1980基于LMDI模型的中國(guó)糧食產(chǎn)量變化及作物構(gòu)成分解研究

1980基于LMDI模型的中國(guó)糧食產(chǎn)量變化及作物構(gòu)成分解研究

糧食生產(chǎn)的時(shí)空分布是導(dǎo)致區(qū)域糧食供求不平衡的重要原因，引起了學(xué)術(shù)界和政府機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注。國(guó)內(nèi)研究者多采用基尼系數(shù)、重心模型、空間關(guān)聯(lián)分析模型等揭示糧食產(chǎn)量或增加量的分異格局,采用區(qū)位商、比較優(yōu)勢(shì)模型等探討農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的時(shí)空特征,為明確我國(guó)中長(zhǎng)期糧食的增產(chǎn)方向和制定區(qū)域糧食增產(chǎn)方案決策提供依據(jù)。研究結(jié)果表明,我國(guó)糧食生產(chǎn)的區(qū)域集中化程度在波動(dòng)中提高;東部地區(qū)的糧食生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)逐步減弱,糧食生產(chǎn)日趨向東北和中部地區(qū)集中,“北進(jìn)中移”的態(tài)勢(shì)明顯,小麥、玉米和稻谷生產(chǎn)呈現(xiàn)不同的變化特征。耕地資源稟賦、光熱條件和水土資源利用方式?jīng)Q定了糧食生產(chǎn)大的區(qū)域格局,而比較效益、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等因素促使區(qū)域糧食生產(chǎn)格局發(fā)生變化。明確中國(guó)糧食產(chǎn)量增加的主要貢獻(xiàn)因子及其貢獻(xiàn)程度,對(duì)于及時(shí)調(diào)整農(nóng)業(yè)政策、保持和提升糧食生產(chǎn)能力有重要的意義。一些學(xué)者采用貢獻(xiàn)因素分解方法研究糧食增產(chǎn)的作物貢獻(xiàn)和地區(qū)貢獻(xiàn),但分解過(guò)程中的殘差和“0”值問(wèn)題對(duì)結(jié)果存在較大影響。Ang提出的對(duì)數(shù)平均迪氏分解方法(LogarithmicMeanWeighDivisionIndexMethod,LMDI)能消除分解過(guò)程中的殘差和“0”值問(wèn)題,提高了結(jié)果分析的準(zhǔn)確程度。金濤等基于糧食產(chǎn)量計(jì)量模型,運(yùn)用LMDI方法分析江蘇省糧食生產(chǎn)時(shí)空變化的影響因素;劉玉等基于LMDI模型研究了黃淮海地區(qū)糧食產(chǎn)量增加的因素貢獻(xiàn)。但這些研究只是總量分析,沒(méi)有揭示不同時(shí)期各類(lèi)作物單產(chǎn)或者播種面積對(duì)糧食總產(chǎn)量變化的貢獻(xiàn)程度。鑒于此,本文首先分析中國(guó)1980—2010年不同糧食作物變化的時(shí)空格局;在此基礎(chǔ)上,建立糧食生產(chǎn)因素分解的對(duì)數(shù)平均迪氏指數(shù)模型,并對(duì)中國(guó)31個(gè)省域(由于資料限制,未計(jì)算香港、澳門(mén)和臺(tái)灣地區(qū))糧食增加的因素貢獻(xiàn)進(jìn)行分解和時(shí)空差異比較,定量分析糧食產(chǎn)量變化的主要因素及其差異。1研究方法和數(shù)據(jù)來(lái)源1.1糧食生產(chǎn)變化量的計(jì)算根據(jù)中國(guó)糧食統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的特點(diǎn),本文將糧食總產(chǎn)量分解為稻谷、小麥、玉米、大豆、薯類(lèi)和其他作物等6種作物產(chǎn)量,每種作物產(chǎn)量又分解為作物單產(chǎn)和播種面積的乘積。其中:G表示中國(guó)糧食總產(chǎn)量(t),Gij表示i省域第j種糧食作物的產(chǎn)量(t),Yij、Sij分別表示i省域第j種糧食作物的單產(chǎn)(t/hm2)和播種面積(hm2)。設(shè)基期的糧食總產(chǎn)量為G0(t),時(shí)期T的糧食總產(chǎn)量為GT(t),中國(guó)總的糧食生產(chǎn)變化量ΔGtot(t)可表示為:其中:ΔGY,ij、ΔGS,ij分別表示i省域第j種作物單產(chǎn)變化和播種面積變動(dòng)導(dǎo)致的糧食生產(chǎn)變化量(t)。本文采用LMDI模型進(jìn)行中國(guó)糧食生產(chǎn)變化量的加法分解:其中:GTij、G0ij分別表示時(shí)期T和基期i省域第j種糧食作物的產(chǎn)量(t)。當(dāng)某一因素效應(yīng)符號(hào)為正時(shí),該因素對(duì)糧食生產(chǎn)變動(dòng)起著正向影響;否則,就起著負(fù)向影響。由數(shù)據(jù)分析可知,1980—2010年的GTij、G0ij不存在相等的情況;當(dāng)某一年份Yij=0或者Sij=0時(shí),相應(yīng)的其他年份的作物產(chǎn)量也較低,為了便于分析,則不對(duì)該省的該種作物產(chǎn)量變化進(jìn)行分析。1.2糧食及農(nóng)戶(hù)數(shù)據(jù)本研究運(yùn)用中國(guó)全國(guó)及各省域(不包括香港、臺(tái)灣和澳門(mén))1980—2010年糧食、稻谷、小麥、玉米、大豆、薯類(lèi)和其他糧食作物的產(chǎn)量數(shù)據(jù)和播種面積數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性,1980—2008年糧食及稻谷、小麥、玉米、大豆、薯類(lèi)的產(chǎn)量數(shù)據(jù)和播種面積數(shù)據(jù)來(lái)源于《新中國(guó)農(nóng)業(yè)六十年統(tǒng)計(jì)資料》,2009—2010年的數(shù)據(jù)來(lái)自于《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》。由于海南省和重慶市的設(shè)立時(shí)間較晚,這兩個(gè)省市的前期數(shù)據(jù)按照最初設(shè)立年份的比例進(jìn)行分割獲得。2結(jié)果與分析2.1中國(guó)糧食生產(chǎn)總體結(jié)構(gòu)變化由圖1(a)可知,1980—2010年間,中國(guó)糧食作物播種面積波動(dòng)性下降,由1980年的117.23×106hm2下降到2010年的109.88×106hm2,合計(jì)下降了7.35×106hm2;其中14個(gè)年份在減少,合計(jì)-28.42×106hm2,16個(gè)年份在增加,合計(jì)增加了21.06×106hm2。從作物構(gòu)成看,稻谷、小麥、薯類(lèi)和其他作物的播種面積分別下降了3.26×106、4.79×106、0.65×106、10.09×106hm2,下降幅度分別為9.63%、16.62%、6.42%和59.18%;玉米播種面積明顯增加,增加量達(dá)到13.68×106hm2(增幅為68.08%),大豆播種面積增加了0.95×106hm2(增幅為13.13%)。稻谷、小麥、玉米、大豆、薯類(lèi)和其他作物的播種面積結(jié)構(gòu)由1980年的28.90:24.60:17.13:6.16:8.66:14.54調(diào)整為2010年的27.19:22.08:29.58:7.75:7.96:5.44,玉米、稻谷和小麥的播種面積合占78.84%。由圖1(b)可知,中國(guó)糧食總產(chǎn)量總體呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì),1980年為3.20×108t,2010年為5.46×108t,30a間增加了2.26×108t。從作物產(chǎn)量構(gòu)成看,稻谷、小麥和玉米的變化趨勢(shì)與糧食總產(chǎn)量的變化趨勢(shì)基本一致,是全國(guó)糧食產(chǎn)量增加的主要因素;大豆產(chǎn)量波動(dòng)幅度不大,特別是1993年之后基本上維持在0.14×108~0.17×108t;薯類(lèi)產(chǎn)量在整個(gè)研究期間變化也不顯著,1993年以來(lái)基本維持在0.30×108t;其他作物產(chǎn)量則呈現(xiàn)明顯的波動(dòng)性下降趨勢(shì)。稻谷、小麥、玉米、大豆、薯類(lèi)和其他作物的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)由1980年的43.65:17.22:19.53:2.48:8.96:8.17調(diào)整為2010年的35.82:21.08:32.43:2.76:5.70:2.21。玉米產(chǎn)量增加最顯著,稻谷、小麥和玉米產(chǎn)量合占89.33%。全國(guó)糧食單產(chǎn)呈現(xiàn)波動(dòng)式增長(zhǎng),代表豐產(chǎn)年的波峰和代表欠產(chǎn)年的波谷交替出現(xiàn)。整體上,糧食單產(chǎn)從2734kg/hm2增至2010年的4974kg/hm2,增幅為81.89%。從不同作物來(lái)看,小麥單產(chǎn)增加量較大,為2834kg/hm2;稻谷和玉米次之,分別增加了2423和2337kg/hm2;薯類(lèi)、大豆和其他作物單產(chǎn)的提升幅度較低,分別為730、672和482kg/hm2。2.2糧食產(chǎn)出對(duì)糧食采食量的影響采用LMDI模型計(jì)算得出1980—2010年間糧食播種面積和糧食單產(chǎn)對(duì)糧食總產(chǎn)量的貢獻(xiàn)。在自然環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素的綜合作用下,各因素對(duì)糧食產(chǎn)量的作用方向和作用強(qiáng)度呈現(xiàn)出顯著的差異性和波動(dòng)性特征。由圖2可知,①糧食單產(chǎn)因素對(duì)糧食總產(chǎn)量的貢獻(xiàn)值逐漸增大,是全國(guó)糧食總產(chǎn)量快速上升的主要推動(dòng)因素,與糧食總產(chǎn)量變化曲線(xiàn)基本吻合,波動(dòng)性也較劇烈,但這一貢獻(xiàn)效應(yīng)的增加量在逐漸減弱。30a間,糧食單產(chǎn)效應(yīng)以正效應(yīng)為主,21個(gè)年份為正效應(yīng),合計(jì)3.34×108t;9個(gè)年份為負(fù)效應(yīng),合計(jì)-0.87×108t,總效應(yīng)為2.47×108t,說(shuō)明糧食單產(chǎn)上升是全國(guó)糧食總產(chǎn)量增加的最主要因素。②糧食播種面積效應(yīng)總體為負(fù)值(-0.21×108t),16個(gè)年份的效應(yīng)為正值,合計(jì)0.91×108t;14個(gè)年份的效應(yīng)為負(fù)值,合計(jì)-1.11×108t,集中在1981—1985、1991—1995和1999—2003年3個(gè)時(shí)期。計(jì)算結(jié)果顯示,雖然糧食播種面積對(duì)糧食總產(chǎn)量的貢獻(xiàn)為負(fù)值,但播種面積與糧食總產(chǎn)量的協(xié)同效應(yīng)比較明顯,特別是1999—2003年期間,糧食播種面積的明顯下降直接導(dǎo)致糧食總產(chǎn)量的顯著下降;2003年以來(lái),在糧食播種面積和糧食單產(chǎn)效應(yīng)的正向促進(jìn)下,糧食總產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)了“九連增”。從分作物看,6種糧食作物的單產(chǎn)效應(yīng)均為正值,其中稻谷單產(chǎn)的正向效應(yīng)最為顯著,為0.78×108t,占糧食增加量的34.42%;小麥和玉米次之,分別為0.77×108和0.51×108t;其他作物、薯類(lèi)和大豆的單產(chǎn)效應(yīng)較低,分別為731×104、692×104和538×104t。玉米播種面積的正向效應(yīng)最為顯著,為0.64×108t,占糧食增加量的28.33%;稻谷、其他作物和小麥播種面積的負(fù)向效應(yīng)較為顯著,分別為-0.22×108、-0.21×108和-0.17×108t。可見(jiàn),稻谷、小麥和玉米單產(chǎn)的快速提升疊加上玉米播種面積的顯著增加是1980—2010年糧食總產(chǎn)量增加的主要貢獻(xiàn)因素。本文以5a為一時(shí)段,分別計(jì)算1980—1985、1986—1990、1990—1995、1996—2000、2000—2005和2006—2010年6個(gè)時(shí)段的糧食產(chǎn)量變化及其因素貢獻(xiàn)(表1)。在6個(gè)時(shí)段,糧食單產(chǎn)的貢獻(xiàn)全部為正值,而糧食播種面積的正負(fù)效應(yīng)交替出現(xiàn)。雖然糧食單產(chǎn)對(duì)糧食總產(chǎn)量具有顯著的正向促進(jìn)作用,但糧食單產(chǎn)引起的糧食產(chǎn)量變化在糧食總產(chǎn)量中的貢獻(xiàn)呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢(shì)。從分作物品種看,稻谷單產(chǎn)和小麥單產(chǎn)提升是1980—1985年糧食產(chǎn)量增加的主要因素;稻谷單產(chǎn)、玉米單產(chǎn)提升和玉米播種面積增加是1986—1990年全國(guó)糧食產(chǎn)量增加的主要貢獻(xiàn)因素,這一段時(shí)間也是中國(guó)糧食產(chǎn)量增加最快的時(shí)期;稻谷單產(chǎn)、小麥單產(chǎn)、玉米單產(chǎn)和玉米播種面積是1990—1995年全國(guó)糧食產(chǎn)量增加的主要因素,但稻谷播種面積的負(fù)向效應(yīng)顯著;稻谷播種面積和小麥播種面積的明顯減少和玉米單產(chǎn)的下降是1996—2000年全國(guó)糧食產(chǎn)量下降的主要因素,稻谷單產(chǎn)和小麥單產(chǎn)的提升對(duì)糧食產(chǎn)量下降起到了緩解作用;2000—2005年期間,雖然小麥播種面積的負(fù)向效應(yīng)顯著,但玉米單產(chǎn)和小麥單產(chǎn)的快速增加以及玉米播種面積的顯著擴(kuò)大最終使糧食產(chǎn)量增加了2185×104t;玉米播種面積繼續(xù)擴(kuò)大,加之稻谷、小麥播種面積的恢復(fù)性增長(zhǎng)及其單產(chǎn)的提升,使2006—2010年的糧食產(chǎn)量增加了6246×104t。2.3由于糧食生產(chǎn)效率的隨時(shí)間和空間的差異，個(gè)別省級(jí)食品產(chǎn)量的分解因素2.3.1糧食播種效應(yīng)由圖3可知,1980—2010年間,中國(guó)各省域之間糧食產(chǎn)量變化差異顯著。與1980年相比,2010年26個(gè)省域糧食產(chǎn)量增加,黑龍江、河南、吉林、山東、內(nèi)蒙古、安徽、河北等省的糧食增加量在0.10×108t以上,增加最顯著,其中黑龍江和河南兩省的糧食增加量占全國(guó)同期糧食增加量的30.27%;浙江、廣東、福建、北京和上海5個(gè)省域糧食產(chǎn)量下降,主要分布在東部沿海。LMDI的分解結(jié)果表明,研究期內(nèi)21個(gè)省域的糧食播種面積效應(yīng)為負(fù)值,浙江、廣東、江蘇、山東和湖北的糧食播種面積效應(yīng)均在-500×104t以下。這些省域主要分布在東部沿海,非農(nóng)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),耕地“非農(nóng)化”利用與“非糧化”經(jīng)營(yíng)明顯快于其他地區(qū),在耕地面積下降和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整的綜合作用下,糧食播種面積下降顯著。10個(gè)省域的糧食播種面積效應(yīng)為正值,黑龍江、內(nèi)蒙古、吉林、河南等省域的播種面積效應(yīng)均在400×104t以上,在較大程度上促進(jìn)了全國(guó)糧食產(chǎn)量的增加。31個(gè)省域的糧食單產(chǎn)效應(yīng)均為正值,青海、西藏的糧食單產(chǎn)效應(yīng)分別為43.81×104、54.14×104t,變化最不顯著;河南、山東、河北和黑龍江的糧食單產(chǎn)效應(yīng)最為顯著,變化在0.15×108t以上。比較而言,糧食單產(chǎn)提升和糧食播種面積擴(kuò)大促使了黑龍江、內(nèi)蒙古、云南和貴州糧食產(chǎn)量的快速增加;糧食播種面積的顯著下降是研究期間廣東、福建、浙江和北京糧食總產(chǎn)量下降,以及青海、海南糧食產(chǎn)量增加不顯著的主要原因;其他省份則由糧食單產(chǎn)的快速增加驅(qū)使糧食總產(chǎn)量顯著提升。2.3.2黃淮海平原區(qū)玉米生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步凸顯本文將各省域不同作物的分解因素效應(yīng)進(jìn)行累加,得到1980—2010年分省域各分解因素的累加效應(yīng)(限于文章篇幅,僅繪制了稻谷、小麥和玉米三種作物的累積效應(yīng)圖)。由圖4和表2可知,1980—2010年各分解因素的空間差異顯著。黑龍江稻谷播種面積的正向效應(yīng)比較顯著,高達(dá)0.15×108t,占研究期間黑龍江糧食總增加量的32.75%;河南、遼寧、吉林的稻谷播種面積正向效應(yīng)也比較顯著;江蘇、福建、湖南、湖北和廣西5省的負(fù)向效應(yīng)介于-500×104~-200×104t之間;浙江、廣東的負(fù)向效應(yīng)最為顯著,分別為-950×104和-883×104t。從稻谷單產(chǎn)效應(yīng)看,江蘇、安徽、湖北、湖南、江西和四川的正向效應(yīng)顯著,均在500×104t以上;廣東、廣西、福建和浙江次之,介于250×104~500×104t之間;北部和西部的大部分省份的稻谷單產(chǎn)效應(yīng)在50×104t以下?？梢?jiàn),稻谷播種面積擴(kuò)大是北方特別是東北地區(qū)稻谷產(chǎn)量增加的主要因素,而糧食單產(chǎn)的快速提高是南方稻谷生產(chǎn)繼續(xù)保持優(yōu)勢(shì)的主要因素?？刂颇戏剿尽半p改單”的進(jìn)程,重點(diǎn)對(duì)水稻種植面積下滑趨勢(shì)明顯的廣東、浙江、福建、江蘇、湖南、湖北、江西等省調(diào)控,同時(shí)努力提高水稻單產(chǎn)水平,是確保未來(lái)一段時(shí)期中國(guó)水稻總產(chǎn)量穩(wěn)中有升的關(guān)鍵。省域小麥播種面積以負(fù)向效應(yīng)為主,僅河南、安徽和江蘇的小麥播種面積效應(yīng)為正值,小麥播種面積在黃淮海平原區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大;黑龍江、陜西、山東、甘肅、內(nèi)蒙古和四川的負(fù)向效應(yīng)均在-100×104t以下,黑龍江最顯著(-417.8×104t)。從小麥單產(chǎn)效應(yīng)看,河北、山東和河南的正向效應(yīng)顯著,均在800×104t以上;安徽、新疆次之,分別為693.6×104和430.1×104t;南方大部分省份以及西藏、青海、吉林、遼寧的糧食單產(chǎn)效應(yīng)在50×104t以下。小麥播種面積效應(yīng)和小麥單產(chǎn)效應(yīng)的分布態(tài)勢(shì)基本相似,黃淮海平原區(qū)的小麥生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步提升。應(yīng)在保持黃淮海平原區(qū)小麥播種面積穩(wěn)中有升的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提高小麥單產(chǎn)水平和小麥品質(zhì),并推廣節(jié)水種植模式以緩解區(qū)域水資源的供需矛盾;同時(shí)適當(dāng)抑制黑龍江、山東、內(nèi)蒙古、陜西、甘肅、四川等小麥播種面積的快速下滑,通過(guò)培育小麥優(yōu)良品種、研發(fā)配套的栽培技術(shù)以及推廣標(biāo)準(zhǔn)的田間作業(yè)方式和規(guī)?；慕?jīng)營(yíng)模式等措施提高單產(chǎn),進(jìn)而保障中國(guó)小麥產(chǎn)量的穩(wěn)步增長(zhǎng)。1980年以來(lái),黃淮海平原和東北地區(qū)的玉米生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步凸顯。玉米播種面積正向效應(yīng)顯著,占玉米增加量的55.82%,除北京、浙江、廣西、上海、江蘇外,其他省份均為正值。黑龍江、內(nèi)蒙古、吉林和河南四省玉米播種面積的正向效應(yīng)最為顯著,在500×104t以上;河北、山東、山西和遼寧四省次之,介于250×104~500×104t之間;東南沿海以及西藏、青海等省域的玉米播種面積效應(yīng)均低于50×104t。與播種面積效應(yīng)相比,玉米單產(chǎn)效應(yīng)的貢獻(xiàn)相對(duì)較小,但分布格局與播種面積效應(yīng)的格局基本一致。吉林、山東、黑龍江、河南、河北和內(nèi)蒙古的玉米單產(chǎn)效應(yīng)比較顯著,東南沿海及西藏、青海的正向效應(yīng)均在50×104t以下。玉米單產(chǎn)明顯低于美國(guó)、巴西等國(guó)家的平均水平且增長(zhǎng)較緩慢,在一定程度上限制了糧食總產(chǎn)量的快速增長(zhǎng)。未來(lái),加快主產(chǎn)區(qū)的玉米新品種培育、完善農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施條件、推進(jìn)玉米的規(guī)?；?jīng)營(yíng)和全程機(jī)械化種植,進(jìn)而提升糧食單產(chǎn)是保障中國(guó)糧食產(chǎn)量快速增加的重要途徑。大豆、薯類(lèi)和其他作物對(duì)省域糧食總產(chǎn)量變化的貢獻(xiàn)較小。薯類(lèi)播種面積對(duì)山東的糧食產(chǎn)量有較顯著的負(fù)面效應(yīng),但對(duì)貴州、甘肅和寧夏的糧食產(chǎn)量有較顯著的正向效應(yīng);薯類(lèi)單產(chǎn)對(duì)海南和重慶的糧食產(chǎn)量有較顯著的正向效應(yīng);其他作物播種面積對(duì)天津、山西、遼寧、上海、江蘇、甘肅、青海的糧食產(chǎn)量有較顯著的負(fù)向效應(yīng),而其他作物單產(chǎn)對(duì)甘肅糧食總產(chǎn)量的正向貢獻(xiàn)較顯著。隨著人民生活水平的提高和飲食結(jié)構(gòu)的調(diào)整,建議在具有比較優(yōu)勢(shì)的地區(qū)擴(kuò)大薯類(lèi)和其他作物的種植面積,并加強(qiáng)科技研發(fā)提高作物單產(chǎn),保障社會(huì)對(duì)薯類(lèi)和其他作物的需求。各省域各種因素對(duì)糧食總產(chǎn)量的貢獻(xiàn)及其顯著性見(jiàn)表2。3糧食產(chǎn)出效應(yīng)本研究基于LMDI模型系統(tǒng)分析了1980—2010年間中國(guó)糧食產(chǎn)量的變化及其因素貢獻(xiàn),揭示了糧食播種面積和糧食單產(chǎn)對(duì)糧食總產(chǎn)量的貢獻(xiàn),并識(shí)別了不同時(shí)段以及不同省域糧