粮食主产区耕地保护规模研究*——基于粮食需求与边际效益双视角

樊鹏飞，陈常优，梁流涛，李彦埔，王昊

粮食主产区耕地保护规模研究*
——基于粮食需求与边际效益双视角

樊鹏飞1，2*，陈常优1，2，梁流涛1，3，李彦埔1，2，王昊2

（1.河南大学规划设计有限公司，河南 开封475004；2.河南大学 环境与规划学院，河南 开封475004；3.河南大学 黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室，河南 开封 475004）

本研究从粮食需求和边际效益两个角度出发，对周口市进行耕地保护规模测算，结果如下：1）周口市2014年保障粮食需求的耕地规模为263645.84公顷，预计2020年会降到225634.75公顷；2）周口市土地效益最大化条件下的耕地保护规模为145758.60公顷；3）周口市2014年所拥有855175.25公顷耕地，远大于粮食需求和土地效益最大化条件下的耕地面积，耕地盈余规模为591529.41公顷；4）考虑到所承担的国家粮食安全任务，周口市耕地保护的最佳规模应不少于83万公顷。粮食主产区为国家粮食安全做出了巨大牺牲，建议从中央和地方两个层面来设计耕地保护补偿机制，满足其经济发展诉求。

耕地保护；边际效益；粮食需求；粮食主产区

1　引言

耕地作为人类最基本的生产资料和劳动对象，不仅是人类生存和发展的基本保障，更是国家粮食安全与可持续发展的战略支撑［1］。人多地少的基本国情决定了中国必须要实行最为严格的耕地保护制度，应该像保护大熊猫一样保护耕地［2］。近年来，通过建立基本农田保护制度、耕地数量与质量占补平衡制度和土地用途管制制度，中国逐步建立起了世界上最为严厉的耕地保护制度体系，一定程度上保障了耕地与粮食安全［3］。但是，随着近年来工业化和城镇化的刚性发展，越来越多的耕地遭到了占用和破坏，已经严重威胁到了国家粮食安全与区域可持续发展［4］。以2009年8月国家发改委《关于印发河南省粮食生产核心区建设规划的通知》为标志，河南省粮食生产核心区建设正式上升为国家战略，其目标是到2020年，在保护全省1.03亿亩基本农田的基础上，粮食生产用地稳定在7500万亩，粮食生产能力达到6500万吨，成为全国重要的粮食生产与稳定增长核心区。但与此同时，中原经济区和郑州航空港经济综合实验区建设也上升为了国家战略［5］，这一方面给河南省带来了前所未有的发展机遇，另一方面伴随而来的工业化和城镇化，极易引起区域内建设用地的扩张和生态环境恶化，从而给核心区内耕地保护和粮食安全带来严重威胁［6］。一个地区的耕地数量与质量状况将会决定一个区域的粮食产出水平和可供养人口规模。科学测算粮食主产区耕地的供需状况，制定合理的耕地保护规模，可以量化粮食主产区所承担的耕地保护责任，可以有效缓解粮食主产区耕地保护责任和经济建设诉求之间的矛盾，对于促进河南省在全国率先走一条兼顾耕地保护和经济发展的“三化”协调道路也具有积极意义。

目前对于耕地保护规模的研究主要集中在耕地资源价值评估［7］、耕地保有量预测［8］、耕地保护补偿机制构建［5，8］、人均耕地警戒值与粮食自给率测算［9，10］等方面，基于粮食需求和边际效益双视角确定耕地保护规模的研究还比较少，而针对粮食主产区的研究更是乏善可陈。鉴于此，本研究尝试借用经济学中的柯布-道格拉斯生产函数，从边际效益视角分析耕地在农业和非农业部门中的边际效益，并以保障粮食需求为基础，确定最优的耕地保护规模。

2　研究区概况与数据来源

2.1研究区概况

地处中原地区的河南省耕地资源禀赋优异，是我国传统的农业大省和粮食生产核心区。我国2014年的粮食总产量为60710万吨，河南省占到其中的9.5%，达到5772.3万吨。河南省粮食生产核心区建设上升为国家战略，对于区域内耕地保护提出了更为严格的要求。周口市位于河南省东部，土地总面积11959.45 km2，约占河南省的7.16%，区域内地势平坦、土壤肥沃，耕地资源极其丰富［10，11］。作为国家重要的粮食生产核心示范区，周口市2014年的耕地保有量为85.52万公顷，粮食总产量达到806.61万吨，粮食单产为7258.83 kg/公顷，被称为“中原粮仓”（图1）。近年来，随着城镇化、工业化和农业现代化的快速发展，粮食主产区内大量农户开始把耕地流转出去，自己选择了进城务工和城市定居，这使得粮食主产区内的粮食需求量迅速下降，对于耕地保护规模的保有量也产生了深远影响。2014年周口市年末全市常住人口880.49万人，城镇化率36.19%。因此，本研究选择了这种情况较为普遍的周口市作为研究区域，通过构建模型和大量数据运算来测算出耕地保护的最佳规模，为耕地保护补偿标准的制定提供参考。

2.2数据来源和部分数据测算说明

基础数据来源于《中国统计年鉴（2001～2015）》 《中国农村统计年鉴（2001～2015）》《中国环境统计年鉴（2001～2015）》《中国国土资源统计年鉴（2015、2010、2005）》《河南省统计年鉴（2001～2015）》《河南省土地利用现状数据集》《河南省农村统计年鉴（2001～2015）》《周口市各县区统计年鉴（2001～2015）》《周口市国民经济和社会发展统计公报（2004～2015）》，相关影像数据和大量实地调查资料。由于部分数据是通过间接测算得到，需要进行简要说明：

图1　研究区域示意图Fig.1　Sketch map of the study area

（1）在人均用粮量预测中，参考《国家粮食安全中长期规划纲要（2008～2020年）》公布的2010年中国居民人均粮食消费量为389 kg，联合国粮食及农业组织（FAO）提出的人均粮食需求量400 kg标准，结合周口市农业局公布的数据，最终确定周口市2014年人均粮食消费量为395 kg。对于2020年的人均粮食消费量，主要参考卢良恕院士提出的到2020年中国建成小康社会时人均粮食消费量应在430 kg左右，并结合世界银行发布的《中国经济简报》中预测2020年中国人均粮食消费量为479 kg，通过咨询专家意见，最终确定2020年周口市人均粮食消费量为455 kg。

（2）在需求规模和边际效益规模计算过程中，一个关键点就是确定粮食主产区内的人口数量。为了更加科学和贴近实际，本研究利用周口市统计局提供的数据计算了农村现实人口规模，可利用公式：（农林牧渔业从业人员 +其供养人口）=农林牧渔业从业人员 +农林牧渔业从业人员×（乡村人口-农村从业人员数）/农村从业人员数（即为每个农村从业人员供养人数）。同样的，在计算农业部门劳动力投入时，本研究也只计算实际的农业从业人数。

（3）在耕地社会保障价值测算中，依据周口市人力资源和社会保障局公布的数据，2014年社会养老保险参保率为97.2%，城镇居民养老保险为575.25元，农村居民人均收入7742元，城镇居民人均收入19742.4元。利用周口市耕地总面积和农村现实人口数计算得到2014年的农村人均耕地面积约0.18公顷。

（4）在耕地社会稳定价值测算中，按照河南省民政厅和财政厅公布的《关于2016年提高最低生活保障标准和补助水平及农村五保供养标准的通知》中农村低保标准原则上不低于2900元/年的规定，确定2014年周口市农村最低生活保障额为2900元/年。

（5）在耕地生态价值测算中， 根据《周口统计年鉴（2015）》公布的小麦、玉米、棉花、花生、大豆、蔬菜的播种面积和产量，其价格参照《全国农产品成本收益资料汇编（2015）》公布的数据。

3　研究思路与模型方法

3.1研究思路

本研究分别基于粮食需求模型和边际效益模型测算耕地保护面积，并通过与现有耕地面积的比较，确定最终的耕地保护规模。由于粮食主产区中存在大量长期外出务工和定居城市的人员，他们大多把耕地进行了流转，为了科学的计算耕地保护规模，本研究把这部分人员进行了剔除，只计算长期居住和生活在农村的人员，把其定义为农村现实人口。1）粮食需求的预测：收集全市近10年的耕地面积、农作物播种面积、粮食播种面积、粮食产量和农村现实人口等数据，运用SPSS19.0软件和相关预测方法，对影响粮食需求的六个指标，即粮作比、粮食单产、复种指数、粮食自给率、人均用粮量和农村现实人口进行定量预测，可以测算得到保障粮食需求的耕地面积。2）边际效益的测算：利用2003～2014年间全市的GDP、资本、劳动力和土地4个生产要素构建C-D生产函数，并运用EVIEWS6.0软件进行模拟。针对耕地外部性价值，本研究采用市场替代法来测算社会价值，当量因子法测算生态价值，用两者之和来表示耕地外部性价值［12］。（3）将计算得到的保障粮食需求的耕地面积和边际效益相等的耕地面积与现有耕地面积进行比较分析，最终确定既满足粮食安全要求又符合周口市经济发展的耕地保护规模。

3.2模型方法

3.2.1模型假设与限制条件

模型假设：1）土地在农业部门的效益包括经济效益、社会效益和生态效益三部分，其中社会和生态效益都为外部性效益；2）土地在农业部门和非农业部门的经济效益都取决于土地、资本和劳动力的投入。

模型限制条件：1）本研究所涵盖的土地在农业和非农业部门之间被完全分配；2）出于对粮食主产区的战略定位，耕地保护规模必须大于等于粮食需求规模。

3.2.2模型函数

根据假设和限制条件，建立模型函数［13］：

式中， Y表示土地在农业和非农业部门中的总效益，K 、L和D分别表示资本、劳动力和土地的投入，SW和EW分别表示农业领域单位土地的社会效益和生态效益。1和2具体表示农业领域和非农业领域。1*D表示满足粮食需求的规模。当时，耕地保护规模1'D既能满足粮食需求，又能够实现其经济效益最大化；当?时，耕地保护规模1*D在满足粮食需求前提下，已经实现了效益最大化。

计算保障粮食需求的耕地面积公式：

式中，1*D表示保障粮食需求的耕地面积，P表示农村现实人口，F表示人均用粮量，η表示粮食自给率，G表示粮食播种面积占总播种面积比，R表示复种指数，C表示粮食单产。

本研究把耕地的社会价值定义为耕地的社会保障和社会稳定价值之和。利用市场替代法，即用社会养老保险替代的方式测算社会保障价值，用农村人均月最低生活保障金来测算社会稳定价值，公式如下［14］：

式中，SW表示耕地的社会总价值；1SW表示耕地社会保障价值，2SW表示耕地社会稳定价值，

式中，EW表示单位耕地生态价值，aE表示单位当量因子价值量，i表示作物种类， mi表示第i种农作物播种面积，pi表示第i种农作物价格，qi表示第i种农作物单产，M表示n种农作物的总播种面积；1/7为调节系数。I1表示农村现实人口的人均收入，S表示城镇居民人均养老保险， I2表示城镇居民人均收入，P表示农村人均耕地， r表示耕地收益还原率（取近五年一年期银行存款利率平均值3.05%）。B表示农村最低生活保障金； m表示单位耕地所承载农村人口。

本研究利用当量因子价值量法测算耕地的生态价值。根据“中国生态系统单位面积生态服务价值当量表”的显示，在农田生态系统中食物生产、原材料生产、气体调节、气候调节、水文调节、废物处理、保持土壤、维护生物多样性、提供美学景观的因子当量分别为1.0、0.39、0.72、0.97、0.77、1.39、1.47、1.02、0.17，因子之和为7.9［11，15］。本研究利用此因子当量进行生态价值测算，公式如下：

土地作为农业部门和非农业部门的生产要素，可以把其各自的生产函数设定为C-D生产函数（柯布—道格拉斯生产函数）。在本研究中，土地在农业部门的效益包括经济、社会和生态效益，而在非农业部门中只包括经济效益，具体公式如下：

式中，Y1和 Y1'分别表示农业产值及其外部性效益，K1、L1和D1分别表示农业资本投入、农业实际从业人数和耕地面积，α、β和γ分别表示资本、劳动力和耕地投入的弹性系数，WS和WE分别表示单位耕地的社会效益和生态效益，Y2、K2、L2和D2分别表示非农业的产值、资本投入量、从业人数和建设用地面积。

根据所构建的生产函数（5）-（6），可以对土地面积分别求导，结合假设条件 ，可分别计算得到土地在农业和非农业部门的边际效益，具体公式如下：

式中，MC和MR分别为土地在农业和非农业部门的边际收益，当MC=MR时，土地的总效益实现最大化，D1'此时即可得到边际效益相等时的耕地面积 。

4　结果与分析

本研究利用上述研究思路和模型方法，分别从粮食需求和边际效益角度测算了粮食生产核心示范区周口市的耕地保护面积，并结合现有的耕地保护规模进行比较分析。

4.1基于粮食需求的耕地保护面积测算

本研究在预测周口市2020年农村实际人口规模基础上，通过预测2020年周口市的人均粮食消费量，计算得到周口市满足农区实际需求的粮食数量，再通过计算粮食单产来最终确定保障粮食需求的耕地面积。具体通过年均增长率模型、回归分析模型和灰色系统模型对人口、人均用粮、粮食自给率、粮作比、复种指数和粮食单产六个因子进行定量和定性预测［16］，最终结果见表1。

表1　保障粮食需求的耕地保有量预测表Table 1　The forecast of cultivated land to ensure grain demand

4.2基于边际效益的耕地面积测算

根据上述测算模型，可以对土地在农业部门和非农业部门的生产函数两边取对数，通过构建双对数面板计量模型完成边际效益测算：

本研究借助上述面板数据模型，利用EVIEWS6.0软件，对周口市2004～2014年间农业和非农业的产值、资本投入、从业人数、耕地和建设用地面积进行数据处理，并采用普通最小二乘法（OLS）对公式10-11进行估计，具体结果见表2。

表2　周口市2004-2014 年农业部门和非农业部门C-D函数估计结果Table 2 Estimation results of the C-D production function of department of agriculture and non-agriculture sector from 2004 to 2014 in Zhoukou city

将相关系数代入公式（5）和（6）利用MATLAB7.0软件对 和 求取导数，可以分别测算出当前周口市耕地和建设用地的边际效益，并在此基础上根据公式（9）测算出边际效益相等条件下的耕地面积，具体结果见表3。

表3　2014年周口市耕地与建设用地边际效益和边际效益最优耕地规模Table 3　M arginal benefit of arable land and construction land and the optimal scale of the arable land

4.3结果分析

通过需求测算模型，可以测算出周口市农区2014年保障粮食需求的耕地面积为263645.84公顷。随着工业化和城镇化的快速推进，预计到2020年周口市土地流转规模将会占到耕地总面积的38%。伴随着大量农业人口转移到城市，经测算到2020年周口市农区保障粮食需求的耕地面积将会降低到225634.75公顷。通过边际效益测算模型，可以测算出在实现农业和非农业部门边际效益相等时，周口市的耕地保护面积为145758.60公顷。根据调查数据，周口市2014年拥有的耕地面积为855175.25公顷，计算得到耕地2014年耕地的盈余规模多达591529.41公顷，并且这种盈余状态会一直会延伸到2020年。

通过分析发现，作为传统农区的周口市存在大量的耕地资源盈余，这些盈余的耕地资源有效补充了其他耕地资源不足省份的粮食需求。测算结果表明，当前乃至未来很长一段时间内周口市以及河南省都承担着国家粮食安全的重任。周口市土地效益最大化条件下的耕地面积远低于保障粮食需求所需要的耕地面积。这主要是由于相对于二三产业，农业种植的比较效益低，耕地天然具有向建设用地转化的经济动力，从而就在理论上出现了耕地面积比重较低的效益最大化现象。尽管现实中耕地向建设用地的转化主要受区域经济发展动力、城市扩张潜力、人口城镇化水平等多重因素的影响，但这种天然存在的转化动因也从侧面论证了实行耕地保护外部性补偿的必要性。现实耕地面积远高于保障粮食需求耕地面积的情况，使得周口市完全能够满足自身的粮食需求，选择土地效益最大化条件下的耕地保有量145758.60公顷，即可既能满足区域粮食安全又能发挥土地的最大效益。但是，河南省作为全国重要的粮食主产区，周口市也作为重要的粮食生产核心示范区，承担着保障国家粮食安全的战略重任。从总体利益角度考虑，国家粮食安全的重要性必然远高于区域经济效益。因此，在考虑国家粮食安全的背景下，参考河南省建设粮食生产核心区所制定的战略目标，到2020年周口市耕地的最佳保有量应该不少于83万公顷。

应该看到，周口市以及整个河南省为国家粮食安全做出了重大经济牺牲，建议经济发达的粮食调入省份在产业转移、城市准入方面给予粮食主产区更多的支持，中央政府也要增加对粮食主产区的耕地保护补偿规模。在研究中笔者对于耕地保护补偿有了一些新的认识。调查发现，粮食主产区内农户兼业情况较为普遍，外出务工和城市定居的农户比重越来越大，农户大多把耕地流转了出去（周口市2014年耕地流转比重达到20.28%），耕地资源逐渐成为了农户的一项资产而不再是唯一的谋生手段。给予直接的资金补偿，并不能激发这部分农户继续从事农业生产，城镇化和完全市民化才是他们的最终走向。笔者建议，对于粮食主产区耕地保护补偿方式，应当以政策性补偿为主，资金补偿为辅。对于有耕地流转意愿的农户，应当在城市购房、城市户籍准入、城市教育与医疗、城市养老保险等方面给予政策支持，政府也可以利用耕地保护基金对这部分农户的耕地承包权进行永久性买断。对于有继续从事农业生产意愿的农户，建议给予相应的资金支持，鼓励他们进行规模化、精细化经营。

总体来说，周口市当前的耕地保护规模是合理的，“十三五”时期要在保持耕地总量不减少的基础上逐渐提高耕地质量，严格执行土地用途管制和耕地占补平衡制度，推进高标准基本农田建设和永久基本农田划定，积极引导农地流转和农业规模化经营，保障粮食主产区内耕地的数量不减少、质量有提高。中央和地方政府在实施耕地保护补偿时，不光要考虑某区域耕地保护的盈余情况，还要考虑耕地保护过程中所损失的机会成本，以及现实中耕地流转状况，建立既符合国家粮食安全战略又满足地区经济发展诉求的耕地保护补偿激励机制。

5　结论与讨论

本研究分别基于粮食需求和边际效益两个角度，通过构建粮食需求模型和边际效益模型，测算周口市的耕地保护面积，并通过与现有耕地面积进行比较，最终确定了周口市耕地保护最佳规模，得到了一些有意义的结论：

（1）通过对区域内粮食单产、复种指数、粮作比、粮食自给率、人口和人均用粮量的公式运算，测算出周口市2014年保障粮食需求所需的耕地面积为263645.84公顷，单位耕地社会和生态价值分别为452367.48元/公顷和28432.65元/公顷。利用边际效益模型计算得到的周口市耕地保护规模为145758.60公顷。利用年均增长率模型、回归分析模型和灰色系统模型，预测周口市到2020年满足粮食需求的耕地规模为225634.75公顷。2014年年周口市拥有的耕地规模为855175.25公顷，耕地盈余规模多达591529.41公顷，可以看出周口市当前乃至到2020年的耕地都会处于盈余状态，耕地规模足以满足社会经济发展的各项需要。但是，考虑到国家粮食安全战略，本研究认为到2020年周口市耕地最佳保有量应该不少于83万公顷。对于粮食主产区的经济发展诉求，一方面通过耕地赤字地区财政转移支付或政策性帮扶等方式来提供横向补偿，另一方面通过中央政府构建的耕地保护补偿机制实现资金和政策方面的纵向补偿。

（2）本研究基于粮食需求和边际效益双视角，定量测算和分析了粮食主产区耕地保护的目标任务和利益诉求，提出了合理的耕地保护规模和补偿建议。针对当前的耕地保护补偿更多的是基于粮食需求，本研究认为还应该考虑土地效益最大化的经济规律，从边际效益和粮食需求两个方面进行综合考虑。建议耕地保护补偿方案的设计，按照以粮食需求耕地规模与现有耕地规模的差值为主体，边际效益相等耕地规模与现有耕地规模的差值为辅助部分的思路进行制度设计。

（5）耕地保护规模研究是一个复杂问题，不仅涉及了经济而且也牵涉到了政治，在实际操作过程中还要考虑区域协调、地方博弈、国家安全、地方利益诉求等多个方面。本研究只是结合地区实例，为耕地保护规模研究提供了一个研究思路，对于如何设计出一个最大化满足各方利益诉求的耕地保护机制，将是今后研究的重点方向。

/Referen ces

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Study on the Scale of Arable Land Protection in Major Grain Producing Area——Based on Grain Demand and Marginal Benefit

Fan Pengfei1，2， Chen Changyou1，2， Liang Liutao1，3， Li Yanpu1，2， Wang Hao2
（1.Henan University Planning&Design Co. Ltd， Kaifeng Henan475004； 2.College of Environment and Planning， Henan University， Kaifeng Henan 475004； 3.Key Laboratory of Geospatial Technology for M idd le and LowerYellow River Regions， M inistry of Education， Henan University， Kaifeng Henan 475004）

This study attempted to estimate the scale of cultivated land in Zhoukou City， which is based on the view of grain demand and marginal benefit， the results show that∶ 1） In the premise of food security in 2014 and 2020 ， the need of cultivated land area is respectively 263645.84 hectares and 225634.75 hectares；2） The scale of cultivated land protection is 145758.60 hectares under the condition of maximum benefit；3） By contrast， the current number of cultivated land was far greater than the quantity under the condition of grain demand and marginal benefit， and the surplus on cultivated land is 591529.41hectares in 2014； 4）Take account of the national food security tasks， the optimal size of farm land should be no less than 830，000 hectares. Major grain producing area have made great sacrifices for the national food security. It is suggested that the compensation mechanism of cultivated land protection should be designed from two aspects of the central and local administrative，which serving the purpose of meeting area economic development demand.

cultivated land protection； marginal benefit； grain demand； major grain producing areas

F301.2

A

1672-5603（2016）03-046-7

国家自然科学基金项目（41301641）、国家博士后科学基金项目（2013T60695）.

*第一作者简介樊鹏飞，1990年生，硕士研究生，主要从事土地利用与估价研究。E-mai：18438703566@163.com

2016-6-21；改回日期：2016-7-25。