对于我国这样一个拥有13亿多人口的发展中大国来说，如何解决粮食供求矛盾，保障国家粮食安全是关系全局的一个重大战略问题。
一、我国粮食供求变化
（一）粮食生产
改革开放以来，我国粮食产量总体呈较快增长态势。2013年全国粮食产量达60194万吨，较1978年增长97.5%，年均递增2.0%，具体可分为4个阶段。
第一阶段（1978—1984年）：粮食产量持续大幅增长。1978至1984年，全国粮食产量年均增长5.0%。在这一阶段，粮食增长主要受单产水平提高驱动。1984年，全国粮食播种面积较1978年下降6.4%，但粮食单产则增长42.8%。
第二阶段（1985—1998年）：粮食产量波动中增长，增速有所下降。单产水平提高仍是该阶段粮食总产量提高的主要驱动因素。1998年较1984年全国粮食总产量增加10499万吨，增长25.8%，年均增长1.7%。其中，粮食播种面积增长0.8%，单产提高24.8%。
第三阶段（1999—2003年）粮食产量持续减产。该阶段的突出特点是：不仅粮食播种面积有较大程度减少，单产水平也有所降低。2003年，全国粮食产量仅为43070万吨，较1998年减少15.9%，年均递减3.4%，为1990年以来的最低水平。
第四阶段（2004—2013年）：粮食产量持续增加。2003至2013年，全国粮食增产17124万吨，增长39.8%，年均增长3.4%，其中播种面积增长12.6%，单产增长24.1%，对粮食增产的贡献分别为31.7%和68.3%，粮食播种面积的扩大和单产水平的提高，同时支撑着粮食总产量的增加。
（二）粮食净进口
中国是世界人口第一大国，虽然国家粮食自给能力不断增强，但国内粮食②需求持续增长，中国粮食进口也逐步增加，已成为粮食贸易大国，在世界粮食市场上占有重要地位。
一是贸易规模不断扩大，总体以进口为主。2012年中国净进口粮食7747万吨，比1980年增长5倍，年均增长5.8%。2004年以前，中国粮食净进口数量不大，并有若干年为净出口。2004年以后，中国粮食净进口量快速增长，并长期为粮食净进口国。此后，中国粮食净进口数量几乎一年一个台阶，于2012年突破7000万吨，直逼8000万吨大关。
二是贸易品种结构不平衡，波动性较大。从结构看，中国主要出口玉米、大米，进口小麦。玉米和大米总体为净出口，小麦总体呈净进口。其中，玉米出口量很大，波动也相当大，净进口量峰值与谷值之差达2146万吨，大米进出口量较稳定，波动较小，但两者出口量均呈逐年下降趋势，近几年均为净进口，特别是2012年净进口量分别达到495万吨和209万吨，创1980年以来新高，均比1980年增长2.2倍。小麦进口量明显下降，出口量有所增长，净进口量波动较大。
粮食总产量与净进口量构成粮食的总供给量。改革开放以来，我国粮食总供给量逐年上升，从1991年的43866万吨增加到2012年的66705万吨。
（三）粮食需求
在人口增长，饮食结构变化，农产品加工、生物、医药、能源产业发展等共同影响下，我国包括口粮消费、饲料消费、工业消费在内的粮食需求持续增长。从三大类消费来看，工业用粮和饲料用粮增长较快，而口粮需求缓慢增长。2012年工业用粮消费量达10130万吨，较2003年增长123.8%，年均增长9.4%；饲料用粮紧随其后，2012年消费量达14722万吨，较2003年增长23.1%，年均增长2.3%；口粮消费量虽仍最多，为25389万吨，但较2003年仅增长6.9%，年均增长0.7%。
分品种看，作为工业和饲料用粮主力的玉米和小麦，消费快速增长，增速明显快于口粮为主的稻谷。2012年玉米消费量达20000万吨，超过稻谷成为粮食第一大消费品种，较2003年增长50.5%，年均增长4.7%；小麦消费量12417万吨，较2003年增长15.5%，年均增长1.6%。2012年稻谷消费量为19961万吨，较2003年增长5.6%，年均增长0.6%，其中口粮较2003年增长8.7%，年均增长0.9%，工业用粮增长8.0%，年均增长0.9%，而稻谷的饲料用粮作用持续削弱，导致消费下降18.3%。
二、“十三五”期间我国粮食产量和消费量预测
本文利用BP神经网络对我国“十三五”时期粮食产量和消费量进行预测。BP（Back Propagation）网络是1986年由Rumelhart和McCelland为首的科学家小组提出的，是一种按误差逆传播算法训练的多层前馈网络，是目前应用最广泛的神经网络模型之一。BP网络能学习和存贮大量的输入—输出模式映射关系，而无需事前揭示描述这种映射关系的数学方程。它的学习规则是使用最速下降法，通过反向传播不断调整网络的权值和阈值，使网络的误差平方和最小。BP神经网络模型拓扑结构包括输入层、隐层和输出层。
（一）粮食产量预测
本文选用以下影响未来粮食产量的因素进行分析和预测：前期粮食产量（万吨）、粮食作物播种面积(千公顷)、农业机械总动力（万千瓦）、有效灌溉面积（千公顷）、农用化肥施用量（万吨）、农村用电量（亿千瓦时）、农业灾害成灾面积（千公顷）、全国人口（万人）、农林牧渔业总产值（亿元）。定义Xi为影响某年粮食产量的第i种主要影响因素，Y为j年的粮食产量。将数据分为两类，前35组（1978—2012年）样本数据设为训练样本，2013年的样本数据设为检验样本。设置一组检验样本主要是为了检验网络是否具有一定的泛化能力。利用训练样本数据预测2013—2020年的粮食产量。设定训练样本中输入向量为P＝xi，输出向量为t=Y。
隐含层神经元个数的确定。确定输入层神经元的个数为8，输出层神经元的个数为1。其中，n为输入层节点数，m为输出层节点数。隐层节点数取值区间为c∈（
，得出隐层节点数的范围为[4,17]，而最佳的节点数要通过实验确定。运用MATLAB进行仿真实验可知，从4开始，随着节点数的增加，训练误差逐步减少，但测试误差在8处达到最小，本文为兼顾训练时间和测试误差，选择8个节点。BP神经网络是一个具备高度自学能力的模型，故输入层权值和阈值初始值对最终结果没有太大影响，好的初始值会减少运算时间，加快模型的学习，故这里选取系统默认值。）
根据BP神经网络的计算原理，学习速率的取值范围为（0，1），学习速率在0.01左右是比较好的，故本文选取0.01。经过1000次迭代训练，达到事先设定的收敛精度要求，训练结束，预测结果见表1。
2013年全国粮食总产量基于BP神经网络的预测值与真实值之间的误差率为0.007，说明用BP神经网络对我国粮食产量的预测效果较好。预测结果显示，粮食产量波动上升，到2020年我国粮食总产量达到63399万吨，比2013年增长5.3%。其中，稻谷、小麦、玉米分别达21087万吨、13007万吨和24009万吨，分别增长3.6%、6.7%和9.9%。
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表1 2013—2020年全国粮食产量预测结果 |
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单位：万吨 |
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年份 |
2013 |
2014 |
2015 |
2016 |
2017 |
2018 |
2019 |
2020 |
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粮食 |
60194 |
60635 |
61338 |
61954 |
62862 |
61546 |
62435 |
62515 |
63399 |
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稻谷 |
20361 |
20148 |
20326 |
20650 |
20723 |
20536 |
20709 |
20995 |
21087 |
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小麦 |
12193 |
12114 |
12399 |
12398 |
12506 |
12730 |
12896 |
12900 |
13007 |
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玉米 |
21849 |
21875 |
21971 |
22060 |
22675 |
22818 |
23337 |
23835 |
24009 |
（二）粮食消费需求变化趋势预测
本文选用以下影响因素对粮食消费需求进行预测：前期粮食产量（万吨）、全国人口（万人）、城镇化率（%）、工业化进程（工业占GDP比重，%）、居民收入（利用城镇居民与农村居民收入加权平均计算，元）、粮食价格指数、农林牧渔业总产值（亿元）。
选用BP神经网络进行预测，将前35组（1978—2012年）样本数据设为训练样本，学习速率取0.01。经过4000次迭代训练，达到事先设定的收敛精度要求，训练结束，预测结果见表2。
利用BP神经网络预测显示，“十三五”时期我国粮食消费需求量将平稳增长，口粮消费保持基本稳定，饲料用粮和工业用粮持续增加。稻谷和小麦的需求保持稳定，玉米、大豆和杂粮的需求呈现规模和比重双增的态势，饲料粮将会继续成为我国粮食需求增长的主体，工业用粮的需求仍将迅速扩张。预测表明，到2020年，我国粮食需求总量将达到73411万吨。
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表2 2013—2020年粮食消费量预测 |
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单位：万吨 |
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年份 |
2013 |
2014 |
2015 |
2016 |
2017 |
2018 |
2019 |
2020 |
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粮食 |
63414 |
64769 |
66153 |
68565 |
71006 |
71877 |
72678 |
73411 |
|
谷物 |
53128 |
53890 |
54663 |
55447 |
56242 |
57048 |
57867 |
58696 |
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口粮消费 |
25580 |
25771 |
25964 |
26159 |
26355 |
26552 |
26751 |
26952 |
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饲料用粮 |
14948 |
15177 |
15410 |
15647 |
15887 |
16131 |
16379 |
16631 |
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工业用粮 |
10774 |
11460 |
12189 |
12964 |
13789 |
14666 |
15599 |
16592 |
（三）粮食产需平衡分析
1.粮食产需缺口有所增大。
预计到2020年全国粮食产需缺口为10012万吨，主要由国外进口粮食补充，粮食进口量将超过10000万吨。
2.谷物产需基本平衡。
“十三五”之间，我国谷物产量和消费量之间基本保持平衡，到2020年谷物消费量预计达到58696万吨，谷物产量达到为58103万吨。“十三五”前期产量将超过消费量，后期消费量略高于产量，“十三五”末期我国谷物产需基本平衡。
三、保障我国粮食安全的政策建议
（一）完善粮食安全调控机制
一要建立政府责任体系。由于公共产品、市场垄断、外部经济、信息不对称等原因，以及粮食生产受价格调节、粮食产业的天然弱质性等原因，粮食市场必须在充分发挥市场配置资源的前提下，建立政府责任体系，政府要通过建立宏观政策组合，提高政府对粮食市场的宏观调控能力。二要完善粮食产业政策。完善财政支出结构，加大农业基础设施改造、农业科研和推广力度，提高收入补贴和农业结构调整补贴规模，提高农业财政投入比重。建立由目标价格、最低收购价和市场价格构成的粮食三元价格体系。平衡粮食主产区与主销区关系，完善利益补偿机制。三要加强风险管理体系建设。建立短期、中期及长期粮食供求平衡预警模型及指标系统，最大限度实现政府为粮食安全付出成本最小化、农民获得粮食价格的收益最大化。设立粮食安全管理组织和机构，创新粮食安全风险管理工具和产品，完善粮食安全风险管理制度和政策。
（二）稳步提高粮食综合生产能力
一要继续实行最严格的耕地保护制度，确保18亿亩耕地红线不动摇，严格审批农地转用，积极推进土地开发复垦，加大补充耕地投入，保障粮食自给能力。二要加强水资源有效利用。严格执行用水配额管理制度，在流域区域用水上加强管控；同时实行分阶段分区域有偿用水制度，利用价格杠杆对水资源配置进行调节。三要加强基础设施建设。加大政府投资特别是中央政府投资，多方式多渠道吸引社会资本投入，加强大型农田水利设施建设。四要加快粮食主产区建设。按照资源禀赋、生产条件和增产潜力等因素，加快建设粮食生产核心区和开发后备产区。实现主要粮食作物全程机械化、生产专业化和标准化，提高产业链配套水平，提高粮食产业的经济利润水平。五要强化生产资料供给。通过补贴降低农资价格，加强质量和价格监管，提高生产资料的技术含量，保证种子、农药、化肥等基本农用生产资料供给。六要提高自然灾害防御能力。加强农业灾害保险，完善农业保险体系。加大科研力度，培育耐寒、耐旱、耐涝、耐虫等特性的粮种，提高抗灾能力。
（三）合理引导粮食消费结构调整
一要提倡科学健康的粮食消费观。随着我国经济发展和群众消费水平的提高，粮食消费中谷物消费比重将继续下降，肉、蛋、奶和植物油的比重会持续提高，应提倡和推广植物性食物为主、动物性食物为辅、“中热量、高蛋白、低脂肪”的消费模式。二要多方开辟饲料资源。合理调整种植结构和养殖结构，扩大高效饲料作物种植，充分利用饼粕、糠麸、糟渣、秸秆等原料制作混合饲料，提高饲料转化率，缓解饲料对粮食需求的压力。三要严格控制加工用粮。我国的基本国情决定我国不能以牺牲粮食安全为代价来发展生物能源，应严格控制利用玉米、油料等作物制作生物质原料。四要减少粮食浪费。据估算，在消费环节，全国每年浪费食物总量折合粮食约1000亿斤，可供养约3.5亿人一年的需要，相当于全国粮食总产量的1/10。此外，在种植、收获、储藏、运输、加工等环节也存在巨大浪费。因此，减少粮食浪费，对降低粮食需求和保障粮食安全意义重大。五要开发非粮食物资源。积极发展优质畜牧业、水产养殖业、远洋渔业、油料豆类果蔬类及野生食品类等非粮食物，拓宽食物源，提供非粮食物供给，补充和调整粮食消费结构。
（四）积极利用国际资源促进粮食贸易平衡
一要积极利用国际资本。创新投融资体制，创造良好投资环境，引导外资投资农资生产、农技服务和农业基础设施建设。二要推动国际技术贸易。加强政府间、政府与国际组织合作，以无偿或低成本获取技术援助、科技合作、学术交流、技术考察等技术转移。三要有效分解国际压力。与主要粮食出口国签订长期稳定的粮食进口合同，稳定获取粮食资源。加快自由贸易区建立步伐，加强各成员国在农业方面的合作。加强海外投资，建立海外农产品供给基地和化肥基地，有效避免国际粮食价格波动和化肥价格垄断。
（五）加强粮食流通体系建设
一要加强粮食储备体系建设。优化中央和地方储备粮布局，调整粮食库存储备结构。加强中央储备粮宏观管理，维护粮食市场平稳运行能力。深化地方储备粮体系改革，落实粮食安全责任。二要加强粮食物流体系建设。建立沟通协调机制，统一协调政策性和经营性粮食物流的组织和运行。加强流通基础设施建设，统筹规划、整体推进，提升粮食运输能力。改造跨区域粮食物流通道，编制粮食现代物流网络，畅通北粮南运通道，加强西部与中东部粮食运输通道建设。建立粮食物流公共平台，提高物流效率。
参考文献
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[3]杨学利.基于可持续发展视角的中国粮食安全评价研究[D].长春：吉林大学，2010.
[4]张红宇，等.粮食安全与重要农产品供给[M].中国财政经济出版社，2013.
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[7]夏冰，陈东彦，潘状元.基于BP神经网络的旅游需求预测[J].中国集体经济，2009（2）.
①课题组组长:童泽圣;课题组成员:李涛明,滕红,张龙,巩委伟,谌思。
