田 敏，史瀟芳，李建蘭，常有禮

(云南大學 資源環(huán)境與地球科學學院 云南省地理研究所，云南 昆明 650091)

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基于農(nóng)業(yè)旱災風險評價的作物種植結構調(diào)整研究
——以昆明市東川區(qū)為例*

田 敏，史瀟芳，李建蘭，常有禮

(云南大學 資源環(huán)境與地球科學學院 云南省地理研究所，云南 昆明 650091)

作物種植結構調(diào)整研究一直是農(nóng)業(yè)地理學及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學中傳統(tǒng)且重要的研究內(nèi)容，是學術界關注的熱點。旱災是影響我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最為嚴重的自然災害之一。因此嘗試在農(nóng)業(yè)旱災風險評價基礎上對作物種植結構進行優(yōu)化，以期為作物種植結構調(diào)整開拓新思路，促進農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展。以昆明市東川區(qū)為例，采用地理調(diào)查法、專家評價法及數(shù)理分析法等，綜合考慮作物對水份需求狀態(tài)、作物省內(nèi)種植比較優(yōu)勢及當?shù)剞r(nóng)業(yè)旱災風險等因素影響，對作物種植面積進行調(diào)整。結果顯示，東川區(qū)適合種植薯類、玉米等耗水量小的旱作物，建議擴大其種植面積；水稻綜合調(diào)整指數(shù)偏低，應縮減其種植面積；減少高耗水作物甘蔗等種植面積；穩(wěn)定豆類、蔬菜種植；同時加大發(fā)展地方特優(yōu)品種生產(chǎn)，提高農(nóng)產(chǎn)品市場競爭力。

種植結構；農(nóng)業(yè)旱災；風險評價；綜合調(diào)整指數(shù)；昆明市東川區(qū)

我國是農(nóng)業(yè)大國，種植業(yè)既是國民經(jīng)濟主導產(chǎn)業(yè)，也是農(nóng)業(yè)內(nèi)部重要基礎性部門。種植結構的合理性，決定當?shù)剞r(nóng)業(yè)狀況及經(jīng)濟效益，然而目前種植結構矛盾日益突出，嚴重影響著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟健康發(fā)展[1-4]。種植結構調(diào)整是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整重要組成部分，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要手段[5-6]。隨著國民經(jīng)濟快速發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展已進入由追求產(chǎn)量到追求效益新發(fā)展時期，農(nóng)業(yè)結構調(diào)整是農(nóng)業(yè)自身發(fā)展的內(nèi)在要求和客觀需要[7-8]。

我國是一個自然災害多發(fā)國家，其中氣象災害造成經(jīng)濟損失約占各種自然災害總損失的70%以上，而干旱災害造成的損失又占氣象災害損失的50%左右[9-10]，自然災害嚴重影響著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全與穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。不少學者從干旱災害發(fā)生規(guī)律、承災體脆弱性、減少災害損失等方面開展研究，并取得眾多研究成果[11-13]。但結合當?shù)刈匀粸暮η闆r進行種植結構調(diào)整的研究少見。旱災發(fā)生時，多數(shù)地區(qū)僅采取臨時性措施進行補救,真正從旱災預警方面考慮，有意識合理分配種植作物的做法不多，因而結合農(nóng)業(yè)旱災風險評價進行作物種植結構優(yōu)化研究極其必要，有其重要的現(xiàn)實意義。

本研究以云南省旱災發(fā)生頻率較高的典型區(qū)域昆明市東川區(qū)為例，期望據(jù)此研究，為將來探索更為合理、全面的種植結構調(diào)整方法提供新思路。目前，學者們開展對東川區(qū)自然災害研究，表明旱災是東川區(qū)主要自然災害之一[14]，筆者曾研究過東川區(qū)旱災風險區(qū)劃[15]。然多集中于自然災害研究，據(jù)災害影響進行作物結構調(diào)整方面研究尚未見到。

1 研究區(qū)概況

東川隸屬云南昆明，區(qū)轄七鎮(zhèn)一鄉(xiāng)。地處云南高原北部，金沙江下游南岸，地形為深切割、中、高山峽谷類型地貌，102°47′～103°18′E，25°57′～26°32′N。以南北縱貫的小江河谷為中心，高山峻嶺東西對峙，高差懸殊地形造成了明顯的立體氣候。年平均降水量693.1 mm，降雨集中在5-9月，年平均蒸發(fā)量是降水量的5.3倍。年平均徑流深493.55 mm，比全省年平均徑流深少4%，區(qū)內(nèi)徑流深差異大(表1)。

表1 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)年平均徑流深

2 數(shù)據(jù)來源與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

東川區(qū)1998-2013年作物產(chǎn)量及種植面積資料來自1999-2004年《云南省統(tǒng)計年鑒》[15]及2004-2014年《昆明市東川區(qū)國民經(jīng)濟統(tǒng)計資料》[16]；2013年云南省作物產(chǎn)量及播種面積取自2014年《云南省統(tǒng)計年鑒》[17]；年平均徑流深數(shù)據(jù)來自東川區(qū)統(tǒng)計局；年降水量資料來自云南省氣象局。

2.2 分析原理與方法

2.2.1 主要作物對水分的需求狀況

作物對水份需求狀況常采用作物需水量及蒸騰系數(shù)兩個指標表示。作物需水量指在正常生育狀況和最佳水、肥條件下，作物整個生育期中，農(nóng)田消耗于蒸散的水量。蒸騰系數(shù)值反映作物對水分需要的程度，也反映作物對水分利用的效率。蒸騰系數(shù)指植物合成1克干物質(zhì)所蒸騰消耗的水分克數(shù)[18-19]。

2.2.2 比較優(yōu)勢指數(shù)

區(qū)域作物比較優(yōu)勢是當?shù)馗饕蛩鼐C合作用結果。本研究依據(jù)區(qū)位商數(shù)法原理，采用效率優(yōu)勢指數(shù)、規(guī)模優(yōu)勢指數(shù)兩指標，探討東川區(qū)作物種植單產(chǎn)水平與生產(chǎn)規(guī)模優(yōu)勢。

(1)效率優(yōu)勢指數(shù)

效率優(yōu)勢指數(shù)主要是從資源內(nèi)涵生產(chǎn)力角度反映作物的比較優(yōu)勢，但根據(jù)區(qū)位商原理得出的計算公式仍存有缺陷。由于不同作物之間單產(chǎn)缺乏可比性，將所有作物單產(chǎn)進行平均必然使計算結果不合邏輯且有失精確。因而在本研究中，采用張文曉在2004年提出的改進的效率優(yōu)勢指數(shù)計算方法，公式中剔除了所有作物的平均單產(chǎn)，使其更為合理和科學[20]。具體計算公式如下：

(1)

(2)

式中：Eij為i區(qū)j種作物的效率優(yōu)勢指數(shù)；Pij為i區(qū)j種作物單產(chǎn)；APi為i區(qū)全部作物平均單產(chǎn)；Pj為上一級區(qū)域j種作物平均單產(chǎn)；AP為上一級區(qū)域全部作物平均單產(chǎn)。

(2)規(guī)模優(yōu)勢指數(shù)

規(guī)模優(yōu)勢指數(shù)反映一個地區(qū)某種農(nóng)作物規(guī)模和專業(yè)化程度，根據(jù)區(qū)位商原理所得的規(guī)模優(yōu)勢指數(shù)計算公式如下：

(3)

式中：Sij為規(guī)模優(yōu)勢指數(shù)；Gij為i區(qū)j種農(nóng)產(chǎn)品播種面積；Gi為i區(qū)所有農(nóng)產(chǎn)品播種面積之和；Gj為上一級區(qū)域j種農(nóng)產(chǎn)品播種面積；G為上一級區(qū)域所有農(nóng)產(chǎn)品播種面積和。

2.2.3 農(nóng)業(yè)旱災風險評價

筆者曾以鄉(xiāng)(鎮(zhèn))為基本區(qū)劃單元，建立評價模型，把東川區(qū)分為極高風險區(qū)、高風險區(qū)、中風險區(qū)和低風險區(qū)[15]。其計算公式如下：

風險度=受災風險期望值×

承災體易損度×(1-地域人群對農(nóng)業(yè)旱災效用期望值)。

(4)

2.2.4 農(nóng)作物種植結構調(diào)整

2.2.4.1 結構調(diào)整原則

(1)區(qū)域旱災風險、水資源稟賦與作物耗水狀態(tài)匹配原則。旱災風險較高地區(qū)適當減少耗水高、對水份需求大的作物種植面積。兼顧當?shù)毓喔葪l件，年徑流量小的地區(qū)也應適當減少高耗水作物種植面積。

(2)區(qū)域比較優(yōu)勢原則。對于一個區(qū)域而言，生產(chǎn)具有比較優(yōu)勢的種植產(chǎn)品，才能夠提高生產(chǎn)率，形成競爭優(yōu)勢，并且在市場交換中爭取經(jīng)濟效益最大化[21]。

(3)區(qū)域作物種植的動態(tài)性與穩(wěn)定性相結合原則。調(diào)整不同作物種植面積，保證當?shù)刈魑锟偛シN面積相對穩(wěn)定。

2.2.4.2 指標賦值及其權重確定

研究中選取五項主要指標計算作物結構綜合調(diào)整指數(shù)。根據(jù)對當?shù)胤N植的適合程度、與干旱的相關性分別賦予1～4分。

(1)作物耗水量(X1)：作物耗水量越高越不適合種植，故高耗水作物得分低。

(2)年平均徑流深度(X2)：值越大，可利用水資源越充足，年均徑流深度越大，得分越高。

(3)比較優(yōu)勢指數(shù)(X3、X4)：作物在省內(nèi)比較優(yōu)勢指數(shù)越高，說明其在當?shù)胤N植優(yōu)勢度越強，得分越高。

(4)旱災風險區(qū)評價(X5)：高風險區(qū)發(fā)生旱災的可能性大，故得分越低。之后，再征求專家意見后對各項指標分別賦予不同權重值。

2.2.4.3 綜合調(diào)整指數(shù)確定

依據(jù)權重模型運用加權平均法計算東川區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同作物的綜合調(diào)整指數(shù)(Mij)，將作物耗水量(X1)、年平均徑流深(X2)、效率優(yōu)勢指數(shù)(X3)、規(guī)模優(yōu)勢指數(shù)(X4)旱災風險評價(X5)的影響相結合。賦值范圍在1～4之間，權重總和為1，所以綜合調(diào)整指數(shù)，數(shù)值范圍為1～4。具體計算公式如下：

表2 主要種植作物對水分的需求狀況

表3 主要種植作物耗水量分級結果

表4 效率優(yōu)勢指數(shù)(E)

表5 規(guī)模優(yōu)勢指數(shù)(S)

式中：Mij為i鄉(xiāng)鎮(zhèn)j種作物綜合調(diào)整指數(shù)；Xij為i鄉(xiāng)鎮(zhèn)j種作物得分；Rij為i鄉(xiāng)鎮(zhèn)j種作物權重。

3 結果分析

3.1 主要種植作物對水份的需求狀況

利用學者相關研究成果，進行作物需水量及蒸騰系數(shù)的大致判別[10](表2)。

結合這兩類指標，將作物按耗水量多少進行相對分級，其中一級作物為高耗水作物，對水份需求量大，四級作物為耐旱性較強的旱作作物，耗水量較小，從一級到四級作物的耗水量依次減少，對水分的需求度依次降低(表3)。

3.2 作物種植比較優(yōu)勢分析3.2.1 效率優(yōu)勢

將2013年云南省、東川區(qū)作物單產(chǎn)數(shù)據(jù)代入公式(2)，計算東川區(qū)主要種植作物的效率優(yōu)勢指數(shù)(E)(表4)。

3.2.2 規(guī)模優(yōu)勢

將2013年云南省、東川區(qū)作物播種面積代入公式(3)，計算東川區(qū)主要種植作物的規(guī)模優(yōu)勢指數(shù)(S)(表5)。

3.2.3 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)作物種植優(yōu)勢分析

結合區(qū)位商原理，比較優(yōu)勢指數(shù)值大于1則具有比較優(yōu)勢，數(shù)值越大，優(yōu)勢越明顯；反之亦然。參照其他學者進行的研究[22]，將比較優(yōu)勢結果進行詳細分級(表6)。不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)各種作物的比較優(yōu)勢等級(表7)。

表6 比較優(yōu)勢分級標準

表7 作物比較優(yōu)勢等級

3.3 農(nóng)業(yè)旱災風險評價

東川區(qū)農(nóng)業(yè)旱災風險分為4個級別(表8)。

表8 農(nóng)業(yè)旱災風險區(qū)等級及風險度指數(shù)值[15]

3.4 農(nóng)作物種植結構調(diào)整

3.4.1 指標賦值及權重確定

作物耗水量、年平均徑流深、效率優(yōu)勢指數(shù)、規(guī)模優(yōu)勢指數(shù)、旱災風險評價的權重值(Ri)分別為0.3、0.1、0.3、0.1、0.2(表9)。

3.4.2 綜合調(diào)整指數(shù)確定及分級

綜合調(diào)整指數(shù)數(shù)值大小反映作物在當?shù)胤N植的適宜性，值越大則越適宜在當?shù)胤N植，應擴大種植面積，值越小則越不適宜種植，應適當減少種植面積(表10)。

表9 作物種植結構綜合調(diào)整指數(shù)各指標賦值情況

表10 綜合調(diào)整指數(shù)匯總表

鄉(xiāng)鎮(zhèn)稻谷小麥玉米豆類薯類花生油菜籽甘蔗煙葉蔬菜銅都鎮(zhèn)1 81 82 72 13 32 71 82 1湯丹鎮(zhèn)1 71 72 722 92 31 41 72 1因民鎮(zhèn)1 82 42 82 732 11 81 82 1阿旺鎮(zhèn)1 82 12 82 132 12 21 81 9烏龍鎮(zhèn)1 72323 32 91 721 7紅土地鎮(zhèn)1 92 53 42 83 72 52 4拖布卡鎮(zhèn)1 31 32 61 62 82 21 31 31 9舍塊鄉(xiāng)2 22 23 22 53 42 91 92 22 2

表11 綜合調(diào)整指數(shù)分級

表12 2007-2013年間主要種植作物播種面積及其結構比重的平均值

根據(jù)結果，按照平均分級的方法，進一步將綜合調(diào)整指數(shù)劃分為4級，同時每個級別同農(nóng)作物種植結構調(diào)整的方向與趨勢相對應(表11)。

根據(jù)綜合調(diào)整指數(shù)計算結果來看，玉米、薯類、花生的綜合調(diào)整指數(shù)較高，在東川區(qū)種植更為有利，應擴大其種植面積；對于豆類等綜合調(diào)整指數(shù)不十分突出的作物穩(wěn)定種植面積，暫不做大范圍調(diào)整，采取平衡種植措施；耗水量高且單產(chǎn)優(yōu)勢不強的作物綜合調(diào)整指數(shù)普遍偏低，應盡量減少其種植面積；由于蔬菜為經(jīng)濟作物，受區(qū)位、市場等因素影響大，雖然其綜合調(diào)整指數(shù)并不突出，但蔬菜種植面積在各地應基本保持不變。另外，結合東川區(qū)實際情況，建議東川區(qū)發(fā)展特色農(nóng)業(yè)，改變小而全的種植方式，在調(diào)整薯類種植面積時，大力擴展當?shù)靥禺a(chǎn)烏洋芋、紫甘薯等薯類的種植，使其向?qū)I(yè)化生產(chǎn)方向發(fā)展。

3.5 作物種植結構調(diào)整方案

一個地區(qū)多年的種植結構，不一定最適合當?shù)貤l件，但能一定程度反映當?shù)赝恋刭Y源狀況、人文環(huán)境因素[23]。表12顯示近年東川區(qū)作物播種面積未發(fā)生大幅變化，僅在均值附近浮動，說明東川區(qū)作物種植以習慣主導，從種植優(yōu)勢分析結果可看出，東川區(qū)種植結構相對合理。因而本次種植結構調(diào)整以東川區(qū)作物種植多年均值為原始參考值。

為使區(qū)內(nèi)有限資源得到充分效利用，據(jù)綜合調(diào)整指數(shù)分析結果，對東川區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)作物種植結構進行實時調(diào)整(表13)。

表13 種植面積調(diào)整量 ‰

處于不同風險級別區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的調(diào)整情況如下所示。

(1)低風險區(qū)紅土地鎮(zhèn)、舍塊鄉(xiāng)調(diào)整情況。二者的綜合調(diào)整指數(shù)在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中處于較高水平，適宜在當?shù)胤N植的作物種類多，調(diào)整中要優(yōu)化種植結構，突出優(yōu)勢作物種植。

(2)中風險區(qū)銅都鎮(zhèn)、因民鎮(zhèn)、烏龍鎮(zhèn)、阿旺鎮(zhèn)的調(diào)整情況?？s減種植面積小，綜合調(diào)整指數(shù)低的作物，擴大調(diào)整指數(shù)高的作物種植面積。

(3)處于高風險區(qū)的湯丹鎮(zhèn)，綜合調(diào)整指數(shù)跨度較大，調(diào)整后不再種植面積小、綜合調(diào)整指數(shù)最低的作物，注意提高當?shù)胤N植的專業(yè)化程度。

(4)處于極高風險區(qū)的拖布卡鎮(zhèn)，該區(qū)域綜合調(diào)整指數(shù)普遍較低。根據(jù)綜合調(diào)整指數(shù)調(diào)整播種面積后減少的播種面積遠多于增加的播種面積。因而考慮生態(tài)因素建議拖布卡鎮(zhèn)適當縮減農(nóng)作物播種面積，擴大林地面積。

其中各鄉(xiāng)鎮(zhèn)種植作物具體調(diào)整情況見表13。

4 結論與討論

綜上研究，可得結論如下：

(1)從省內(nèi)比較優(yōu)勢來看，東川區(qū)稻谷、玉米、薯類種植具有明顯的效率優(yōu)勢，其中薯類種植規(guī)模優(yōu)勢指數(shù)突出，在當?shù)鼐哂辛己玫陌l(fā)展基礎。

(2)結合東川區(qū)旱災風險評價，在種植結構調(diào)整過程中，建議擴大玉米、薯類、花生等種植面積；對豆類、蔬菜等作物種植采取平衡措施，不做較大規(guī)模的調(diào)整；盡量減少耗水量高且單產(chǎn)優(yōu)勢不強的作物種植面積。根據(jù)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)具體情況，進行適當調(diào)整。

(3)在種植結構調(diào)整時，應注重發(fā)展地方特優(yōu)品種，如紫甘薯、烏洋芋、小江西瓜、大蒜等的生產(chǎn)，發(fā)展特色農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)產(chǎn)品的市場競爭力。

研究不足之處主要有：①在選取綜合調(diào)整指數(shù)計算指標時，僅從當?shù)刭Y源環(huán)境方面考慮，未結合市場條件充分反映作物種植經(jīng)濟收益的情況。②作物種植結構調(diào)整比例，還需要經(jīng)過長期實踐不斷檢驗和完善。

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Adjustment of Crop Planting Structure Based on Risk Evaluation of Agricultural Drought——A Case Study in Dongchuan Kunming

Tian Min, Shi Xiaofang, Li Jianlan and Chang Youli

(CollegeofResourceEnvironmentandEarthScience,YunnanInstituteofGeography,YunnanUniversity,Kunming650091)

thestudyofadjustmentforthecropstructurehasbeenthetraditionalandimportantresearchcontentintheagriculturalgeographyandagriculturaleconomicsisahottopicintheacademiccircles.DroughtisoneofthemostseriousnaturaldisasterseffecttheagriculturalproductioninChina.Basedontheriskassessmentforagriculturaldrought,triedtooptimizethecropstructure,sowecanexplorenewwayfortheadjustmentofcropstructure,promotethesustainabledevelopmentofagriculture.ForDongchuandistrict,usingthemethodofgeologicalsurvey,expertevaluationmethodandmathematicalanalysis,withthecomprehensiveconsiderationofcropdemandforwaterandthecomparativeadvantageofcropplantingintheprovinceandlocalagriculturaldrought,adjuststhecroparea.Theresultsshowthat,theDongchuandistrictissuitableforplantingpotato,cornandotherdrycrops,sowesuggesttoexpanditsplantingarea;thecomprehensiveadjustmentindexofriceislow,sowesuggesttoreduceitsplantingarea;Toreducetheplantingareaofhighwater-intensivecropssuchassugarcane;weshouldkeepthewayofplantingbeans,vegetablesandincreasethedevelopmentoflocalexcellentproduction,improvethemarketcompetitivenessofagriculturalproducts.

cropstructure;agriculturaldrought;riskassessment;comprehensiveadjustmentindex;DongchuanKunming

2014-12-16

2015-03-10

國家自然科學基金(41461100)；云南大學資環(huán)學院基金項目(2013CG011)

田敏(1963-),女,貴州興義人,副教授,研究生導師,主要從事災害地理學、人文地理學等學科教學和研究工作.E-mail: tianmin@ynu.edu.cn

X43；S423；F304

A

1000-811X(2015)03-0118-06

10.3969/j.issn.1000-811X.2015.03.022

田敏，史瀟芳，李建蘭，等. 基于農(nóng)業(yè)旱災風險評價的作物種植結構調(diào)整研究——以昆明市東川區(qū)為例[J].災害學, 2015,30(3):118-123. [Tian Min, Shi Xiaofang, Li Jianlan, et al. Adjustment of crop planting structure based on risk evaluation of agricultural drought ——A Case Study in Dongchuan Kunming[J].Journal of Catastrophology, 2015,30(3)：118-123.]