糧食安全視角下湖南省近20年來耕地壓力動態變化定量分析

湯進華，鄧吉祥

（長沙學院經濟與管理學院，湖南長沙 410002）

耕地是土地資源的精華，也是保障糧食安全和經濟社會可持續發展的基石，其數量和質量的變化必將引起糧食產量的波動[1]。近年來，由于我國新型城鎮化與工業化進程的加速推進，生態退耕、農業結構調整及自然災害等原因，中國耕地資源數量日益減少[2-5]，耕地資源總量由1996 年底的130 萬km2減少至2019 年底的127.86 萬km2，人均耕地面積由1996 年的0.11 hm2下降到2019 年的0.09 hm2，國家糧食安全受到影響。因此，“要確保中國人的飯碗牢牢端在自己手中”，必須確保一定數量和質量的耕地資源。

湖南省是我國糧食主產地之一。2019 年湖南省人均耕地面積僅為0.049 6 hm2（三普數據），遠低于全國平均水平（0.09 hm2/人），城鎮化水平為58.76%。同時，湖南省不僅要用占全國2.84%的耕地養活省內占全國4.71%的人口（2020 年底數據），還要肩負保障國家糧食安全重任?？梢?，湖南省耕地保護壓力巨大，糧食安全受到影響。因此，對湖南省耕地保護的研究尤顯重要。

1 湖南省耕地資源的變化特征

據統計，1997—2019年間，湖南省耕地面積整體上略呈上升趨勢。1997年初實有耕地面積為3.95×106hm2，到2019年初耕地面積增到4.16×106hm2，12年間共增加耕地面積0.21×106hm2，年均增加1.75×104hm2。統計口徑的原因，2020 年初耕地面積減少到3.63×106hm2。雖然耕地面積總體呈上升趨勢，但湖南省人口從1997年的6 465 萬人增長到2020 的7 295.58 萬人，增加了12.85%，人口增速大于耕地增速，使得人均耕地面積則由1997年的0.061 1 hm2減至2020年初的0.049 7 hm2，13年來降低了0.011 4 hm2。

2 湖南省糧食生產的時空變化特征

2.1 糧食產量及糧食播種面積的變化特征

1997—2020 年湖南省糧食產量總體呈顯著的波動式增長（圖1）。從1997年的2.802×107t，增加到2020年的3.015×107t，23 年里糧食產量凈增2.13×106t，年均增產9.261×104t。其中，1997—2003 年糧食產量波動式降低，最低為2003 年的2 442.7 萬t，最高為1997年的2 801.9 萬t，兩個極值點相差達359.2 萬t，而同期耕地面積也一直在下降，這是導致糧食產量減產的原因。2003—2020 年糧食產量雖有波折，但仍處于平穩上升階段，這與同期糧食播種面積的增加有關，特別是2005 年國家全面免征農業稅后，糧食產量增速強勁。

圖1 湖南省1997—2020年人均糧食產量、糧食總產量、糧播面積和地均糧食產量變化

1997—2020 年湖南省人均糧食產量整體上表現波動下降趨勢。1997年湖南省人均糧食產量為433.4 kg，2020 年降到413.3 kg，23 年間人均糧食產量凈減8.74 kg，主要是由于人口增長過快所致。因此，湖南省要遏制人均糧食產量減少的趨勢，在提高糧食產量的同時還要有效控制人口增長。

1997—2020 年湖南省糧食播種面積呈持續下降趨勢。1997年湖南省糧食播種面積為515.5萬hm2，2020年降到475.5萬hm2，23年糧食播種面積凈減40萬hm2。糧食播種面積占農作物播種面積的比例由1997 年的64.37%，減少到2020 年的56.61%，23 年減少了7.76%，表明耕地非糧化趨勢明顯。雖然糧食播種面積在下降，但是糧食單產在上升，由1997 年的5.44 t增加到2020 年的6.34 t，23 年增加了0.9 t，這是湖南省糧食生產技術投入持續發力的結果。

2.2 糧食生產的區域差異特征

湖南省糧食生產區際差異明顯。從糧食總量分布來看，2020 年，常德、邵陽、衡陽、永州和岳陽等5市產量均超過290萬t，居湖南前五，合計占全省產量的53%。其中，常德市產量達到372.4 萬t，為全省之最。產量最少的是張家界市，僅為63.7萬t，其次是湘西土家族苗族自治州（以下簡稱湘西州），不到100萬t。從人均產量看，常德、益陽和岳陽三市最多，均超過580 kg。其中，常德市人均糧食產量高達700 kg，為湖南省最高。從糧食播種面積看，常德、邵陽、永州、衡陽和岳陽五市均超過47 萬hm2，五地糧食播種面積總和占全省的53%。其中，常德市糧食播種面積為湖南省最大，為58.86 萬hm2。從地均產量看，湘潭、株洲、長沙、衡陽和邵陽五市均超過6.5 t·hm-2。其中，湘潭市地均產量達7.12 t·hm-2，為湖南之最。而湘西州、郴州市和張家界市的地均糧食產量一直是全省的弱勢地區。從耕地分布來看，2020 年初，常德、邵陽、衡陽、岳陽和永州五市均超過33 萬hm2，累計達187.14萬hm2，占全省的51.57%。

從縣域分布看，2020 年，糧食產量最多的縣為常德市桃源縣（74萬t），其次是長沙市寧鄉市（70.3萬t）和常德市鼎城區（66.75萬t）。糧食播種面積最多的是桃源縣（11.87 萬hm2），其次是鼎城區（10.54 萬hm2）和寧鄉市（10.52萬hm2）。地均產量最多的是長沙市天心區（7.99 t·hm-2），其次是湘潭市韶山市（7.86 t·hm-2）和湘潭市岳塘區（7.65 t·hm-2）。

綜上所述，湖南省糧食生產集中分布區在湘江流域和環洞庭湖一帶，域內水土資源豐富，經濟基礎較好，生產設施較為完善。

3 湖南省耕地壓力指數的時空演變

3.1 研究方法

3.1.1 耕地壓力指數

區域耕地壓力，主要表現在地區人口對需求食物的生產壓力，而食物生產量的多少，取決于耕地規模、耕地質量、種子質量、生產管理等因素，食物需求量的多少，則受人口規模、消費習慣、消費能力、食物品質等變量的制約。但對于生存必需的某些食物（如糧食），就存在著最低要求。根據上述分析，為了確切了解某區域糧食的基本需求量，就必須掌握最少耕地量。北京大學蔡運龍教授等提出的最小耕地面積模型[6]就提供一個比較好的計算方法。

最小人均耕地面積是用來表征滿足區域內人口食物需求的最低保障量。它與食物自給程度、食物消費水平、耕地產出水平、農作物播種面積等因子密切相關，具體表達式為：

其中，Smin表示最小人均耕地面積（hm2·人-1），β表示糧食自給水平（%），Gr表示人均食物消費量（kg·人-1），P表示糧食單產（kg·hm-2），q表示糧食播種面積占農作物總播種面積的比重（%），k表示復種指數（%）。人均糧食消費數據Gr，結合湖南省作為國家商品糧基地的實際情況和相關參考文獻[7-10]，將2000 年前需求量定為380 kg，2001 年及之后定為420 kg；糧食自給水平為100%。

耕地壓力指數采用最小人均耕地面積與區域實際人均耕地面積的比值來表示。具體如下：

其中，K表示耕地壓力指數；Sa表示區域實際人均耕地面積（hm2·人-1），采取區域可耕地總面積與人口數量之比來衡量。K值越大，安全等級越低，耕地保護的壓力就越緊迫。參考王艷等的研究[7]，將耕地壓力等級細分為5 級：無壓力（K≤0.9）、警戒壓力（0.9＜K≤1.1）、低壓力（1.1＜K≤1.5）、中壓力（1.5＜K≤3）、高壓力（K＞3）。然而，這種耕地壓力指數僅反映了區域整體的耕地壓力，卻未充分反映區域內的空間差異，也未考慮湖南省作為國家商品糧基地的特殊地位，故需對耕地壓力指數進行修正。即：

其中，θ＝Pi/P，Pi是指某地耕地面積，P是指該地所在上級行政區耕地面積，反映出區域食物供應市場的能力，P值越大，對外供應能力越強，配額就越多。

3.1.2 灰色模型

要了解耕地壓力未來趨勢，縱觀諸多文獻，GM（1,1）模型是運用較多的一種方法。因為它是一種具有適應性強、精度高的系統理論方法，能科學預測區域經濟社會發展趨勢[11-16]。其具體方法是，用典型曲線去逼近原數據一次累加生成的數據列對應的曲線，把逼近的曲線作為模型，最后將模型預測值作一次累減還原，用以對系統進行預測。其中灰色預測模型較為常用，若原始數列呈指數分布規律，則模型有較高的預測精度。

3.2 結果分析

3.2.1 湖南省最小人均耕地和耕地壓力指數的整體變化特征

結合相關數據，根據式（1）可算出湖南省最小人均耕地面積Smin和耕地壓力指數K值。圖2 顯示，1997—2020 年Smin值總體先上升后逐漸下降，而K值總體變化則先上升后下降，最后略微上升。除1997年K值為0.877（無壓力），2002、2003 年K值大于1.1（處于低壓力），其他年份主要處于警戒壓力。這表明湖南省耕地壓力整體處于警戒壓力狀態。顯然，湖南省應高度重視耕地保護，嚴守耕地保護紅線，嚴格執行湖南省行政首長田長制，耕地保護責任重大。

圖2 湖南省1997—2020年人均最小耕地面積及耕地壓力指數變化

3.2.2 湖南省Smin和K值的區域變化特征

湖南省Smin和K值區域差異明顯（圖3 和圖4）。2020 年初，湖南省人均耕地面積區域分布呈現出北、西北向南、東南方向降低趨勢。具體來看，人均耕地面積低于聯合國糧農組織設定的0.053 hm2安全線的地區有長沙市、株洲市、湘潭市及婁底市，其中最少的是長沙市，僅為0.021 hm2·人-1。人均耕地面積位居湖南省前列的是常德市、湘西州、益陽市，超過0.07 hm2·人-1，其次是岳陽市、張家界市和永州市，均超過0.063 hm2·人-1。其中最多是常德市，為0.081 hm2·人-1，約為最少地區長沙市人均耕地面積的4 倍。從人均耕地面積的時空演變看，2008至2019年間，湖南省人均耕地面積低于0.053 hm2·人-1的區域分布呈現由“多—少—多”的演變態勢，特別是湘東的湘潭市、株洲市、衡陽市、郴州市和邵陽市的變化較大。常德市人均耕地面積一直位居湖南省榜首，均超過0.07 hm2·人-1；而長沙市和婁底市人均耕地面積一直處在0.053 hm2·人-1的安全線以下（如圖3）。

圖3 2008、2014、2019年湖南省人均耕地面積空間分布演變

圖4 2008、2014、2019年湖南省耕地壓力狀態空間分布演變

耕地壓力指數的區際差異看，最大的是長沙市，高達1.981，處于中壓力狀態（1.5＜K≤3）；其次是湘西州（1.254）和郴州市（1.149），處于低壓力狀態（1.1＜K≤1.5）；岳陽市、常德市、益陽市和永州市耕地處于無壓力狀態（K≤0.9）；其他7 市耕地為警戒壓力狀態（0.9＜K≤1.1）（如圖4）。

從耕地壓力指數空間演變看，K值一直大于1的有長沙市、張家界市、郴州市、懷化市、婁底市和湘西州。其中，長沙市K值明顯增加，由2008 年的低壓力演變到現在的中壓力狀態，也是湖南省唯一中壓力狀態的地區。耕地壓力加大趨勢明顯，主要是由于長沙市是湖南省省會，城市發展速度很快，人口逾千萬，建成區面積由2000 年的167.7 km2增加到560.8 km2。郴州市和湘西州K值雖有所降低，但始終處于低壓力狀態。主要是由于兩地處于山區，耕地質量相對較差，特別是湘西州，地均糧食產量一直處于全省最低。株洲市和湘潭市兩地耕地壓力雖處于警戒壓力狀態，但K值卻在增加，耕地保護壓力漸大。主要是由于兩地作為長株潭城市群的核心城市，城市化進程加快，城鎮建設占用耕地逐年增加，兩地耕地面積分別由2008 年的202.5 千hm2、173.18 千hm2減少到2019 年底的139.23 千hm2、128.95 千hm2。而人口又在增加，可見這兩地耕地壓力未來明顯增大。其他城市K值都在降低，耕地壓力狀態都由低壓力變為警戒壓力或仍保持警戒壓力狀態?？梢?，未來湖南省耕地壓力最大的是長株潭地區，其次是大湘西地區（湘西州、張家界市和懷化市）和湘南地區的郴州市（如圖4）。

3.2.3 湖南省Smin和K值的預測

1）糧食產量、耕地面積、人口、糧食播種面積和農作物播種面積預測

運用GM（1,1）模型，利用湖南省1997—2020 年耕地面積Y1、糧食產量Y2、人口Y3、農作物播種面積Y4和糧食播種面積Y5，獲得預測模型[式（4）～式（8）]，運用殘差合格模型對預測模型獲得的預測值進行檢驗，發現檢驗結果達到灰色精度檢驗等級的二級水平，可以用于預測，預測結果見表1。

表1 2021—2030年湖南省最小人均耕地面積和耕地壓力狀態預測

2）最小人均耕地面積和耕地壓力指數預測

依據式（4）～式（8），利用最小人均耕地面積和耕地壓力指數方法，可計算出未來10年湖南省的最小人均耕地面積和耕地壓力指數（表1）。表1預測數據表明，到2030年，湖南省人均耕地面積只有0.052 3 hm2,略低于聯合國糧農組織所確定的人均耕地0.053 0 hm2的警戒線。2021—2030 年間，湖南省糧食總產、耕地面積、年末常住人口均呈緩慢增加趨勢，但實際人均耕地面積、Smin和K值呈降低趨勢，且實際人均耕地面積略大于最小人均耕地面積，但是隨著時間的推移因Smin降幅要比實際人均耕地面積降幅越來越大，致使K值呈下降態勢，表明湖南省耕地壓力越來越小。但是從長期看，湖南省耕地會一直在警戒壓力狀態徘徊。因此，湖南省須保持高度警惕，謹防耕地保護力度松懈，仍需持續加大各地特別是長株潭地區耕地保護舉措落實的監測力度，確保耕地數量占補平衡，耕地質量不下滑。

4 結論與建議

綜上，得出研究結論如下：1）1997—2020 年湖南省糧食產量總體呈顯著的波動式增長，湖南省糧食總播種面積持續下降，但是糧食單產在上升，原因在于湖南省糧食生產技術投入持續發力。需注意的是糧食播種面積占農作物播種面積的比例逐年減少，表明湖南省耕地非糧化趨勢明顯。2）1997—2020 年，湖南省實際人均耕地和人均糧食產量在減少，最小人均耕地面積Smin值總體上升后逐漸下降，耕地壓力指數總體先上升后下降再略微上升，這主要是由人口壓力所致。而且湖南省耕地壓力狀態差異顯著，耕地壓力最大的是長株潭城市群，處于中壓力狀態，其次是大湘西地區和郴州市，處于低壓力狀態。環洞庭湖區的常德市、岳陽市和益陽市的耕地壓力處于無壓力狀態，仍舊是湖南耕地集中區域和糧食主產區。3）根據預測模型，2021—2030 年湖南省耕地壓力指數呈逐年降低趨勢，但始終Smin值始終處于0.9～1 之間，耕地始終處于警戒壓力狀態。特別需要指出的是預測的實際人均耕地面積低于聯合國糧農組織設定的安全線，未來耕地面積數量難以保證糧食生產安全，因而湖南省必須加大耕地保護力度。

鑒于以上結論，提出建議如下：1）湖南省應進一步增加對農業生產設施的投入，并依靠科技進步提高耕地產出率。特別是針對耕地壓力漸大的長株潭城市群，更應加快高標準農田建設，依托城市群科技優勢，加大種源技術研發，提高地均產量。應統籌城鄉協調發展，合理規劃國土空間，明確基本農田保護區數量和位置，制止不合理占用耕地現象，以保證耕地最低保有量。2）環洞庭湖區是湖南省糧食主產地，要著力提高農業特別是糧食補貼、良田補貼來提高農民種糧的積極性，防止耕地拋荒和耕地非農化，以保證糧食的播種面積。加大中低產田的改良力度和防止占優補劣，以提高耕地質量。加快推進土地流轉，加快推進農村土地整理進度，促進糧食生產規?；?、機械化及農田管理的現代化，以便減少過高的種糧成本，提高種糧的經濟效益。要積極挖掘良田種植系統的旅游資源，推進農旅融合發展，提高糧農綜合收益，從而提高農戶保護耕地的積極性和種糧的主動性。3）積極推進“3+5”城市群規劃落地，按照優勢互補、利益補償的共享機制[17]，在創新土地管理政策制度設計上既要保障耕地壓力指數較大的長株潭核心城市建設所需土地，又要確?！?+5”城市群地區糧食安全所需的耕地數量。

本研究是在對耕地和糧食總產動態演變分析的基礎上，對最小人均耕地面積和耕地壓力指數進行預測，其預測值具有一定的指導價值。但由于耕地數據源于統計數據，有一定的統計誤差，會影響到預測數據的精確度，另外耕地和糧食產量變化受不可控因素的影響較多，其預測值不夠精準，因此在預測方法上可加入更多影響因素，使之不斷完善。同時研究內容上還可對不同地區耕地壓力變化產生的原因進行深入探討，提出更加有針對性的耕地保護策略。