基于市域尺度的中国化肥施用与粮食产量的时空耦合关系

化肥施用是一把双刃剑,在促进粮食产量增加、保障粮食安全的同时,导致了生态环境退化,当前亟需辨明化肥施用与粮食生产之间的时空耦合关系,以便为维护粮食安全与生态安全提供有效的对策。以中国336个地级行政区为研究单元,分析2005-2015年中国粮食产量与化肥施用量的时空格局变化特征、化肥施用量与粮食产量的时空耦合关系及其动态变化过程。研究发现：（1）2005-2015年中国化肥施用量与粮食产量均呈上升趋势,化肥施用量的区内差异呈“粮食主产区—产销平衡区—粮食主销区”递减态势;而粮食产量的区域差异总体趋于增大,且呈“粮食主产区—产销平衡区—粮食主销区”递增态势。（2）化肥施用量增幅大致呈“东—中—西”阶梯式递增的趋势,而粮食产量增幅呈明显的南北分异特征。（3）从空间分布来看,胡焕庸线以东地区以“双高区”为主,胡焕庸线以西地区以“双低区”为主,且“低效施肥区”收缩,“他因素影响区”扩张。（4）期间,粮肥耦合关系以“双增型”为主,其他类型为辅,粮肥耦合关系主要向“双增型”与“他因素影响型”转变。     

“一带一路”沿线国家粮食生产的时空格局分析

“一带一路”倡议是新时代下全球化发展的必然结果。粮食作为一种重要的战略资源,其生产对“一带一路”沿线国家乃至全球粮食安全意义重大。通过对沿线国家粮食生产数量、结构等方面的深入剖析,揭示了“一带一路”沿线国家近40年来粮食生产的时空格局。结果表明：（1）“一带一路”沿线国家是世界粮食的重要产区,粮食产量占全球比例50%~60%左右,1977-2016年粮食产量呈增长趋势,单产是其粮食总产增长的主要影响因素。1995-2016年人均粮食产量有所提高但国别差异显著,人粮关系逐步改善,区域粮食保障程度整体增强。（2）“一带一路”沿线国家粮食生产存在明显的地域差异,空间格局相对稳定,中国、印度、俄罗斯是其主要粮食生产国,东南亚和南亚国家的粮食产量普遍较高,阿拉伯半岛国家的粮食产量相对较低。（3）稻谷、小麦和玉米是“一带一路”沿线国家主要粮食作物,稻谷对粮食总产变化的贡献最大,1977-2016年玉米占比不断增加,三大作物区域分布特征明显。     

全球气候变化下的中国粮食安全问题研究

粮食是人类生存的基础,保障粮食安全是“2030年可持续发展议程”的重要目标之一。论文基于粮食系统视角,从全球气候变化对粮食系统的作用、保障粮食安全对全球气候变化的影响,以及应对全球气候变化的粮食安全适应性策略出发,揭示粮食安全与全球气候变化的相互作用,系统梳理全球气候变化下的中国粮食安全问题。研究结果表明：1）全球气候变化导致粮食系统不确定性增加,且对中国粮食生产的影响加剧;2）粮食需求是全球气候变化的主要驱动力,粮食生产要素的重新配置加剧了全球气候变化;3）多尺度有机结合应对全球气候变化保障粮食安全需在微观上“藏粮于技”实现提质增效,在中观上“藏粮于地”注重生态建设,在宏观上坚持市场为主导完善粮食政策体系。全球气候变化背景下,保障粮食安全研究呈现从单一学科、单一维度、单一手段向依靠多学科开展多尺度、多要素、系统综合集成研究保障粮食安全转变,从高碳粮食系统向低碳高效粮食系统转变的趋势。     

2003—2013年中国粮食增产格局及其贡献因素研究

国家粮食安全是关乎国计民生的重要问题。2003—2013年我国粮食生产实现“十连增”乃至2015年“十二连增”,世人瞩目。论文以分省为基本单元,采用粮食作物的播种面积、产量、单产等数据,从全国和分省两个尺度,定量分析了2003—2013年我国粮食增产状况及其区域差异,全面探讨了我国粮食增产的地域格局及其贡献因素。研究表明：1）全国粮食“十连增”主要得益于稻谷、小麦和玉米等三大粮食作物的增产,且由于期间其他作物的减产,三大粮食作物增产贡献率达到105.73%;2）三大粮食作物中,玉米增产最为明显,无论在增产幅度、贡献率、增产速率还是增产区域角度均高于小麦和稻谷;3）单产提升对全国粮食“十连增”的贡献大于播种面积的扩大;4）分作物而言,玉米和稻谷增产主要得益于播种面积扩大,小麦则主要是单产提升;5）从省级角度看,近10 a我国绝大多数省份粮食均出现增产,但是粮食增产的主力依然集中在传统的粮食生产大省和西北的甘肃、新疆二省。     

资源承载力监测——以西藏“一江两河”地区为例

对自然资源的无序开发和对生态系统的破坏制约了我国的可持续发展。资源承载力是描述地区发展受自然资源限制的重要工具,也是衡量区域可持续发展的重要依据。基于西藏“一江两河”地区县级统计数据,定量计算水、土和生态等资源承载力,并根据定量评价结果构建资源承载力监测体系并应用于“一江两河”地区。研究结果表明:（1）“一江两河”地区人粮关系趋于紧张,部分地区人口—粮食—土地矛盾突出,76.5%的县土地资源承载力下降,83.3%的县土地资源承载指数增长;“一江两河”地区各县（市、区）水资源承载力远大于实际人口,承载指数均小于0.05,但77.8%的县水资源承载力下降,县域承载指数均增长;各县生态承载力增长,承载指数下降,部分县处于生态赤字状态。（2）“一江两河”地区资源承载力的主要制约因素由生态承载力转变为土地资源承载力。2000—2015年,在“一江两河”地区资源承载力处于临界超载或超载的县中,对资源承载状态影响最大的资源承载力由生态承载力逐步转变为土地资源承载力。（3）“一江两河”地区资源承载力等级逐渐提升,可能带来的危害或负面影响程度降低。2000—2015年,资源承载力为三级（中度负载）及以下等级的县由15个（83.3%）降至3个（16.7%）。资源承载力长效监测机制的建立有助于明晰资源开发利用现状,科学利用区域自然资源,促进地区生态保护和可持续发展。     

2003—2013年中国县域单元粮食增产格局及贡献因素研究

2003—2013年,中国粮食产量逐年增加,实现了前所未有的“十连增”,2015年更是达到了“十二连增”。文章采用2003—2013年粮食播种面积、产量等为基础数据,以分县为研究单元,定量分析了2003—2013年间中国分县粮食增产的特征、格局与贡献因素,结果表明：1）2003—2013年间我国超过75%的县域单元粮食均出现增产,但主要增产仍集中在东北和黄淮海平原地区的产粮大县;2）粮食增产增幅的两极分化较为明显,处于“滞后增产”和“超速增产”的县域单元占比均较高,其中“超速增产”的县域单元主要分布在松嫩平原、三江平原、黄淮海平原、江汉平原、鄱阳湖平原、黄土高原以及新疆等地;3）对于大部分县域单元而言,播种面积和单产水平对其粮食增产均有正向贡献作用,其中东北平原、内蒙古高原西部、河西走廊、新疆、江汉平原、洞庭湖平原等地播种面积贡献较大,而单产水平贡献较大的地区为黄淮海平原、黄土高原、青藏高原东南部等地。     

减排增汇目标下中国粮食生产效率的测度及分布动态演进

考虑粮食生产中的净碳汇和面源污染排放,构建全局EBM模型测算2001—2018年中国30个省份及三大功能区的粮食生产效率,借助分布动态模型考察中国粮食生产效率的动态演进趋势。研究发现：（1）中国粮食生产效率总体水平不高,样本期间呈现先降低后增长的态势,主产区粮食生产效率高于主销区和产销平衡区。（2）三大功能区粮食生产效率的分布动态存在差异,主产区由“多级分化”趋向于“两级分化”,地区差距逐渐缩小;主销区分化程度有所加剧;产销平衡区“多级分化”逐渐加强。（3）中国粮食生产效率总体上存在向中高水平聚集的趋势。相比高效率省份分布流动性较强,低效率省份存在明显的“贫困陷阱”,粮食低水平发展的恶性循环不易突破。     

基于膳食营养需求的西藏县域土地资源承载力评价

“食物营养安全”是“食物安全”的重要组成,而当前单纯以“粮食”作为土地资源承载力的评价指标只能反映部分承载能力,从膳食营养角度评估更切合其实际土地资源承载状况。以供给与需求的动态平衡为基本思路,选取热量和蛋白质为关键参量构建土地资源承载力（LCC）测算与土地资源承载指数（LCCI）评价模型,对2015年西藏自治区县域土地资源承载力与土地资源承载状况进行定量评价,以期为实现西藏地区居民热量与蛋白质供需平衡对策提供科学依据,同时也为该区域居民营养需求的变化、机理及对策研究奠定基础。结果表明：（1）西藏县域尺度下土地资源承载力总体呈盈余状态,位于西藏东南部的“一江两河”流域县域土地资源承载力高,而位于西北部的那曲和阿里等地区县域土地资源承载力相对较低。（2）根据以当前热量和蛋白质实际消耗量为依据对土地承载力的评价结果,农区县、半农半牧区县和牧区县基于蛋白质需求的土地承载力比基于热量需求的承载力分别多8.83%、22.51%和67.78%,其中有13个牧区县和半农半牧区县以热量指标判断为超载状态,但以蛋白质指标判断却未超载,其原因在于牧区县和农牧区县动物性食物供给比例高,食物蛋白质供给能力相较热量供给能力更强。（3）若按照居民膳食宝塔推荐的人均热量和蛋白质摄入量标准,农区县、半农半牧区县和牧区县基于热量和蛋白质需求的土地资源承载力较实际营养摄入量下的承载力可分别多承载35.22%和12.5%的人口。评估结果体现了实际消耗和膳食标准情景下以及不同营养指标之间各县域承载力及承载状态的差异,可为通过调整人口结构、膳食结构等措施寻求提升区域人粮平衡水平和居民膳食营养水平对策提供依据。     

基于格网的河西绿洲乡村聚落时空演变及其与水土资源的空间耦合关系

基于1 km×1 km格网,论文综合运用景观指数、分散度、核密度、空间耦合关联等方法,研究河西走廊山丹县1998—2015年乡村聚落景观格局分异及时空演变特征,探讨绿洲乡村聚落与水土资源的空间耦合关系,结果表明：1）乡村聚落用地总面积扩张较快、空间分散化趋势明显,斑块数和斑块密度增大、平均斑块面积减小,乡村聚落景观指数在1998—2008年间相比2008—2015年间变化剧烈,后期逐渐趋于稳定;2）3个年份乡村聚落核密度空间分布格局基本一致,主干道路、渠系等线状地物沿线密集,外围区域稀疏,并以线状地物为中心向外呈阶梯状递减;3）1998—2008年乡村聚落分散度呈增加趋势,2008年后趋于稳定,乡村聚落空间分布由相对集中走向零星分散,聚落“散、空、乱”现象普遍;4）乡村聚落与耕地和渠系空间分布关系密切,存在显著的“耕地指向性”和“渠系指向性”;K指数1998年以“人多地少型”为主,2008和2015年转向“人少地多型”和“人地协调型”;L指数总体表现为“渠系偏多型”和“聚落-渠系协调型”。水土资源是约束和限制绿洲人口和聚落存在和发展的主要因素,人-水-土系统存在着高度的相互依存性和共生性。     

中国粮食生产效率与旅游发展的耦合机制及时空分异

粮食安全是国家安全的重要基础,而旅游产业是社会发展水平的重要体现。本文基于中国31个省（市、自治区）（不含港澳台地区）2010—2019年的省级面板数据,运用DEA-CCR模型和熵权法测算了各地粮食生产效率与旅游业发展水平,并在此基础上利用耦合协调模型、马尔科夫链和地理探测器探讨了两者的时空耦合协调演化特征及其影响机制。结果表明：（1）中国粮食生产效率与旅游产业发展水平均呈现出随时间演化而波动上升的态势,同时两者在区域间存在较为明显的不均衡现象;（2）粮食生产效率与旅游业发展水平呈现高度的耦合相关,两者的耦合协调关系经历了从“初级耦合协调”到“中级耦合协调”的演变,在空间上呈现出“东高西低”的差异化特征;（3）中国粮食生产效率与旅游业发展水平的耦合协调状态具有较高的稳定性,短期内难以实现耦合协调类型的跃迁;（4）区域经济发展水平（GDP）和第三产业劳动力（从业人数）是影响粮食生产效率与旅游产业耦合协调关系的核心驱动要素。     

农业生产效率对农业用水量的影响

2016年中国农业用水量占用水总量的60%以上,水资源成为国家农业安全的重要保障,而影响农业用水量的因素较多。论文首先采用非期望产出的Super-SBM模型测度1998—2015年中国30个省份（西藏、香港、澳门、台湾缺少资料,未计算）的农业生产效率,再利用非参数核密度估计演示主要年份农业生产效率和农业用水量的动态变化,然后借鉴Hansen的门槛模型检验农业生产效率对农业用水量的“门槛效应”。结果表明：1）我国农业生产效率呈倒“U”型走势,省际间差异性减弱;农业用水量先下降后上升,省际间差距存在扩大的趋势。2）提高农业生产效率是降低农业用水量的有效途径,农业生产效率对农业用水量存在显著的“门槛抑制效应”,抑制强度呈“N”型走势。3）扩大粮食作物种植比例、增加农村劳动力和提高农村居民收入均能有效抑制农业用水量增加,而水资源禀赋、水利投资和耕地灌溉面积与农业用水量呈正相关性,农民受教育水平回归结果不显著。     

中国能源产业的现状需水估算与趋势分析

论文研究了我国能源产业的用水现状和各类能源产出的发展趋势,并评估预测了2012、2020、2030年我国能源产业的需水情况。分析表明：2020、2030年我国能源产业需水总量将分别达到655×10⁸ 和677×10⁸ m³,比2012年有所增加,但增量不超过20%。火力发电仍为能源产业中用水量最大的行业,风力发电、核力发电、太阳能发电在高速发展进程中并未大规模用水。页岩气开采需水不多,但开采初期的大量用水在缺水地区会造成用水紧张。能源作物种植需水量将大幅增加,2012—2020、2020—2030年其需水增长量分别为30×10⁸和18×10⁸ m³,是造成未来能源产业需水增长的主要因素之一。     

我国稻谷供给与消费平衡的时空格局

论文基于城市和农村人口大米消费量、稻谷加工产品产量、猪及家禽等产品出栏量、单位面积种子用量等估算了2000—2014年我国稻谷消费的变化,分析了不同省份稻谷的供需平衡关系。研究结果显示：我国稻谷人均表观消费量显著高于世界水平;2000—2014年稻谷供需从紧平衡甚至个别年度供不应求的状态逐渐过渡到供需盈余;我国稻谷以口粮消费为主,但消费比重减少明显,工业和饲料消费比重增加;2014年我国稻谷库存消费比接近70%,10 a库存增加了2.72倍;我国2/3的省份（21个）稻谷供需难以自足,仅10个省份稻谷能够自足,5个省份稻谷供需盈余量在300万t以上。为去库存,应坚定推进水稻的市场化改革;为保障区域稻谷等口粮的需求,应加强省际之间粮食流通体制机制的研究。     

我国耕地保护经济补偿分区及其补偿额度测算——基于省级耕地-经济协调性视角

正确处理耕地保护与经济发展之间的关系,对保障我国粮食安全具有十分重要的意义。论文从省级耕地资源禀赋与经济增长协调性出发,基于粮食安全及区域耕地生产力均衡视角确定了耕地盈余区、平衡区、赤字区,并利用机会成本法测算了耕地保护经济补偿标准以及补偿额度。结果表明：1）2007—2015年我国耕地资源禀赋与经济增长间存在非协调性,需要进行区际间耕地保护利益协调;2）将全国划分为8个耕地盈余区、11个耕地平衡区及12个耕地赤字区;3）2015年全国平均耕地保护经济补偿标准为2.90万元/hm²,其中,耕地赤字区最高,耕地盈余区次之,耕地平衡区最低;4）基于情景模拟法得出,不同区域的耕地盈亏量及耕地保护补偿额度存在较大差异。据此提出：实行差别化耕地保护政策;建立动态化的耕地保护制度,制定合理的区域差异化的耕地保护经济补偿标准,尽快建立健全耕地保护利益协调机制,以保障我国粮食安全的目标。     

基于入户跟踪调研的山东省农村居民家庭食物消费结构与特征研究

食物消费是居民消费的最基本内容。论文基于分层抽样,通过近1个月实地入户3 d跟踪调研称重获得粮食主产区山东省207户农村家庭食物消费的一手数据,定量分析现阶段我国典型区域农村家庭的食物消费结构与特征,并比较不同地区、不同收入水平及不同家庭规模下居民食物消费的特征。结果表明：1）蔬菜在山东农村居民家庭食物消费中占据最高比重（41.0%）,粮食消费中以面粉及制品为主（59.0%）,肉类消费以猪肉为主（71.9%）。2）三个案例地中,济南地区较德州和潍坊地区在酒水、食用油和调味品等非粮食食物上的消费量较高,而对粮食的消费量较低;收入水平较高的家庭,在蔬菜、面粉等粮食、调味品和食用油上的消费比经济水平低的家庭要少,而在肉类、水果、水产类和奶类上较多;人口规模较小的家庭比规模较大的家庭的人均食物消费量大。3）通过与中国营养学会推荐的中国居民平衡膳食宝塔建议的食物摄入量数据比较发现,山东农村地区居民油和盐的消费量略高,对奶及奶制品、水产品、蛋类和水果的消费明显不足。新时代乡村振兴背景下,改善农村地区居民食物消费结构,提高营养水平是改善农村地区生活水平最基本而迫切的工作。本研究为进一步提高我国居民食物消费需求基础数据的准确获取提供了参考,并为相关政策的制定提供科学依据。     

城镇居民食物消费的生态足迹及生态文明程度评价

城镇居民食品账户生态足迹核算一直面临着消费项目不完善与消费-土地利用矩阵信息匮乏的问题。研究通过改进自下而上生态足迹模型,较好地解决了上述问题;并构建了食物消费的生态文明度概念与分类层次体系,在生态影响“数量”评估的基础上开展了“质量”评估。论文对2005—2012年中国及各省城镇居民食物消费的生态影响及生态文明度进行了实证研究,结果表明：1）城镇居民部门食物账户的生态影响变动主要驱动力为在外就餐;2）全国及大陆省份中除山西、江西和青海外的28个省份城镇居民食物消费的生态文明度发生了不同程度的下降。中国如果忽略城镇市场倒逼机制对生态文明的巨大作用,规模扩大与食谱增富的城镇化可能将整个中国带入生态环境脆弱性增强的境地。     

中国粮食生产区域集中化的演化趋势

农业生产的区域专业化与地域分工是农业现代化的一个重要标志,也是未来中国农业发展的必由之路。受农业生产市场化程度以及耕地保护、农业补贴、价格保护等政策因素的影响,中国目前区域专业化的方向和地域分工取向尚不清晰,不过农产品生产的集中化趋势却为回答这一问题提供了重要线索。论文以稻谷、小麦和玉米3种主要粮食作物为研究对象,利用省域单元1981—2013年的产量数据,运用集中化指数方法揭示1980年以来中国粮食生产区域集中化程度的演变特征和演化趋势。结果表明：中国粮食生产的集中化程度明显上升,3种粮食作物中小麦生产的集中化程度最高,并呈相对稳定的集中化趋势,而稻谷和玉米生产的集中化程度则经历了一个“U”型变化过程,意味着稻谷和玉米生产在这一阶段发生了空间重组;依据集中化趋势,稻谷生产向黑龙江、湖南、江西等地集中,小麦生产向河南、山东、安徽等传统小麦产区集中,玉米生产则向黑龙江、内蒙古等地集中,预示未来极有可能在这些地区及其周边形成专业化粮食产区。加强这些地区的农田基本建设将有助于推进中国粮食生产的地区专业化与地域分工。     

我国主要粮食品种供给与消费平衡分析

论文基于城市和农村人口及其人均食物消费、粮食工业产品产量、肉蛋奶水产品产量、单位面积种子用量等估算了2013年我国主要粮食品种实际消费量和合理膳食结构下的理想消费量。研究结果显示：我国稻谷、玉米、小麦和薯类以国内生产为主,大豆主要依赖进口;我国稻谷和小麦以口粮消费为主,玉米和豆类以饲料用粮消费为主,薯类以工业用粮和饲料用粮消费为主;稻谷、小麦、玉米和薯类结余量较大,豆类结余量少;按照现有的饮食结构,只需要71%的稻谷生产量和52%的小麦生产量就能完全满足口粮需求。未来应关注稻谷和小麦口粮生产,实施全过程监管以及资金和技术支持,其他用途或品种的粮食生产应由市场主导。     

我国大宗农产品贸易格局及对外依存度研究——基于虚拟耕地资源的分析和评价

我国已成为农产品进口大国,而所有农产品中都隐含有一定的耕地资源,论文基于农产品虚拟耕地资源的分析和评价,系统研究了我国大宗农产品贸易格局及对外依存度。论文所涉及的大宗农产品及其制品主要是土地资源密集型产品,包括粮食、油料、木薯、植物油、棉花、糖、饲料粕类等7大类,24个具体品种,以2000-2016年分国别的贸易数据为基础,从消费者的角度对大宗农产品虚拟耕地资源贸易量进行了分析和评价。研究结果显示,我国大宗农产品虚拟耕地资源净进口量由2000年的675×10⁴ hm²增加到2016年的5 928×10⁴ hm²,其中美国和巴西是中国农产品虚拟耕地进口量最大的国家,进口量分别由2000年的342×10⁴和146×10⁴ hm²,增加到2016年的2 101×10⁴和2 192×10⁴ hm²,占我国虚拟耕地进口总量比例超过70%;2016年农业耕地资源对外依存度达到30.5%,对巴西和美国的依存度分别为11.3%和10.8%。土地密集型农产品的大量进口,在一定程度上缓解了我国耕地资源紧张的压力,保证了粮食安全。