本文首先采用定量的预测方法对中国2050年人口规模、人均粮食消费量、耕地面积、粮经比、复种指数、耕地粮食单产、耐盐水稻生产等基础数据进行预测，以期得到较为合理的预测值；然后根据供需平衡理论计算2050年粮食缺口及粮食自给率的值，从宏观层面评价中国粮食安全状况；最后根据预测结果分析，设定不同自给率情景下，探讨解决未来粮食缺口的主要方式，对如何补充中国粮食需求给出了部分解决思路。
3.基础数据预测与分析
3.1.人口规模预测
本文采用时序神经网络模型以预测人口变化趋势。与传统自回归方法相比，神经网络具有强大的非线性映射能力，具有反馈和记忆的功能，可以较好的拟合非线性函数，因此时序神经网络模型适用人口数量预测，数学表达式为[10]：
Figure1.China’spopulationforecasttrendin2050
Table1.PopulationforecastresultsofChinafrom2018to2050(Unit:10,000people)
3.2.人均粮食消费水平预测
国际粮食农业组织提出，人均粮食消费量不低于400千克，但人均粮食消费400千克仅是保持我国居民以素食为主的粮食消费的消费标准。生活水平的提高和居民膳食结构的调整，促使居民对肉、蛋、奶制品和其他需求在不断的增加，所以中国目前的人均粮食消费需求远在400千克之上。2017年粮食净进口量为12,782万吨，粮食生产量为66,160万吨，人均粮食产量为445千克，估算人均粮食消费量约为568千克。
由于人均粮食消费的实际值难以测算，但基于“刚性递增约束”原理对人均粮食消费进行估算，可以较为合理的研究未来人均粮食消费水平。其原理在于人类的生理特征和营养学决定了粮食消费的恒定值是不会改变的；同时人们的粮食消费习惯会随着生活水平的提而不断的上升，最后人均粮食消费量将会稳定维持在一定的水平区间之上。
姚万军2016年根据国际经验，对发达国家的粮食消费与经济发展进行研究，发现人均粮食消费需求与经济发展呈“倒U型”关系[11]。也就是说人均粮食消费需求会随着经济发展水平的提高而增加，当经济水平发展到一定的程度时，人均粮食消费需求增长率达到顶峰，随后人们会遵循膳食营养均衡理念科学调整膳食结构，粮食需求增长率将会有所下降。粮食长期需求模型为：
人均粮食需求。
Table2.Growthrateoffooddemandfrom2001to2050
3.3.耕地面积预测
Table3.Changesofcultivatedlandareafrom2002to2017(Unit:10,000hectares)
3.4.粮经比趋势预测
1978年我国粮食和经济作物的播种面积的比值为80:20，但是随着种植结构的调整，1988年我国粮食和经济作物的播种面积之比为76:24，十年间种植结构已经发生了明显的变化；1998年粮食和经济作物的播种面积之比为73:27，与1978~1988年之间农业种植结构调整幅度基本一致；2008年粮食和经济作物的播种面积之比为70:30，在此期间农业种植结构出现了粮食播种总面积逐年减少后又进入缓慢恢复的阶段；2009~2017年粮食和经济作物的播种面积之比稳定在71:29。
Table4.Ratiooftotalsownareaofgraincropstototalsownareaofcashcropsfrom1978to2017
3.5.复种指数预测
Table5.MultiplecroppingindexofcultivatedlandinChinafrom1978to2017(Unit:10,000hectares)
其中A为农业复种指数，t为预测年，拟合系数达到0.9165水平，模拟效果良好。对预测年进行计算，得到2050年的农业复种指数为134%。
3.6.粮食单产水平预测
Figure2.Forecastofgrainyieldperunitareafrom2018to2050
3.7.非耕地产粮趋势预测
非耕地产粮目前主要是盐碱地上耐盐水稻的产粮，耐盐水稻指的是抗盐抗碱性水稻，经过培育，耐盐水稻已经可以在6%盐度灌溉水条件下实现水稻的量产。2018年，耐盐水稻研究中心选取山东青岛城阳区、新疆喀什岳普湖、黑龙江大庆、山东东营和浙江温州同时播种插秧，这五处试验基地基本覆盖了我国主要的盐碱地类型。其中山东青岛阳城区试验田实际单产3920.7千克/公顷；新疆喀什地区岳普湖县试验田，单产远远超过了4500千克/公顷，实际单产达到8235千克/公顷；黑龙江大庆试验田种植耐盐水稻实际平均单产为3163.5千克/公顷；山东东营试验田产量6000千克/公顷。预计通过8~10年的努力，到2028~2030年全国可推广种植667万公顷的耐盐水稻品种，平均单产预计至少可达到4500千克/公顷以上[12]。基于耐盐水稻的培育技术水平的发展和提高，且盐碱地的经过种植耐盐水稻可逐渐改良土壤肥力，耐盐水稻的大面积推广和种植具有十分重要的意义。
基于耐盐水稻单位面积单产的不断提升，其规模经济效益必然会促使耐盐水稻的大面积推广，可以推定认为到2050年耐盐水稻的平均单产可达到6000千克/公顷。在中国10,000万公顷的盐碱地资源中，大约有2000万公顷适合改造成耐盐水稻种植田，按平均单产6000千克/公顷计算，耐盐水稻的粮食总产量可达到12,000万吨。
4.不同情景下的粮食供需平衡分析
4.1.2050年中国粮食供需情况预测
2050年粮食供给可分为耕地产粮供给和非耕地产粮供给两部分。2050年耕地总产量为73,283.58万吨；非耕地产粮供给按照耐盐水稻一年一季的种植方式计算2050年非耕地总产量可达12,000万吨。所以，到2050年中国粮食总产量可达85,283.58万吨。
2050年预测人口达到149,828.70万人，人均粮食消费需求量是640千克，在不包含国家粮食储备需求的前提下，中国粮食需求量为95,890.37万吨。
Table6.GrainsupplyanddemandinChinain2050(Unit:tenthousandtons,%)
4.2.基于粮食完全自给情景下的粮食供需平衡分析
针对国内粮食发展情势，国家提出了“自给为主，立足国内、确保产能、适度进口、科技支撑”的国家粮食安全战略，坚守谷物自给和口粮品质安全的粮食安全底线，保障粮食自给是目前粮食安全主要战略。习近平同志提出，任何时候中国人的饭碗都改牢牢端在自给手里，饭碗里应该装的是中国粮。所以，基于此政策背景，探讨在粮食安全完全自给的情景下，我国粮食供需如何实现平衡。
若要实现粮食完全自给，我国2050年粮食缺口量将达到10,606.79万吨。按照2050年粮食单产水平和粮食播种面积占农作物播种面积比例计算，还要增加1800万公顷耕地才得以实现粮食完全自给。也就是说，在基于2050年完全实现粮食自给的情境下，在保证现有的耕地面积前提下增加耕地面积到14,266万公顷以上，即在实行更严格的耕地保护制度的基础上，还需增加耕地1806万公顷。同时，从完全基于粮经比调整以达到粮食完全自给基础上分析，在2050年粮食作物播种总面积为11,713万公顷的基础上，还需增加1693万公顷的粮食播种面积，则粮经比应调整为80:20才能满足粮食完全自给的水平，以目前的经济发展水平看，这是不合理的。
若完全基于我国的非耕地产量路径以满足粮食供给，测算2050年的粮食缺口量为10,606.79万吨，若要粮食完全自给，且基于盐碱地生产耐盐水稻6000千克/每公顷、一年一季的生产水平计算，则需在改良利用2000万公顷耕地的基础再开发1766万公顷的盐碱地才能补足粮食缺口，且耐盐水平产量必需达到6000千克/每公顷的水平。
Figure3.Proportionalrelationbetweengrainyieldplantingareaandgrainsownareainsaline-alkalilandat100%self-suffi-ciencylevel
4.3.粮食自给率等于95%情景下的粮食供需平衡分析
若基于粮食适度进口、口粮自给的前提下，将粮食安全自给率设为95%是《国家粮食安全发展规划》对保障国内粮食安全提出标准线。达到粮食安全自给率95%，则意味着2050年对国内粮食提出的生产需求为91,095.85万吨，与2050年粮食总产量存在5812.27万吨的粮食缺口。
从耕地产粮路径分析，一方面需要增加929万公顷的粮食播种面积；按照2050年70%的粮食播种面积占农作物播种面积比例计算，还要增加987万公顷耕地种粮，即需13450.67万公顷耕地。2050年若仍能保有2017年13,486.67万公顷的耕地即可实现粮食95%自给率目标，同时保证耕地的整体产粮水平同时提升。另外可以考虑调整粮食播种面积和农作物播种总面积之比，当粮食播种总面积占农作物总面积75%以上时，亦可基本实现粮食自给率95%的目标。
若是从非耕地产粮路径分析，盐碱地平均单产生产耐盐水稻60,000千克/公顷，需要在开发2000万公顷盐碱地种植耐盐水稻的基础上再改良968万公顷的盐碱地生产耐盐水稻，同样保证60,000千克/公顷的单产水平前提下才能实现粮食95%的自给率。
Figure4.Proportionalrelationbetweengrainyieldplantingareaandgrainsownareainsalineandalkalinelandat95%self-sufficiencylevel
5.总结与展望
然而本文虽然对影响粮食安全的因素作了较为全面分析，然而由于影响未来粮食供需的因素很多，从以往经验来看，技术进步对于粮食增产的影响极大，本文仅考虑了耐盐水稻培育的技术增长因素，对其他可能的技术进步因素考虑略有不足。另外对耕地撂荒和轮作等影响粮食耕作面积预测的方法也过于主观，可能会在一定程度上影响研究结果，这是后续研究应该注意的问题。