經濟發展需求的情況下提高余糧區糧食作物的經濟及流通價值。

2.2 省域人均糧食占有量空間自相關分析

2.2.1 總體空間分布特征 由表1可知，各年份的莫蘭指數值均為正數，表明中國省域人均糧食占有量在空間分布上呈正相關。對其結果進行驗證，發現除2003年僅通過5%顯著性檢驗外，其他4個年份斷面均通過1%顯著性檢驗，說明2003年人均糧食占有量在空間上還呈分散態勢，空間相關性關聯不強。但是隨著農業現代化發展，我國人均糧食占有量的區域相關性不斷增強，糧食生產逐漸趨于穩定。2003—2015年的莫蘭指數值逐漸增大，表明省域間人均糧食占有量空間相關性逐漸增大，糧食生產呈區域化、集中化發展的特點，人均糧食占有量水平在空間上呈集聚態勢。對莫蘭指數值進行檢驗，發現2003年莫蘭指數P值<0.05，1.962.58，置信度為0.99，側面反應2006—2015年數據均真實可靠，空間集聚效應呈加強態勢。

2.2.2 熱點區域演化 由圖3可知，我國東北、華中、華南、東南沿海等區域空間集聚特征較顯著，西南、西北地區集聚特征不顯著。依據圖3可將其劃分為4個象限，每個象限代表1種人均糧食占有量的空間差異類型。第一，“高-高”集聚類型，主要表現為各個集聚區域及鄰近區域人均糧食占有量均為高值聚集。2003年“高-高”區域有內蒙古自治區、河北省、遼寧省，黑龍江省和吉林省人均糧食占有量明顯高于周邊區域，故沒有顯著性。2006—2015年散點圖中增加了黑龍江省和吉林省，主要是由于在惠農政策支持下，激勵了農民生產的積極性，我國各省份糧食產量均有提升，與東北區域糧食產量差距進一步縮小。近年來，高-高區域主要集中在華北、東北區域。第二，“低-低”集聚類型，主要表現為其區域人均糧食占有量及周邊區域都是低值集聚，2003年和2006年低值聚集省（市、區）為上海、浙江、福建、廣東、廣西、海南，分布在南方。該區域經濟發展水平普遍較高，人口稠密，耕地資源有限，因而表現為人均糧食不高。2009年低值區域增加了云南省，另外山地較多、糧食產量不穩定的寧夏回族自治區在2012年進入低值區，又在2015年退出低值區。第三，“高-低”集聚類型，表現為自身高而周邊低，稱為“凸點”。其分布區域一般為中部平原地區，并隨周邊高值區域和低值區域的變化而變化。此類區域較高值區域農業基礎水平相對較差，且基礎農業設施不完善。“高-低”聚類在LISA圖中一直保持在5～6個，其中重慶市在2012年由“高-低”集聚類型轉變為“低-低”集聚類型，說明其人均糧食占有量存在波動;江西省在2003年屬于集聚類型不顯著的區域，之后成為“高-低”集聚類型，說明江西省人均糧食占有量相對周邊區域有所提高。第四，“低-高”集聚類型，此類集聚主要表現為自身低而又被周邊高值區域環繞，稱為“凹點”。此類地區主要分布在農業條件較好的省域周邊或山區-平原的過渡地帶。由圖3可知，在2003年及2009—2015年僅有北京、天津2個直轄市為此類集聚類型;山西省僅在2006年成為此類集聚類型。在區位上，山西省為“華北屋脊”，農業生產條件脆弱而又干旱缺雨，常替代以種植多種經濟作物，故糧食產量時有波動。