中国粮食生产与消费的区域格局演变*

何 友，曾福生

(湖南农业大学经济学院，长沙 410128)

0 引言

中国粮食安全问题一直备受政学两界密切关注， 2004年中国实行新粮食政策以来，国家在支持粮食生产和发展方面的政策力度不断加大， 2015年粮食总产量达到6.214 3亿t，实现“十二连增”， 2016年粮食产量仍然可观。2016年全球饥饿指数(Global Hunger Index)[1]中指出中国得分为7.7分，较2008年已下降了3.8分，表明中国的粮食安全状况得到改善。与此同时，玉米、稻谷阶段性过剩特征明显，小麦优质品种供给不足，中国粮食问题从总量不足转变为结构性矛盾，供求区域性和品种性矛盾将是未来一个时期中国粮食生产所面临的现实情况。

受自然因素和经济因素的影响，自20世纪70～80年代开始中国的粮食增长中心由南方向北方和由东部向中部推移[2-3]，中国传统的“南粮北调”格局被“北粮南运”格局所取代[4-5]，粮食生产区域格局发生改变； 同时各区域逐渐形成了自身的社会经济结构与农业发展定位，受人口流动、加工业、畜牧业等产业发展布局以及城镇化的发展等因素影响，粮食消费形成显著的区域差异[6-7]，从而形成粮食产需区域发展不平衡的格局[8]。在研究粮食区域分布格局方面，大都运用空间自相关[9]、地理信息系统(GIS)[10-11]、MI指数[12]、ESDA、重心迁移、GWR[13]等方法对粮食空间格局进行测定。现有文献为保障区域粮食安全提供了很多思路，但大都从粮食生产或消费等单一的角度对区域粮食格局演变进行描述，较少考虑各区域或省份之间粮食生产、消费等方面的互补性与联系性，运用空间计量经济学的相关模型对格局演变进行测定仅考虑相邻区域间的空间关系，而粮食生产和消费在邻域间的相互影响程度甚微。文章将运用空间经济学的重心模型测算中国稻谷、玉米和小麦的生产与消费重心轨迹，研究粮食生产重心和消费重心的耦合程度，探索在新形势下保障国家粮食安全的新思路。

1 理论模型与数据来源

1.1 理论模型

1.1.1 重心的基本内涵

重心最先用于力学，是指在区域空间上存在某1点，其各个方向上的力量对比保持相对均衡[14]。重心模型可用坐标、移动方向和角度以及偏移距离来衡量。基于粮食生产和消费的分散性，在具体研究中测定研究区域内所有从事粮食生产和消费地区的实际位置几乎不可能完成。因此，假设全国省际区域为1个均质平面，各省级区域的粮食生产或消费重心集中于各省的几何重心[15]。

(1)

(2)

式(1)(2)中,X、Y分别表示1个区域内某种属性的重心经度值和纬度值；Xt、Yt分别表示第i个二级区域中心的经度值和纬度值；Gi表示第i个二级区域的某种属性的数量值。

1.1.2 重心空间区位年际移动方向

i、j分别表示两个不同的年份； (xi，yi)、(xj，yj)分别代表第i年和第j年的重心的地理坐标(经度值和纬度值)；k表示年份，k+1 表示邻后的年份，则相邻年份重心移动方向为：

θ(k+1)-k=arctg[(yk+1-yk)/(xk+1-xk)]

(3)

式(3)中，k为正整数。

1.1.3 重心空间区位年际移动距离

测度不同年际区域重心空间区位移动距离公式：

(4)

式(4)中,D代表不同年际间某种属性重心移动的距离；R为常数，一般取111.111，即1个经纬度的平面距离。通过粮食生产与消费重心的空间距离的变化研究两者在空间匹配性的变化，即“重心偏离度”。

1.1.4 重心耦合性分析模型

重心耦合性分析主要从空间重叠性和变动一致性两个方面开展。空间重叠性用两者的空间距离度量，距离远表示耦合性低，反之，则耦合性高，E、P为不同重心相同年份的坐标。

(5)

变动一致性指两种重心相对上一时间点移动的矢量夹角，用θ表示，其中，θ的取值范围为0°≤θ≤180°，用θ的余弦值C作为一般性指数，-1≤C≤1，当C=-1时，表示二者方向相反，C=1时，表示二者方向相同。根据余弦定理：

(6)

1.2 数据来源及处理

由于低于省级单元的粮食消费数据难以计算，且以省域为单元与以县级为单元的粮食空间重心及变动轨迹具有高度一致性,为了便于统一分析粮食生产和消费的变化，因此测算过程中选取中国大陆31个省(市)为研究对象单位。我国的粮食生产以谷物为主，产量一般占粮食总产量的90%左右，主要包括稻谷、小麦和玉米三大类。粮食安全的重点放在口粮和饲料粮的安全供给，提及中国粮食安全水平时，采用谷物代替粮食，更具有代表性。因此将稻谷、玉米和小麦作为研究对象，没有将大豆纳入其中。粮食产量数据来源于历年(2001～2015年)《中国统计年鉴》《中国农业统计资料》和黑、吉、辽等31个省区历年(2001～2015年)统计年鉴以及历年其他相关统计年鉴，粮食消费量基于年鉴数据计算而得。由于中国大陆31个省(市)并非都种植稻谷、玉米和小麦，根据历史数据，中国13个粮食主产省粮食产量占全国总产量的比重基本在75%以上，因此该文以产量总和超过全国粮食产量的75%的省域为研究对象，每个省份坐标以几何中心的经纬度为标准。

2 粮食安全区域格局演变轨迹——基于重心模型的分析

2.1 粮食重心

自然条件、社会经济、宏观政策等因素的变化会引起区域粮食生产和消费的变化，其重心也随之变化。将连续时间序列的重心联结形成该时段内重心的移动轨迹，通过轨迹的变化得出粮食生产、消费的空间演变特征与变化趋势。通过ArcGIS10.2提取各省级行政区几何重心地理坐标，分别建立重心坐标与对应属性的数据库。

综合2000～2014年中国31个省(市)的粮食作物产量和消费数据，代入式(1)(2)中计算历年各省(市)的粮食生产重心坐标和消费重心坐标，将重心坐标代入式(3)(4)计算历年各种重心的空间移动距离和移动方向。

从计算结果可知，稻谷和玉米生产向东北迁移，但主要消费地区偏向南方； 小麦的生产处于稻谷和玉米的过渡地带，消费主要在华北、东北地区，与实际粮食分布情况相符。

2.2 基于粮食生产视角的粮食安全格局演变

2.2.1 稻谷

2000～2014年，中国稻谷生产重心大部分位于湖北省东北部，仅有2013年和2014年位于安徽省境内(图1)。该阶段北方地区温度上升，东北地区种植水稻环境得到优化， 15年间粮食生产重心整体向东偏北61.79°方向移动了197.67km，其中向北移动174.20km，向东移动93.438 8km，稻谷产量“南退北进”的趋势十分明显。整体来看， 2000～2014年稻谷生产重心变化整体呈现“西南—东北”的趋势，累计移动519.60km，南北向波动距离范围为183.84km，东西向波动距离范围为180.77km。期间有11次向北移动，移动频次为73.33%，北向年度平均移动距离为33.95km，而3次较大的向南移动，致使南向年度平均移动距离达到48.728km。中国稻谷生产重心表现为一段明显的波浪式曲折运动，整体可分为3个阶段：

(1)2000～2002年，稻谷生产重心由(28.427°N， 111.590°E)北移至(28.358°N， 111.640°E)，期间总体移动了13.15km，但移动方向上经历“东北—西北”的转变， 2000～2001年朝东偏北27.73°方向移动15.56km， 2001～2002年向西偏北22.61°方向移动15.35km。

(2)2003～2004年，稻谷生产重心由(29.778°N， 114.295°E)移至(30.235°N， 114.713°E)，朝东偏北47.44°方向移动68.70km。

(3)2005～2014年，稻谷生产重心由(29.963°N， 113.849°E)快速北移至(31.412°N， 115.476°E)，朝东偏北41.69°方向移动了242.09km。

2.2.2 玉米

2000～2014年，由于玉米加工业的发展导致玉米需求量增大、播种面积快速增长以及覆膜机械等农业技术不断推广等，东北、华北等地区玉米产量急速攀升，中国玉米生产重心陆续穿过河北省、渤海和辽宁省，持续向东北方迁移。15年间，玉米生产重心整体向东偏北46.27°方向移动了424.44km，其中向北移动293.37km，向东移动306.73km。整体来看， 2000～2014年玉米生产重心变化整体呈现在东西向波动的趋势，累计移动713.82km，南北向波动距离范围为293.37km，东西向波动距离范围为313.43km。期间有11次向北移动，移动频次为78.57%，北向年度平均移动距离为44.44km，远高于南向年度平均移动距离15.43km。根据图2，玉米生产重心变动轨迹可分为3个阶段。

(1)2000～2005年，玉米生产重心由(38.179°N， 116.804°E)快速北移至(40.086°N， 119.226°E)，沿东偏北38.22°方向移动了342.42km。

(2)2006～2008年，玉米生产重心由(40.057°N， 119.166°E)移动至(40.174°N， 119.117°E)，呈现“V”形的趋势发展。

(3)2009～2014年，玉米生产重心由(40.102°N， 118.981°E)相对缓慢地移动至(40.82°N， 119.565°E)，沿东偏北50.86°方向移动了102.87km。

图1 稻谷生产重心变动轨迹 图2 玉米生产重心变动轨迹

图3 小麦生产重心变动轨迹

2.2.3 小麦

由于小麦的生长特性，小麦种植大都集中在北方地区， 2000～2014年，中国小麦生产重心基本位于山东省西部和河南省东北部地区。15年时间中，小麦生产重心整体向东偏北2.17°方向移动了146.36km，其中向北移动5.56km，向东移动146.25km。较北方冬麦区而言，南方冬麦区小麦生产表现出相对稳定的低产状况； 而春麦区小麦生产呈现低而不稳的状态。整体来看， 2000～2014年小麦生产重心变化整体呈现在东西向波动的趋势，累计移动713.82km，南北向波动距离范围为63.01km，东西向波动距离范围为245.9km。期间有4次向北移动，移动频次为28.57%，北向年度平均移动距离为100.74km，远高于南向年度平均移动距离31.09km。总体而言，小麦生产重心变动轨迹可分为3个阶段。

(1)2000～2002年，小麦生产重心由(28.427°N， 111.590°E)平缓地移至(28.358°N， 111.640°E)，朝西偏南19.11°方向移动23.45km。

(2)2003～2008年，小麦生产重心由(29.778°N， 114.295°E)以南北波动的形式移至(30.235°N， 114.713°E)，整体而言向东偏北1.66°方向移动111.48km。

(3)2009～2014年，小麦稻谷生产重心由(29.963°N， 113.849°E)移至(31.412°N， 115.476°E)，朝东偏南10.8°方向移动过250.25km。

2.3 基于粮食消费视角的粮食安全格局演变

图4 稻谷消费重心变动轨迹

2.3.1 稻谷

2000～2014年，由于稻谷主要作为南方地区的主粮，中国稻谷消费重心全部位于湖南省东北部。15年间，稻谷消费重心整体向西偏南46.71°方向移动46.06km，其中向南移动33.52km，向西移动31.59km。国内人口流动规模、物流设施以及饮食文化等因素的变化，居民稻谷消费习惯悄然改变。整体来看， 2000～2014年稻谷消费重心变化整体呈不规则分布，累计移动413.1km，南北向波动距离范围为60.95km，东西向波动距离范围为143.57km。期间有7次向北移动，移动频次为50%，北向年度平均移动距离为32.39km，高于南向年度平均移动距离26.62km。总体来看，稻谷消费重心变动轨迹可分为3个阶段。

图5 玉米消费重心变动轨迹 图6 小麦消费重心变动轨迹

(1)2000～2007年，稻谷消费重心由(28.47°N， 111.590°E)移至(28.2°N， 111.994°E)，向东偏南38.51°方向移动了51.49km。

(2)2008～2011年，稻谷消费重心由(28.499°N， 111.969°E)快速移至(27.95°N， 111.99°E)，向东偏南87.8°方向移动了60.99km。

(3)2012～2014年，稻谷消费重心由(27.959°N， 111.956°E)快速移动至(28.125°N， 111.306°E)，向西偏北14.36方向移动了74.60km。

2.3.2 玉米

2000～2014年，中国玉米消费重心位于湖南省东北部和湖北省东南部。由于玉米生产与消费具有较大的区域差异性，全国范围内玉米贸易产业迅速发展。2000年以前，国内玉米消费以饲用为主，空间分布范围较广，随着华东、中南等地区工业化和城镇化的发展，对玉米的需求不断增加，玉米消费重心整体向东偏南77.42°方向移动72.83km，其中向南移动71.08km，向东移动15.87km。整体来看， 2000～2014年玉米消费重心变化整体呈现不规则分布，累计移动413.10km，南北向波动距离范围为169.88km，东西向波动距离范围为238.62km。期间有4次向北移动，移动频次为28.57%，北向年度平均移动距离为84.25km，而南向年度平均移动距离为45.65km。总体来看，玉米消费重心变动轨迹可分为3个阶段。

(1)2000～2007年，玉米消费重心由(29.58°N， 113.4°E)移动至(29.15°N， 113.79°E)，沿着东偏南46.94°方向移动63.71km。

(2)2008～2011年，玉米消费重心由(29.23°N， 113.56°E)移动至(29.15°N， 111.72°E)，呈现“V”形的趋势发展。

(3)2012～2014年，玉米消费重心由(29.76°N， 114.12°E)移动至(28.937°N， 113.539°E)，沿着西偏南48.82°方向移动了31.04km。

2.3.3 小麦

2000～2014年，中国小麦消费重心大部分年份分布于山西省东南部，仅有2000～2002年分布在河南省西北部。15年间，小麦消费重心整体向西北方向移动232.68km，其中向北移动102.13km，向西移动209.07km。小麦消费重心变化整体呈现“东南—西北”的趋势，累计移动701.06km，南北向波动距离范围为139.42km，东西向波动距离范围为253.83km。期间有10次向北移动，移动频次为71.43%，北向年度平均移动距离为37.93km，而南向年度平均移动距离达80.45km。总体而言，小麦消费重心变动轨迹表现为波浪式向西北移动，可分为两个阶段：

(1)2000～2011年，小麦消费重心从(35.36°N， 114.44°E)沿西偏北40.21°方向移动214.33km，到达(36.6°N， 112.967°E)。

(2)2012～2014年，小麦消费重心从(36.61°N， 113.07°E)沿西偏南33.09°方向移动68.29km，到达(36.28°N， 112.56°E)。

3 中国区域粮食安全演变的耦合态势分析

将计算所得稻谷、玉米和小麦的生产重心与消费重心代入式(5)和(6)得到3种粮食作物的空间重叠性与变动一致性(图7、图8)，并对其空间耦合态势进行分析。

图7 中国粮食生产、消费重心空间重叠性 图8 中国粮食生产、消费变动一致性

3.1 空间重叠性

粮食生产重心与粮食消费重心的距离表示粮食生产(或者消费)相对于粮食消费(或者生产)空间分布的匹配程度。粮食生产能力与各区域自然资源禀赋、区域经济发展状况等有关，而粮食消费能力与经济发展水平、人口分布等有关。因此从空间方位来看， 2000～2014年稻谷、玉米和小麦的生产重心基本位于消费重心以北。

整体而言,稻谷、玉米和小麦的生产重心和消费重心的空间重叠性均有一定程度的提高，即其重心趋于分散(图7)。其中，玉米重心距离最大，其生产重心和消费重心的距离最值差达到543.21km，最近为2000年1 028.12km，最远为2010年1 571.33km； 小麦重心距离变动幅度和频率较大，稻谷变动较为平缓，其最值差只有292.36km。综合来看，在空间耦合方面，稻谷、玉米和小麦存在越来越大的区域差异。

3.2 变动一致性

由于粮食生产和粮食消费的影响因素、各区域的经济发展模式等存在差异，粮食生产重心和粮食消费重心的变动幅度和方向也存在较大的差异(图8)。在变动一致性方面，粮食生产重心和粮食消费重心多数年份都小于0，说明生产和消费变动方向存在较大差异。其中，玉米的生产中心和消费重心变动差异最为明显，极值差达到1.97，且波动频率非常频繁，波动幅度。此外，粮食生产重心和消费重心的背向而行促使两者的距离不断扩大。

4 研究结论与政策建议

4.1 研究结论

粮食生产重心和粮食消费重心的绝对距离逐渐扩大，说明两者的空间匹配性不断下降，粮食生产和粮食消费的空间布局矛盾进一步加深，各省(市)在粮食方面的利益矛盾也不断激化。尽管从现实情况来看，粮食生产和消费的空间匹配性下降没有从根本上影响到中国粮食安全的有效保障，跨地区存储调运粮食成本高、主产区和主销区供需矛盾尖锐化、部分区域和农户的粮食安全保障性差等问题给新时期粮食安全带来了很大的挑战。因此，需要关注各区域的粮食安全状况，采取更有效的措施以应对挑战。

4.2 政策建议

(1)明确区域主体责任

由于各地区经济、文化和社会等因素的差异性和互补性，要充分认识不同地区第一、二、三产业的比较优势状况，发展优势产业。基于保障国家粮食安全的视角，粮食主产区要坚持底线思维，稳定粮食生产，调整粮食种植结构，发挥其保持粮食市场供求动态平衡和稳定粮食市场价格的作用，保证全省粮食经济发展，并在一定程度上保证全国粮食供给问题； 对于农业资源不足、粮食不能自给的省份，基于自身资源禀赋，保证一定的粮食生产能力，与粮食主产区建立良好的粮食互通渠道，建立并完善粮食储备体系，保证自身在突发事件下的粮食供给。要深入落实国家主体功能区战略，明确不同区域的功能定位。

(2)建立粮食利益区域协调机制

根据各省份的资源禀赋和经济条件的不同特征，要积极应对各区域粮食种植及消费带来的结构性问题。按照比较优势的原则，合理利用各省的资源禀赋优势，发展优势品种，弥补自身不足，合理布局粮食生产，拓宽粮食储备和流通渠道，实现省际合作，对于无法实现粮食自给的区域，根据各地区粮食自给状况，建立区域间的利益协调机制，实行各区域以粮食为中心的全面经济合作，调动各区域的优势粮食品种，满足消费者多样性需求。同时，增加财政对粮食主产区的倾斜力度，对其实行适当的利益补偿，建立粮食主产区农业生态补偿机制，实现“资金价值流”与“资源物质流”的良好沟通，在宏观政策下逐步建立区域粮食产销联动机制，减少利益冲突，提高粮食安全整体保障水平。

(3)完善粮食流通体系

当前国家鼓励利用市场机制来调节粮食供求，对粮食流通体系的完善提出了挑战。目前，我国稻谷、小麦、玉米等主要粮食品种供需错位分布的情况比较严重，明显的区域差异使得粮食跨地区调运成为一大难题。当局部地区遭遇自然灾害等突发事件时，不完善的粮食流通体系极易造成短期内出现粮食供不应求，甚至造成社会不稳定等严重问题。所以，为各区域更好地解决粮食供需问题，就必须加强粮食流通体制建设，拓宽粮食流通收购渠道，以实现“种植+流通+贸易”全产业链的持续发展的布局模式。粮食流通体系的完善，有利于促进区域粮食合理配置的协调运转，有效地保障国家粮食安全。

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