基于粮食安全的中国粮食需求预测与耕地资源配置研究.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：基于粮食安全的中国粮食需求预测与耕地资源配置研究马永欢牛文元摘要：本文以系统动力学原理为基础仿真模拟了我国2010、2015和2020年的粮食需求。结果表明随着人口的增加和经济的发展口粮和种子粮的需求相对稳定而饲料粮和工业用粮的需求增长明显粮食总需求呈现刚性增长趋势。在95%和100%两种粮食自给标准下通过对我国粮食需求与耕地配置的模拟发现粮食需求与耕地供给呈现出一种紧平衡。确保有效的耕地面积和粮食作物播种面积实现粮食单产的稳步提高和严格控制人口增长是实现粮食安全的“三重”底线。关键词：粮食安全粮食需求耕地配置调控我国耕地资源的稀缺性日益突出己成为制约农业生产和国民经济可持续发展的瓶颈因素。随着人口的持续增长和工业化、城镇化的快速发展我国粮食需求呈现刚性增长而耕地供给将会表现出不断减少的态势。又由于气候变化、旱涝灾害和水资源短缺等约束因素对粮食生产的影响日益突出保障粮食安全面临着严峻挑战。对于一个占世界22%的人口大国来说立足国内为主解决粮食问题是我国一项长期的战略性任务。粮食需求预测是未来耕地配置的重要依据。虽然学术界采用线性方程、指数平滑法和自回归移动平均（ARIMA）模型对口粮、饲料粮、种子粮和工业用粮的时间序列变化进行了分析对粮食需求预测具有一定的指导作用。然而粮食生产的自然系统与需求的社会经济系统存在内在联系只有考虑以工业化为标志的经济发展水平和以城市化为标志的城乡结构对粮食需求的影响才能从动态角度对粮食需求做出客观判断。对此本文从社会经济系统相互影响的角度以系统动力学模型为主模型以ARIMA模型、计量经济模型和回归分析模型等为辅助模型对其进行了对接和耦合建立了粮食需求与耕地优化配置的动态仿真模型。一、研究方法（一）粮食需求的预测方法理顺粮食消费结构是预测粮食需求的先决条件。一般认为粮食消费需求主要由生活用粮和生产用粮两部分构成。前者包括城乡居民口粮而后者主要包括饲料粮、工业用粮和种子粮等。虽然国家统计局公布了城镇居民和农村居民平均每天的主要食品消费量但是没有包括外出消费对此城乡居民实际的口粮消费量需要在统计消费量的基础上进行修正。从系统论角度来看口粮需求与人口数量、城乡结构和城乡消费结构密切相关而人口的城乡结构与工业化水平一脉相承。本文在此基础上构建了口粮需求的系统动力学模型。城乡居民对肉、蛋、奶和水产品的消费量是间接由粮食转换而来因此对饲料粮的预测也采用了系统动力学的原理和方法。工业用粮是粮食需求的重要组成部分。研究表明工业用粮与工业化发展水平密切相关因此对工业用粮的预测采用了回归分析法。而种子粮主要取决于单位耕地面积播种量和播种面积因此对种子粮的需求也采用了系统动力学方法。由口粮需求、饲料粮需求、工业用粮需求和种子粮需求共同构成了粮食总需求模型：上式中G表示粮食总需求G1、G2、G3、G4分别代表口粮、饲料粮、种子粮和工业用粮；pi代表城乡人口ei代表城乡人均直接口粮消费量；hi代表肉、蛋、奶和水产品消费量fi代表对应的饲料转换效率q表示粮食对饲料的转换系数；su表示粮食作物播种面积结构gu表示对应的单位面积种子投入量；mη代表工业消耗的粮食。（二）耕地配置的建模方法从粮食安全的角度来看一定时期的耕地需求量不但取决于区域的粮食自给率、人均粮食需求量和人口数量还受耕地的复种指数、粮食作物播种面积和粮食单产的影响。对此构建了最低耕地需求函数：式中S为最小耕地需求面积α为粮食自给率Gp为人均粮食需求量E为复种指数R为粮食作物播种面积占农作物总播种面积的比重U为粮食单产P为全国的总人口。为便于动态研究我国最低耕地需求需要预测未来不同年份的粮食单产。通过1983-2007年粮食单产的时间序列数据分析（图1）发现其变化具有一定的周期性波动符合ARIMA模型的建模特点。通过计算机平台上的Eviews程序进行调试和优化建立了粮食单产的ARIMA（111）模型。这样便以粮食需求为主线通过Vensim_PLE程序建立了粮食需求与耕地资源配置的系统仿真模型（图2）。二、模型的动态模拟与调控方案的确定（一）模型调试与调控变量的确定模型调试就是通过模型的模拟运行改进模型中不合理的反馈结构优化模型的控制变量。一般认为模型的结构是决定模型行为的主要因素。在调试过程中如果不改变模型的结构当控制变量在合理的范围内取值时发现系统的行为模式相对稳定系统的变化表现为输出结果的变化就认定模型具有较好的稳定性可以用来模拟粮食需求与耕地资源配置。在综合分析近20年来我国人口数量、粮食单产、耕地变化和经济发展水平等数据的基础上将对系统的目标函数起决定影响的人口自然增长率、城乡人均口粮直接消费量、饲料转换效率、工业化率、粮食单