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GEOGRAPHICAL RESEARCH >

2016 , Vol. 35 >Issue 8: 1447 - 1456

DOI: https://doi.org/10.11821/dlyj201608004

Articles

China's inter-provincial grain trade and its virtual cultivated land flow simulation

  • BEN Peiqi ,
  • WU Shaohua ,
  • LI Xiaotian ,
  • ZHOU Shenglu
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  • School of Geographic and Oceanographic Science, Nanjing University, Nanjing 210023, China

Received date: 2016-03-04

  Request revised date: 2016-05-11

  Online published: 2016-08-29

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《地理研究》编辑部
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Abstract

Food security issue of China is an increasing challenge as its population continues to grow while the resources remain limited and unevenly distributed. In hence, volatile climate also restricts food production. Local factors are no longer the most significant determinants of resource management. In fact, it is possible to redistribute resource supplies to meet the demands by expanding production, trading chains and indirect resource usage by consumers in today's modern economy system. The concept of virtual resource mapping invokes quantitative resource flow research, such as in grain trade, and provides a scientific basis for setting policies. At present, most virtual resource mapping studies have focused on international food trade or trade among different regions, but less on the inter-provincial level of trade. Research has shown that utilizing virtual resource mapping is a good way to devise strategies to improve uneven distribution. The aim of the study is to understand how resources flow and are consumed within the inter-provincial grain trade in China. Drawing on existing research, we study 31 provinces (autonomous regions and municipalities), analyze virtual cultivated land flow underlying the inter-provincial grain trade in China between 2010 and 2012, and evaluate the rationality of China's current grain trade patterns from the perspective of resource consumption. Using provincial food supply and demand data, a network optimal path analysis in ArcGIS is performed and the results are used to build a linear optimization model to obtain inter-provincial food trading volumes. Northeast China, North China and the Huang-Huai-Hai regions are the main output regions while South China and Southwest China are the main input areas. Inter-provincial grain trade virtual cultivated land flow accounted to 1747.4×104 hm2. In particular Heilongjiang, with the largest virtual land output (403.5×104 hm2), and Guangdong had the largest virtual land input (312×104 hm2). Virtual mapping of resource consumption was based on calculations made from the perspectives of both producers and consumers, producer use reflects actual resource consumption, while consumer use is presented as the ideal number given local grain production and resource conservation for importers through grain trade. When the producer value is larger, the grain trade flow is unreasonable. Among China's inter-provincial grain trade, it has used 250×104 hm2 of cultivated land more than produced locally. The results show that though virtual cultivated land flow has eased regional land resources imbalance, for some high-efficiency cultivation provinces, grain input brings more resource consumption. In China, an optimized inter-provincial food trade pattern could improve regional development, promote the rational allocation of resources and increase food security for consumers.

Key words： virtual cultivated land; inter-provincial trade; resource consumption; food security

Cite this article

BEN Peiqi , WU Shaohua , LI Xiaotian , ZHOU Shenglu . China's inter-provincial grain trade and its virtual cultivated land flow simulation[J]. GEOGRAPHICAL RESEARCH, 2016 , 35(8) : 1447 -1456 . DOI: 10.11821/dlyj201608004

1 引言

粮食安全在不断增长的人口规模及有限的资源冲突背景下愈发严峻[1],资源分配不均限制着中国的粮食生产。《中国的粮食安全问题》白皮书提出“立足国内资源、实现粮食基本自给”的方针。不局限于本地资源的优化利用,粮食贸易通过生产及需求链,互通不同地区市场,是调节资源供给的有效途径。粮食消费与贸易带来的间接资源利用有着重要的研究意义,虚拟资源概念是粮食贸易隐含资源定量化研究的载体,用以揭示粮食贸易中资源的真实流动情况,衡量地区资源供需现状,为科学性调控资源提供依据[2]。
2004年,罗贞礼等在虚拟水的基础上,提出了虚拟土及虚拟土战略理论[3]。虚拟土的研究尚处于起步阶段,其研究内容多从宏观着手[4,5],在粮食贸易的载体上进行虚拟资源研究是当前的热点。在空间格局上主要集中于国家间进出口粮食贸易所带来的虚拟资源流动[6],或是将中国31个省（不含台湾省）、自治区、直辖市划分为九大区域,研究其间资源生态要素流动。结果表明华北、东北地区为主要虚拟耕地调出区,华南、长江中下游部分地区为主要调入区[7]。在时间过程上主要为虚拟资源流量的动态变化[8,9]。在研究方法方面,瞿商等提出了虚拟耕地量化方法[9];陈永福等测算了各省市自治区不同粮食品种的供求平衡数据[10]。省际层面的研究目前多以虚拟水为研究对象[11,12],Shan等利用贸易投入产出模型对中国大陆省份间粮食贸易产生的虚拟水土资源流量进行了核算[13],严冬等利用粮食贸易线性优化模型模拟甘肃省粮食流通格局[14],Carole等运用粮食贸易线性优化模型模拟省际粮食贸易的虚拟水流动[15]。虚拟资源流动机制与效应的研究也多以虚拟水为研究对象,孙才志等在2012年探讨了虚拟资源生态要素流动产生的资源、生态、经济效应[7],2014年结合生态网络安全系统概念评价虚拟水流动格局的稳定性[16];Dalin等利用虚拟水概念分析了中国水安全[17,18]。
借鉴已有研究成果,进一步完善粮食贸易线性优化模型,模拟省际粮食贸易虚拟耕地资源流动。基于中国粮食铁路运输,建立以粮食贸易费用最小为目标的优化模型,构建粮食贸易网络,确定粮食交易量。分别以生产者及消费者角度量化虚拟耕地资源流动量,对比分析粮食贸易流虚拟耕地资源消耗。以期为实现国家粮食安全、区域协调发展与资源合理分配提供科学的依据。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

以2011年为时间断面,选取中国大陆31个省级行政区域为研究对象,为减少粮食贸易波动性引起的偏差,采用2010-2012年间的平均值。研究数据包括两个方面。
2.1.1 粮食贸易数据 ① 粮食供需情况[19]。采取粮食作物（谷物、豆类及薯类）总产量,并在人均粮食产量及粮食自给率基础上估算人均粮食需求。其中各省份人口、粮食产量数据参考2010-2012年《中国统计年鉴》,粮食自给率参考2012年《粮食统计年鉴》。② 粮食贸易成本。综合考虑因粮价差距产生的交易费用及粮食运输费用。粮价差距以各省人均粮食拥有量差异性表征。铁路运输网络分析,以全国铁路为道路网络数据集,制作中国大陆31个省级行政区省会城市的点状矢量数据,以此计算铁路里程。粮食铁路运输费用按铁道部《铁路货物运价规则》（铁运[2005]46号）中的粮食运输相关规定计算。参考梁书民等[20,21]相关研究方法,在ArcGIS中进行以最低成本下的粮食道路运输最优路径分析算取费用矩阵。
2.1.2 资源数据 各省份单位粮食产品所含虚拟耕地量的计算,借助各省份粮食作物播种面积、复种指数及粮食产量数据[22,23]。粮食作物播种面积及粮食产量参考2010-2012年《中国统计年鉴》,各省复种指数参考《中国农业统计年鉴》。

2.2 研究方法

2.2.1 省际粮食贸易虚拟耕地流动模拟 在中国省际粮食贸易虚拟耕地流动网络中,每个节点代表一个省,每一对节点之间的联系方向取决于贸易流向,大小取决于粮食贸易的虚拟耕地流量。从两个方面构造省际粮食贸易虚拟耕地流动网络：省际粮食贸易及各省单位粮食所需虚拟耕地量,通过粮食贸易量与对应需求省份单位生产所需虚拟耕地的乘积构建虚拟耕地流。
（1）基于线性优化的省际粮食贸易模拟。从粮食运输角度入手,参考CHINAGRO模型[24],综合考虑粮价差异产生的粮食交易费用及运输费用,以粮食贸易费用最小为目标,供需关系作约束,线性优化模拟省际粮食贸易格局[8]。CHINAGRO模型是区际层次的一般均衡模型,曾用于模拟中国区际间的食品交易。基于中国较高的粮食自给率和简化模型模拟的需要,本研究暂未考虑粮食的国际贸易,在封闭状态下,国内粮食运输属于产量大于需求量的不平衡运输问题。在此基础上,选取2010-2012年的平均数据作为研究对象,进行以最低成本下的粮食道路运输最优路径分析[25,26]。以全国铁路数据为道路网络数据集,在ArcGIS网络分析中生成两两省份之间的OD成本矩阵。以两个省份间粮食交易量zij为线性优化目标函数的自变量,OD成本矩阵为系数;全国的生产量大于需求量为条件,借助Matlab平台,运用linprog=(f,A,b,Aeq,beq,lb,[ ])函数,优化而得省际粮食交易量。
min f = ∑ i = 1 , j = 1 i = 31 , j = 31 c ij × z ij ∑ j = 1 31 z ij ≤ S i , i = 1,2 , … , 31 ∑ i = 1 31 z ij = D i , j = 1,2 , … , 31 z ij ≥ 0 （1）
式中：Si为各省粮食产量;Di为各省粮食需求量;cij为省份i输往省份j的单位粮食运输成本;zij为省份i输往省份j的粮食交易量。
（2）虚拟耕地流动量的核算。采取粮食作物（谷物、豆类及薯类）总产量及粮食作物总播种面积,其中谷类作物包括稻谷、小麦、大麦、燕麦、玉米、谷子、高粱等,豆类作物包括大豆、蚕豆、豌豆、绿豆、小豆等,薯类作物包括甘薯、马铃薯、木薯等。忽略农产品加工制品及副产品,将其视作初级产品进行统一量化计算。分别从生产者与消费者两个角度核算省际粮食贸易的虚拟土地资源贸易量,由省际粮食贸易量及供给省或需求省单位粮食产品虚拟土地含量共同确定[27],具体可用下式计算：
L S [ i ] = ( S [ i ] / a [ i ] ) / P [ i ] L D [ j ] = ( S [ j ] / a [ j ] ) / P [ j ] VLT S [ i , j ] = T [ i , j ] × L S [ i ] VLT D [ i , j ] = T [ i , j ] × L D [ j ] （2）
式中：LS[i]、LD[j]分别为供给方省份i、j单位粮食产品所需耕地量;S[i]、S[j]分别为省份i、j粮食作物播种面积;a[i]、a[ j]分别为省份i、j复种指数;P[i]、P[j]分别为省份i、j粮食作物总产量;VLTS[i,j]、VLTD[i,j]分别表示以供给方及需求方角度计算的省份i与省份j之间粮食贸易虚拟耕地资源含量;T[i,j]为商品省份i和省份j之间粮食贸易量。
2.2.2 虚拟耕地流资源消耗评价 针对每条粮食交易流,从生产及消费角度进行系统的比较分析。以生产者角度计算的虚拟耕地资源量为VLTS[i,j]（粮食贸易真实消耗虚拟耕地量）,以消费者角度计算的虚拟耕地资源量为VLTD[i,j]（理想所需虚拟耕地量）[28]。对于整体资源的消耗而言,相较两者,若VLTD[i,j]–VLTS[i,j]>0,表示此粮食贸易流虚拟资源流动带来整体耕地资源的节约;若VLTD[i,j]–VLTS[i,j]<0,表示造成整体耕地资源的增耗。

3 结果分析

3.1 省际粮食贸易虚拟耕地流动格局

省际粮食贸易流是分析虚拟耕地流的关键问题,粮食的输入输出对应着虚拟耕地的流动。各省人均粮食产量（图1a),及耕地资源拥有量（图1b)表征各省粮食生产现状及资源丰富程度。贸易流向在空间上基本遵循就近原则,具体表现为北粮南运,中粮西运。结合人均粮食产量的分布,省际粮食贸易有效地缓解了地区的粮食供需矛盾;结合耕地资源的分布,虚拟耕地流动在一定程度上调节了地区资源的分配不均。
Fig. 1 China's inter-provincial vitrtual cultivated land flow analysis with grain production and land resource by province

图1 中国各省粮食生产及虚拟耕地流动模拟

在省际粮食贸易虚拟耕地流动格局中,粮食交易量总计12474.3×104 t,虚拟耕地资源流量共计1489.4×104 hm2。输出区主要为东北、华北及长江中下游地区。输入区集中于华南地区及经济发达地区,如北京、上海、浙江、广东等。这些地区人口密集、经济快速发展,耕地大面积被建设用地所占用,粮食生产无法自给自足,多从外部输入[29]。这与孙才志等的区际粮食贸易格局基本一致[2,7],与Shan G等利用投入产出模型及Carole D等利用粮食贸易线性优化模型分析的省际粮食贸易虚拟资源流动格局大致相同[13,15]。同时模拟结果表明黑龙江、吉林、内蒙古、安徽、江西等是全国粮食调出区,江苏输往上海的粮食约300×104 t。
东北地区是重要的商品粮基地,调出粮食共计5641.6×104 t,虚拟耕地资源输出量达664.5×104 hm2,占全国虚拟资源总流动量的45%。长江中下游地区粮食贸易最活跃,同时具有外部流入及内部流动,输出粮食1976.1×104 t,输出虚拟耕地资源291.5×104 hm2,输出对象多为周边地区。河北流向安徽、山西及山东的虚拟耕地资源共计33.8×104 hm2;新疆流向青海、西藏及甘肃的虚拟耕地资源共计20.4×104 hm2;内蒙古向重庆、青海、湖南、山西及陕西输出虚拟耕地资源共计156.1×104 hm2。在输出区中,黑龙江输出的虚拟耕地资源量最大,共计9条资源输出流,为403.5×104 hm2;输入区中,广东省虚拟耕地资源输入量最大,共计7条资源输入流,达312×104 hm2。在省际粮食贸易虚拟耕地流中,黑龙江输向广东的流量最大,为151.7×104 hm2。图1c为省际贸易中虚拟耕地资源的输入输出,13个省份为虚拟资源净输入地区,输入量为799.6×104 hm2;7个省份为虚拟资源净输出地区,输出量为750.2×104 hm2;11个省份兼有虚拟资源输入及输出,调入量为689.8×104 hm2,输出量为739.1×104 hm2。

3.2 省际粮食贸易虚拟耕地流动资源消耗评价

从省际粮食贸易的虚拟耕地流动格局中可以看出,粮食贸易基本符合从耕地资源丰富地区流向耕地资源匮乏地区,其隐含的虚拟耕地资源流动在一定程度上缓解了区域资源的不平衡配置。
由于省际粮食贸易虚拟耕地流动量核算基于各省单位粮食生产所耗耕地量的差异 性[30],因而以生产者和消费者角度计算的结果有所不同,即实际消耗耕地资源与理想消耗耕地资源之间的差距。图2为分别以生产者及消费者角度分析的虚拟耕地资源流动关系和弦图,以不同颜色代表31个省级行政区,按各省虚拟耕地流量划分,关系带以虚拟耕地流量大小权衡,并对应相关资源输出地区。可知某些粮食贸易流以两种角度的计算结果差异甚大。以黑龙江输向江苏为例,以生产者角度（黑龙江省）计算的虚拟耕地资源流动量为70.1×104 hm2（实际所耗耕地量）,以消费者角度（江苏省）的计算结果为31.6×104 hm2（理想所需耕地量）,前者是后者的两倍多,揭示出粮食贸易异地生产造成了总体耕地资源消耗的浪费。以河南输向陕西为例,以生产者角度（河南省）计算的虚拟耕地资源流动量为16×104 hm2（实际所耗耕地量）,以消费者角度（陕西省）的计算结果为27.4×104 hm2（理想所需耕地量）,前者低于后者,揭示出该贸易流异地生产的虚拟资源流动带来了整体耕地资源消耗的节约。在此资源消耗定义下,全国52条省际粮食贸易流中,共计27条粮食贸易流异地生产导致整体多消耗耕地资源共计403.8×104 hm2;25条粮食贸易流异地产粮带来整体资源消耗共节约145.9×104 hm2。
Fig. 2 Virtual mapping of cultivated land consumption from producers (a) and consumers (b)

图2 以生产者和消费者角度计算的虚拟耕地资源流动关系图

在消费者及生产者两种角度的计算结果基础上予以比较,分析粮食贸易中消费省份输入粮食带来的的整体虚拟耕地资源消耗。若两者之差大于零,则该省粮食贸易的异地生产带来总体资源节约;反之,则带来总体资源增耗。对于粮食输入省份以双角度核算的虚拟耕地资源净值如图3所示,其空间分布如图4所示。由图可知,安徽、上海、江苏、浙江、江西、湖北及湖南属于长江中下游地区,粮食生产效率高,异地代产粮食带来整体多消耗了185.6×104 hm2耕地资源量;广东、福建等南部沿海省份有充足的水热条件[31],粮食贸易带来多消耗耕地资源量140.7×104 hm2,广东省更高达104.1×104 hm2。西部地区,如广西、青海、贵州、云南、陕西及甘肃,地理位置偏僻,水热条件有限,粮食贸易带来了整体资源节约,共计节约耕地资源量125.2×104 hm2。以全国角度分析,粮食贸易异地生产实际所耗耕地资源比原地粮食生产理想所需多出近250×104 hm2。这表明此省际粮食贸易虚拟资源流动格局的确存在不合理的地方,并导致了整体耕地资源增耗。
Fig. 3 Net value of virtual cultivated land resource consumption of input provinces

图3 输入省份虚拟耕地资源消耗净值图

Fig. 4 Virtual cultivated land consumption analysis by province

图4 虚拟耕地资源消耗分析

4 讨论

省际粮食贸易在解决区域粮食供需矛盾方面发挥着重要的作用[32]。为了维持这种稳定的粮食供需局面,粮食供给区应不断提高粮食生产效率,集中力量发展农业生产,保障粮食供应;粮食需求区尤其是经济发达区应努力发展经济,保障经济支持[33]。然而近几年的粮食生产数据表明,13个粮食主产区中河南省、山东省、黑龙江省粮食产量排在前三位,且增长幅度较大;其他省份相比之下,涨幅较小[34]。为了保障粮食主产区农民生产积极性,国家应对粮食主产区进行一定的经济补助,以减少地区发展差异[35]。同时,为了稳定粮食的供需格局,应对东北三省的耕地做出保护对策[36]。
省际粮食贸易虚拟耕地资源流量为粮食贸易量与单位粮食所耗耕地量的乘积,在粮食贸易量的基础上,取决于各省单位粮食生产所需耕地量的大小[37]。因而在某些贸易流中,出现了虚拟耕地资源流量相对粮食贸易量较大,导致粮食供需达到区域平衡,耕地资源却不尽然。对比粮食生产现状及耕地资源分布图,新疆人均粮食产量充足,耕地资源拥有量却不占优势,粮食贸易虽然缓解了区域粮食供需不平衡,资源的输出却加剧了当地的资源压力。黑龙江人均粮食产量与耕地资源拥有量达到一致,粮食交易全面地缓解了区域粮食、资源的不平衡问题。因此,粮食调出区在人均粮食产量充裕的基础上还应考虑自身的资源水平,如新疆等粮食充足、耕地缺少型地区应适当减少资源密集型粮食产品,避免给当地带来资源压力。
虚拟资源流动中的资源消耗,当前已有研究发现粮食贸易中资源的不对等性流动,即输出区消耗的是耕地资源,在输入区却转换为土地资源;却少有研究针对省际粮食贸易虚拟资源流动,分别从生产者及消费者角度核算对比资源流动量,并从中发现资源“量”的不对等性流动[6]。本文弥补了这一研究空缺,进一步探讨出整体耕地资源浪费的根本原因是地区单位粮食所需耕地量（即粮食单产水平）的差异。粮食单产水平高的地区输向水平低的地区,会带来整体资源消耗的节约,反之则造成浪费。在现实情况中,由于北方粮食单产水平普遍低于南方,“北粮南运”[38]实际带来了整体耕地资源的增耗。为了减少粮食贸易虚拟耕地资源流动带来的整体资源浪费,从以下两方面提出建议[33]。其一,粮食单产水平高的地区应该对粮食供给方式作出改变,合理配置区域耕地资源,保障本地区有一定数量的耕地进行粮食生产,尽量减少粮食的外部输入量。其二,对于粮食调入区而言,应优先选择从粮食单产水平相近的地区调入粮食,避免因粮食单产水平的差异造成的整体资源浪费。在此基础上,省级粮食贸易虚拟耕地资源流动带来的整体资源浪费究竟会对生态环境及社会发展产生什么影响有待进一步研究。同时,本文并未考虑资源流动“质”的研究。在现实情况中,北方与南方地区土壤类型相差甚大,仅考虑资源流动的“量”无法全面解释虚拟耕地流动的资源消耗特征,因而在后续研究中会进一步纳入资源流动“质”的研究。
省际粮食贸易虚拟耕地资源流动在多种因素的作用下逐步形成较为稳定的格局。主要影响因素包括地区的耕地资源、人口、农业生态环境及经济条件,区际交通及国家政策等,其中人口及耕地资源的影响尤其重要。人口的多少直接影响人均粮食单产、粮食需求及人均GDP[39],人口迁移过程中所携带的资源流动也有着重要的意义。耕地资源充足地区外部粮食需求较小,会更多地作为虚拟耕地资源输出区,而耕地资源匮乏区则更多地作为虚拟资源输入区。地区经济发展水平也会影响耕地资源量变化,从而影响虚拟耕地资源流动。经济的快速发展、城市化的不断推进导致非农用地急剧增加,耕地占用现象越来越严重,粮食作物播种面积下降。在此趋势下,粮食及虚拟耕地资源由经济发展较慢地区输向经济发展较快地区。在国家政策方面,东北、长江中下游等地建立了商品粮基地,南方地区建立了经济特区和优先发展沿海沿江的开放格局,“北粮南运”格局逐渐取代“南粮北运”;西部地区为保护生态环境实施了退耕还林、退耕还草政策,导致耕地面积减少、粮食减产,“中粮西送”粮食格局逐渐形成[40]。

5 结论

中国省际粮食贸易较活跃,在交易区域选择过程中基本遵循就近原则。粮食供给大省集中于东北地区以及长江中下游地区,其中黑龙江省运向外省的粮食交易量最多,接近粮食产量的60%都运向外省。需求地区多为经济发展发达地区,如北京、上海、浙江、广东等,尤其是广东的粮食需求最大,且接近80%的粮食需求由外部满足。从粮食贸易流向来看,东北三省的粮食运向东部及南部地区,且交易最密集;新疆多运往中国西部地区;内蒙古多运向中国中部地区;长三角地区是粮食交易的密集地区,同时具有外部输入及内部流动。
粮食贸易的虚拟耕地资源流动在一定程度上缓解了区域耕地资源不平衡的问题[6,41],为国家实现粮食安全、区域协调发展及资源合理分配提供了科学的依据与新的政策制定视角。对比以生产者及消费者角度计算的省际粮食贸易虚拟耕地资源流量,种植效率高地区的粮食贸易输入流,计算结果前者大于后者,即粮食贸易异地产粮实际带来了整体耕地资源的增耗。在此定义下,中国省际粮食贸易流带来整体浪费近250×104 hm2耕地,反映了粮食与资源调配的不均衡发展,对中国生态环境及社会发展有着重要的影响。

The authors have declared that no competing interests exist.

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孙才志, 汤玮佳. 中国粮食贸易中的虚拟资源生态要素估算及效应分析. 资源科学, 2012, 34(3): 589-597.本文从国际和区际两个层面上对我国2000年和2008年粮食贸易导致的虚拟资源要素(虚拟水、虚拟耕地)、虚拟生态要素(虚拟化肥、虚拟农药、虚拟农膜)流动量进行计算,结果显示,无论国际还是区际虚拟资源生态要素的流动量均呈扩大趋势。区际虚拟资源生态要素流动结果表明,东北、华北和长江中下游地区是我国虚拟资源生态要素最主要的调出区,而华南、西南地区则是最主要的调入区。对粮食贸易虚拟资源生态要素流动产生的资源、生态、经济效应分别进行探讨,发现虚拟资源生态要素调出区在为保障国家整体利益及调入区的粮食安全做出重要贡献的同时,自身的农业资源和农业生态环境却承受着巨大的压力,因农业生产挤占绿水资源而对陆地自然生态系统构成威胁,并且经济发展也蒙受着较大损失。最后从完善农业生态补偿机制、水资源援助战略、跨流域调水、发展节水农业和绿色农业以及利用国际资源五个方面对我国虚拟资源生态要素流动的维持机制提供政策启示。

[Sun Caizhi, Tang Weijia.Estimation of virtual factors of resource and ecology embedded in grain trade of China. Resources Science, 2012, 34(3): 589-597.]

[8]
赵姚阳, 杨炬烽. 我国农产品贸易中的虚拟耕地交易分析. 长江流域资源与环境, 2010, 19(2): 192-195.<p>虚拟耕地是指隐含在农产品贸易中，生产这些农产品过程中所必需占用的土地资源，有意识的在国际农产品贸易中实施虚拟耕地战略，对于平衡国内耕地赤字、保障粮食安全，发挥我国农产品在国际市场上的竞争优势具有重要的理论指导意义。首先介绍了虚拟耕地的定义及其量化方法，接着分析计算了我国谷物、油籽、棉花等几类主要农产品单位重量的虚拟耕地含量，在此基础上，对当前农产品进出口贸易中虚拟耕地的交易现状及未来发展趋势作了分析和预测。结果显示：近10 a来虚拟耕地净进口量出现持续增长，2006年，通过农产品国际贸易净进口虚拟耕地16602903.1 hm<sup>2</sup>，约占当年全国耕地总面积的12.77%。同时，虚拟耕地净进口量在今后若干年仍将保持增长态势。</p>

[Zhao Yaoyang, Yang Jufeng.Analysis of virtual arable land hidden in the agricultural products trade of China. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2010, 19(2): 192-195.]

[9]
瞿商, 杨祖义. 粮食安全与中国耕地关系的动态调整: 基于1980-2004年中国虚拟耕地及其贸易的研究. 当代中国史研究, 2009.16(2): 69-75.虚拟耕地是指从具体农产品实物中抽象出来的耕地资源消耗,有了这样一个概念,作为一种不可移易的资源的耕地就可以虚拟地依存于具体农产品的贸易中,并成为一种可以在地区或国际间进行流动和贸易的虚拟资源。对1980～2004年中国虚拟耕地及其贸易量的分析表明,新时期以来,中国粮食虚拟进口耕地和出口耕地对国际市场的依存度都较小;目前中国虚拟耕地贸易最重要的主体已经由粮食让位于油料,影响虚拟耕地数量的主要因素已经不是粮食安全而是生活质量,这是一种更高层次的粮食安全。粮食安全的政治性决定了粮食的战略产品性质,因此任何时候都不能放松粮食生产,但中国应该动态把握耕地的有机调整。

[Qu Shang, Yang Zuyi.Dynamic readjustments to the relations between grain security and China's farmland: Based on studies of China's virtual farmland and its trade from 1980 to 2004. Contemporary China History Studies, 2009, 16(2): 69-75.]

[10]
陈永福, 李军, 马国英, 等. 粮食供求未来走势预测: 基于世界和中国层面的综述. 山西大学学报: 哲学社会科学版, 2010, 33(5): 59-67.影响世界粮食供给的因素正在传统因素基础上逐渐向生物能源需求与全球生态环境等方面扩张,世界农业生产正面临着前所未有的各种严峻挑战。在这样的背景下,长期粮食价格将可能高位运行,资源瓶颈日益显现。从确保粮食安全的角度出发,有必要对世界和中国的粮食未来走势预测进行综述性分析和讨论。文章对国内外全球粮食供求预测结果进行了综述。

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[Chen Yongfu, Li Jun, Ma Guoying, et al.Future trend forecast for food supply and demand: A world-and-China-based survey. Jounal of Shanxi University: Philosophy and Social Science Eedition, 2010, 33(5): 59-67.]

[11]
Jiang Y, Cai W, Du P, et al.Virtual water in inter-provincial trade with implications for China's water policy. Journal of Cleaner Production, 2015, 87(1): 655-665.With increased social wealth and economic development, provinces in China have also faced serious water shortages. In this paper, we implemented a multi-regional input utput framework to evaluate the pressures posed by human consumption of water resources, as well as the water displacement in the thirty provinces of China. The most recent available multi-regional I/O data has been applied in the study. We found that some water scarce provinces were still net virtual water exporters (such as Ningxia, Hebei and Xinjiang), while some water deficit and developed regions such as Beijing and Tianjin relied heavily on external water sources. Further detailed analysis revealed that huge disparities of water intensities, export constitutions and consumption patterns all contributed to the virtual water transfers among provinces. With economic growth and urbanization taking place all over the country, less developed provinces may be locked in water intensive economies due to consumption from developed provinces, and some arid provinces may hardly support a harmonious development between the economy and water resource protection. In addition to enhancing water efficiency and promoting a green consumption-production system, we suggest that market-based water pricing and a nationwide virtual water compensation scheme be adopted by China's government.

DOI

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Dong H, Geng Y, Fujita T, et al. Uncovering regional disparity of China's water footprint and inter-provincial virtual water flows. Science of the Total Environment, 2014, 500-501: 120-130.With rapid economic development in China, water crisis is becoming serious and may impede future sustainable development. The uneven distribution of water resources further aggravates such a problem. Under such a circumstance, the concepts of water footprint and virtual water have been proposed in order to respond water scarcity problems. This paper focuses on studying provincial disparity of China's water footprints and inter-provincial virtual water trade flows by adopting inter-regional input utput (IRIO) method. The results show that fast developing areas with larger economic scales such as Guangdong, Jiangsu, Shandong, Zhejiang, Shanghai and Xinjiang had the largest water footprints. The most developed and water scarce areas such as Shanghai, Beijing, Tianjin and Shandong intended to import virtual water, a rational choice for mitigating their water crisis. Xinjiang, Jiangsu, Heilongjiang, Inner Mongolia, Guangxi and Hunan, had the largest per GDP water intensities and were the main water import regions. Another key finding is that agriculture water footprint was the main part in water footprint composition and water export trade. On the basis of these findings, policy implications on agriculture geographical dispersion, consumption behavior changes, trade structure adjustment and water use efficiency improvement are further discussed.

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Shan G, Geoffrey Qiping S.Multi-regional input-output model for China's farm land and water use. Environmental Science & Technology, 2015, 49(1): 403-14.Land and water are the two main drivers of agricultural production. Pressure on farm land and water resources is increasing in China due to rising food demand. Domestic trade affects China's regional farm land and water use by distributing resources associated with the production of goods and services. This study constructs a multiregional input-output model to simultaneously analyze China's farm land and water uses embodied in consumption and interregional trade. Results show a great similarity for both China's farm land and water endowments. Shandong, Henan, Guangdong and Yunnan are the most important drivers of farm land and water consumption in China, even though they have relatively few land and water resource endowments. Significant net transfers of embodied farm land and water flows are identified from the central and western areas to the eastern area via interregional trade. Heilongjiang is the largest farm land and water supplier in contrast to Shanghai as the largest receiver. The results help policy makers to comprehensively understand embodied farm land and water flows in a complex economy network. Improving resource utilization efficiency and reshaping the embodied resource trade nexus should be addressed by considering the transfer of regional responsibilities.

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严冬, 周建中, 孙怀卫, 等. 基于虚拟水流动均衡性的农业用水综合调控. 农业工程学报, 2014, (21): 91-98.为了解决密不可分的干旱区水资源和农业问题，使虚拟水流动与水资源量和经济规模相适应，该文借鉴基尼系数概念评价虚拟水流动的区域均衡性，并以尽量提高区域均衡性为目标，建立融合了粮食流通模型的农业用水综合调控模型，从而在控制灌溉水使用总量的前提下，通过调整粮食生产耗水和产量来改变粮食流通格局，进而优化虚拟水流动状态。在甘肃的应用研究证明该方法可在满足用水总量限制要求前提下，使虚拟水流动均衡性较调控前有明显改善，实现了干旱区实体水和虚拟水的统一管理。这对促进干旱区不同地区间的协作、缓解水资源利用与粮食生产间的矛盾，具有重要的理论指导意义。

[Yan Dong, Zhou Jianzhong, Sun Huaiwei, et al.Based on virtual water balance for agricultural water flow integrated control. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2014, (21): 91-98.]

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Carole D, Naota H, Huanguang Q, et al.Water resources transfers through Chinese inter-provincial and foreign food trade. Proceedings of the National Academy of Science, 2014, 111(27): 9774-9779.China's water resources are under increasing pressure from socioeconomic development, diet shifts, and climate change. Agriculture still concentrates most of the national water withdrawal. Moreover, a spatial mismatch in water and arable land availability--with abundant agricultural land and little water resources in the north--increases water scarcity and results in virtual water transfers from drier to wetter regions through agricultural trade. We use a general equilibrium welfare model and linear programming optimization to model interprovincial food trade in China. We combine these trade flows with province-level estimates of commodities' virtual water content to build China's domestic and foreign virtual water trade network. We observe large variations in agricultural water-use efficiency among provinces. In addition, some provinces particularly rely on irrigation vs. rainwater. We analyze the virtual water flow patterns and the corresponding water savings. We find that this interprovincial network is highly connected and the flow distribution is relatively homogeneous. A significant share of water flows is from international imports (20%), which are dominated by soy (93%). We find that China's domestic food trade is efficient in terms of rainwater but inefficient regarding irrigation, meaning that dry, irrigation-intensive provinces tend to export to wetter, less irrigation-intensive ones. Importantly, when incorporating foreign imports, China's soy trade switches from an inefficient system to a particularly efficient one for saving water resources (20 km(3)/y irrigation water savings, 41 km(3)/y total). Finally, we identify specific provinces (e.g., Inner Mongolia) and products (e.g., corn) that show high potential for irrigation productivity improvements.

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孙才志, 韩雪, 秦晓楠. 中国区际间主要农产品虚拟水流动格局稳定性. 地理研究, 2014, 33(3): 478-489.为分析中国区际间虚拟水流动格局的稳定性及为将来研究虚拟水流动格局维持机制提供理论依据，通过构建1999-2010年中国区际间主要农产品虚拟水流量关系矩阵，引入生态网络安全系统相关概念，构建虚拟水流动格局网络稳定性模型，结果表明：东北、黄淮海和长江中下游地区是中国虚拟水的主要调出区；其他区域是调入区；虚拟水流动格局网络系统的信道数目减少，信道容量逐年降低；系统聚合度和系统冗余度亦呈波动降低趋势；系统网络使用率呈现降低趋势；系统网络空闲率呈增加趋势；网络系统指标表明中国区际间主要农产品虚拟水流动形成的网络系统稳定性逐年降低。最后，提出建立粮食安全预警系统等5方面应对措施。

DOI

[Sun Caizhi, Han Xue, Qin Xiaonan.Research on pattern stability of virtual water flow embedded in major crops trade among regions in China. Geographical Research, 2014, 33(3): 478-489.]

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Dalin C, Qiu H, Hanasaki N, et al.Balancing water resource conservation and food security in China. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015, 112(15): 4588-4593.China's economic growth is expected to continue into the next decades, accompanied by sustained urbanization and industrialization. The associated increase in demand for land, water resources, and rich foods will deepen the challenge of sustainably feeding the population and balancing agricultural and environmental policies. We combine a hydrologic model with an economic model to project China's future food trade patterns and embedded water resources by 2030 and to analyze the effects of targeted irrigation reductions on this system, notably on national agricultural water consumption and food self-sufficiency. We simulate interprovincial and international food trade with a general equilibrium welfare model and a linear programming optimization, and we obtain province-level estimates of commodities' virtual water content with a hydrologic model. We find that reducing irrigated land in regions highly dependent on scarce river flow and nonrenewable groundwater resources, such as Inner Mongolia and the greater Beijing area, can improve the efficiency of agriculture and trade regarding water resources. It can also avoid significant consumption of irrigation water across China (up to 14.8 km(3)/y, reduction by 14%), while incurring relatively small decreases in national food self-sufficiency (e.g., by 3% for wheat). Other researchers found that a national, rather than local, water policy would have similar effects on food production but would only reduce irrigation water consumption by 5%.

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Xu Z, Junguo L, Qingying L, et al.Physical and virtual water transfers for regional water stress alleviation in China. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2015, 112(4): 1031-1035.Water can be redistributed through, in physical terms, water transfer projects and virtually, embodied water for the production of traded products. Here, we explore whether such water redistributions can help mitigate water stress in China. This study, for the first time to our knowledge, both compiles a full inventory for physical water transfers at a provincial level and maps virtual water flows between Chinese provinces in 2007 and 2030. Our results show that, at the national level, physical water flows because of the major water transfer projects amounted to 4.5% of national water supply, whereas virtual water flows accounted for 35% (varies between 11% and 65% at the provincial level) in 2007. Furthermore, our analysis shows that both physical and virtual water flows do not play a major role in mitigating water stress in the water-receiving regions but exacerbate water stress for the water-exporting regions of China. Future water stress in the main water-exporting provinces is likely to increase further based on our analysis of the historical trajectory of the major governing socioeconomic and technical factors and the full implementation of policy initiatives relating to water use and economic development. Improving water use efficiency is key to mitigating water stress, but the efficiency gains will be largely offset by the water demand increase caused by continued economic development. We conclude that much greater attention needs to be paid to water demand management rather than the current focus on supply-oriented management.

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唐华俊, 李哲敏. 基于中国居民平衡膳食模式的人均粮食需求量研究. 中国农业科学, 2012, 45(11): 2315-2327.【目的】中国是发展中的农业大国，人均资源极其稀缺，粮食安全始终是关系到国民经济发展、社会稳定与国家自立的全局性重大战略问题。人均粮食需求量是计算国家粮食需求量、制定保障粮食安全相关政策时的基础性指标。论文首次从居民营养健康的视角出发，分析中国人均粮食需求量的组成部分，测算基于平衡膳食模式下的中国人均粮食需求量，为实现资源的效用最大化、确保中国粮食安全提供新的数据支持，也为相应消费引导政策的制定提供科学依据。【方法】采用膳食平衡分析法计算基于平衡膳食模式下的人均口粮和饲料用粮、加工用粮的需求量；采用趋势预测法计算种子用粮、工业用粮、损耗等人均需求量。在此基础上，应用情景分析法讨论其不同影响程度。【结果】基于平衡膳食模式的人均粮食需求量不超过400 kg&bull;a-1；其中，低方案为252.64&nbsp; kg&bull;a-1，中方案为322.07 kg&bull;a-1，高方案为386.60 kg&bull;a-1。近年来，中国实际人均粮食消费量在406.09&mdash;378.88 kg&bull;a-1波动，实际值大于基于平衡膳食模式下的人均粮食需求量。【结论】中国人均粮食需求量 322.07 kg&bull;a-1，基本满足中国人均粮食安全的需求量。如果中国粮食人均占有量386.60 kg&bull;a-1，就能够基本确保中国的粮食安全。目前，中国居民由于不合理的食物消费结构模式，造成基于平衡膳食模式下的人均粮食需求量与人均粮食消费量存在差异。为此，国家应该以营养健康为目标调整食物生产结构、加强居民对平衡膳食结构等食物消费认识的宣传普及工作，以及引导居民建立合理的食物消费习惯。

DOI

[Tang Huajun, Li Zhemin.Study on per capita grain demand based on Chinese reasonable dietary pattern. Scientia Agricultura Sinica, 2012, 45(11): 2315-2327.]

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梁书民, 刘小和, 孟哲, 等. 我国粮食综合运输费用与最优物流路径研究. 中国粮食经济, 2007, (4): 32-35.北方是中华民族农耕文明的发源地,但唐宋以来,随着长江流域和珠江流域逐渐被开发,中国的经济重心逐步南移,至南宋时,中国的经济重心完成了南移的过程.元朝为保证大都及北方的粮食供给,开辟了海运和漕运路线,历经明、清、民国和改革开放初期,形成了数百年的南粮北调局面.

[Liang Shumin, Liu Xiaohe, Meng Zhe, et al.China's grain transportation costs and the optimal integrated logistics path. China Grain Economy, 2007, (4): 32-35.]

[21]
高守杰, 郭光毅, 代希波. 基于道路网络分析的省级粮食运输成本研究. 物流科技, 2014, (5): 135-139.借助GIS软件平台，结合铁路、水运航线、运费、转运费等数据，建立了道路网络数据模型，利用网络分析工具，分别获取了基于最低成本和最短运距下的两种运输路径及成本数据．对比分析发现：水路和铁路运输凭借其成本较低的优势在我国省际粮食运输中占据主要地位。在最低成本条件下，运输优路径经沿海和长江中下游航线频次最高，公路运输因其成本较高主要集中于省内或短途运输；省际粮食运输最高运费段为哈尔滨一拉萨段，总里程5133km，经铁路一次性运输，运费为770元／吨；最低运费段为上海一南京段，总航程350km，经水路一次性运输，运费仅6元／吨。

DOI

[Gao Shoujie, Guo Guangyi, Dai Xibo.Grain transportation costs of the provincial road network based analysis. Logistics Sci-Tech, 2014, (5): 135-139.]

[22]
陈利根, 毛戴军, 张潇琳. 城镇建设占用耕地与粮食安全. 资源与产业, 2006, (2): 8-10.我国1997—2004年城镇建设占用耕地对耕地减少和粮食安全的影响程度的定量分析结果表明,我国城镇建设占用耕地面积仅占耕地总减少面积的1/10,而其引起的粮食减产却占耕地减少引起的粮食总减产量的1/4强,说明了城镇建设占用耕地对我国粮食安全的威胁程度是巨大的。为控制城镇建设占用耕地,切实保护耕地,保证我国的粮食安全,必须转变我国传统的城市发展观和用地观,加强土地立法并严格实施土地利用总体规划。

DOI

[Chen Ligen, Mao Daijun, Zhang Xiaolin.Towns cultivated land and food security. Resources & Industries, 2006, (2): 8-10.]

[23]
谢花林, 刘桂英. 1998-2012年中国耕地复种指数时空差异及动因. 地理学报, 2015, 70(4): 604-614.<p>从国家、区域和省级三个层面上分析了1998-2012年间中国耕地复种指数的变化趋势,并基于Theil指数探讨了中国耕地复种指数的时空差异,利用计量经济学模型从人文视角探讨了耕地复种指数变化的影响因素。结果表明：① 在全国尺度上,中国耕地复种指数总体上呈逐年增长的趋势。② 在区域尺度上,复种指数最高的为中部地区,最低的为东北地区;而复种指数增长最快的是东北地区,最慢的是中部地区,东部地区呈下降趋势。③ 中国31个省份复种指数各不相同,且差距大,复种指数增长最快的是新疆、宁夏和云南。④ 由Theil指数值的大小可知,中国耕地复种指数的差异呈缩小态势,其主要原因为四大区域间的差异。⑤ 人口非农化比重对耕地复种指数产生了显著负向作用,产业非农化比重、农业政策、人均经营耕地和农村家庭人均经营纯收入对耕地复种指数产生了显著正向作用。最后,本文认为转移农村剩余劳动力,提高农民的经营性收入水平,促进土地流转,形成土地规模化经营,以及进一步加大对欠发达地区及粮食主产区农业发展的惠农扶持力度,充分发挥国家惠农政策的诱致作用,有利于全面提高中国耕地复种水平。</p>

DOI

[Xie Hualin, Liu Guiying.Spatiotemporal difference and determinants of multiplecropping index in China during 1998-2012. Acta Geographica Sinica, 2015, 70(4): 604-614.]

[24]
Fischer G, Huang J, Keyzer M A, et al.China's Agricultural Prospects and Challenges: Report on Scenario Simulations Until 2030 with the Chinagro Welfare Model Covering National, Regional and County Level. Amsterdam: Centre for World Food Studies, 2007.The report describes prospects and challenges for Chinese agriculture until 2030 under different scenarios, using the Chinagro welfare model. A scenario is defined as a coherent set of assumptions about exogenous driving forces (farm land, population, non-agricultural growth, world prices etc.), derived from the literature and own assessments. Under these assumptions, simulations with the Chinagro model analyze the price-based interaction between the supplybehavior of farmers, the demand behavior of consumers and the determination of trade flows by merchants.The outcomes from the Baseline scenario seem reassuring in that foreign imports remain moderate relative to China size, though quite large as fraction of world trade. It would be possible to feed people as well as animals without excessive imports. There is even a potential for significant export flows of vegetables and fruits. Regarding concerns, the trends in per capita agricultural value added are problematic, because they stay in all regions behind per capita value added outside agriculture, albeit that they are rising steadily. This leads to growing disparity in per capita incomes within and across regions. The mounting environmental pressure from fertilizer losses and unused manure surpluses is another cause of concern. The second scenario, the Trade liberalization scenario, appears to hurt farm incomes more than it benefits them and to raise the gap with non-agriculture, also because food becomes cheaper in urban areas. Hence, it highlights the difficult choice between economic efficiency and poverty alleviation that agricultural policy makers often face. The High income growth scenario reinforces the national food self-sufficiency result of the baseline simulation. Even with meat demand higher than under the baseline, levels of imports remain manageable. The High R&amp;D

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聂宗斋. 网络地图中最短路径的实现方法. 河南水利与南水北调, 2009, (7): 138-142.国内的地图编辑行业内部所使用的软件多为:SuperMap、Cass、MapGi s、MapStation、MapEasy、MapInfo等软件,这些软件有一个共同的特点,就是编辑功能比较强,但是在地图的矢量分析、三维分析、踪迹分析、网络分析上距离等方面与ArcGIS系列软件有一定的差距。充分合理有效利用ArcGIS平台进行的开发和拓展,能够在短时间内推动地图与相关行业有效结合。文章就以Java为编程工具,基于ArcGIS Server在智能交通上使用的最短路径的开发思路进行初步的探讨。本文以Java语言为编程工具,介绍基于ArcGIS Server网络分析中最短路径实现的开发的思路和所用技术。

[Nie Zongzhai.Implementation of the shortest path in network. Henan Water Conservancy and the South to North Water Diversion Project, 2009, (7): 138-142.]

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王秀斌. GIS网络分析中最短路径的实现. 测绘科学, 2007, 32(5): 61-63.本文提出了一种基于矢量角度的最短路径搜索算法,设计出一种类似 于面向对象的数据存储结构来存储网络图中的节点及弧段对象,在最短路径的搜索上引入矢量夹角标量值作为搜索因子,充分利用了网络图中各点元素和线元素间的 拓扑关系,提高了搜索的趋势性,同时还考虑了各弧段的长度值(或权值),较好的将网络图中对象的空间信息和属性信息相结合.

DOI

[Wang Xiubin.Implementation of the shortest path in GIS network. Science of Surveying and Mapping, 2007, 32(5): 61-63.]

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闫丽珍, 石敏俊, 闵庆文, 等. 中国玉米区际贸易与区域水土资源平衡. 资源科学, 2008, 30(7): 1032-1038.玉米是中国大陆地区“北粮南运”的主要农产品品种，玉米区际贸易量约占玉米总产量的1/3。玉米区际贸易通过隐含在其中的“虚拟资源”流动对区域水土资源平衡产生的重要影响。玉米虚拟水和虚拟耕地资源流动量分别达到(387～500)×10<sup>8</sup>m<sup>3</sup>和(929～1 125)×10<sup>4</sup>hm<sup>2</sup>，两者占到玉米流出区和流入区水、土资源总量的2.6%～10%左右，说明玉米虚拟资源流动已经成为我国区域水土资源配置的重要形式。虚拟资源流动缓解了南方地区的耕地短缺，提高了全国的水土资源生产效率，却因虚拟水资源的逆向配置拉大了水土不平衡的差距。其原因主要有:　①北方玉米生产的比较优势提高了平均生产效率，这种高效率通过玉米这一载体的流动传递给了南方；　②水土两种资源的含义和属性差异所导致的经济重要性不同；　③降水资源对北方的玉米生产具有重要贡献。玉米虚拟水土资源流动的研究结果表明，虽然耕地资源是影响我国粮食生产的最具限制性的因子，而水资源对北方地区尤其是华北地区生产发展的约束也不可忽视。缓解北方地区水资源短缺的“南水北调”工程对于改善区域水土资源平衡具有积极的意义，“北粮南运”与“南水北调”同时并存的矛盾局面也有其合理性。

[Yan Lizhen, Shi Minjun, Min Qingwen, et al.Maize trade and rational allocation of water and land resources. Resources Science, 2008, 30(7): 1032-1038.]

[28]
李红伟, 胡勇, 邹君, 等. 中国区域粮食生产与消费中的虚拟耕地平衡研究. 资源开发与市场, 2012, 28(5): 434-437.从不同尺度分析了我国2008年粮食生产、消费中的虚拟耕地含量 及虚拟耕地平衡空间分布规律.主要结论为:①2008年粮食生产虚拟耕地北方比南方多32396.8×107m2,人均粮食生产虚拟耕地量北方远远高于全 国平均水平和南方,因粮食生产形成较为典型的虚拟耕地“北土南调”现象.②2008年粮食消费虚拟耕地北方比南方多6851.62×107m2.③从粮食 生产与消费的虚拟耕地平衡空间分布规律来看,2008年虚拟耕地调出区全部位于我国北方地区,集中分布在两大地带:一是由黑龙江、吉林、内蒙古、新疆、宁 夏5省(区)组成的我国北方边境沿线地带,二是由河南、安徽组成的中部区;调入区则集中在由东部沿海地区、中部省份和西部内陆省份组成的环状地带.

DOI

[Li Hongwei, Hu Yong, Zou Jun, et al.Regional grain production and consumption of farmland balance of virtual in China. Resource Development & Market, 2012, 28(5): 434-437.]

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殷培红, 方修琦. 中国粮食安全脆弱区的识别及空间分异特征. 地理学报, 2008, 63(10): 1064-1072.<p>从粮食获取能力和粮食安全保障阈值的角度， 综合考虑粮食供需平衡、粮食安全储备、 经济补偿能力等因素， 构造综合评价指标&mdash;粮食安全保障的财政压力水平， 以粮食安全保障 费用不超过地方财政收入水平的25%作为可接受水平， 共识别出6 个不同类型的粮食安全区。 在没有重大灾害事件发生和现有粮食播种面积不变的前提下， 全国有14.5%的县(市) (1 级和3 级粮食安全区) 能够通过粮食生产或者经济补偿能力保障小康水平的粮食安全。全国29.4% 的县(市) 属于2 级粮食安全区， 其中57%的地区是中国的主要余粮区， 约占全国主要余粮区 中的72%， 因财政收入低、人口密度大， 不能负担庞大的小康水平粮食安全储备费用。中国 粮食安全最脆弱的地区(6 级区) 占全国县(市) 总数的30%， 不具备温饱水平粮食生产能力和 经济补偿能力， 主要包括两类地区： ① 夏季季风区边缘地带的农牧交错带及秦岭地区， 以及 南方贫困的丘陵地区属于&ldquo;资源型粮食短缺地区&rdquo;； ② 广西、广东南部以及东部沿海地区等 富裕地区属于&ldquo;结构性粮食短缺地区&rdquo;， 过低的粮食自给率已影响到粮食安全应急保障能力。</p>

[Yin Peihong, Fang Xiuqi.Assessment on vulnerable regions of food security in China. Acta Geographica Sinica, 2008, 63(10): 1064-1072.]

[30]
王良健, 李辉. 中国耕地利用效率及其影响因素的区域差异: 基于281个市的面板数据与随机前沿生产函数方法. 地理研究, 2014, 33(11): 1995-2004.<p>以耕地地均投入产出关系建立随机前沿生产函数模型,采用281个地级以上市的面板数据,研究了中国2001-2011年耕地利用效率及其影响因素区域差异。结果表明：2001年以来中国耕地利用效率稳步提升,但普遍较低。耕地利用效率按照东部、中部、东北、西北、西南的顺序递减,其中东北地区耕地利用效率增长最快。各区域耕地利用效率显著影响因素差异明显：信息化程度、农业贷款规模和免征农业税对五大区域有显著正影响,而作用程度存在差别;有效灌溉面积占比对中部、西北、西南地区有正影响;粮食种植面积占比对东部、中部有正影响,而对西南地区有显著负影响;劳均耕地规模对中部、西南地区正作用最大;交通条件对东部、中部、东北、西北地区有显著正影响。</p>

DOI

[Wang Liangjian, Li Hui.Cultivated land use efficiency and the regional characteristics of its influencing factors in China: By using a panel data of 281 prefectural cities and the stochastic frontier production function. Geographical Research, 2014, 33(11): 1995-2004.]

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宁晓菊, 秦耀辰, 崔耀平, 等. 60年来中国农业水热气候条件的时空变化. 地理学报, 2015, 70(3): 364-379.<p>根据1951-2010年中国824个气象站点逐日观测数据选取与农作物生长密切相关的农业气候指标,按照年代将各指标站点数据空间化,求取前后期数据变化差值,分析中国农业水热气候条件的时空变化;进而对农业水热气候条件进行线性拟合,分析农业气候变化倾向。研究发现：60年来全国年平均气温、0 ℃积温和最冷月平均气温等值线均在不同程度上向北迁移,三者在全国大部分区域表现为显著增加趋势;全国最热月平均气温分成明显的下降和上升区,显著上升区集中在东北地区、内蒙古高原与东南沿海,黄河与长江中下游地区成为下降区;全国年降水量的增加趋势并没有通过显著检验。虽然对中国农业分布格局至关重要的400 mm等降水量线南段和800 mm等降水量线在整体上相对稳定,但是黄河与长江中下游地区最热月平均气温的下降趋势和最冷月平均气温等值线尤其是0 ℃等值线逐渐从秦岭&#x02014;淮河一带北移到黄河一线,这对中国作物的分布、耕作制度等会产生重要影响。因此,高温、低温与农作物生长期热量供应以及水分的复杂变化对农业的影响将因区域差异与作物种类而变化,后续的研究可以考虑更多因素来分析农作物的适宜种植范围及区域农业对气候变化的适应。</p>

DOI

[Ning Xiaoju, Qin Yaochen, Cui Yaoping, et al.The spatio-temporal change of agricultural hydrothermal conditions in China from 1951 to 2010. Acta Geographica Sinica, 2015, 70(3): 364-379.]

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屈宝香, 李文娟, 尹昌斌, 等. 我国粮食产需平衡变化及对策. 中国食物与营养, 2010, (1): 4-7.本文分析了我国粮食总量产需平衡、区域平衡和流通格局现状,研究了粮食品种与区域供需的不平衡趋势变化,并提出了相应的对策建议.

[Qu Baoxiang, Li Wenjuan, Yin Changbin, et al.China's grain production-demand balance changes and countermeasures. Food and Nutrition in China, 2010, (1): 4-7.]

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汤玮佳. 中国农村水贫困及粮食贸易中的虚拟资源生态要素流动研究. 大连: 辽宁师范大学硕士学位论文, 2013.当今水资源供需矛盾日益尖锐，且水资源作为重要的农业生产资源的同时，又是重要的农业生态环境控制因素。但现阶段我国农业水利发展模式基本属于粗放型，与农业高速发展的要求不相适应，严重制约我国农业乃至整个国民经济的可持续发展，成为影响国家安全的重大战略问题。农村人口众多，农村经济和生活水平滞后，农业作为农民的主业在保障粮食安全的同时，却付出了相当沉重的资源与环境代价，农业面临着众多发展瓶颈。 基于此，本文首先通过构建我国农村水贫困指标体系，运用水贫困测度模型（WPI）及主客观综合赋权法对我国2004年至2009年31个省级行政单位农村地区的水贫困测度进行计算，结果基本显示了我国农村地区近年来水贫困程度分布范围。对我国农村水贫困空间格局机理进行研究，就此提出治理农村水贫困问题的相关政策建议，包括进一步发展节水农业模式、强化农村水务建设、健全农村水权管理系统、关注农村饮用水安全与水环境问题、营造农村水贫困与经济贫困“双赢”格局、建立我国农村水资源援助战略六个方面。 其次，粮食问题与农村水资源问题息息相关，粮食贸易作为连接国内与国际以及国内区际间市场的一个桥梁，是政府运用宏观调控保障国家和区际间粮食安全的重要措施。积极开展粮食贸易必然引起隐含在粮食贸易中的“虚拟资源生态要素”的流动，目前此方面只有虚拟水的研究成为热点，对于虚拟耕地以及虚拟生态要素（化肥、农药、农膜）的相关研究鲜少，且虚拟水的研究也多是从正面角度论述虚拟水流动对国家及地区粮食安全和水资源安全方面的保障作用，忽视了虚拟水流动对国家及地区自然系统和社会经济系统造成的资源、生态、经济效应研究。因此，对我国2000年和2008年粮食贸易虚拟资源生态要素流量进行估算，并对其产生的资源、生态、经济效应做出分析。 最后，提出构建农业生态补偿机制对于稳定农业安全以及支持国家的可持续发展有着重要的理论和现实意义。虽然我国在保障粮食安全上确实取得了很大成就，但所付出的资源与环境代价也是相当沉重的，在城乡、区域之间的统筹发展上问题也比较突出，从长远来看是不可持续的。特别是中央提出全面建设“小康”社会的目标之后，在粮食生产上农民、地方政府和中央政府这三方的利益取向不同甚至是矛盾的，即国家要食物保障和生态保护、地方要财政和政绩、农民要增收。我国农业面临着众多发展瓶颈，因此要在认清国情和世情的前提下，找到协调好国家、地方和农民利益的途径，从而最终促进我国“三农”问题的顺利解决。农业生态补偿机制的构建正是基于以上各个方面的考虑而提出的一种行之有效的决策。 此外，对于现阶段农村水贫困及粮食贸易中的虚拟资源生态要素理论的研究缺陷要给予重点关注，为未来开展更为详尽的科研及实践工作夯实基础。

[Tang Weijia.Ecological factors in virtual resource flow of China rural water poverty and food trade. Dalian: Master Dissertation of Liaoning Normal University, 2013.]

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徐海亚, 朱会义. 基于自然地理分区的1990-2010年中国粮食生产格局变化. 地理学报, 2015, 70(4): 582-590.<p>1978年以来,在全球变化与工业化、城市化背景下,中国粮食生产格局发生了明显变化,这一变化不仅影响到国家尺度上的粮食供销格局,也影响农业资源的利用效率、农业生产的受灾风险,甚至区域生态安全。以往的研究大多在南北地区、三大地带、八大粮食产区等分区基础上考察这一变化,难以充分反映这一变化的自然地理特点。利用1990-2010年县域粮食产量数据和粮食生产集中度指标,通过考察不同雨量带、温度带和地貌类型区集中度指数的变化来揭示格局变化的自然地理特点。研究发现：1990-2010年间,中国各区粮食产量均有不同程度的增长,但由于增长幅度不同,中国粮食生产中心由800 mm以上雨量带向400~800 mm雨量带偏移,由亚热带向中温带和暖温带转移,并逐渐向平原地区集中。结果表明,中国粮食生产格局变化不利于水热资源的高效利用,但却有利于发展机械耕作,从而提高劳动生产率。应对格局变化,中国粮食生产应进一步提高水资源保障能力和防灾减灾能力。</p>

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[Xu Haiya, Zhu Huiyi.Spatial change of China's grain production based on geographical division of natural factors during 1990-2010. Acta Geographica Sinica, 2015, 70(4): 582-590.]

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罗光强, 邱溆. 提高我国粮食主产区粮食生产能力的对策. 经济纵横, 2013, (3): 87-91.提高粮食主产区粮食生产能力事关国家粮食安全的核心问题和战略问 题,也事关粮食主产区粮食产业的发展和粮食主销区的粮食供给.为此,必须构建提高粮食主产区粮食生产能力的动力机制、保障机制和激励机制,并在此基础上制 定国家粮食主产区粮食生产战略规划,充分发挥粮食主产区粮食生产的积极性,建立粮食主产区与主销区风险共担和利益共享机制.

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[Luo Guangqiang, Qiu Shu.Measures to improve China's major grain producing areas of food production capacity. Economic Review, 2013, (3): 87-91.]

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宋戈, 王越, 赵可, 等. 东北区耕地利用系统安全格局模拟及其阈值的确定. 地理研究, 2015, 34(3): 555-566.<p>耕地利用系统安全是保护耕地健康和保障粮食安全的基础。以东北区黑龙江省巴彦县为研究区,运用Matlab编程,应用改进的神经网络模式识别模型,模拟研究区2016年和2021年耕地利用系统安全格局。基于突变理论,采用蝴蝶突变模型确定耕地利用系统安全阈值范围。结果表明：①影响耕地利用系统安全的空间因子,在一定程度上对研究区耕地利用系统安全格局的演变产生极大的影响;②1976-2011年,耕地利用系统安全格局发生了显著变化,按照当前发展状况,2011-2021年,耕地面积和建设用地面积的变化呈现互反性,建设用地及其他农用地的增加均以牺牲耕地为代价,未达到保护耕地的目的。③耕地利用系统安全状态划分为安全状态、临界状态和危险状态三种;安全状态阈值范围为[-1,-0.2),临界状态阈值范围为[-0.2,0.2),危险状态阈值范围为[0.2,1]。④按照当前的发展态势,若不采取适当措施,耕地利用系统安全将向危险状态突变,耕地利用系统安全问题日益严峻。</p>

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[Song Ge, Wang Yue, Zhao Ke, et al.Pattern simulation and the determination of security threshold of cultivated land use system security in Northeast China. Geographical Research, 2015, 34(3): 555-566.]

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叶宏亮. 基于国内外耕地资源有效供给的中国粮食安全研究. 杭州: 浙江大学硕士学位论文, 2013.2012年，中国的粮食产量实现“九连增”，但是，耕地资源对粮食安全的威胁作用却在日益加深。一方面，耕地资源供给质量严重恶化使得国内粮食产量的增长空间有限;另一方面，粮食国际贸易环境不容乐观导致国外耕地资源的供给风险较大。本文以耕地资源为视角，对粮食的生产能力维度和贸易流通维度进行有效整合，搭建国内外耕地资源有效供给的分析框架，分别基于国内、国外耕地资源有效供给的维度研究中国的粮食安全。　　 国内耕地资源的有效供给包括供给数量和供给质量两个方面。由于目前国内耕地资源的供给数量逐步趋于稳定，而供给质量却不断恶化，因此，相...

[Ye Hongliang.China food security research at home and abroad based on the effective supply of arable land resources. Hangzhou: Master Dissertation of Zhejiang University, 2013.]

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刘彦随, 王介勇, 郭丽英. 中国粮食生产与耕地变化的时空动态. 中国农业科学, 2009, 42(12): 4269-4274.lt;P><FONT face=Verdana>【目的】揭示1990-2005年中国粮食生产与耕地变化的时空动态特征,以及粮食生产对于耕地变化的敏感性。【方法】构建重心拟合模型和敏感度分析模型,对比分析耕地面积重心和粮食产量重心动态关系。【结果】中国粮食生产重心和耕地分布重心在空间上均表现为“北进中移”的态势,在移动方位上大致具有同向性。耕地重心沿着“西北—西南—东北”的轨迹共移动了17.3 km,粮食产量重心沿着“东北—西南—东北”的轨迹移动了223.3 km,两个重心之间的距离和粮食产量大致呈反向变化。当两者距离拉近时,粮食产量减少,当两者距离增大时,粮食产量增长。【结论】区域粮食产量增长受粮食单产、粮食播种面积等非耕地总量因素的影响日益明显;粮食产量变化对耕地变化的敏感性呈增强趋势。化肥、农药等物质投入的报酬递减趋势日益明显,粮食增产对耕地资源的依赖性也日益增强。保障粮食安全与耕地保护亟需创新机制和政策。<BR></FONT></P>

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[Liu Yansui, Wang Jieyong, Guo Liying.The spatial-temporal changes of grain production and arable land in China. Scientia Agricultura Sinica, 2009, 42(12): 4269-4274.]

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封志明, 杨艳昭, 游珍. 中国人口分布的土地资源限制性和限制度研究. 地理研究, 2014, 33(8): 1395-1405.本文以人口分布的土地资源限制性评价为核心，建立土地资源建制性与限制度模型，从全国、分省、分县等三个不同尺度，全面评估近10年中国人口分布的土地资源限制度及其时空耦合规律，定量揭示了中国人口分布的土地资源限制程度及其空间格局与变化规律。结果表明：（1）1949年以来中国的土地资源承载力趋于增强； 2010年与2000年相比，中国人口分布的土地资源限制度由42.87下降到34.50，土地资源限制度在降低。（2）中国分省的人粮关系趋于好转，中国大多省份人口分布的土地资源限制度处于较低水平； 2010年与2000年相比，中国分省人口分布的土地资源限制度整体呈降低趋势。（3）2000-2010年中国分县粮食盈余地区在增加，人口超载地区在减少，人粮关系趋于改善； 2010年和2000年相比，中国基本不受土地资源限制的分县单元由60.27%增至70.63%，中国基于人口分布的土地资源限制度整体较低，且近10年呈降低趋势；中国土地资源限制度整体上东部强于西部、南部强于北部、泛黄河流域强于长江流域的基本格局。

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[Feng Zhiming, Yang Yanzhao, You Zhen.Research on land resources restriction on population distribution in China, 2000-2010. Geographical Research, 2014, 33(8): 1395-1405.]

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韩雪, 孙才志. 中国主要农产品虚拟水流动格局形成机理研究. 资源科学, 2013, 35(8):1567-1576.通过构建中国主要农产品虚拟水区际间流量关系矩阵,估算2007-2010年我国国内区际间主要农产品虚拟水流量格局,结果表明:东北和黄淮海是我国虚拟水的最主要调出区,东南和华南是最主要的调入区,我国主要农产品的虚拟水流动趋势仍然是由贫水的北方流向富水的南方地区。为定量研究虚拟水流动格局的形成机理,采用PLS模型从人口、农业资源、农业生态环境、经济、科技和文化、交通、虚拟水增量及虚拟水净流量等8个方面对我国主要农产品虚拟水流动格局的形成机理进行分析,研究结果表明:人口通过农业资源影响虚拟水增量进而影响虚拟水的流动;经济主要是通过交通及技术和文化影响虚拟水的流动;虚拟水流动会反作用于农业生态环境。

[Han Xue, Sun Caizhi.Virtual water flow patterns embedded in major crops in China. Resources Science, 2013, 35(8):1567-1576.]

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白玮, 邱爱军, 张秋平, 等. 黄淮海地区水土资源粮食安全价值核算. 中国人口•资源与环境, 2010, 20(1): 66-70.水土资源是粮食生产和粮食安全的基础.水土资源粮食安全价值核算 对于促进水土资源可持续利用,平衡地区粮食生产任务促进粮食安全具有积极意义.目前国内尚未有关于水土资源粮食安全价值系统的核算方法.本文根据虚拟水和 虚拟土理论,综合考虑自然、经济和社会因素对粮食安全的影响,构建了粮食生产中的水土资源粮食安全价值核算方法体系,并以黄淮海地区为例进行了实证分析. 结果表明:水土资源的粮食安全价值真实存在且可以量化,黄淮海地区各省市水土资源的粮食安全价值存在差异,河北、江苏、安徽、山东和河南省的水土资源粮食 安全价值总量远远高于北京和天津,并提出了建立粮食安全补贴完善粮食安全价值实现途径的政策建议.

DOI

[Bai Wei, Qiu Aijun, Zhang Qiuping, et al. Account land and water resources for food security value in Huang-Huai-Hai Region. China Population, Resources and Environment, 2010, 20(1): 66-70.]

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