中国粮食主产区农业水资源脆弱性与粮食安全时空耦合关系研究

李长松，周玉玺

(1.山东农业大学经济管理学院，山东 泰安 271018；2.山东农业大学公共管理学院，山东 泰安 271018)

粮食安全问题关系国运民生、社会稳定发展，是全社会广泛关注的重要课题。随着工业化和城市化的快速推进，水、土地、劳动力等生产要素逐渐向非农产业转移，粮食生产面临着资源的刚性约束，人地水粮的矛盾日益尖锐[1-2]。与此同时，耕地质量退化、农业面源污染、水土流失、地下水超采等农业生态环境问题突出[3]，气候变化和气候震荡加剧[4]，严重制约了中国粮食的可持续生产能力，中国粮食安全的脆弱性特征日益明显[5]。党的十八大以来，中央提出了“确保谷物基本自给，口粮绝对安全”的国家粮食安全观。2020年习近平总书记在吉林考察时提出“要把粮食安全放在突出位置，毫不犹豫抓粮食生产”。2021年中央1号文件指出，保障国家粮食安全，重点要夯实“藏粮于地、藏粮于技”的物质基础。因此，如何在资源环境的刚性约束下实现粮食产能稳步提高，对保障国家粮食安全的意义重大。近年来，水资源总量短缺、时空分布不均匀、水生态损害、水环境污染等问题严重威胁国家粮食安全[6]，农业水资源脆弱性已成为制约粮食稳定生产最主要的障碍因素[7]。农业水资源与粮食安全的协调匹配程度如何，怎样促进两者的协调发展进而保障国家粮食安全，是全社会普遍关注的焦点。

脆弱性反映由自然、社会、经济、环境等因素共同决定的系统对各种刺激的易损性，以及在损失、破坏后的恢复能力，包括暴露性、敏感性和适应性3个系统要素[8]。脆弱性分析可用于解析农业发展与生态、环境、社会、经济等方面的激烈矛盾和冲突[9]。基于脆弱性分析方法评价粮食安全系统的属性状态，能够反映出个人、家庭面临的粮食紧缺风险以及摆脱风险的能力，是衡量粮食不安全的标度[1]。粮食安全是一个相对、动态的概念，涉及的影响因素众多，衡量和评价标准尚未统一。联合国粮农组织(FAO)将粮食安全系统分为粮食供给量、供给稳定性、粮食获取和利用能力3个维度，涉及粮食生产条件、环境条件、经济社会发展水平和居民消费水平等众多因素[10]。农业水资源脆弱性是农业水资源系统在自然环境和人类活动的影响下，易遭受威胁损失的状态，受损后难以恢复到原本状态和功能的性质[11]，主要体现在地表水和地下水数量、质量、水资源更新速度和水资源承载力等方面[12]，呈现出区域性、隐蔽性、突发性等特征[7]。农业水资源脆弱性受到内外多种因素的共同影响，对农业水资源脆弱性的评价和测度方法较多，常见方法包括自然脆弱性、人为脆弱性、承载力脆弱性评价型[7]，抗干扰性、自我恢复性评价型[13]，暴露性、敏感性、适应性评价型[14]，压力、状态、驱动力、影响、响应评价型[15]，自然因素、人为因素、综合因素评价型[16]。在水-能源-粮食纽带关系中，水资源安全和粮食安全存在对立统一的关系[17]。在既定技术、水资源有限的约束下，为保证2个系统的安全，必须统筹协调水资源利用结构，水资源安全是粮食安全的保障，粮食安全也会促进水资源安全的实现[1]。

总体来看，目前关于农业水资源和粮食安全的研究多集中于评价指标体系的构建[1,5,7,11,18]、因子权重分析、脆弱性测度和评价[12-16]、空间演变和驱动因素的分析[6,7,11,19]。但是，将农业水资源脆弱性和粮食安全相关联，定量评价中国粮食主产区农业水资源和粮食安全协调适配程度的研究不多。为此，构建了适用于中国粮食主产区农业水资源脆弱性与粮食安全的评价指标体系，测算了2010—2019年中国13个粮食主产省(区)农业水资源脆弱性和粮食安全得分，采用耦合协调度模型和相对发展度模型分析两者的耦合协调水平及耦合协调发展类型，旨在揭示农业水资源和粮食安全在时间和空间上的协调适配差异，以期为制定有利于农业水资源和粮食安全共同发展的政策提供理论依据。

1 研究方法、指标体系设计与数据来源

1.1 研究方法

1.1.1熵权法与层次分析法

熵权法和层次分析法是确定指标权重的常用方法。熵权法是根据指标的统计性质确定重要程度，但该方法难以将指标自身的理论重要程度纳入考量范围。层次分析法依赖专家的知识和经验来确定指标重要程度，主观性较强。为了结合熵权法和层次分析法的优势，实现指标赋权主客观统一，利用D-S证据理论合成综合权重。

1.1.2D-S证据理论

D-S证据理论是一种用来处理不确定性信息的理论，提供了一种合成多个数据源信息的法则。基本定义和合成规则[20-21]如下：

首先定义基本概率赋值函数(BPA)。U为识别框架，BPA是2U上的一个函数，函数m：2U→[0,1]，同时满足m(Φ)=0,∑m(A)=1,该函数为Mass函数，m(A)是对命题的初始置信程度进行分配，若m(A)>0，则A称为焦元。

m1和m2为U上的2个基本概率分配函数，K表示m1和m2之间的冲突和矛盾程度，合成规则[20]为

子系统综合评价得分(Z)为

(2)

式(2)中，Xij为第i个系统第j项指标的标准化值；Tj为用D-S证据理论将熵权法和层次分析法相结合得到的综合权重[21]。

农业水资源脆弱性综合评价得分(VAWR，RVAW)为

(3)

式(3)中，Nv、Hv、Bcv分别为自然脆弱性、人为脆弱性、承载力脆弱性子系统综合评价得分；Wnv、Whv、Wbcv分别为层次分析法得出的对应子系统权重。

粮食安全综合评价得分(FS，SF)为

(4)

式(4)中，E、S、A分别为暴露性、敏感性、适应性子系统综合评价得分；We、Ws、Wa分别为层次分析法得出的对应子系统权重。

1.1.3耦合协调度模型

耦合分析法能够直接分析不同系统之间的协调发展层次[22]。为研究农业水资源和粮食安全的相互影响状态，参考已有研究中的耦合协调度模型[22-23]，定量分析农业水资源和粮食安全的协调发展关系，具体算法为

(5)

T=αf(x)+βg(x)，

(6)

(7)

式(5)～(7)中，C为耦合度；T为综合评价指数；D为耦合协调度；f(x)为农业水资源脆弱性得分，数值越大代表农业水资源脆弱性越低，农业水资源系统状态越好；g(y)为粮食安全得分，数值越大代表粮食安全水平越高；α、β为待定权数，笔者认为降低农业水资源脆弱性与保障粮食安全同等重要，故令α=β=0.5。参考已有研究对耦合协调度的分类方法[24]，将耦合协调度分为如下8个等级：严重失调(0,0.2]、中度失调(0.2,0.3]、轻度失调(0.3,0.4]、濒临失调(0.4,0.5]、勉强协调(0.5,0.6]、初级协调(0.6,0.7]、中度协调(0.7,0.8]、良好协调(0.8,1]。

1.1.4相对发展度模型

相对发展度模型可以用来分析农业水资源与粮食安全2个系统的相对发展状态，根据相对发展度(F)来判断2个系统间的耦合发展类型，具体算法为

(8)

参考相关学者对相对发展度等级的划分标准[23]，将农业水资源与粮食安全耦合协调发展状况分为3个阶段9种类型(表1)。

表1 耦合协调发展阶段与类型

1.2 评价指标体系构建及权重

1.2.1农业水资源脆弱性指标体系的构建及权重

参考相关研究成果[7,25]，结合中国粮食主产区的实际情况，从自然脆弱性、人为脆弱性和承载力脆弱性3个子系统层面构建粮食主产区农业水资源脆弱性评价指标体系，反映粮食主产区农业水资源脆弱性的静态特征、动态特征和敏感属性(表2)。

表2 农业水资源脆弱性测度评价指标体系

自然脆弱性系统是指在构成农业水资源系统结构的自然要素中，人类活动难以改变系统内部固有的敏感性，其表现为农业水资源的静态特征[25]。该系统选择农业水资源量(X1)、降水量(X2)和年降水距平百分比(X3)3个指标，能够较为全面地表达粮食主产区在农业水资源总量方面的脆弱性状态。其中，X1反映了区域农业水资源的丰富程度，X2表征降水对区域农业水资源的补充程度，X3表征了水资源年际分配不均匀的情况。

人为脆弱性系统是指人类活动能够影响、改变农业水资源系统的内部结构，导致外力驱动系统脆弱性发生变化，表现为农业水资源的动态特征。该系统包括单方水资源粮食产量(X4)、节水灌溉类机械拥有量(X5)、森林覆盖率(X6)、有效灌溉率(X7)4个指标。X4和X5能反映区域农业水资源的利用效率，X6能够反映人类活动对森林环境的作用结果，X7从侧面表达人类克服农业水资源空间分布不均匀的能力[25]。

承载力脆弱性系统是指农业水资源在服务区域农业生态经济系统的同时，对人类活动、行为做出反应的敏感属性。该系统包括人均水资源量(X8)、单位面积农业用水量(X9)、粮食种植比例(X10)和人均农业产值(X11)4个指标，主要表达了人类经济社会系统对水资源系统的需求和压力。在水资源总量相同的情况下，不同社会、经济发展水平对水资源系统的压力程度差异较大，会导致水资源系统呈现不同的脆弱性。

1.2.2粮食安全指标体系的构建及权重

基于脆弱性分析方法，结合FAO对粮食安全的定义和有关学者的研究[5,10]，从暴露性、敏感性、适应性3个子系统层面构建粮食安全的指标体系(表3)。

表3 粮食安全测度评价指标体系

暴露性子系统反映的是环境和社会系统带给粮食安全系统的冲力和压力，包括单位耕地面积劳动力(Y1)、单位粮食播种面积用水量(Y2)、农作物成灾率(Y3)3个指标。其中，Y1、Y2表征粮食生产所需的水、劳动力要素的状态，反映水、劳动力给粮食生产带来的压力；Y3表征自然灾害对粮食生产的冲击和影响。

敏感性子系统反映的是粮食安全系统受到冲击和胁迫时的正向或负向反应程度，包括农业生产资料价格指数(Y4)、粮食作物播种面积占比(Y5)、非农业产值比例(Y6)、人均粮食占有量(Y7)、粮食类居民消费价格指数(Y8)、农村居民恩格尔系数(Y9)、可调运粮食量(Y10)7个指标。其中，Y4、Y5、Y6能够反映粮食安全系统受到外界冲击后对农业生产成本、粮食种植比例以及区域产业结构的影响；Y7、Y8、Y9能够反映区域粮食供给能力以及居民获取和利用粮食的能力；Y10能够反映粮食跨区域调运保障其他地区粮食供给的能力。

适应性子系统反映粮食安全系统处理、适应外界冲击和胁迫，并从受损状态恢复的能力，包括财政支农支出(Y11)、单位耕地面积机械动力(Y12)、单位粮食播种面积农药施用量(Y13)、单位粮食播种面积化肥施用量(Y14)、有效灌溉率(Y15)、粮食总产量波动系数(Y16)、农民非农业收入比重(Y17)、道路密集度(Y18)8个指标。其中，Y11反映国家财政改善农业生产条件、保障粮食稳定供给的资金投入规模；Y12、Y13、Y14、Y15反映农业机械、化肥、农药、水利基础设施等生产要素投入对粮食生产的保障力度；Y16则反映了区域粮食生产的稳定性；经济发展能够带动Y17的提升，促使农民更加关注粮食的营养健康，提升微观层面的粮食安全水平；Y18反映区域道路基础设施的建设力度，能够保障城乡居民获取粮食和跨区域调运粮食的能力。

1.3 数据来源

研究所用数据来自于2010—2020年《中国统计年鉴》《中国农村统计年鉴》《中国水利统计年鉴》《中国环境统计年鉴》《中国水资源公报》，部分缺失值利用线性拟合和周围近似值替代的方式进行处理。

2 实证分析

2.1 农业水资源脆弱性的时空格局变化

2.1.1农业水资源脆弱性的时间变化

2010—2019年粮食主产区的农业水资源脆弱性程度呈缓慢下降态势。由表4可知，农业水资源脆弱性得分从2010年的0.358 3上升到2019年的0.380 6，上升6.22%。究其原因，主要是国家重视农业水利基础设施建设，着力改善农业灌溉的渠系设施条件，推广农业节水设施，农业水资源的利用效率得到提升。总体来看，2010—2019年，南北方地区的农业水资源脆弱性程度均呈下降趋势，南方和北方地区农业水资源脆弱性得分分别提高2.49%和10.39%，农业水资源脆弱性呈北高南低的态势。

表4 农业水资源脆弱性与粮食安全测度得分及增长率

北方地区包括河北、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、山东、河南；南方地区包括江苏、安徽、江西、湖北、湖南、四川。

由表5可知，2010—2019年间，在农业水资源脆弱性系统中，人为脆弱性和承载力脆弱性子系统的得分呈增长趋势，分别提高32.01%和3.82%，对农业水资源脆弱性系统改进的影响程度分别为132.99%和23.97%，表明人类活动给农业水资源系统带来的外在压力在减小，农业水资源系统的承载能力得到提高。但此期间，自然脆弱性子系统得分呈波动下降趋势，得分降低10.00%，对农业水资源脆弱性系统改进的影响程度为-56.96%，农业水资源的总量短缺和不足已成为制约农业水资源脆弱性系统改进的关键障碍因素。

表5 农业水资源脆弱性与粮食安全子系统得分及变化率、影响程度

2.1.2农业水资源脆弱性的空间分布变化

选取2010、2015、2019年3个时间点观察农业水资源脆弱性，利用ArcGIS 10.8软件中的自然断点分级法绘制农业水资源脆弱性的时空分布图，将粮食主产省(区)分为低脆弱地区、较低脆弱地区、中等脆弱地区、较严重脆弱地区、严重脆弱地区5个等级(图1)。

审图号：GS(2022)2900号

2010—2019年，粮食主产区农业水资源脆弱性的空间分布变化小，除黑龙江外，粮食主产区农业资源脆弱性整体表现为从南到北逐步增强的趋势。2010—2015年，整体呈现江西、湖南、湖北、安徽、山东、黑龙江地区脆弱性低，四川、河南、江苏居中，内蒙古、吉林、河北、辽宁脆弱性高的空间分布格局。黑龙江、内蒙古、河北3个省(区)实现了农业水资源脆弱性等级的降低。其中，内蒙古、河北降水量较少，水资源本底条件较为一般，但是这些地区逐步建立健全农田水资源管理制度，重视农业节水设施的推广和普及，单方水资源粮食产量提高22.94%，农业水资源利用效率得到较大提升，农业水资源脆弱性等级降低。黑龙江水系众多，水资源总量丰富，政府逐渐重视对农田水利设施的建设和维护，农业用水量增加25.20%，耕地的有效灌溉比例提升14.01%，对水资源的调控和利用能力显著提高，农业水资源脆弱性等级降低。2015—2019年，农业水资源脆弱性的空间分布格局变化较小，黑龙江、四川实现了农业水资源脆弱性等级的降低，安徽、湖北、河北的农业水资源脆弱性等级提升。其中，黑龙江在提升水资源调控和利用能力的基础上，着力开展农业节水行动，实行总量控制、定额管理，积极推广农业节水设施，单方水资源粮食产量提升35.22%，农业用水效率显著提升，黑龙江成为农业水资源低脆弱地区。四川积极转变农业发展方式，提高农业发展质量，人均农业产值提升21.17%，节水灌溉设备增加45.75%，社会经济发展带给农业水资源系统的压力减小，农业水资源的承载力得到提升，因此四川的农业水资源脆弱性等级降低。安徽、湖北、河北的降水量减少30.84%，人均水资源量减少45.03%，由此导致该地区的自然脆弱性和承载力子系统趋于退化，农业水资源脆弱性等级提升。

2.2 粮食安全的时空格局变化

2.2.1粮食安全的时间变化

2010—2019年粮食主产区的粮食安全水平呈持续上升态势，由表4可知，粮食安全得分从2010年的0.379 4上升到2019年的0.444 7，上升17.22%。究其原因，主要是因为国家高度重视粮食安全问题，大力实施藏粮于地、藏粮于技战略，夯实粮食生产条件，强化科技支撑，通过农业科技创新发展，提高粮食生产能力和生产效率，增强了粮食安全的保障水平。总体来看，2010—2019年，南北方地区的粮食安全水平呈持续上升趋势，南方和北方地区的粮食安全得分分别提高11.45%和22.28%，粮食安全水平呈北高南低的态势。

由表5可知，在粮食安全系统中，敏感性和适应性子系统的得分均呈增长态势，得分分别提高70.03%和39.71%，对粮食安全系统改进的影响程度分别为70.19%和72.12%，敏感性和适应性子系统已成为推动粮食安全系统改进的重要力量。由此表明，粮食安全系统受到经济社会和自然环境冲击的负面影响在持续减弱，协调和适应外界冲击的能力显著增强。但此期间，暴露性子系统得分呈降低态势，降低14.16%，对粮食安全系统改进的影响程度为-42.31%，劳动力、土地、水资源等农业生产要素对粮食生产的约束日益趋紧，粮食生产面临着旱涝等自然灾害的压力，暴露性子系统发展落后已成为制约粮食安全系统改进提升的关键因素。

2.2.2粮食安全的空间分布变化

选取2010、2015、2019年3个时间点观察粮食安全水平，利用ArcGIS 10.8软件，使用自然断点分级法绘制粮食安全水平的时空分布图，将粮食主产省(区)分为高水平、较高水平、中等水平、较低水平、低水平地区5个等级(图2)。

审图号：GS(2022)2900号

2010—2019年，粮食主产区粮食安全水平的空间分布变化较大，整体呈现出黑龙江、吉林和黄淮海地区(包括山东、河北、河南、江苏、安徽5省)粮食安全等级高，其他地区粮食安全等级较低的空间分布特征。2010—2015年，粮食主产区粮食安全等级的空间分布变化较小，有4个省(区)的粮食安全等级发生改变，黑龙江、吉林的粮食安全等级提升，辽宁、江西的粮食安全等级下降。究其原因是政府加大了财政支农投入供给，重视农业水利等基础设施建设，黑龙江、吉林的财政支农支出提高86.30%，单位耕地面积机械动力提升46.32%，人均粮食占有量和可调运粮食量得到较大提升，区域居民获取粮食和跨区域调出粮食的能力显著增强。辽宁的财政支农投入供给水平较低，保证粮食生产的农业机械、化肥、农药、水等要素投入不足，粮食综合生产能力受到较大约束，由此导致辽宁的粮食安全等级下降。江西的非农产业占比较高，粮食播种面积占比低，“非粮化”趋势明显，人均粮食占有量和可调运粮食量较低，粮食安全系统的敏感性高，导致江西的粮食安全等级下降。2015—2019年，粮食主产区粮食安全等级的空间变化较大，有6个省(区)的粮食安全等级发生改变，黑龙江、内蒙古的粮食安全等级提高，河北、江苏、湖北、四川的粮食安全等级下降。在此期间，黑龙江、内蒙古的粮食作物播种面积占比持续提升，农业水资源利用效率提高28.84%，单位耕地面积机械动力提升33.08%，人均粮食占有量和可调运粮食量分别提升24.15%和26.41%，粮食综合生产能力显著增强，该地区的粮食安全等级得到提升。河北、江苏、湖北、四川的非农产值比例上升4.30%，导致农业生产资料价格上涨，种粮收益压缩，“非粮化”趋势加剧，粮食安全系统的敏感性上升，威胁粮食安全。另外，随着城镇化和工业化的快速推进，该地区农村劳动人口大量流入城镇和非农产业，单位耕地面积劳动力减少14.97%，粮食生产压力增大，由此导致该地区的粮食安全等级降低。

2.3 农业水资源脆弱性与粮食安全的耦合协调度及空间分异分析

为进一步量化粮食主产区农业水资源脆弱性和粮食安全的耦合协调关系，根据耦合协调度模型计算农业水资源脆弱性和粮食安全的耦合协调度(图3)。

图3 农业水资源脆弱性与粮食安全的耦合协调度

2010—2019年，农业水资源脆弱性与粮食安全的耦合协调度从2010年的0.599 3上升到2019年的0.629 9，增长5.11%，耦合协调度等级从勉强协调升至初级协调，说明农业水资源系统与粮食安全系统的协同状况和发展层次在持续提升。从区域差异的角度来看，南方地区的耦合协调度提升3.29%，耦合协调等级始终处于初级协调阶段，北方地区的耦合协调度提升6.80%，耦合协调等级从勉强协调升至初级协调，粮食主产区的耦合协调度始终保持着南高北低的态势，区域差异较为显著。

为分析粮食主产区农业水资源脆弱性与粮食安全耦合协调度的空间分布格局，选取2010、2015、2019年3个时间点观察耦合协调度，利用ArcGIS 10.8软件绘制耦合协调度的时空分布图，将粮食主产省(区)分为良好协调、中度协调、初级协调、勉强协调、濒临失调、轻度失调、中度失调、严重失调8个等级(图4)。

审图号：GS(2022)2900号

2010—2019年，粮食主产区农业水资源脆弱性与粮食安全的耦合协调等级主要以勉强协调和初级协调为主，耦合协调等级整体呈现南高北低的空间分布特征。2010年轻度协调地区的分布较为广泛，覆盖山东、河南以及除江苏外的南方地区，勉强协调地区主要分布在东北地区(包括黑龙江、吉林、辽宁3省)、河北、江苏，内蒙古属于濒临失调地区。2015年，粮食主产区的耦合协调等级整体有提升趋势，初级协调地区持续扩大，黑龙江和江苏跃升为初级协调地区，内蒙古跃升为勉强协调地区。2019年耦合协调等级的空间分布格局变化较小，仅黑龙江从初级协调地区跃升为中度协调地区，南方地区全部处于初级协调地区，北方地区的区域差异较大，其中黑龙江处于中级协调地区，山东、河南处于初级协调地区，内蒙古、吉林、辽宁、河北处于勉强协调地区。

2.4 农业水资源脆弱性与粮食安全的耦合协调发展类型分析

为进一步分析粮食主产区农业水资源脆弱性与粮食安全的耦合协调状况，利用相对发展度模型来测度农业水资源与粮食安全系统的相对发展程度，探究农业水资源系统与粮食安全系统的耦合协调发展类型(表6)。2010和2015年，粮食主产区农业水资源脆弱性与粮食安全一直处于低度磨合和高度磨合阶段，耦合协调发展类型为Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。2019年，粮食主产区农业水资源脆弱性与粮食安全一直处于低度磨合、高度磨合、高度协调阶段，耦合协调发展类型为Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅷ。

表6 农业水资源脆弱性与粮食安全的耦合协调发展类型

2010年粮食主产区的耦合协调发展类型以Ⅴ类为主，内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、江苏、安徽、山东、湖北、湖南、四川10个省(区)的耦合协调发展类型为Ⅴ类，处于高度磨合阶段；河北、河南2省的耦合协调发展类型为Ⅳ类，处于低度磨合阶段；江西的耦合协调发展类型为Ⅵ类，处于低度磨合阶段。2015年耦合协调发展类型的空间分布变化较小，处于低度磨合阶段的Ⅳ类区域有扩大趋势，辽宁、吉林2省由高度磨合阶段的Ⅴ类转变为低度磨合阶段的Ⅳ类。2019有3个省(区)的耦合协调发展类型发生改变，处于低度磨合阶段的Ⅳ类区域呈持续扩大的态势，内蒙古、安徽由高度磨合阶段的Ⅴ类转变为低度磨合阶段的Ⅳ类，黑龙江由高度磨合阶段的Ⅴ类转变为高度协调阶段的Ⅷ类。

2019年有6个省(区)耦合协调发展类型为Ⅳ类，处于低度磨合发展阶段，这些省(区)的农业水资源系统发展水平滞后于粮食安全系统，两者关系趋于退化，制约了2个系统的协调发展；有5个省(区)的耦合协调发展类型为Ⅴ类，处于高度磨合发展阶段，这些省(区)的农业水资源系统与粮食安全系统同步发展，两者关系趋于优化，推动了2个系统的协调发展；有1个省(区)耦合协调发展类型为Ⅵ类，处于低度磨合发展阶段，粮食安全系统发展水平滞后于农业水资源系统，两者关系趋于退化，制约了2个系统的协调发展；有1个省(区)的耦合协调发展类型为Ⅷ类，处于高度协调发展阶段，该省(区)的农业水资源系统同步于粮食安全系统，两者关系趋于优化，推动了2个系统的协调发展。整体来看，粮食主产区农业水资源系统与粮食安全系统的耦合协调发展水平多处于低度磨合阶段，多数省(区)的农业水资源系统发展水平滞后于粮食安全系统，农业水资源系统的发展滞后是制约国家粮食安全水平提升的重要因素。

3 结论与政策建议

3.1 结论

(1)2010—2019年粮食主产区的农业水资源脆弱性呈缓慢下降的态势，农业水资源脆弱性得分上升6.22%。其中，南方和北方地区得分分别提高2.49%和10.39%，农业水资源脆弱性呈北高南低的态势。从子系统角度来看，自然脆弱性、人为脆弱性、承载力脆弱性对农业水资源脆弱性系统改进的影响程度分别为-56.96%、132.99%、23.97%，农业水资源的总量短缺和不足已成为制约农业水资源脆弱性系统改进的关键障碍因素。

(2)2010—2019年粮食主产区的粮食安全水平呈持续上升的态势，粮食安全得分上升17.22%。其中，南方和北方地区得分分别提高11.45%和22.28%，粮食安全水平呈北高南低的态势。从子系统角度来看，暴露性、敏感性和适应性子系统对粮食安全系统改进的影响程度分别为-42.31%、70.19%、72.12%，暴露性子系统的改进和发展落后是制约粮食安全系统改进提升的关键因素。

(3)2010—2019年农业水资源脆弱性与粮食安全的耦合协调度上升5.11%，耦合协调度等级从勉强协调升至初级协调，农业水资源系统与粮食安全系统的协同状况和发展层次在持续提升。其中，南方地区的耦合协调度提升3.29%，耦合协调等级始终处于初级协调阶段，北方地区的耦合协调度提升6.80%，耦合协调等级从勉强协调升至初级协调，耦合协调度始终保持着南高北低的趋势，区域差异较为显著。

(4)2010—2019年粮食主产区农业水资源脆弱性与粮食安全耦合协调发展类型主要为低度磨合-农业水资源滞后型(Ⅳ类)、高度磨合-同步发展型(Ⅴ类)，农业水资源系统改进和发展滞后是制约国家粮食安全水平提升的关键。

3.2 政策建议

(1)北方地区的农业水资源脆弱性程度高，农业水资源总量的短缺和不足严重制约农业水资源系统的改进优化。一方面政府要建立健全非农产业耗水标准，优化用水结构，防止农业水资源被过度挤压，保证农业用水的数量和质量；另一方面要加强水利基础设施建设，强化水资源跨区域调配能力，推广农业节水技术，建立和完善科学合理的农田灌溉管理制度，提高农业水资源的利用效率和能力，降低农业水资源脆弱性，提升农业水资源系统与粮食安全系统的协同发展层次。

(2)降低粮食安全系统的暴露性水平，提高适应性能力是粮食安全系统改进优化的主要着力点。国家要持续优化财政支农投入供给，改善粮食生产基础设施条件，推动高标准农田建设，夯实粮食生产物质基础；建立健全农业风险监测和预警机制，提高粮食生产抗风险能力。

(3)贯彻国家“藏粮于地、藏粮于技”战略，坚持严格的耕地保护制度，深入开展土壤治理和修复行动，确保耕地数量不减、质量不降，保障粮食生产基础；强化农业科技支撑，促进农业技术的集成、转化，推动种业振兴、农业技术装备革新，大力发展智慧农业，提高粮食综合生产能力，保障国家粮食安全。