康礼玉 石 晶

（塔里木大学经济与管理学院，新疆 阿拉尔 843300）

耕地是农业生产活动的基础，随着新疆城镇化建设推进和工业化进程加快，以及人口数量增长过快，使得新疆城市用地、工业用地和农业用地矛盾日益明显。新疆生态脆弱，耕地保护必须得到重视，农业用地面临巨大压力。党的十九大中指出“节约资源有效推进，能源资源消耗强度大幅下降、资源利用率和产出效率极大提高”[1]，合理开发利用耕地资源和优化农业种植结构，使耕地资源的在生态、社会、经济效益方面实现最大化。在注重粮食安全效益的同时实现耕地资源公平有效利用是解决新疆耕地资源和粮食安全的重点。

相关研究认为，耕地生态足迹和粮食安全有关系[2-5]。一是耕地生态足迹影响粮食安全，因为粮食生产必须依赖耕地资源，而耕地资源有限，上一时段的消耗量一定对下一时段的粮食安全有影响。其二是为保证粮食安全生产所采取的先进技术引进、优化粮食种植结构以及规模经济效应等措施对耕地资源的消耗量也有影响。赵青（2017年）等[2]人将环京津冀地区的粮食安全与耕地联系起来建立耕地生态补偿模型，分析耕地生态补偿问题；刘利花（2017年）等[3]人认为耕地资源减少的原因是耕地保护补偿机制不明确，因此以湖南省为例，在粮食安全约束下提出耕地保护补偿机制；罗翔（2016年）等[4]人运用修正的耕地压力指数分析耕地资源减少和粮食生产之间的关系，认为现阶段的耕地资源减少不影响粮食安全；靳亚亚（2015年）等[5]人通过粮食供需平衡法和耕地生态足迹改进模型分析陕西省耕地保护补偿时，认为陕西省需要将耕地赤字和社会经济发展水平考虑进去。

基于此，本文是通过建立VAR模型，将耕地生态足迹和粮食安全结合起来，通过实证方法分析二者动态变化关系。

1 新疆耕地生态足迹和粮食安全系数测算

1.1 新疆耕地生态足迹测算

1.1.1 生态足迹测算基础

关于生物生产性土地方面的分析，生态足迹模型运用普遍。生态足迹（EFi）是指人类对自然的索取以及索取的程度和自然本身所提供的服务之间的差距。粮食耕地生态足迹是指能够承受粮食作物生产和生产中附带的排放物的耕地面积。

公式（1）（2）中，EFi表示总耕地生态足迹；N表示人口总量；efi表示人均耕地生态足迹；i表示消费类型；r表示耕地均衡因子；选用Wackernagel在2004年修正后的耕地均衡因子1.71。Ai表示人均第i种消费类型所拥有的生产性面积，Ci表示第i种粮食作物的人均产量；Pi表示第i种粮食作物的新疆平均单位产量。新疆耕地资源主要生产的粮食类型有稻谷、小麦、玉米、高粱、其他谷物、薯类、豆类，因此在耕地生态足迹和生态承载力的计算分析中涉及的农作物类型主要是这7类[6]。

1.1.2 耕地生态承载力测算基础

耕地生态承载力是指耕地面积和粮食产出的平衡关系，即粮食产出是否超过耕地所能容纳能力，反映人类对耕地生态系统的利用程度。计算公式为:

公式（3）（4）中，EC表示总生态承载力；ec表示人均耕地生态承载力；S表示人均耕地面积；y表示耕地产量因子。新疆生态环境极其脆弱，不宜直接引用Wackernagel等在计算中国生态足迹时所采用的产量因子1.66，对耕地产量因子进行修正[7]，农作物的产量因子是作物平均产量与全球作物平均产量的比值，本文将选择全国平均产量代替全球平均产量，以2017年新疆的相关数据为基础，如表1所示。对新疆地区耕地产量因子进行了修正。另外，在计算承载力时，要将总生产性耕地面积的12%作为生物多样性保护区域扣除。

表1 2017年新疆耕地产量因子

1.1.3 新疆耕地生态承载力与耕地生态足迹变化分析

从图1可以清楚看出，关于新疆耕地生态足迹（EFi）和生态承载力（EC）的变动趋势，新疆生态承载力不断波动变化，但始终大于生态足迹，表示在现有的耕地供给的生产性资料可以满足粮食生产所需求的资源。其中，耕地承载力的变化与耕地质量的变化密切相关，主要是我国的化肥农药化学物质居多，化肥农药的大量使用以及部分有害物不能被分解，残留在耕地中，导致耕地质量下降,进而影响耕地承载力。除外，随着新疆人口基数变大，耕地生态足迹递增，但是耕地生态足迹的变化幅度远不及耕地承载力的变化幅度大，新疆耕地生态足迹处在盈余状态。

图1 新疆耕地生态足迹和耕地生态承载力分析

1.2 新疆粮食安全系数测算

1.2.1 粮食安全系数测算基础

粮食安全是中国关心的重中之重。我国人口众多，人地分配不公平，人均耕地面积只达到世界水平的42.37%，新疆粮食连续实现九连增，自2007年867万吨上升到2017年1 484.7万吨，粮食总产提高了74%。新疆播种面积较1998年增加710.3千公顷，增长率达45%，粮食单产水平一直高于全国水平，新疆在保障粮食安全中承担着重要角色。在计算粮食安全系数时，选择用人均粮食占有量（X1），粮食自给率（X2），人均耕地面积（X3），与粮食安全均呈正相关。粮食单产水平（X4），单位面积一定，单产越高，粮食安全越高，粮食生产波动系数（X5），主要反映粮食生产的平稳性，与粮食安全呈反比关系。参照王海平在测算福建粮食安全（Y）时的取值标准（公式5所示），确定各项指标系数值[8]。

关于粮食安全评价标准，一直没有明确标准，本文通过参考王海平在分析福建省粮食安全时标准，并结合新疆实际情况，给出以下划分标准如表2所示[8]。

表2 新疆粮食安全划分标准

1.2.2 新疆粮食安全系数测算结果分析

根据新疆1998—2017年数据，通过公式（5）计算出新疆各年份粮食安全系数如图2所示，新疆粮食安全系数变化大，1998—2010年粮食安全系数波动较大，2010年以后粮食安全系数匀速上升，以2013年为节点，2013年前新疆粮食安全处在不安全区，2013年以后，粮食安全系数处在临界安全区。

图2 新疆粮食安全系数

2 基于VAR模型的新疆耕地生态足迹和粮食安全系数的实证分析

2.1 研究方法和模型构建

前两部分将耕地生态足迹和粮食安全系数之间进行了分析，新疆粮食安全处在临界安全区，耕地生态足迹处在盈余状态。发现两者之间存在长期类似走势。通过建立VAR模型分析两者之间的动态关系。其中，主要存在两个变量：耕地生态足迹(EFi)和粮食安全系数（Q）。VAR模型如下:

在EFit模型和Qt模型中：t表示时间，C1和C2是两模型中的常数项，α和β分别是VAR模型中生态足迹模型和粮食安全模型的滞后项的系数。υ1和υ2分别是两个模型的误差项。运用Eviews10.0软件，做脉冲响应图和方差分解图分析两者之间的关系。

2.2 数据来源

数据来自国家统计局、《新疆统计年鉴》、《中国统计年鉴》、新疆统计公报等。

2.3 单位根检验

运用ADF方法对数据进行平稳性检验。如表3所示，在检验耕地生态足迹（EFi）和粮食安全系数（Q）的水平值时，在5%的置信水平下ADF统计量大于检测值，表明不能拒绝原假设，序列EFi和Q存在单位根，是非平稳序列。继而，进行一阶差分检验，在5%的置信水平下ADF统计量小于检测值，表示拒绝原假设，EFi和Q均是平稳序列。

表3 平稳性检验结果

2.4 协整检验

通过协整检验EFi和Q的平稳性。如表4所示，文章中EFi和Q两个变量，选择E-G两步法检验，检验形式为不存在常数项存在其滞后期为1的趋势项，ADF值为-3.990，小于5%的置信水平的临界值-1.961，EFi和Q的滞后1期残差项序列是平稳的，因此，在5%的置信水平下，EFi和Q存在协整关系，说明EFi和Q存在长期均衡关系。

表4 协整检验结果

2.5 滞后阶数的选择

对EFi和Q两组序列建立VAR（3）,选择滞后阶数P，通过软件操作得知，当P等于2，“*”个数最多为4个，如表5所示。因此选择最优滞后阶数P为2阶。

表5 滞后阶数最优结果

2.6 Granger因果关系检验

对EFi和Q进行格兰杰因果检验，选择滞后阶数分布为1和2。原假设为“Q不是EFi的格兰杰原因”和“EFi不是Q的格兰杰原因”。检验结果如表6所示，Q和EFi存在单向因果关系。EFi不是Q的格兰杰原因，拒绝原假设，耕地生态足迹是影响粮食安全系数变化的格兰杰原因，耕地生态足迹的增加对粮食安全系数有影响。

表6 Granger因果检验结果

2.7 VAR模型估计

通过对耕地生态足迹和粮食安全系数进行VAR模型分析，得到结果：R12=0.675,R22=0.626；修正的可决系数R12=0.575,R22=0.511；F1=6.760；F2=5.448；AIC=-10.563；SC=-10.069。根据公式（6）（7），VAR模型的表达式为：

2.8 脉冲响应分析

脉冲响应主要衡量随机扰动项的一个标准差对其它变量当前和未来运动趋势的影响，反映两变量之间的动态变化路径。从图3可以看出，EFi对EFi自身的冲击路径趋势由正向负，在第7期开始为负冲击影响，EFi对自身标准差信息的响应呈下降趋势。EFi对Q的冲击路径趋势为由负向正，第1期为0，之后持续负冲击到第9期，第10期为正，EFi对Q标准差信息的响应呈上升趋势。Q对EFi的冲击路径在前2期呈现负冲击，后为正冲击且呈现逐渐下降趋势，Q对EFi标准差信息的响应呈上升又下降趋势。Q对Q自身的影响呈现由正向负转变的冲击趋势。在第4期开始变为负冲击，Q对Q标准差信息的响应呈下降趋势。EFi对EFi自身、Q对Q自身的冲击路径均是由正向负变化，EFi对Q、Q对EFi的冲击路径均是由负向正变化。EFi对Q的影响程度大于Q对EFi的影响程度，随着时间滞后期数的推移，冲击效应减弱。

图3 脉冲响应分析图

2.9 方差分解分析

方差分解是分析每一个冲击波对自变量的贡献大小，说明冲击的影响程度。EFi和Q的方差分析在第10期逐渐趋于平稳。耕地生态足迹的变化受自身影响显著，粮食安全对耕地生态足迹变化也有显著影响，因为粮食安全系数变化的冲击而导致耕地生态足迹的变化从第7期较为明显在第10期达到19.02%,趋于平稳，也就是粮食安全变化可以解释19.02%的耕地生态足迹的预测方差。除外，粮食安全变化对耕地生态足迹变化的影响在第10期趋于平稳，基本保持在38.42%的水平上。

表7 方差分解结果

3 结论与建议

3.1 结论

对新疆耕地生态足迹和粮食安全进行VAR模型的实证分析，认为新疆耕地生态足迹和粮食安全之间存在长期关系，主要有以下结论：

（1）根据VAR模型实证结果，可以看出新疆耕地生态足迹对粮食安全系数有显著影响，脉冲响应分析中EFi对Q、Q对EFi均是由负向正的冲击影响。耕地生态足迹的增加导致耕地资源质量和数量下降，生产要素分配不合理，农作物结构种植不合理等因素影响粮食安全，造成负向冲击影响。随着国家对耕地出台相关政策约束，调整耕地资源数量和提高耕地资源质量，合理规划利用耕地资源，进而促进粮食安全得到保障，造成耕地生态足迹对粮食安全系数为正向冲击影响。

（2）新疆粮食安全系数对耕地生态足迹的影响是由负向正，趋于平稳发展。粮食安全保障初期，因为经济效益，落户政策，就业问题等的影响，导致对耕地足迹会出现短期的负向影响。随着粮食安全充分得到保障，物质和精神保障得到满足，要素合理等条件，耕地足迹趋于合理化。

综上，通过分析新疆耕地生态足迹和粮食安全之间的动态关系，意在耕地生态足迹合理范围内保证粮食安全，实现两者的动态协调发展。

3.2 建议

主要从耕地生态足迹、粮食安全、政府三个角度提出建议。（1）从耕地生态足迹角度来看：要严守耕地安全红线，掌握耕地生态足迹信息，保证新疆耕地生态足迹安全。分析耕地生态足迹和粮食安全系数之间变化的影响行径，利用有效的耕地生态足迹信息保障粮食安全，降低粮食安全风险，克制人类对耕地资源的索取程度，保证耕地利用效益最大化。（2）从粮食安全角度来看，粮食安全与粮食生产者、市场价格预测、自然灾害、等因素紧密相连，提高粮农在粮食种植过程中的管理技术、尽量减少高浓度化肥和农药的使用量，增加有机肥和绿色肥料使用量保障耕地质量安全，保障粮食安全。增加科技投入，保证粮食的质和数安全。（3）从政府角度来看，新疆各地政府合理规划耕地资源，因地制宜，推广科学技术，要协调好耕地资源和粮食种植的关系，务必保证好在有限耕地内的粮食安全问题[9]。