1961年至2007年全球粮食生产的时空演变特征与地域格局，本文主要内容关键词为：地域论文,粮食生产论文,格局论文,特征论文,时空论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
修订日期：2010-02-23
文章编号：1007-7588(2010)05-0907-10
1 引言
粮食是人类赖以生存的重要物质基础，是人类文明得以发展的先决条件。“民以食为天”，长期以来，世界各国都把保证粮食生产作为维护社会稳定、促进经济发展的首要任务[1]。经过多年的努力，人类在发展粮食生产、保障食物供给、消除饥饿人口等方面取得了巨大的成就，已具有足够的知识和能力生产满足自身生存和发展所需的粮食资源[2]。但是，由于各国粮食生产的资源禀赋存在巨大差异，再加上人口和经济等因素的影响，使全球粮食安全态势不容乐观。进入21世纪，随着全球能源危机的蔓延和生物能源的开发[3]，国际粮价伴随着石油价格一路飙升[4]，特别是进入2008年以来，随着全球粮食供应短缺和粮价飞涨，一些非洲国家和印度尼西亚、菲律宾、海地等国家相继爆发了动乱，共有37个国家面临粮食安全危机，美国也出现了抢购粮食的风波。根据FAO最近发布的《2008年世界粮食不安全状况：高粮价与粮食安全——威胁与机遇》[5]，这次粮食危机有可能扭转过去十年中在减少贫困和饥饿方面取得的重要成就，使全球食物不足人数达到8.62亿人。这些来自世界各地的事件传递出一个共同的信号：全球正走出粮食供应丰富期，进入又一个粮食供应短缺的阶段，全球粮荒再次敲响人类粮食安全的警钟。面对如此纷繁复杂的国际粮食形势，如何正确应对危机、化解矛盾，是每个国家都必须面对的重大问题。鉴于粮食安全态势主要表现在粮食的生产、消费、贸易和库存等方面，其中粮食生产是根本问题[6]。因此，本文从全球近50年来粮食生产的时空格局入手，通过定量分析其空间分布特征和区域发展差异，试图从生产的角度揭示全球粮食不安全的根源，从而为不同国家和地区实现区域粮食安全提供科学依据。
2 研究范围与研究方法
2.1 概念界定与研究范围
粮食一般是各种主食食料的总称，一般有两种含义：广义是指食用作物，狭义则专指谷类作物。“粮食”作为统计指标只出现在中国统计年鉴中，联合国粮农组织的农业生产年鉴[7]和《国际贸易标准分类(第四次修订版)》[8]的农业生产和贸易统计中一般以谷物作为主要的粮食统计和分析数据。为便于国际比较和资料收集，本文所述的粮食概念采用FAO生产年鉴中的谷物(cereals total)概念，包括小麦(Wheat)、稻谷(Rice，Paddy)、玉米(Maize)、高粱(Sorghum)、大麦(Barley)、黑麦(Rye)、燕麦(Oats)、小米(Millet)、荞麦(Buckwheat)、藜麦(Quinoa)、黑小麦(Triticale)、根茎类作物(Fonio)、草种子(Canary seed)、杂粮(Mixed grain)和其它(Cereals，nes)等15种。
在全球范围内，由于各国经济发展在巨大差异，粮食生产也相差悬殊。为了准确反映不同经济发展水平的国家和地区在粮食生产上的差异水平和地域差异，本文采用FAOSTAT中发达国家、发展中国家和低收入国家的分类方法[9]对全球190个国家和地区进行了分组比较，其中发达国家包括北美洲、欧洲、日本、澳大利亚和新西兰等60个经济发达的国家和地区；发展中国家包括非洲、拉丁美洲和南美洲的全部国家，以及亚洲(除日本外)、大洋洲(除澳大利亚和新西兰外)的其余国家和地区(约130个)；低收入缺粮国家(以下简称低收入国家)主要指发展中国家中食物供应不足的83个国家和地区。
2.2 数据来源与研究方法
鉴于粮食产量的变化在根本上取决于粮食播种面积和粮食单产的变化，而人均粮食产量是衡量一国人均粮食占有水平的重要指标[10]。因此，本文以粮食总产、播种面积、粮食单产和人均粮食产量等四项指标为研究对象，从FAOSTAT中提取了1961年-2007年全球不同国家和地区的粮食生产数据，通过计算(人均粮食产量=粮食总产量/总人口)和调整(将收获面积等同于播种面积)得到了研究本底数据，考虑到粮食生产受自然和气候因素影响较大，为剔除偶然性因素带来的年际波动，对总产和单产指标进行了3年为周期的移动平均处理，主要指标的特征值见表1。
3 时序演变特征及其驱动因素
3.1 总产增速度较快且阶段性增长特征明显
粮食总产量是衡量国家或地区粮食总体生产水平的主要指标，区域粮食产量的比重变化可以反映出粮食生产区域格局的变化状况[11]。从增长速度看，47年间粮食总产增长了2.7倍，从期初的8.77亿t增加到期末的23.42亿t，年均增速(2.24％)高于同期粮食单产(2.04％)和播种面积(0.18％)的增长率(表1)，显示出较快的增长速度。从产量波动系数[12]来看，全球粮食生产存在着明显的阶段性特征(图1)，其中1961年-1975年是全球粮食总产增长最快的时期，期间增速(3.25％)远高于研究期平均增速；1976年-1994年属稳定增长阶段，期间增速(2.03％)与研究期增速持平；1995年-2007年属低速增长时期，期间增速仅1.47％，究其原因，发现发达国家的粮食总产增速(0.99％)过低是造成近期全球粮食总产增速减缓的主要原因(图1)。
3.2 单产的持续快速增长是推动总产较快增长的主要驱动因素
粮食生产能力是众多因素共同作用的结果，其中单产水平无疑是最主要的因素[13]。分析表明，研究期内，全球粮食单产由1961年的1.35t/
增加到2007的3.35t/，年平均增速2.04％，显示出较快的增长速度。进一步分析总产、播种面积和单产的年均增速，发现三者的增长率具有明显的协同性特征(图2)，其中单产和总产的关系最为密切，二者无论是在增长的周期还是变化的相位上都表现出严格的一致性，特别是在增长区间、年平均增速、最大增速、最小增速以及增加年份和减少年份等主要指标上都表现出明显的一致性(图2)。进一步的多元回归分析表明，忽略播种面积后总产对单产的回归系数为1.18；忽略单产后总产对播种面积的回归系数为2.01；同时考虑两项因子时，播种面积和单产的标准回归系数分别为0.34和0.81(回归系数置信水平R=95％)。由此推论，单产持续快速增长是推动全球粮食总产持续增长的主要贡献因子。
图1 1961年-2007年全球粮食总产量的增长情况
Fig.1 Growth curve of world cereals production in recent 50 years(1961-2007)
图2 1961年-2007年全球粮食生产的主要指标增长率
Fig.2 Growth rate of three main indicators of world cereals in recent 50 years(1961-2007)
图3 1961年-2007年全球粮食单产的变化趋势
Fig.3 Growth curve of world cereals yield in recent 50 years(1961-2007)
此外，从单产增长率的变化趋势来看，全球粮食单产的提高呈线性增长趋势。其中，按增长率的变化趋势，可分为前后两个时期(图3)，其中为快速增长期，期间平均增速2.46％；1990年以后，全球粮食单产的增长速度明显降低，1991年-2007年间的平均增速仅1.64％，究其原因，发现三类国家的单产增速都有较大幅度下降(降幅分别为0.50％、0.97％和1.43％)，特别是发展中国家和低收入国家的单产增长速度下降更快。
3.3 播种面积的波动式增长是造成总产阶段性增长的主要原因
分析发现，全球粮食总产的阶段性增长特征显然不同于单产的线性增长趋势，因此进一步对播种面积和总产的增长趋势进行分析。对二者的相关分析表明，两项指标的增长率不仅具有高度的相关性(相关系数高达0.81，R=95％)，而且还具有高度一致的阶段性变化特征。分析发现，全球粮食播种面积的变化也存在着1961年-1972年、1973年-1994年、1995年-2007年等三个明显的增长阶段，若剔除播种面积对产量影响的延迟效应，这种波动周期显然与粮食总产的三阶段增长特征十分吻合(图4)。由此可见，粮食总产的阶段性增长主要是受播种面积的阶段性波动所致。
进一步分析1990年以来全球粮食播种面积增速下降的原因(图5)，可以发现，同期(1995年以后)发达国家的粮食播种面积为负增长(-0.30％)，不仅远低于同期的全球平均水平(0.06％)，更是远远落后于发展中国家(0.26％)和低收入国家(0.37％)的粮食播种面积增长率。由此可见，发达国家粮食播种面积的持续下降是造成近期全球粮食播种面积低速增长的主要原因。
图4 1961年-2007年全球粮食播种面积和总产量的增长率比较
Fig.4 Growth rate compare between harvest area and production of world cereals in recent 50 years(1961-2007)
图5 1961年-2007年全球三类国家间粮食播种面积的变化趋势
Fig.5 Trend curve of cereals harvest areas in three types of countries in recent 50 years(1961-2007)
3.4 粮食作物种植比重的下降对粮食产量的影响不容忽视
从种植结构来看，随着各国农业种植结构的调整，粮食作物在全球农作物播种面积中的比重呈持续下降趋势，与此同时，油料作物、蔬菜、水果等经济作物的播种面积则呈明显的上升趋势(表2)。据计算，从1961年-2007年，全球农作物播种面积增加了1.26倍，由期初的9.60亿增加到期末的12.14亿，年均增长率0.5％；期间粮食作物的播种面积由6.48亿增加到7.00亿，年增长率不足0.2％，是七类主要农作物中增长速度最低的。此外，从粮食作物占农作物总播种面积的比重来看，研究期内粮食作物占农作物播种面积的比重下降了近10个百分点(由期初的67.5％下降到期末的57.7％)，年下降速度达0.3％；与此同时，油料作物、蔬菜、水果等经济作物的播种比重分别上升了8.8、1.9和1.3个百分点，显示出较强的上升势头。由此可见，粮食作物种植比重的下降是影响全球粮食总产波动式增长的重要结构性因素。
4 全球粮食生产的空间分布格局与地域特征分析
4.1 近50年来主要粮食生产国基本稳定，空间分布具有明显的地域集中性
近50年来主要粮食生产国基本稳定，粮食产量稳定占全球1％以上的国家大约有20个，多年来，这些国家的粮食产量约占全球的4/5以上，人口约占3/5以上(表3)。其中美国、中国、俄罗斯(苏联)和印度4国是全球最大的粮食生产国，其历年粮食产量均占全球总产量的1/2以上，与之相对应的是4国人口也接近全球的一半。美国堪称世界最大的粮食生产国，其历年粮食产量均占全球的1/5左右，2007年粮食产量占全球的18％，位居世界第二，其人口不足全球的1/20；中国曾是世界第二大粮食生产国，其粮食产量从1963年的14.5％持续快速上升，1983年超过美国跃居首位，目前的粮食产量接近全球的1/5，与其人口份额相同；俄罗斯(苏联)曾是世界第三大粮食生产国，但苏联自1992年解体以来，俄罗斯粮食总产下滑明显，目前粮食产量占全球的3％，位居第四，其人口数量仅相当于全球的1/50；印度原是世界第四大粮食生产国，期初与苏联的粮食总产相差近6000万t，但因其持续较快的增长速度，于1991年超过苏联而位居全球第三，目前粮食总产占全球的11％，但其人口增长速度远快于粮食增产速度，目前人口已超过11亿，接近全球的1/5。
在剩余的16个国家中，多数国家的粮食份额都在1％～3％之间波动，其中加拿大、德国和法国3国的产量相对稳定，相对份额基本保持在2％～3％之间；巴西和印度尼西亚表现出快速上升的趋势，其相对份额由期初的1.7％迅速上升到目前的3％左右；孟加拉国、墨西哥和缅甸等3国则在波动中缓慢上升，其相对份额由期初的1.7％、1.0％和0.8％分别提高了0.2％、0.4％和0.6％；阿根廷、泰国和澳大利亚3国的相对份额波动较大，进入21世纪以来基本稳定在1.5％左右；日本、意大利、土耳其、英国和南非5国则表现出明显的下降趋势，其中尤以日本产量下滑最为剧烈，其相对份额由期初的2.3％急剧下跌至2007年的0.5％。
为了更全面地反映全球粮食生产国的空间分布特征，除上述20国外，本文还将近年来粮食总产上升较快并达到1000万t以上的国家，即巴基斯坦、越南、尼日利亚、伊朗、西班牙、罗马尼亚、波兰、菲律宾、匈牙利和埃及10国(表3)也纳入了考察范围。从空间分布来看，全球主要粮食生产国具有明显的地域集中性特征(图6)，其中亚洲无疑是全球最大的粮食产区，其粮食播种面积和产量都占全球的2/5以上，主要集中在东南亚11国(中国、印度、日本、孟加拉国、印度尼西亚、泰国、缅甸、越南、菲律宾、巴基斯坦、伊朗)。其次是美洲，其播种面积和产量都比较稳定，一直保持在全球1/4左右，特别是美国和加拿大两国产量稳居全球1/5的水平。欧洲曾是全球第二大粮食产区(1960年代其相对份额约为30.1％，超过美洲的26.0％而具全球第二)，但因播种面积持续下降，粮食产量自1980年代以来就落后于美洲而居全球第三，目前欧洲10国(俄罗斯、英国、德国、法国、意大利、西班牙、波兰、土耳其、匈牙利、罗马尼亚)的粮食产量仅占全球的15％。非洲是全球粮食播种面积扩大最快的地区，其播种面积由期初占全球的8.8％迅速扩张到目前的15％左右，但其粮食产量的增长则远落后于面积的扩大速度，目前产量仅占全球的6.3％，主要粮食生产国尼日利亚、埃及和南非的产量约占全球的4％左右。大洋洲是全球粮食生产最少的地区，与相对稳定的产量份额(1.2％左右)相比，其播种面积增长较快，目前已由期初占全球1.3％的比例上升到2.7％。
4.2 发展中国家、低收入国家与发达国家的人均粮食产量相对差距有所缩小，绝对差距仍在扩大
人均粮食产量是表征区域人粮关系的重要指标，也是衡量粮食安全水平的主要因子[14]。从全球来看，人均粮食产量从1961年的313kg增加到2007年的355kg，47年间平均增长速度仅0.36％，增幅不大，但三类国家间差异明显。其中发展中国家和低收入国家的增长速度(0.7％和0.8％)明显快于发达国家和全球平均水平(0.02％和0.2％)，发展中国家、低收入国家与发达国家的差距分别由1961年的483kg和500kg缩小到2007年的420kg和435kg，相对差距有所缩小。从粮食单产来看，47年间全球粮食单产从1.35t/增加到3.35 t/，增长了2.5倍，其中发达国家增长了2.5倍，发展中国家增长了2.7倍，低收入国家增长了2.8倍，但由于三类国家在期初的粮食单产水平差距很大(分别为1.65t/，1.12t/和1.06 t/)，即使经过40多年持续快速发展，三类国家间的单产差距分别从期初的0.54t/和0.59 t/扩大到了期末的1.04t/，和0.94 t/，几乎都扩大了一倍(图7)。
4.3 小麦、稻谷和玉米三大粮食作物的主导地位未变，区域性分布特征明显
从粮食作物的内部结构来看，虽然近半个世纪以来，粮食生产中各种作物的比例不断变化，但小麦、稻谷、玉米三种作物占主导的局面仍未改变，其相对份额从1961年的66％上升至2007年的76％，呈持续扩大趋势；其中小麦的份额基本稳定，维持在31％左右，稻谷和玉米的份额上升较快，年均增长率(0.88％和0.67％)远高于小麦(0.14％)，其相对份额也由期初的17.8％和16.3％上升到目前的22.4％和22.6％。在剩余的5类作物中，只有大麦保持了增长势头，而其余的4种作物(燕麦、高粱、黑麦、小米)则呈现除明显的下降趋势(表4)。
图6 2007年全球30个主要粮食生产国的地理分布
Fig.6 Geographic distribution of 30 main cereals production countries in the year of 2007
图7 1961年-2007年全球三类国家和地区粮食生产水平的变化趋势
Fig.7 Trend curve of cereals yield and personal production of three type countries in recent 50 years(1961-2007)
从空间分布上看，三大粮食作物的空间分布具有明显的区域性特征(图8)。亚洲是全球小麦和水稻的最大生产区，2007年小麦产量(2.86亿t)占全球总产量(6.07亿t)的47.1％，主要集中在东南亚的中国、印度、巴基斯坦、伊朗、西亚的土耳其和中亚的哈萨克斯坦6国(占全球的42.4％)；稻谷产量(5.92亿t)占全球(6.52亿t)的90.8％，主要集中东南亚的中国、印度、印度尼西亚、孟加拉国、越南、缅甸、泰国、菲律宾、日本和巴基斯坦10国(占全球的85.9％)。北美洲是全球玉米最大的生产区，2007年产量(3.43亿t)占全球总产量(7.85亿t)的43.7％，其中美国产量最大(3.32亿t)，其次是巴西、墨西哥、阿根廷和加拿大(5国产量占美洲的97.1％)；其次为亚洲，年产量(2.13亿t)占全球的27.1％，主要集中在中国、印度和印度尼西亚3国(占全球的23.1％)。
欧洲是全球第二大小麦集中产区，产量(1.9亿t)占全球的31.4％，主要集中在俄罗斯、法国、巴基斯坦、德国、土耳其、哈萨克斯坦、伊朗、乌克兰和英国(9国产量占全球的33.6％)；其玉米产量(0.69亿t)占全球总量的8.7％，主要集中在法国、意大利、匈牙利、乌克兰(4国产量占全球的4.9％)。非洲和南美洲的粮食作物总产量比较接近，都在1亿t以上(分别为1.46亿t和1.35亿t)，都以玉米为主(分别占全球的6.5％和10.5％)，主要集中在尼日利亚、埃及、南非、埃塞俄比亚、肯尼亚等国。大洋洲是全球粮食总产最低的地区，2007年粮食总产不足1000万t，小麦、玉米和其他作物分布比较均衡(分别为275万t、247万t和443万t)，只有极少量的稻谷(约18万t)，主要粮食生产国是澳大利亚和新西兰两国。
5 结论与讨论
(1)20世纪90年代以来，全球粮食总产有明显的增速减缓趋势，主要原因是发达国家粮食播种面积的持续下降和发展中国家粮食单产的增速减缓。目前，这种趋势仍在继续，这无疑会对全球粮食总产的持续增长及发展中国家和地区的粮食安全产生不利影响。
(2)全球主要粮食生产国集中在两类国家，一类是粮食单产和人均产量均较高的经济发达国家，如美国、法国、加拿大、俄罗斯、阿根廷、澳大利亚等；另一类是粮食单产水平较高但人均产量明显偏小的发展中国家，如中国、印度、泰国、印度尼西亚、巴西、墨西哥、埃及、南非等。其中发达国家受播种面积持续下降的影响，粮食总产呈减速发展；而发展中国家则依靠播种面积的迅速扩大而获得了较快的总产增长速度；但从长期来看，随着发展中国家可耕地资源的日益短缺和单产提升的潜力限制，粮食总产的增产前景不容乐观。因此，全球粮食生产中这种一增(发展中国家)一减(发达国家)的变化格局必将进一步加剧全球粮食的供求矛盾和粮食不安全形势。
(3)从三大主要粮食作物来看，小麦份额基本稳定，稻谷和玉米的份额上升较快。增加的稻谷主要是在亚洲国家，而玉米则主要是在美洲，特别是北美洲；联系各国人口增长的情况，可以断定亚洲稻谷的增加主要是用以满足其快速增长的食物需求，而北美洲快速增加的玉米生产量则与其生物能源的开发有直接关系。鉴于生物能源与各国粮食安全的密切关联性，粮食作物与能源作物的种植结构、比例和产出效益等问题必将对未来的全球粮食生产格局产生重大影响，而这种格局变化及其对全球粮食安全的影响方式和程度等问题无疑是未来粮食安全研究的热点。
(4)当今世界粮食生产格局存在着巨大的空间不平衡性和地区差异。其中发达国家的粮食综合生产能力和单产水平都远高于全球平均水平和发展中国家(含低收入国家)水平，曾经是全球最主要的商品粮生产基地；但是，自20世纪90年代以来发达国家粮食播种面积的持续下降和作物种植结构的变化，都对全球粮食安全产生了不利影响；与此同时，发展中国家明显降低的单产增长速度和播种面积继续增加所面临的困难等都将加剧全球粮食生产的空间不均衡性，而这些问题以及全球气候变化对粮食生产的影响等问题都有待于进一步地深入研究。
(5)就目前而言，发达国家与发展中国家应积极协作，共同应对全球粮食危机。根据本文对粮食产量下降的原因分析，发达国家应尽快遏制粮食播种面积下降趋势，以便保持相对稳定的粮食产量和粮食供给形势，发展中国家则应积极寻求单产提高的可能途径，并通过深入研究全球气候变化对区域粮食生产的可能影响，科学评估与预测本区粮食生产的长期趋势，以便寻求恰当的空间应对策略，最大限度地降低粮食不安全因素，实现本国粮食的持续稳定增长。