我國(guó)糧食生產(chǎn)格局的區(qū)域變化及其驅(qū)動(dòng)因素分析

我國(guó)糧食生產(chǎn)格局的區(qū)域變化及其驅(qū)動(dòng)因素分析

糧食生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展密切相關(guān)，在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著極其重要的作用。中國(guó)人多地少,糧食生產(chǎn)具有特殊的重要性。眾多研究表明,解決中國(guó)的糧食安全問題必須要立足國(guó)內(nèi),提高糧食生產(chǎn)綜合能力并維持較高的自給率水平。雖然自1990年以來,我國(guó)的糧食單產(chǎn)和總產(chǎn)水平穩(wěn)定發(fā)展,尤其是近年來連年豐收,全國(guó)總量基本可以滿足糧食供需平衡,然而區(qū)域間的糧食自給率存在明顯的失衡現(xiàn)象。因此,研究我國(guó)區(qū)域間糧食生產(chǎn)格局的變化,探明其關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素,是實(shí)現(xiàn)區(qū)域間供求總量平衡,保證國(guó)家糧食長(zhǎng)期安全的重要內(nèi)容之一。近年來,國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)不同農(nóng)業(yè)分區(qū)、省以及縣市尺度的糧食生產(chǎn)狀況開展了大量的研究。然而這些研究關(guān)注的焦點(diǎn)在于國(guó)家和省區(qū)層面糧食生產(chǎn)的總量和主要糧食作物的產(chǎn)量與單產(chǎn)水平等,對(duì)不同糧食作物生產(chǎn)的變化趨勢(shì)、區(qū)域間差異和生產(chǎn)重心變化以及驅(qū)動(dòng)因子的研究較少,不利于我國(guó)糧食安全戰(zhàn)略的科學(xué)決策。為此,本研究以省(區(qū))為基本研究單元,對(duì)近30年來我國(guó)主要糧食作物(水稻、小麥、玉米)生產(chǎn)的區(qū)域格局變化及其驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了系統(tǒng)分析,以期為我國(guó)區(qū)域糧食增產(chǎn)和糧食安全戰(zhàn)略決策提供理論依據(jù)。1研究區(qū)域和方法1.1糧食生產(chǎn)區(qū)域格局與糧食種植區(qū)域格局的動(dòng)態(tài)變化分析以我國(guó)大陸(因資料收集問題,臺(tái)灣省、香港與澳門特別行政區(qū)除外)31個(gè)省、市、自治區(qū)為研究區(qū)域,并按照地理位置劃分為七大糧食產(chǎn)區(qū),從時(shí)間與空間的角度比較我國(guó)1981—2008年水稻、小麥和玉米主要糧食作物生產(chǎn)的區(qū)域格局及其驅(qū)動(dòng)因素。七大糧食主產(chǎn)區(qū)劃分如下:華北包括北京、天津、河北、內(nèi)蒙和山西,東北包括黑龍江、吉林和遼寧,華東包括上海、江蘇、浙江、安徽、福建、江西和山東,華中包括河南、湖北和湖南,華南包括廣東、廣西和海南,西南包括重慶、四川、貴州、云南和西藏,西北包括陜西、甘肅、青海、寧廈和新疆。1.2數(shù)據(jù)來源1.3主要研究方法1.3.1年的數(shù)量及研究要素的空間變化公式(1)和(2)分別為研究要素重心的經(jīng)度與緯度,因此P(xj,yj)代表了研究要素第j年重心的地理坐標(biāo)。式中:Qij表示研究要素在第i個(gè)省份第j年的數(shù)量情況;xi與yi表示第i個(gè)省份的地理中心的經(jīng)緯度坐標(biāo)。公式(3)和(4)分別為研究要素在不同年份間的重心移動(dòng)方向和移動(dòng)距離。式中:θ與dm分別表示研究要素重心移動(dòng)的方向與距離;yk+m和yk分別表示研究要素在第k+m年和第k年的緯度坐標(biāo);xk+m和xk分別表示研究要素在第k+m年和第k年的經(jīng)度坐標(biāo)。將上述公式與參數(shù)輸入ArcGIS9.2軟件中進(jìn)行運(yùn)算與處理,分別計(jì)算出三大糧食作物播種面積和總產(chǎn)量歷年重心位置及空間移動(dòng)情況。1.3.2水稻播種時(shí)效變化率為定量分析引起糧食產(chǎn)量變化的主要原因,本研究將播種面積、單產(chǎn)、播種面積的年變化率以及單產(chǎn)的年變化率等直接影響到糧食產(chǎn)量的因素定義為內(nèi)部驅(qū)動(dòng)因素,采用龍卷風(fēng)圖(Tornadodiagram)定量分析了1981—2008年單一內(nèi)部驅(qū)動(dòng)因素在其他因素處于基準(zhǔn)水平情況下時(shí)對(duì)三大糧食作物和糧食總產(chǎn)的影響。播種面積的年變化率計(jì)算公式如下:式中:ΔA為播種面積的年變化率;Ai+1和Ai分別為當(dāng)年與前一年水稻播種面積。單產(chǎn)的年變化率計(jì)算公式如下:式中:ΔY為單產(chǎn)的年變化率;Yi+1和Yi分別為當(dāng)年與前一年水稻單產(chǎn)?；鶞?zhǔn)水平以各因素1981—2008年的平均值為準(zhǔn),而最高與最低水平則以各因素的最大和最小值為準(zhǔn)。1.3.3數(shù)據(jù)來源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)將與糧食總產(chǎn)相關(guān)的諸如社會(huì)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入和氣候因素等定義為外部驅(qū)動(dòng)因素,外部驅(qū)動(dòng)因素的驅(qū)動(dòng)力采用灰色關(guān)聯(lián)度分析模型進(jìn)行計(jì)算?？紤]到我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的實(shí)際情況和資料收集與數(shù)據(jù)的可獲取性,以1981—2008年我國(guó)三大糧食作物產(chǎn)量為母因素序列,選擇社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)6項(xiàng):年末總?cè)丝?X1)、年末農(nóng)民人口(X2)、第一產(chǎn)業(yè)GDP(X3)、第二產(chǎn)業(yè)GDP(X4)、第三產(chǎn)業(yè)GDP(X5)和農(nóng)民人均純收入(X6);農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入指標(biāo)4項(xiàng):農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力(X7)、化肥施用量(X8)、農(nóng)村用電量(X9)和有效灌溉面積(X10);氣候因素指標(biāo)2項(xiàng):水災(zāi)受災(zāi)面積(X11)和旱災(zāi)受災(zāi)面積(X12)。上述12項(xiàng)與糧食產(chǎn)量密切相關(guān)的指標(biāo)作為子因素序列,數(shù)據(jù)分析采用DPS7.5軟件進(jìn)行。2結(jié)果與分析2.1三個(gè)糧食生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的變化2.1.1水稻種植面積年際變化水稻是我國(guó)的第一大糧食作物,總產(chǎn)量從1981年的14395.5×104t增加到2008年的19189.6×104t(圖1-A),其間經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段,即從1981年至1999年為穩(wěn)定增長(zhǎng)階段,并在1999年達(dá)到水稻總產(chǎn)的歷史最高峰19848.3×104t;從2000年至2003年為滑坡階段,水稻總產(chǎn)在4年內(nèi)連續(xù)下滑,并跌落至2003年的16065.6×104t;而從2004年至今,水稻生產(chǎn)迎來了快速恢復(fù)階段,總產(chǎn)量連年增加,2008年達(dá)到了19189.6×104t,但仍未達(dá)到歷史最高水平。水稻種植面積總體來看呈逐漸減少的趨勢(shì)(圖1-B),已經(jīng)從1981年的33295.0×103hm2下降到了2008年的29241.1×103hm2,其中歷史最低點(diǎn)為2003年的26507.8×103hm2。從水稻生產(chǎn)空間格局來看(圖2),1981—2008年?yáng)|北與華中地區(qū)水稻的產(chǎn)量與播種面積占全國(guó)總產(chǎn)量與總播種面積的比例總體呈增加的趨勢(shì),其中東北水稻產(chǎn)量與播種面積占全國(guó)比例2000s比1980s分別增加了7.20%和6.13%,增長(zhǎng)迅速。與之相反的則是華東、華南與西南地區(qū)水稻生產(chǎn)呈總體下滑的趨勢(shì),特別是華東地區(qū)的產(chǎn)量與播種面積2000s比1980s分別下降了5.44%和4.20%。受東北地區(qū)水稻生產(chǎn)快速發(fā)展的影響,我國(guó)水稻總產(chǎn)的重心以平均9.82km·a-1的速度向東北方向偏移了275km,由湖南省汨羅市移動(dòng)至湖北省紅安縣,而種植面積的重心則以平均7.79km·a-1的速度向東北方向偏移了218km,由湖南省岳陽(yáng)縣移動(dòng)至湖北省黃陂區(qū)(表1)。2.1.2小麥種、小麥產(chǎn)量下降迅速?gòu)男←溕a(chǎn)的空間格局來看(圖3),華東與華中地區(qū)的小麥產(chǎn)量與播種面積占全國(guó)的比例顯著上升,華北地區(qū)保持穩(wěn)中有升,而其他地區(qū)則表現(xiàn)為不同程度的下降趨勢(shì)。特別是東北地區(qū),小麥播種面積由1981年占全國(guó)的6.63%下降到2008年的1.08%,產(chǎn)量更是由5.62%下降到了0.86%。受小麥生產(chǎn)“北退南進(jìn)”的影響,我國(guó)小麥的產(chǎn)量重心以平均2.07km·a-1的速度向東偏南方向移動(dòng)了58km,由山西省晉城市到達(dá)河南省武陟縣,而播種面積重心則以平均3.61km·a-1的速度向正南方向移動(dòng)了101km,由山西省高平市移動(dòng)到河南省孟州市(表1)。2.1.3玉米生產(chǎn)的總體變化玉米生產(chǎn)發(fā)展速度迅速,進(jìn)入21世紀(jì)以來,已經(jīng)取代小麥,成為我國(guó)第二大糧食作物。玉米總產(chǎn)從1981年的5920.5×104t增加到2008年的16591.4×104t,增加了2.80倍(圖1-A)。玉米總產(chǎn)的發(fā)展也可分為3個(gè)階段,但與水稻和小麥的發(fā)展趨勢(shì)存在差異,其中1981—1996年為緩慢增長(zhǎng)階段,總產(chǎn)量以每年386.6×104t的趨勢(shì)增加,而1997—2003年為過渡階段,玉米總產(chǎn)在波動(dòng)中上升,而2004—2008年,則迎來了玉米生產(chǎn)的快速發(fā)展時(shí)期,在這一階段總產(chǎn)量以每年647.8×104t的幅度快速增加。從玉米的播種面積變化來看(圖1-B),1981—2008年一直呈上升的趨勢(shì),總體來看以每年379.5×103hm2的速度增加。從玉米生產(chǎn)的空間格局來看(圖4-A),東北與華北是我國(guó)玉米主產(chǎn)區(qū),總產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)的比例一直保持在30%和20%左右,但東北地區(qū)玉米生產(chǎn)以雨養(yǎng)為主,受年際間氣象條件影響,產(chǎn)量的波動(dòng)性較大,華東和西南地區(qū)產(chǎn)量近年來呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),其他地區(qū)則保持穩(wěn)定。玉米播種面積同樣表現(xiàn)為東北和華北地區(qū)穩(wěn)定增加,華東和西南地區(qū)持續(xù)減少(圖4-B)。由于東北和華北地區(qū)玉米生產(chǎn)的增強(qiáng)以及華東和西南生產(chǎn)的滑落,其產(chǎn)量重心和播種面積重心同時(shí)向北偏東方向移動(dòng),其中產(chǎn)量重心以平均6.57km·a-1的速度偏移了184km,由河北省曲周縣到達(dá)河北省肅寧縣,播種面積重心則以平均4.39km·a-1的速度偏移了123km,由河北省曲周縣到達(dá)河北省深州市(表1)。2.2三個(gè)糧食結(jié)構(gòu)變化的驅(qū)動(dòng)因素分析2.2.1平均產(chǎn)量和極值以1981—2008年三大作物生產(chǎn)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用龍卷風(fēng)圖方法計(jì)算了影響這一時(shí)期糧食產(chǎn)量變化的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)因素。表2為三大作物各驅(qū)動(dòng)因素的基準(zhǔn)值、最低值以及最高值,以基準(zhǔn)值為標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算了水稻、小麥和玉米的平均產(chǎn)量以及各個(gè)極值條件下可能引起的產(chǎn)量波動(dòng)。由圖5可知,單產(chǎn)和播種面積是導(dǎo)致水稻總產(chǎn)波動(dòng)的主要內(nèi)部驅(qū)動(dòng)因素,而播種面積和播種面積年變化率則是小麥和玉米總產(chǎn)波動(dòng)的關(guān)鍵內(nèi)部驅(qū)動(dòng)因素。其中需要說明的是,近幾十年來我國(guó)水稻的單產(chǎn)水平不斷提高,特別是進(jìn)入2000s以來,已經(jīng)基本保持在6000kg·hm-2以上,而在水稻單產(chǎn)達(dá)到一定高度的情況下,穩(wěn)定水稻播種面積對(duì)保持水稻總產(chǎn)更為重要。因此,穩(wěn)定播種面積是保障三大糧食作物總產(chǎn)的關(guān)鍵因素。2.2.2影響糧食產(chǎn)量增長(zhǎng)的外部因素運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度模型對(duì)影響三大作物產(chǎn)量的外部驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了分析,按照模型特點(diǎn)并參考以往研究成果,設(shè)定當(dāng)取值在0.8~1.0范圍內(nèi)時(shí)為強(qiáng)相關(guān)。結(jié)果表明(表3),影響水稻總產(chǎn)的外部驅(qū)動(dòng)因素包括5項(xiàng),由高到低分別為農(nóng)村人口、總?cè)丝?、有效灌溉面積、水災(zāi)面積、旱災(zāi)面積;影響小麥生產(chǎn)的外部驅(qū)動(dòng)因素包括6項(xiàng),由高到低分別為有效灌溉面積、總?cè)丝?、農(nóng)村人口、旱災(zāi)面積、水災(zāi)面積、化肥施用量;影響玉米生產(chǎn)的外部驅(qū)動(dòng)因素包括7項(xiàng),由高到低分別為有效灌溉面積、總?cè)丝?、農(nóng)村人口、化肥使用量、旱災(zāi)面積、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、水災(zāi)面積。三大作物的共同驅(qū)動(dòng)因素包括了總?cè)丝凇⑥r(nóng)村人口、有效灌溉面積和旱災(zāi)面積等。由此可見總?cè)丝谑球?qū)動(dòng)我國(guó)糧食作物產(chǎn)量增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素,隨著人口數(shù)量的增加,我國(guó)的糧食總產(chǎn)必須要保持同步增長(zhǎng),才能滿足未來的糧食需求。農(nóng)村人口的下降與糧食增長(zhǎng)關(guān)系同樣密切,這表明農(nóng)村中存在剩余勞動(dòng)力,通過引導(dǎo)農(nóng)村勞動(dòng)力從事其他產(chǎn)業(yè),有利于提高糧食生產(chǎn)效率。此外有效灌溉面積與產(chǎn)量存在正相關(guān),而旱災(zāi)和水災(zāi)面積與產(chǎn)量存在負(fù)相關(guān),這說明我國(guó)的農(nóng)田基礎(chǔ)建設(shè)還比較薄弱,通過加強(qiáng)農(nóng)村水利建設(shè)、改善農(nóng)田抵御自然災(zāi)害能力,也是未來保證糧食增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的途徑之一。三大糧食作物的驅(qū)動(dòng)因素之間還存在差異,如小麥和玉米產(chǎn)量與化肥施用量和有效灌溉面積關(guān)系密切,玉米產(chǎn)量還與農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力關(guān)系密切等。3區(qū)域格局變化,糧食生產(chǎn)企業(yè)面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)的挑戰(zhàn)本研究利用糧食作物生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析了1981—2008年我國(guó)水稻、小麥和玉米的生產(chǎn)格局區(qū)域變化特征及其驅(qū)動(dòng)因素,結(jié)果表明:1)改革開放以來,我國(guó)的糧食生產(chǎn)格局發(fā)生了較大變化,其中水稻生產(chǎn)以東北和華中增長(zhǎng)較為迅速,與之相對(duì)應(yīng)的是華東和華南等傳統(tǒng)水稻種植區(qū)域的比例下降較快;小麥生產(chǎn)以華東與華中地區(qū)在全國(guó)的比例顯著上升,華北地區(qū)保持穩(wěn)中有升,而其他地區(qū)則表現(xiàn)為不同程度的下降;玉米生產(chǎn)無論種植面積和產(chǎn)量近30年來一直保持上升的趨勢(shì),特別是東北和華北地區(qū)依然是玉米的主要生產(chǎn)區(qū)域。2)受區(qū)域糧食生產(chǎn)格局變化影響,我國(guó)水稻的生產(chǎn)重心持續(xù)向東北方向偏移,其中水稻總產(chǎn)重心向東北方向偏移了275km,而播種面積重心則偏移了218km;而華東和華中小麥生產(chǎn)能力的提升導(dǎo)致小麥總產(chǎn)重心向東偏南方向移動(dòng)58km,而播種面積重心則向正南方向移動(dòng)了101km,小麥生產(chǎn)重心的南移與我國(guó)水資源分布相一致,有利于實(shí)現(xiàn)小麥生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展;玉米生產(chǎn)受東北和華北地區(qū)玉米生產(chǎn)的增強(qiáng),其產(chǎn)量重心和播種面積重心同時(shí)向北偏東方向移動(dòng)了184和123km。3)龍卷風(fēng)圖分析表明,在單產(chǎn)穩(wěn)定的前提下,播種面積是影響我國(guó)三大糧食作物生產(chǎn)的關(guān)鍵內(nèi)部驅(qū)動(dòng)因素,特別是近30年來水稻和小麥播種面積持續(xù)下降,對(duì)我國(guó)糧食安全影響較大。因此,要以市場(chǎng)機(jī)制來調(diào)控,以區(qū)域資源條件為依托,做好糧食作物生產(chǎn)布局,穩(wěn)定糧食作物播種面積,同時(shí)加強(qiáng)后備土地資源的開發(fā),確保糧食生產(chǎn)穩(wěn)中有升。4)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入以及氣候條件等因素同樣影響到我國(guó)糧食生產(chǎn)的穩(wěn)定性,其中總?cè)丝诘某掷m(xù)增加要求我國(guó)的糧食總產(chǎn)必須持續(xù)增加;有效灌溉面積、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力和化肥投入量對(duì)糧食增產(chǎn)的正面效應(yīng)較大,而旱災(zāi)與水災(zāi)的成災(zāi)面積對(duì)糧食生產(chǎn)存在負(fù)面效應(yīng)。因此,加強(qiáng)農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),加強(qiáng)農(nóng)業(yè)抗災(zāi)能力,是保障糧食增產(chǎn)的重要途徑。糧食生產(chǎn)既受區(qū)域資源稟賦條件的影響,也受區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的影響。我國(guó)的糧食生產(chǎn)在各種因素的相互作用下表現(xiàn)出較大的波動(dòng)性和區(qū)域差異性,而區(qū)域集中化的趨勢(shì)逐漸明顯。近30年來,氣候變化導(dǎo)致北方地區(qū)逐漸變暖和農(nóng)業(yè)技術(shù)條件不斷改善,特別是化肥、地膜以及優(yōu)良品種廣泛應(yīng)用。我國(guó)北方地區(qū)高產(chǎn)耕地面積不斷增加,通過農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,優(yōu)質(zhì)玉米、小麥和水稻等產(chǎn)量持續(xù)提升,使我國(guó)糧食生產(chǎn)重心逐漸由南方向北方推移。并且隨著我國(guó)東部與南部地區(qū)城市化進(jìn)程的不斷加深,導(dǎo)致上述地區(qū)土地利用非農(nóng)化加速。而為保障我國(guó)生態(tài)環(huán)境的安全與健康發(fā)展,我國(guó)西部地區(qū)還將繼續(xù)推行退耕、還林、還草的政策,因此這些因素將會(huì)在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)對(duì)我國(guó)糧食生產(chǎn)格局產(chǎn)生重大影響,而東北、華北等地區(qū)的糧食生產(chǎn)在全國(guó)的地位將會(huì)更加突出。特別是東北地區(qū)由于農(nóng)業(yè)開發(fā)歷史較晚,農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境較其他糧食主產(chǎn)區(qū)要好,加之自然資源豐富,通過調(diào)整種植業(yè)與農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、合理開發(fā)利用后備土地資源與水資源,改造中低產(chǎn)田,加大物質(zhì)、科技投入,以及加強(qiáng)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等政策調(diào)控,糧食增產(chǎn)潛力大,將成為21世紀(jì)中國(guó)糧食增產(chǎn)最具潛力的地區(qū)之一。華北地區(qū)在糧食生產(chǎn)上處于較為重要的地位,但從地區(qū)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展趨勢(shì)看,受區(qū)域城市化加速、地區(qū)人口增長(zhǎng)、耕地減少以及農(nóng)業(yè)水資源嚴(yán)重不足的制約,糧食增產(chǎn)的潛力有限,糧食生產(chǎn)在全國(guó)的地位將有可能下降。就目前趨勢(shì)來看,我國(guó)糧食生產(chǎn)重心向東北和中部推移的情況可能還將持續(xù)一段時(shí)間。另一方面,糧食生產(chǎn)重心的北移對(duì)我國(guó)糧食安全保障也存在不利的影響。農(nóng)業(yè)水資源短缺是制約我國(guó)北方農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題,我國(guó)北方地區(qū)人口和耕地面積分別占全國(guó)的