云南粮食安全与城市化进程的动态耦合研究

◎童 彦 张梅芬 高庆彦

引言

粮食安全是世界各国共同关注的社会和经济问题， 尤其在中国， 粮食安全更是影响国计民生的大事， 关系着国家独立、 社会稳定和经济发展。 同时， 中国的粮食安全态势对世界粮食安全格局有着及其重要的影响[1]。 随着城市化进程的快速推进， 耕地减少、 土壤污染、 水资源短缺、农业劳动力流失等诸多问题相继出现， 城市化与粮食安全关系的研究也日益受到学术界的关注。

目前国内外学者就粮食安全与城市化的关系进行了一系列研究， 主要围绕城市化进程中粮食安全问题的形成、 作用机制、 脆弱性等方面展开。 徐李璐邑认为粮食安全与城市化之间的问题， 从本质来看， 是城市化进程中产业之间的发展与协调问题[2]；冷智花等从人口、 土地、 制度三大关键要素在城乡与区域间的演变分析了快速城镇化背景下粮食安全问题的形成机制[3]；高延雷等运用中介效应模型探讨了城镇化影响粮食安全的作用机制， 并进行了各粮食生产功能区细分的实证分析[4]；姚成胜等运用VSD的脆弱性分析框架，对1991-2015年中国粮食安全脆弱性进行定量分析， 并探究了中国粮食安全脆弱性变化的总体趋势及其驱动因子[5]；李隆玲等从需求和供给两方面观察乡村人口变迁对我国粮食安全的影响[6]；陈相利等以河南省为例， 通过构建粮食-城镇化-生态多维耕地压力测评体系， 利用弹性系数量化分析城市化进程对粮食安全的影响[7]；何悦等以我国13个粮食主产区为研究对象， 分析城镇化发展对粮食生产技术效率的影响， 为促进城镇化与粮食生产的协调发展提出对策建议[8]。

综上所述， 就研究方法而言， 粮食安全与城市化关系的研究多采用逻辑推演、 理论说明、 中介效应模型、 VSD脆弱性分析、 弹性系数量化分析法、 耦合协调模型、 主成分分析法等方法； 就研究区域而言， 对国家层面的大区域尺度关注较多， 对粮食主产区关注较多。 此外， 现有文献对时间序列特征的探讨较多， 对空间格局的关注不够。 鉴于上述分析， 本文以云南省为例， 探讨其粮食安全系统与城市化系统的相互作用， 以期为正确评价云南粮食安全与城市化耦合协调关系提供科学依据， 进而为促进区域人口、 资源、 经济及生态环境的协调发展提供决策参考。

一、 研究方法与数据来源

（一） 研究区概况

云南位于中国西南陆疆， 北纬21°9′～29°15′，东经97°31′～106°12′之间。 全省总面积为39.4万平方千米， 地形以山地为主； 气候以亚热带山地气候为主， 干湿季分明， 气候垂直分异显著； 降水以降雨为主， 水资源总量丰富， 但空间分布差异显著， 全省土地面积6%的坝区， 集中了2/3的人口和1/3的耕地， 但其水资源量却只有全省的5%[9-15]。 随着城市化进程加快， 2020年全省建成区面积达1991.59平方千米， 相比2009年， 建成区面积增加708.21平方千米， 年平均增长率为4.59%；城市人口比重与二三产业劳动者比重分别达到50.05%和53.36%。 与此同时， 粮食总产量从2009年的1576.92万吨提高至2020年的1895.86万吨，年平均增长率为1.69%；粮食单产由2009年的3.75吨/公顷提高至2020年的4.55吨/公顷， 年平均增长率为1.78%，相对城市化指标，粮食安全指标的增幅较小。 因此，有必要对云南城市化系统与粮食安全系统的关系进行定量评价， 从而为高原山地城市化进程中的粮食安全问题提供决策参考。

（二） 研究方法

1. 指标的选择。在上述有关云南粮食安全与城市化进程认识的基础上， 遵循科学性、 代表性、层次性、 可获取性等原则[16]，围绕城市化内涵， 从土地、 人口和社会三方面构建城市化评价指标体系， 从生产资源、 生产能力和生产保障三方面构建粮食安全评价指标体系， 进而构建云南粮食安全与城市化耦合协调评价指标体系（见表1）。

表1 云南粮食安全与城市化耦合协调关系评价指标体系

2. 分类标准。在参考现有研究成果基础上[17-20]，将粮食安全与城市化协调发展水平分为3个阶段，10种发展类型； 同时根据粮食安全综合指数与城市化综合指数的测算，将两者的对比关系划分为：同步发展型、城市化发展滞后型和粮食安全滞后型3种对比类型，具体如表2所示。

表2 云南粮食安全与城市化协调发展类型划分

3. 数据标准化处理与指标权重确定。为消除指标量纲、 数量级等方面的差异， 选择极差标准化对原始数据进行标准化处理[21]， 指标权重的确定， 采用能较好消除人为因素影响的熵权法[22]，计算结果如表1所示。

4. 耦合度模型。运用耦合度模型， 将粮食安全与城市化两个系统间的相互作用彼此影响定义为粮食安全与城市化的耦合。 通过计算耦合度，评价两系统相互作用的程度。 耦合度越大， 系统之间的发展方向越有序， 关系越趋于稳定[23-25]。 其计算如公式（1） 和公式（2） 所示。

式中：G和U分别为粮食安全综合水平和城市化综合水平；X′ij为第i个年份的第j项指标的标准化数据；Wj为第j项指标的权重；C为耦合度，C∈[0,1]。

5. 耦合协调度模型

由于耦合度只揭示系统间的相互影响与相互作用程度， 对于粮食安全与城市化的协调发展状态需要引入耦合协调度模型， 其计算如公式 （3）和公式（4） 所示， 划分标准如表2所示。

式中： D为耦合协调度； T为粮食安全与城市化的综合发展指数； G和U分别为粮食安全综合水平和城市化发展水平； α与β为待定系数， 由于区域发展进程中， 粮食安全与城市化同等重要， 故取α=β=0.5[26]。

（三） 数据来源

研究区多年粮食安全相关数据与城市化相关数据来源于 《云南统计年鉴》 （2010-2021年），通过基础数据的采集， 建立多年粮食安全与城市化基础数据库， 对云南省粮食安全与城市化进程的耦合协调关系进行实证研究。

二、 讨论与分析

根据公式 （1） —（4） 计算得到2009-2020年云南粮食安全与城市化的耦合度、 发展度和协调度， 并对两者耦合协调相关状态进行划分 （结果见表3）， 并在此基础上行定量评价。

表3 云南省粮食安全与城市化协调性评价结

（一） 粮食安全与城市化耦合度C分析

如表3和图1所示，研究时段内，云南城市化综合指数U呈现逐年上升趋势，人口城市化、土地城市化和经济城市化各项指标发展态势良好；粮食安全综合指数G则呈现波动上升态势，总体发展趋势良好。 与此同时，城市化系统与粮食安全系统的耦合度C自2010年起，均在0.9以上。这表明，自2010年起，云南粮食安全与城市化的相互依赖程度较高，城市化的发展有利于促进粮食安全水平提高，同时粮食安全水平的提高又能有效推进城市化进程。与此同时，发展度T呈持续增加趋势，表明云南粮食安全与城市化总体发展趋势良好，粮食安全对经济社会发展具有较强支撑能力。

图1 云南粮食安全与城市化耦合协调变化

（二） 粮食安全与城市化协调度D分析

如表3和图1所示， 研究时段内， 云南粮食安全与城市化协调度D 逐年增长且增幅较大。2009年协调度D仅为0.1937， 属于严重失调类型，之后协调度D逐年增加， 到2011年， 协调度已增至0.5398， 已达到勉强协调类型。 随着协调度D的增长， 云南粮食安全与城市化协调发展类型依次经历了濒临失调、 勉强协调、 初级协调、中度协调、 良好协调和优质协调。 这表明， 云南粮食安全与城市化协调发展趋势良好， 粮食安全对城市化的支撑有效促进了云南经济社会发展。

（三） 粮食安全与城市化对比类型分析

如表3与图1所示， 云南城市化综合指数U的初始值低于粮食安全综合指数G的初始值， 但城市化综合指数U的增长快于粮食安全综合指数G的增长。 2009—2016年云南城市化综合指数U值低于粮食安全综合指数G的值， 呈现城市化滞后特征； 自2017 年起， 城市化综合指数U 增长至0.7079， 而粮食安全综合指数G仅为0.595， 开始呈现粮食安全滞后特征。 综上所述， 研究时段内， 云南粮食安全与城市化对比类型呈现由城市化滞后向粮食安全滞后转变的变化特征。

（四） 粮食安全与城市化协调发展阶段分析

依据表3粮食安全与城市化协调性评价结果，并结合表2粮食安全与城市化协调发展类型划分，云南粮食安全与城市化协调发展先后经历了3个阶段， 依次为： 失调阶段、 磨合阶段和协调阶段。

失调阶段（2009年）： 2009年云南粮食安全与城市化协调度D为0.1937， 属于失调阶段， 这表明， 该阶段全省粮食安全与城市化两系统总体处于无序状态。

磨合阶段（2010-2011年）：这一时期，协调度D由0.4517增至0.5398，处于磨合阶段，表明这一时期，全省粮食安全与城市化两系统总体在由无序向有序转变，但仍表现为濒临失调和勉强协调类型。

协调阶段 （2012-2020年）： 自2012年起协调度D值增加至0.6012， 进入到协调阶段， 并随着协调度D值的增加， 逐渐由初级协调到中级协调再到良好协调和优质协调的发展类型转变。 这表明， 全省粮食安全与城市化两系统总体协调发展状态良好。

三、 结论

通过构建云南粮食安全与城市化耦合协调发展评价指标体系， 运用极差标准化法进行数据的标准化处理， 采用熵权法确定指标权重。 运用耦合协调度模型， 测算云南省粮食安全与城市化的动态耦合协调状态， 结论如下。

一是云南城市化系统与粮食安全系统的耦合度C处于较高水平， 发展度T呈持续增加趋势。 云南粮食安全与城市化之间的相互依赖程度高， 发展趋势良好， 粮食安全对经济社会发展具有较强支撑能力。

二是云南经济社会发展进程中， 粮食安全与城市化的协调度D逐年增加， 协调发展先后经历了失调阶段、 磨合阶段和协调阶段， 城市化的发展有利于促进粮食安全水平提高， 同时粮食安全水平的提高又可以有效推进城市化进程。

三是云南城市化综合指数U的初始值低于粮食安全综合指数G的初始值， 但城市化综合指数U的增长快于粮食安全综合指数G的增长， 因此，云南粮食安全与城市化对比类型， 呈现由城市化滞后向粮食安全滞后转变的变化特征。