中国东北粮食安全评价及政策模拟

何秀丽，刘文新

（中国科学院东北地理与农业生态研究所，吉林长春130012）

东北地区是我国重要的粮食主产区、商品粮供给区，同时是粮食增产潜力最大的地区[1]，对于保障国家粮食安全具有重要的战略意义。自“六五”时期开始，东北地区共建设商品粮基地县（市）110个，占全国商品粮基地县（市）的13%，是东北地区县（市）总数的72.85%，年提供商品粮3000-3500万t，是中国最大的商品粮战略后备基地[2]。

研究东北地区粮食安全问题，实质是研究东北地区粮食生产能力对于国家粮食安全的保障能力。按照粮农组织对粮食安全概念的界定，粮食安全包括：有效供给、有效需求以及合理的膳食结构。所以，全面系统的进行粮食安全评价需要对总量、供给量、需求量以及不同品种供需进行多角度剖析，并将“人本”层面的口粮安全列为粮食安全研究的重点。拟通过此文，系统评价东北商品粮基地对国家粮食安全的保障能力，对商品粮基地可持续发展提出相应对策建议，实现农业生产结构与国家粮食安全需求相适应，最终巩固东北商品粮基地在保障国家粮食安全中的重要战略地位。

1 中国东北粮食安全评价

1.1 粮食供给安全评价

自2006年下半年以来，全球粮价上涨引发了全球性粮食恐慌。粮食作为生活必需品，在一定时期或特殊时期（如粮荒年代）内，粮食生产难以遵循比较优势进行国际分工，其更应该遵循国家的安全战略[3]。中国作为粮食需求大国，避免因粮食危机导致社会动荡的关键在于确保粮食需求在较大程度上实现自给，实现粮食供给安全。在衡量中国东北地区粮食供给是否安全时，本文认为粮食总产量及其波动变化态势、人均占有量及其变化以及年提供的商品粮数量是其中的代表性指标。

（1）东北地区粮食增势显著

将1949年以来东北地区与全国的粮食产量作3年滑动平均（图1），可以发现东北地区与全国粮食变化趋势线非常接近，充分表明了建国至今东北地区作为保障国家粮食安全的战略地位长期存在。东北地区粮食产量不断增加，上升趋势显著，于1956-2006年实现了由2000万t到8000万t的跨越。其中，粮食产量由5000万t提升至7000万t的时间较短，在一定程度上表明，这个产量水平是以技术提升、基础设施完善、农田投入增加（包括机械动力、用电、化肥等）、科学农田管理等多重因素共同作用对以往粮食种植中不利因素矫正的结果，而7000万t产量升至8000万t则用了10年，表明此后土地产出能力对基础设施、生产投入以及科学技术的要求越来越高，产量提高的难度加大，但2008年后粮食产量又呈现出较好的增长态势，则可见东北地区粮食产量存在大幅提高的潜力。

图1 东北地区粮食产量与全国比较

东北地区粮食产量占全国比重的趋势变化（图2）表明，粮食产量的稳定性是亟需加强的。1949年，东北地区粮食产量占全国的比重约为13%，此后长期低于该水平，直到1990年，粮食产量占全国比重才重新达到13%。进入21世纪以来，东北地区粮食产量占全国比重逐步增大，由2000年的11.5%增至2008年的16.5%，2009年则下降为15.8%，但整体呈现出良好的上升趋势。总体而言，1990年代以来，东北地区粮食生产在全国粮食安全中的战略地位逐步提高，但稳定性需要加强。

图2 东北地区粮食产量占全国比重变化

（2）人均粮食拥有量与商品粮量增长

1970年代中国粮食生产格局由“南粮北运”转为“北粮南运”，因此将1970-2009年作为本文研究东北地区人均粮食占有量的时间段。1970-2009年，东北地区人均粮食产量由400kg以下增至800kg以上，同期全国人均粮食产量仅由300kg以下增至400kg左右，尤其自1980年代中期开始，东北地区人均粮食占有量得到较大幅度提升，与全国平均水平的差额呈逐年增大态势。

世界粮食危机线是人均370kg，而FAO指出衡量粮食安全的标准之一是“年人均粮食达到400kg以上”，所以，本文认为东北地区作为国家粮食主产区，粮食安全的界定应以400kg为下限，在商品粮计算过程中以此为标准。研究表明，1970年，东北地区人均粮食占有量为375kg，按照人均400kg来衡量则产量全部用于区域自给，没有余粮可供调出。在1970-1985年的16年里，有70%的年份人均年粮食占有量低于400kg，若严格按照此标准进行衡量，自1986年开始，东北地区正式发挥出商品粮基地的重要作用。1986年，东北地区人均粮食占有量465kg，可供调出商品粮615万t，此后，1990年商品粮突破1000万t，1996年突破 2000万 t，1998年突破3000万t，此后则一度下滑，至2006年商品粮数量再次突破3000万t，2006-2009年平均年调出商品粮保持在3000-3800万t。若以此水平进行估算，东北地区商品粮基地对于平衡全国人均年约380kg的粮食占有量起到了重要保障作用，维护了中国粮食安全。

1.2 粮食结构安全评价

粮食结构安全主要考察粮食种植结构或产量结构与需求结构是否能够很好的匹配，以避免因产需缺口或产需错位产生的粮食安全隐患。目前，东北地区已经形成了以玉米、水稻、小麦为主的种植格局，种植面积占90%以上（图3）；从产量结构来看，玉米、水稻产量占粮食总产量的比重和接近90%，其中水稻占30%左右（图4）。

图3 1985-2009年水稻、玉米种植规模比重

除饥荒年代外，粮食消费结构中品种之间可替代性不强。东北地区近5年水稻产量平均约为2500万t（按照出米率65%，则大米产量约1625万t），年居民消费大米约800万t，完全具备保障东北本区城乡居民膳食需求的能力，但若将保障尺度拓宽至全国范围，水稻产量则略显不足，玉米在当今饮食结构中所占的地位决定了其并不足以对保障“人本”粮食安全起到显著作用，粮食种植结构面临调整压力。

图4 1985-2009年水稻、玉米产量比重

1.3 耕地安全评价

对耕地安全的评价采用蔡运龙教授[4]所提出的最小人均耕地面积与耕地压力指数，最小人均耕地面积反映的是为保障一定区域粮食安全而需要的人均耕地数量底线，耕地压力指数则用来衡量区域耕地资源紧张程度。在对耕地安全进行测算时，选取1985、1990、1995、2000、2005、2009 等 6 个 时 间 断面，计算不同时期耕地资源所承受的压力水平及变化趋势。计算中所选用的具体参数值以东北地区总体水平为准，如粮食自给率100%、复种指数1.02等。东北地区最小人均耕地面积、耕地压力指数均呈现下降趋势，分别由1985年的0.18hm2、1.01下降至2009 年的 0.099hm2、0.48（表 1），这其中单位面积产量提高是产生变化的关键因素。从粮食安全的角度来看，东北地区耕地数量不仅保障区域自身粮食安全的需求，且保障人均400kg食物需求的最小人均耕地面积0.099hm2，而东北地区实际人均耕地数量是此数值的2倍多。由此可见，东北地区的耕地资源能够为国家粮食安全提供保障，且随着产出能力的提升，保障能力将逐步增强。

表1 东北地区最小人均耕地面积与耕地压力指数的变化

2 粮食安全情景模拟

2.1 模拟情景及主要方程设置原则

模拟不同情景下的粮食安全状况能够较好的对粮食安全进行政策调控。本文基于Vensim系统[5，6]构建东北地区粮食生产系统的SD模型，针对上文对粮食安全的评价视角设计2种情景进行模拟，包括（1）基于当前各项指标在1980-2009年的变化规律，计算出指标的增长率并由此对指标进行赋值，拟设为基准情景；（2）针对粮食结构安全调整水稻种植比例，拟设为种植结构调整情景。由于当前东北地区保障人均400kg粮食占有量的最小人均耕地面积仅为0.099hm2，而实际人均耕地面积达到0.2047hm2，耕地压力指数仅为0.48，所以东北地区有一半以上的耕地是用作商品粮的生产，耕地保障能力较强，故不设耕地调整情景进行模拟。模型设计主要基于粮食生产系统，将影响粮食单产的农业人口、农业机械总动力、化肥施用量、农村用电量、有效灌溉比重等指标纳入进来，将影响粮食播种面积的城市化率、耕地面积等指标纳入进来，将影响农田水资源供给的总供水量、非农产业用水量、城市综合用水量、单位耕地需水量等指标纳入进来。在确定单产水平的方程时考虑用回归分析，水稻单产与化肥施用量、农业机械总动力、农业人口、有效灌溉比重、农村用电量等5项指标的相关分析结果表明，相关性分别为0.862、0.637、-0.694、0.831、0.699，在 0.01 水平（双侧）上显著相关，回归分析结果显示R为0.836，R2为0.793，据此将水稻单产的方程设为：水稻单产=-186.178+4.454*化肥施用量-0.676*农业机械总动力+0.738*农业人口+60.254*有效灌溉比重+9.702*农村用电量；而在对玉米单产与这些指标进行回归分析时，效果并不理想，R2仅为0.257，同时相关分析的结果表明玉米单产仅仅与化肥施用量相关性良好，因此选择用化肥施用量对玉米单产进行线性拟合，得到方程式为：玉米单产=2.8955*化肥施用量+3976.6。

2.2 粮食安全情景模拟结果分析

基准情景模拟的结果（图5）显示出，2030年东北地区粮食产量为11796.9万t，其中水稻产量3529万t，玉米产量7735.8万t。按照参数设计，基准情景中将历年城市化变化率“年均涨幅0.52%”作为参数，城市化水平增长约10%达到61.27%，而耕地面积的方程设置是根据城市化率进行拟合而成，耕地面积减少约14%，因此粮食产量的提高主要来自于单产水平的贡献，2030年玉米、水稻单产水平达到7735.76kg/hm2和9959.27kg/hm2，分别是2010年的1.3倍和1.4倍。与粮食生产直接相关的各要素如农村用电量、农业机械总动力、化肥施用量等分别由 2010年的 369.8亿 kW·h、7701.9万 kW、691.47万t跃升至2030年的1456.31亿kW·h、21553.4万kW、1298.28万t，有效灌溉比重则由于供水总量的限制以及非农用水量的加大而呈现出先升后降的态势，由28%左右递升至32%又下降为26%左右。若仅从粮食安全角度来考虑，在城市化率年均增长0.52%的前提下，耕地面积降幅不大且与粮食生产相关的因素稳定增长态势显著，如图6显示，耕地压力指数已经降至0.4以内，同时结构安全系数提高了0.76，可认为保持影响粮食生产要素的现有变化趋势，则2010-2030年东北地区粮食总量安全与结构安全都能得到较好的保障。

图5 基准情景下东北地区粮食产量的模拟结果

图6 两种情景下结构安全系数与耕地压力指数的模拟结果

种植结构调整情景结果（图7）显示出，由于水田单位产量较之旱田略高，所以种植结构调整后，2030年粮食产量达到12392.3万t，较之基准情景高出约700万t。此外，水田产量增加促使结构安全系数提高，图6中显示出结构安全体系提高，人均口粮占有量相当于人均口粮需求量的3.3倍（基准情景为2.28倍），口粮保障能力增强。但是，由于单位水田需水量是单位旱田需水量的4倍以上，所以旱改水的水资源压力较大，在年供水增量不改变的前提下，有效灌溉比重下降至22%左右，比基准情景约低4%。受到供水制约，种植结构调整情景下的水稻单产水平总体低于基准情景，至2030年水稻单产水平差达250kg/hm2，呈现出差距愈来愈显著的态势。所以，虽然种植结构调整情景能够对粮食总量安全与结构安全提供较高保障，但是这种情景在实际操作中对农业供水需求亦更强烈。

图7 种植结构调整情景下东北地区粮食产量的模拟结果

3 结论

基于对东北地区粮食供给安全、结构安全与耕地安全的系统评价，以及应用SD模型模拟的基准情景和种植结构调整情景下中期尺度东北地区粮食产量的结果，得出的主要结论如下。

（1）东北地区粮食总量安全与耕地安全能够得到持续保证。按照东北地区1949-2009年粮食产量与1985-2009年耕地压力指数的变动态势，以及基准情景与种植结构调整情景下粮食总产量与耕地压力指数的模拟运行结果，可视为粮食产量稳定增长与耕地压力指数垂直下降趋势均较为显著，粮食总量安全与耕地安全能够得到保证。

（2）保障水资源供给能力是确保粮食结构安全的关键问题。由于粮食消费的品种之间替换性不强，所以本区域居民口粮以及外调商品粮中的口粮部分基本依赖着占粮食总产量中30%的水稻来供给，从水稻年产出与口粮年需求双向考虑，调整种植结构、增加水稻播种面积是保障粮食结构安全的有效途径。然而，种植结构调整情景下的运行结果显示，2010-2030年有效灌溉比重下降了6%，2030年可灌溉耕地面积比基准情景下减少了100万hm2。由于有效灌溉面积的下降，导致水稻单产水平降低，其产量提高完全依赖于种植面积的扩大。所以，提高水资源供给能力或农田利用灌溉系数来保障农业供水能力，是实现粮食结构安全的关键。

[1]刘兴土,武志杰.东北地区粮食生产潜力的分析与预测[J].地理科学,1998,18(6):501-509.

[2]何秀丽,张平宇,刘文新.东北地区粮食生产的时序变化及影响因素分析[J].农业现代化研究,2006,27(5):360-363.

[3]陈文胜,王文强.中国粮食安全:有争议的战略问题[J].中国市场,2010(11):50-51.

[4]蔡运龙,傅泽强,戴尔阜.区域最小人均耕地面积与耕地资源调控[J].地理学报,2002,57(2):127-134.

[5]李旭.社会系统动力学政策研究的原理、方法和应用[Z].上海:复旦大学出版社,2008.

[6]王其藩.系统动力学(2009年修订版)[Z].上海:上海财经大学出版社,2009.