邹金浪,刘陶红,张 传,姚冠荣
(江西财经大学生态文明研究院,江西 南昌 330013)
中国食物安全/粮食安全(Food Security)一直受到国内外广泛关注[1-2]。因新冠疫情、俄乌冲突等因素影响,保障食物安全已成为一个严肃的热点问题。近年来,耕地“非粮化”现象引起了国家的担忧,“非粮化”监管政策越来越严[3-4]。学界对于“非粮化”问题进行了广泛探讨。不少学者认为需要科学认识“非粮化”现象,有序推进“非粮化”治理[5-7],防止“一刀切”。不容置否,中国居民的膳食结构正随着经济发展发生明显变化,不再以单纯的粮食来获取能量,对蔬、果、油、糖、肉、奶、蛋等食物的需求越来越大[8-9]。其他食物供给充裕,粮食安全更有保障[10-11],这是一种大食物安全观。当前,对耕地“非粮化”的关注需要回答几个基本问题:中国耕地食物生产有何变化?受到“非粮化”的影响有多大?尤其是,“非粮化”是否减少了食物供给?
厘清耕地食物生产变化规律,首先需要评估耕地食物生产功能。现有评估方法可以分为两类:一是基于初级生产力评估食物生产功能[12-14];二是从营养角度评估食物生产功能[15-18]。从营养角度评估食物生产功能在理论上是可行的,并且有助于识别某一区域的食物安全[15-16]。然而,这方面的研究还存在以下不足:一是作为食物最为基础的来源,耕地食物生产功能评估时统计的食物种类不全面;二是中国耕地食物生产的长期变化规律还有待进一步厘清。对“非粮化”的研究除了上述提到的治理措施[5-7]之外,还主要包括“非粮化”研究框架[3,19]、“非粮化”空间格局[20-22]、“非粮化”成因[23-26]、“非粮化”对耕地质量的影响[27-28]等方面。尽管已有研究分析了“非粮化”对粮食生产体系可能造成的风险威胁[29],但并没有具体量化,“非粮化”对耕地食物生产的影响程度仍然不明了。
本文首先采用营养成分法以热量作为统一量纲计算耕地食物生产总量,归纳1978年以来中国耕地食物生产的时空特征和演化规律;然后采用LMDI(对数平均迪氏指数)方法[30]对耕地食物热量结构进行分解,评估“非粮化”对耕地食物生产变化的影响程度。研究结果以期为耕地“非粮化”治理和保障国家食物安全提供科学基础。
长时间序列和高度综合的统计数据是分析历史时期耕地食物生产变迁的基础数据。本文结合全国和各省份农产品生产调查数据,形成一套涵盖43年,31个省、市、自治区(香港、澳门、台湾地区缺少数据,未包括在内)的长时序空间数据集。提供食物来源的作物包括稻谷、小麦、玉米、其他谷物(谷子、高粱等)、薯类、豆类(大豆和其他豆类)、油料(花生、油菜籽、芝麻等)、糖料(甘蔗、甜菜)、蔬菜、瓜果(西瓜、甜瓜、草莓等)和水果(香蕉、苹果、柑桔、梨、葡萄、菠萝、红枣、柿子等),其产量和面积数据来源于历年《中国统计年鉴》 《中国农村统计年鉴》和各省份统计年鉴。将水果纳入计算范畴,一是因为水果是重要的食物,二是因为耕地和园地存在相互转换,尤其是“第二次全国土地调查”至“第三次全国国土调查”期间,耕地净流向园地0.63亿亩[31]。粮食包括稻谷、小麦、玉米、其他谷物、薯类和豆类。口粮是指人们的日常主食,为稻谷和小麦[32-33]。
2.2.1 耕地食物热量计算模型
借鉴相关研究[15-18],采用食物热量作为统一量纲来计算耕地食物生产总量。计算公式如下:
式(1)中:E为食物热量(kJ);Ei为第i种食物热量(kJ);Mi为第i种食物作物的产量(t);Pi为第i种食物可食部的比例(%);Fi为第i种食物每100 g可食部所含热量;i为食物作物种类。
需要说明的是,不同时期的食物热量有差异(表1),1978—1990年的食物热量值源于《食物成分表》(1981年);1991—2001年的食物热量值源于《食物成分表(全国代表值)》(1991年);2002—2017年的食物热量值源于《中国食物成分表》(2002年);2018—2020年的食物热量值源于《中国食物成分表 标准版第6版/第一册》(2018年)。
表1 不同食物的热量Tab.1 Calories of different types of food
2.2.2 耕地食物热量变化的LMDI分解
LMDI方法在理论性、适用性、易于使用性和结果易解释性等方面具有优势,并且能够处理正值、零值和负值数据,是一种理想的分解方法[30,34]。LMDI方法已被广泛应用于诸多领域,如吴群等采用LMDI方法对中国耕地生产量的结构进行了分解[35]。本文采用LMDI方法对中国耕地食物热量结构进行分解,评估口粮、玉米、大豆、油料和蔬果(蔬菜、瓜果和水果)对耕地食物生产变化的影响程度。式(1)可做如下转换:
式(2)中:Ai为第i类食物作物播种面积;A为食物作物播种总面积;Si为第i类食物作物播种面积占食物作物总播种面积比重;Ii为第i类食物作物单位播种面积热量。
食物热量供给从第0期到第t期的变化,采用LMDI加法分解对式(2)进行如下分解:
其中:
式(3)中:ΔEtot为食物热量变化量;Et和E0分别为t时期和基期食物供给热量;ΔEA、ΔES、ΔEI分别为规模、结构和单产对食物热量变化的影响值。
LMDI加法分解的结果是具体数值,即LMDI加法分解可以计算表1中每一类型食物的ΔEA、ΔES、ΔEI,通过汇总,得到口粮、玉米、大豆、油料和蔬果对耕地食物生产变化的影响值,如下:
某一时期食物热量变化量可能是正值,也可能是负值。本文采用各类型食物热量变化量的绝对值占比来衡量其对耕地食物生产变化的影响程度。首先,对口粮、玉米、大豆、油料、蔬果和其他食物的热量变化量取绝对值;然后,除以所有类型食物热量变化量的绝对值之和;最后,以其原始数据的正负号来确定该占比的正负号。这样处理的优势在于绝对值占比之和等于100%,可以直观地呈现各类型食物对耕地食物生产变化的影响程度和方向。
2.2.3 “非粮化”对耕地食物热量变化的影响程度评估
“非粮化”的概念界定较为一致,测算方法未达成共识[3,19]。“非粮化”的核心内涵是原本用来种植粮食作物的耕地改种非粮食类作物,因此,多数研究采用非粮食作物播种面积占农作物总播种面积的比重来测算“非粮化”[20-22]。
本文将“非粮化”作为一个变化过程来考虑,以参照基准时点粮食作物播种面积占农作物总播种面积比重的变化来定义,即以末期粮食作物播种面积占农作物总播种面积比重与基期粮食作物播种面积占农作物总播种面积比重之差来衡量“非粮化”/“趋粮化”。如果两者之差小于零,则称这一时期发生了“非粮化”;如果两者之差大于零,则称为“趋粮化”。
将耕地食物生产分为粮食类食物生产和其他食物生产。参照上文LMDI加法分解思路,粮食对耕地食物生产变化的影响值为:
与前文一致,采用“非粮化”/“趋粮化”和其他因素(数值上为ΔEtot与之差)的绝对值占比来衡量其对耕地食物生产变化的影响程度。由计算方法可知,“非粮化”是负值,绝对值占比表示“非粮化”对耕地食物生产变化的抑制程度。
与前文不同的是,式(5)中的A不仅包括式(2)中食物作物的播种面积,还包括除了食物作物之外其他所有农作物的播种面积,也就是农作物(粮食作物、油料作物、棉花、麻类、糖料、烟叶、药材、蔬菜、瓜果类、其他农作物)总播种面积与果园面积之和。需要说明的是,非食物作物热量为0,不影响LMDI分解。
中国耕地食物热量从1978年的43.83×1014kJ上升至2020年的113.23×1014kJ,增加了2.58倍(图1)。中国耕地食物生产可以划分为:1978—1998年波动增长阶段、1998—2003年波动减少阶段、2003—2016年快速回升阶段和2016—2020年缓慢增长阶段。1978—1998年,尤其是1984年以来,中国耕地食物热量呈现“1年减少、2年增加”的态势,并在1998年达到极大值,为80.04×1014kJ;之后,中国耕地食物热量减少至2003年的69.63×1014kJ;2003—2016年中国耕地食物热量快速回升,年均增速为3.77%;2016年后中国耕地食物热量增速明显放缓,年均增速为1.28%。
图1 1978—2020年中国耕地食物生产变化Fig.1 Changes of cultivated land food production in China from 1978 to 2020
中国口粮热量同样经历了波动增长、波动减少、快速回升和缓慢增长4个阶段。1997年,中国口粮热量到达一个最高点,为47.23×1014kJ;2003年跌破了1983年口粮热量水平,为34.73×1014kJ;之后口粮热量呈现恢复性增长,直至2015年;2016—2020年口粮热量相对平稳。研究期间,中国口粮热量占食物热量的比重呈减少趋势,从1978年的64.27%减少至2020年的43.98%。
中国玉米热量从1978年的8.48×1014kJ波动增加到2004年的18.29×1014kJ,然后持续增加到2015年的37.20×1014kJ,最后波动增加到2020年的38.20×1014kJ。与此同时,中国玉米热量占食物热量的比重从1978年的19.36%增加到2015年的34.93%,之后减少到2020年的33.74%。
中国大豆热量从1978年的1.28×1014kJ波动增加到2004年的2.61×1014kJ,然后波动减少到2015年的1.86×1014kJ,最后持续增加到2020年的3.20×1014kJ。与此同时,中国大豆热量占食物热量的比重处于波动变化之中,1978年的比重值为2.93%,2020年的比重值为2.82%。
中国油料热量从1978年的0.74×1014kJ波动增加到2020年的4.84×1014kJ,增加了6.51倍。与此同时,中国油料热量占食物热量的比重从1978年的1.70%波动增加至2003年的8.97%,之后波动减少到2020年的5.44%。
中国蔬果热量从1978年的0.85×1014kJ波动增加到2020年的11.04×1014kJ,增加了12.97倍。与此同时,中国蔬果热量占食物热量的比重从1978年的1.94%波动增加到2020年的9.75%。
总之,尽管口粮一直是中国耕地食物热量供给的主体,但占比在1978—2020年期间下降了近20个百分点。研究期间,蔬果生产增速最快,其热量占比增加了5.02倍;其次为油料,占比增加了2.52倍;然后是玉米,占比增加了1.74倍。尽管大豆热量翻了一倍多,但占比基本不变。
中国耕地食物生产变化是政府与市场互动作用的结果。家庭联产承包责任制改革之后,农民的生产经营自主权不断增大,并在《中华人民共和国农村土地承包法》中确定下来。随着经济发展,中国居民对蔬、果、油、糖、肉、奶、蛋等食物的需求越来越大[8-9],再加上农产品市场化改革不断深化,农产品价格持续分化,种粮比较收益下降,越来越多的农民以市场价格为导向种植收益更高的经济作物。政府作为保障国家粮食安全的主体,不断优化粮食生产宏观调控政策,尤其是面对1998—2003年粮食生产持续性下降的严峻形势,中央政府及时调整了粮食政策,重点推行了“一分区”(划定粮食主产区)、“两减免”(减免农业税和取消特产税)、“三补贴”(实施种粮直接补贴、良种补贴和农机补贴)、“四保障”(实行粮食最低保护价格、严格保护耕地、严控农资价格和增加农民收入)等一揽子计划,稳定粮食生产、保障国家粮食安全的成效显著。之后,在2016年印发并实施《全国种植业结构调整规划(2016—2020年)》,粮食生产宏观调控政策得到了不断优化。
中国耕地食物生产1978年主要集中在东部、中部、东北和四川,到2020年转移至东北(包括内蒙古)、黄淮海、两湖、四川等粮食主产区(表2)。1978—2020年,除北京、上海、浙江和福建外,其他省份的耕地食物热量均增加,这4个省份的减幅分别为77.81%、50.59%、43.17%和14.06%。耕地食物热量增幅较大的省份集中在东北和西北,排在前三位的是内蒙古、黑龙江、新疆,分别增加了37.59倍、5.41倍和5.08倍。
表2 1978和2020年不同省份的耕地食物热量Tab.2 Food calories of cultivated land in different provinces in 1978 and 2020 (1014 kJ)
中国口粮生产1978年主要集中在华北及以南地区,到2020年缩小至黄淮海和黑龙江。1978—2020年,北京、浙江、上海、福建、青海、广东、西藏、四川和宁夏的口粮热量减少,其余省份的口粮热量增加;其中,前三者的减幅分别为94.87%、60.22%和50.07%。口粮热量增幅较大的省份集中在东北,其次是黄淮海。口粮热量增幅排前三的省份黑龙江、内蒙古和吉林,分别增加了8.10倍、5.49倍和4.48倍。
中国玉米生产1978年主要集中在东北和黄淮海,2020年这些地区的玉米生产优势进一步巩固。1978—2020年,除海南、上海、北京和浙江外,其余省份的玉米热量均增加,这4个省份的减幅分别为100.00%、84.19%、61.35%和10.61%。内蒙古和宁夏的玉米热量增幅排在前两位,分别增加了139.50倍和40.12倍。
中国大豆生产1978年主要集中在东北和黄淮海,2020年这些地区的黑龙江、内蒙古、安徽、河南的大豆生产优势进一步巩固。1978—2020年,上海、北京、宁夏、天津、辽宁、河北、吉林和山东的大豆热量减少,其余省份的大豆热量增加;其中,前三者的减幅分别为93.59%、80.76%和80.76%。内蒙古、云南和黑龙江的大豆热量增幅排前三,分别增加了112.92倍、4.70倍和4.58倍。
中国油料生产1978年主要集中在黄河以南长江以北地区,2020年这些地区中的四川、湖北和河南的油料生产优势进一步扩大,这3个省在1978—2020年的油料增幅排名前三,分别为61.40%、54.31%和51.30%。1978—2020年,除上海、黑龙江、北京和天津外,其余省份的油料热量增加;这4个省市减幅分别为2.27%、0.37%、0.19%和0.10%。
中国蔬果生产1978年主要集中在黄淮海、四川等地区,2020年,黄淮海、两广等地区蔬果生产优势进一步加强。1978—2020年,所有省份的蔬果热量均增加,海南、新疆和浙江的蔬果热量的增幅排在前三,分别增加了71.94倍、39.17倍和37.55倍。蔬果热量增幅较大的省份集中在西北地区。
北京、河北、内蒙古、云南、陕西、甘肃、宁夏和新疆耕地食物热量主体由1978年的口粮转变为2020年的玉米。广西耕地食物热量主体由1978年的口粮转变为2020年的糖料。青海耕地食物热量主体由1978年的口粮转变为2020年的油料。其余省份耕地食物热量主体不变,其中天津、上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、山东、河南、湖北、湖南、广东、海南、重庆、四川和贵州为口粮;山西、辽宁、吉林和黑龙江为玉米;西藏为青稞。
基于中国耕地食物生产的时序特征,本文从1978—1998年、1998—2003年、2003—2016年和2016—2020年4个阶段分析主要食物类型对耕地食物生产变化的影响程度。
中国耕地食物热量在1978—1998年增加了36.21×1014kJ,其中口粮贡献最大,其值为16.77×1014kJ,占比46.31%(表3)。北京、河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林和宁夏耕地食物热量增加主要来源于玉米;浙江为蔬果;广东、广西、云南和西藏为其他食物类型;其余省份则为口粮(图2)。
图2 不同省份在不同阶段耕地食物热量变化的结构分解Fig.2 Structural decomposition of food calorie changes in cultivated land at different stages in different provinces
表3 不同阶段中国耕地食物热量变化分解Tab.3 Decomposition of food calorie changes in cultivated land in China at different stages (1014 kJ)
中国耕地食物热量在1998—2003年减少了10.41×1014kJ,主要是口粮减少了10.20×1014kJ,影响程度是64.84%,其次是玉米减少了2.40×1014kJ。辽宁、吉林、黑龙江和河南耕地食物热量减少主要来源于玉米,山西为其他食物类型,其余耕地食物热量减少的省份为口粮。由图2还可知,海南耕地食物热量增加主要来源于蔬果,云南为口粮,广西和西藏为其他食物类型。
中国耕地食物热量在2003—2016年增加了36.78×1014kJ,其中玉米贡献了20.75×1014kJ,影响程度是53.42%,其次是口粮,贡献了13.49×1014kJ。江苏、安徽、江西、河南、湖北、湖南耕地食物热量增加主要来源于口粮,重庆为蔬果,广西和西藏为其他食物类型,其余耕地食物热量增加的省份为玉米。同时,浙江、福建和广东耕地食物热量减少主要来源于口粮,北京、天津和上海为蔬果,海南为其他食物类型。
中国耕地食物热量2016—2020年增加了6.82×1014kJ,其中蔬果贡献了1.93×1014kJ,占比28.30%,其次是口粮,贡献了1.57×1014kJ。天津、江苏、浙江、安徽、山东和河南耕地食物热量增加主要来源于口粮;河北、内蒙古、辽宁、宁夏和新疆为玉米,黑龙江为大豆,湖北为油料,福建、湖南、广东、广西、重庆、四川、云南、陕西和甘肃为蔬果,山西、西藏和青海为其他食物类型。同时,北京、吉林和贵州耕地食物热量减少主要来源于玉米,上海、江西、西藏、青海、宁夏和新疆为口粮,海南为其他食物类型。
总体而言,改革开放以来中国的耕地食物生产从“以粮为纲”向多样化转型,表现为粮食播种面积占比呈下降趋势(图3)。与此同时,中国居民的膳食结构由“粮菜型”向“粮肉菜果”多元型转变[9]。可以说,耕地食物生产的多样化是适应居民膳食结构转型升级的必然结果。
图3 1978—2020年中国粮食播种面积占比变化Fig.3 Changes in the proportion of grain sown areas in China from 1978 to 2020
由表3可知,1978—1998年、1998—2003年和2016—2020年中国耕地食物热量因“非粮化”分别减少7.49×1014kJ、7.63×1014kJ和3.10×1014kJ,在14.63%、73.30%和23.81%程度上抑制了耕地食物热量增长。
1978—1998年,13个省份耕地食物热量增长受到“非粮化”的抑制作用,这些省份集中在东南沿海和长江流域,还有山西、西藏和新疆(图4)。浙江、广东和福建耕地食物热量增长受到“非粮化”抑制的程度靠前,分别为37.92%、36.91%和33.17%。
图4 “非粮化”/ “趋粮化”对耕地食物热量变化的影响程度Fig.4 The degree of influence of “non-grain” use/“grain orientation” use on food calorie changes in cultivated land
1998—2003年,除江西之外,其余省份耕地食物热量供给均受到“非粮化”的抑制作用,其中山东、湖北和上海“非粮化”的抑制程度靠前,分别为94.79%、93.64%和89.44%。除了广西、海南、云南和西藏外,其余省份的“非粮化”引起了耕地食物热量供给的减少。
2003—2016年,13个省份耕地食物热量增长受到“非粮化”的抑制作用,这些省份集中在东南沿海、西南和西北地区,其中海南、广东和重庆“非粮化”的抑制程度靠前,分别为70.46%、56.58%和44.02%。浙江、福建、广东、海南的“非粮化”引起了耕地食物热量供给的减少,其中广东和海南的“非粮化”是耕地食物热量供给减少的主要原因。
2016—2020年,除天津、内蒙古、吉林、黑龙江、浙江、山东外,其余省份耕地食物热量供给均受到“非粮化”的抑制作用,其中,上海、贵州和江西“非粮化”的抑制程度靠前,分别为96.31%、86.79%和55.36%;湖北、湖南、海南和西藏“非粮化”的抑制程度在40%~50%之间;北京、福建、广西、重庆、四川、云南、陕西、甘肃、宁夏和新疆“非粮化”的抑制程度在20%~40%之间;青海“非粮化”的抑制程度最低,为5.92%。北京、上海、江西、海南和贵州的“非粮化”引起了耕地食物热量供给的减少,其中上海、江西、海南和贵州的“非粮化”是耕地食物热量供给减少的主要原因。
在工业化和城镇化的进程中,中国不同地区的耕地食物生产在依托自然资源禀赋追求高收益的导向下逐渐分化。“非粮化”对耕地食物热量增长的抑制作用在1978—1998年就已经显现,尤其是工业化、城镇化快速发展的东南沿海和长江流域等部分地区。随后,在市场化改革和种粮收益低下的背景下,除江西外的各省份耕地食物热量供给均受到“非粮化”的抑制作用。2003—2016年,“非粮化”对中国耕地食物热量的抑制作用集中在东南沿海、西南和西北地区,其中,两广、云南和海南具有糖料生产优势,西北光照强等自然环境特征使其具有蔬果生产优势。《全国种植业结构调整规划(2016—2020年)》实施,使得“稳粮扩经”成为这一时期主要调整方向。2016—2020年,25个省份耕地食物热量供给受到“非粮化”的抑制作用,但全国层面的耕地食物热量仍然在增长。相较而言,粮食主产省份“非粮化”对耕地食物热量供给的抑制作用程度更低。
(1)中国耕地食物生产经过波动增长(1978—1998年)、波动减少(1998—2003年)、快速回升(2003—2016年)和缓慢增长(2016—2020年)4个阶段之后,2020年耕地食物热量达113.23×1014kJ,是1978年的2.58倍。口粮一直是耕地食物热量的主体,但其占比大幅下降。蔬果生产增速最快,热量占比增加了5.02倍。
(2)1978—2020年,西北地区耕地食物热量主体由口粮转为玉米,广西由口粮转为糖料,青海由口粮转为油料,其余省份不变。耕地食物热量增幅较大的省份集中在东北和西北。口粮、玉米和大豆生产集中在东北和黄淮海;油料生产集中在黄河以南长江以北地区,内蒙古油料生产优势凸显;蔬果生产集中在黄淮海、两广等地区,西北蔬果生产增速明显。
(3)不同阶段引起耕地食物热量变化的主要食物类型有差异。口粮是引起1978—1998年、1998—2003年耕地食物热量变化的主要食物类型,影响程度分别为46.31%和-64.84%。玉米对2003—2016年耕地食物热量增加的影响最大,为53.42%。蔬果则是2016—2020年耕地食物热量增加的主要食物类型,影响程度为28.30%。
(4)“非粮化”抑制了耕地食物热量增长。就全国而言,1978—1998年、1998—2003年和2016—2020年,“非粮化”分别在14.63%、73.30%和23.81%的程度上抑制了耕地食物热量增长。1978—1998年,受到“非粮化”影响的省份集中在东南沿海和长江流域。1998—2003年,除江西外的省份均受到“非粮化”影响。2003—2016年,受到“非粮化”影响的省份集中在东南沿海、西南和西北地区。2016—2020年,除天津、内蒙古、吉林、黑龙江、浙江、山东外,其余省份均受到“非粮化”影响,其中,上海、江西、海南和贵州的“非粮化”是耕地食物热量供给减少的主要原因。
(1)改革开放以来,中国耕地食物生产沿着政府与市场相互作用的轨迹变迁。2004年取消农业税并开展种粮直补、2016年印发并实施《全国种植业结构调整规划(2016—2020年)》等是标志性事件。尽管口粮、玉米仍然是耕地食物热量的主体,但中国耕地食物生产处于“以粮为纲”向多样化转型之中,这一转型将在有为政府和有效市场结合中得到进一步优化。
(2)开展“非粮化”治理,不能重返“以粮为纲”的政策,也不能简单地使用“趋粮化”来衡量治理效果。随着经济发展,中国居民的膳食结构正在发生明显变化,因此要树立大食物观,既要保障“粮袋子”安全,也要保障“油瓶子”“菜篮子”“果盘子”等安全。在严格耕地用途管制的基础上,妥善处理稳定粮食生产与发展特色农业、保障粮食安全与增加农民收入、耕地利用与“藏粮于地”三类关系。以增加耕地食物生产作为“非粮化”治理的一条重要原则,分区域有序推进,重点关注因“非粮化”导致耕地食物供给减少的地区。
(3)鉴于数据可获取性,本文采用非粮食作物播种面积占比来衡量某一时点的“非粮化”水平,存在一定的误差,因为不能反映耕地用来种植速生杨、速生桉、绿化花卉苗木等经济林木等现象[28]。本文采用热量作为统一不同食物类型单位的量纲,如果采用蛋白质、脂肪等其他单位作为量纲,耕地食物生产总量会不同。在今后的研究中,力求更全面、更客观地反映耕地食物生产功能,评估“非粮化”对耕地食物生产的影响程度。