Analysis Framework of China’s Grain Production System: A Spatial Resilience Perspective

Abstract

China's grain production has transformed from absolute shortage to a current structural oversupply. High-intensity production introduced further challenges for the eco-environment, smallholder livelihood, and the man-land interrelationship. Driven by urban-rural transformation, research on food security patterns and grain production has expanded into a new field. To analyze the challenges and required countermeasures for China's grain production system (GPS), this study constructed a theoretical GPS framework based on space resilience. Firstly, a new GPS concept was proposed and a functional system was established for protecting the regional food security, thus guaranteeing smallholder livelihood, stabilizing urban-rural transformation, and sustaining the eco-environment in terms of economic, social, and ecological attributes of the GPS. Secondly, based on a cross-scale interaction analysis that varied from a smallholder scale to a global scale, the systematic crisis of the GPS was analyzed. Thirdly, a cross-scale analytic framework of the GPS was formed from the perspective of spatial resilience, integrating both inner and external disturbance factors of the GPS. Both spatial heterogeneity and connectivity of internal and external disturbance factors are important contents of system space resilience. Finally, the hierarchy of spatial resilience of GPS became clear. The transformation of labor force and the land use transition form key thresholds of the GPS. In summary: based on protecting the basic functions of the GPS, the cross-scale effect of systematic disturbance factors and relevant countermeasures for spatial resilience are effectively influenced by the coordination of the interests of multiple stakeholders; spatial resilience is an effective analytical tool for GPS regulation, providing a reference for revealing the inherent mechanism and functional evolution of the GPS in the process of urban-rural transformation.

Research on grain production efficiency in China’s main grain producing areas from the perspective of financial support

“…The main grain producing areas refer to the key grain production areas [ 34 ], where the local climatic conditions, environment and soil are suitable for crop growth, and have certain scale and economic benefits. This paper divides China’s 13 main grain producing provinces into three regions: the eastern region (Jiangsu, Liaoning, Hebei, Shandong), the central region (Heilongjiang, Jilin, Henan, Hubei, Hunan, Anhui, Jiangxi, Inner Mongolia) and the western region (Sichuan Province) [ 35 ]. The differences of TFP index of grain production in China’s main grain producing areas from 2001 to 2017 were compared among the three regions.…”

The transformation of China's grain production since reform and opening-up and its prospects

“…GL-RL (Green Loop-Red Loop) 模型是由 Cumming 教授提出用于分析社会生态系统 转型的概念模型 [28] 。既可以用于分析与自然生态系统密切相关的传统乡村生产活动的转 型过程 (如人类改造和利用自然环境满足自身的生存需求) ，也可以用以描述城乡之间物 质交换过程中人类生产生活方式变化影响生态系统转型的过程 [29][30] 。在人类利用和改造自 然的过程中，逐步建立了以城市为核心的生产和生活中心，人类直接感受生态环境反馈 的敏感程度逐渐削弱。GL-RL 模型中，Green Loop 阶段指人类利用本地自然生态服务满 足自身生存需求，实现生态可循环的物质生产过程 [29] 。该阶段人类与自然生态环境的关 系密切，人类生产生活的环境效应在自然环境的承载力范围内。当本地自然环境无法承 图 2 改革开放以来乡村劳动力就业结构变化 [29] ，国家 发展上升通道一直被本地生态环境所限制，无 法实现可持续发展。 如何更好地利用和改造自然，人类不断需 求跨区域的协作，并在不同空间尺度作用下， 实现本地生产生活的有序运转。城镇化进程 中，本地生产生活体系逐渐融入到城乡交融的 网络系统中，本地自然环境承载能力有限时，人类将选择利用域外资源环境来支撑本地 的需求。本地城镇化进程中，传统农耕生产和生活方式逐渐被城镇生产和生活模式替 代，人类与自然环境直接联系逐渐弱化，更难以感知域外自然生态系统的改变 [31] 。人 类通过自身管理制度和科学技术的创新，可以在一定程度上实现人类发展状态和区域生 态系统的良性运转，将呈现为 Red Loop 的发展阶段 [28] 。该阶段人类改造自然和适应自然 的能力不断提升，人类综合发展能力不断提高。如果人类改造和利用自然的程度超过了 区域生态环境的承载能力 [32] [33] 。同时，粮 食生产活动又需要有人类直接参与才能实现，无论是传统农业区的刀耕火种生产方式， 还是发达地区大规模机械化现代农业生产方式，都无法摆脱人类的参与 [34] 。可以看出， 粮食生产活动在自然环境和人类社会环境共同影响下成为一个复杂生产系统 [35] [28] Fig. 3 [37] 和远程耦合 [38] 研究表明地理现象的跨时空尺度作用不断加强， 粮食生产转型受到来自不同时间尺度 [短时间尺度 (周~月) 、中时间尺度 (月~年) 和长 时间尺度 (年~10 年) ] 和空间尺度 (跨国及全球尺度、区域及国家尺度和农户与地方尺 度) 扰动因素的影响。这些因素在不同地区不一定全部存在，且不同时空尺度之间并不 割裂存在，而是彼此连通且相互作用。不同时空尺度上，影响粮食生产转型的扰动因素 相互作用明显，且跨尺度作用对系统转型的作用程度在不断加强 [39] 。驱动粮食生产转型 的扰动因素及其跨时空尺度的作用强度主要取决于他们彼此的连接结构和强度 [40] 。扰动 因素连通性的上升可以提升系统扰动对粮食生产转型的影响程度，高水平的连通性可以 促进干扰后系统功能的恢复，并激发社会制度和管理模式的改变 [29] 生产模式的改变，进而推动粮食生产的生态化转型 [42] 。城乡融合发展是优化城镇化发展 格局与过程的重要手段和方法，协调推动城镇化进程与粮食生产转型过程是我国实现农 业现代化的重要内容，二者耦合与协调发展是乡村有序转型的重要保障。 4.2 乡村振兴战略与粮食生产转型 突出乡村振兴战略在城乡转型发展中的关键意义，为推动粮食生产转型注入活力。 乡村振兴战略的提出与落实，是对过去城镇化进程中长期"重城轻乡"政策的及时纠 正。乡村的持续衰退不利于城乡的良性发展，也同样阻碍了粮食生产转型的进程，乡村 地区"不留人、不养人" "一方水土难养一方人" "种粮大县与财政穷县问题"和"农村 空心化与乡村病盛行"等乡村发展问题，直接导致粮食生产"内卷化"现象 [43] (单位耕 地面积的投入增大，并不能带来更多的收益) ，粮食生产的生态环境环境问题突出。乡村 振兴战略中发挥粮食生产转型的基础带动作用，促进乡村地区"一二三"产业的融合发 展，推动粮食生产的专业化和优质化路线，提高粮食生产的附加值 [44] ，完善种粮补贴政 策，加大政策倾斜力度支持种粮核心区开展农业结构调整。此外，依据不同乡村地域类 型和乡村转型发展阶段，研究协调推动粮食生产转型与乡村转型发展的路径，以乡村振 兴战略的实施为契机，推动粮食生产的良性转型。结合乡村振兴工程地理学与农业地理 工程技术措施 [6]…”

Spatiotemporal evolution and the detection of key drivers in the resilience of cultivated land system in major grain‐producing regions of China

“…However, this does not affect the rapid growth and extensive use of resilience theory, which has developed from a simple attribute description to a relatively complete theoretical system. It has greatly influenced global momentous scientific issues, including sustainable development (Ge et al, 2017). Currently, research on resilience has vastly increased, and the analysis on concept connotation, the construction of evaluation system, and the analysis of influencing factors are the core contents (Li, Kappas, & Li, 2018; Li, Lin, et al, 2019).…”