孫烏仁·圖雅, 蘇根成, 遲文峰

(1.內(nèi)蒙古師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院, 內(nèi)蒙古 呼和浩特010020;2.中國科學(xué)院 地理科學(xué)與資源研究所, 北京100101; 3.中國科學(xué)院大學(xué), 北京100049)

?

農(nóng)牧交錯(cuò)帶耕地?cái)?shù)量變化對糧食產(chǎn)量影響的時(shí)空關(guān)聯(lián)性
——以內(nèi)蒙古烏蘭察布市為例

孫烏仁·圖雅1, 蘇根成1, 遲文峰2,3

(1.內(nèi)蒙古師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院, 內(nèi)蒙古 呼和浩特010020;2.中國科學(xué)院 地理科學(xué)與資源研究所, 北京100101; 3.中國科學(xué)院大學(xué), 北京100049)

摘要：[目的] 分析耕地變化和糧食生產(chǎn)的時(shí)空動(dòng)態(tài)特征及其相互關(guān)聯(lián)性,為研究區(qū)耕地集約利用水平的提高與糧食產(chǎn)量的增加提供科學(xué)依據(jù)。[方法] 利用遙感解譯獲取的土地利用變化數(shù)據(jù)和糧食產(chǎn)量等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),采用地理學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)理論、技術(shù)與方法,分析區(qū)域耕地與糧食產(chǎn)量的時(shí)空動(dòng)態(tài)格局,構(gòu)建“糧耕彈性系數(shù)”反映農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)耕地資源變化與糧食生產(chǎn)的互動(dòng)關(guān)系,揭示耕地?cái)?shù)量變化對糧食產(chǎn)量的影響機(jī)理。[結(jié)果] (1) 1990—2000年耕地?cái)U(kuò)張明顯,研究區(qū)中部、北部增加而東部減少。糧食產(chǎn)量逐漸上升,四子王旗糧食產(chǎn)量對耕地面積具有高敏感度,其它地區(qū)糧食產(chǎn)量對耕地?cái)?shù)量變化的敏感度較低。(2) 2000—2013年,耕地總量明顯減少,耕地利用變化主要發(fā)生在研究區(qū)中部和南部,糧食產(chǎn)量出現(xiàn)先減少后增加的趨勢,烏蘭察布市東部和西部地區(qū)糧食綜合生產(chǎn)能力明顯提高,糧食產(chǎn)量對耕地?cái)?shù)量變化的敏感度變低。[結(jié)論] 1990—2013年烏蘭察布市耕地?cái)?shù)量變化對烏蘭察布市糧食產(chǎn)量的影響顯著。全市糧食產(chǎn)量對耕地?cái)?shù)量變化的敏感度有著明顯的區(qū)域差異,且2000—2013年的敏感度相對1990—2000年而言較低。

關(guān)鍵詞：農(nóng)牧交錯(cuò)帶; 耕地; 糧食生產(chǎn); 時(shí)空變化; 烏蘭察布市

文獻(xiàn)參數(shù)： 孫烏仁·圖雅, 蘇根成, 遲文峰.農(nóng)牧交錯(cuò)帶耕地?cái)?shù)量變化對糧食產(chǎn)量影響的時(shí)空關(guān)聯(lián)性[J].水土保持通報(bào)，2016,36(3)：186-192.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2016.03.032

耕地資源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最基本的物質(zhì)條件，是人類生存與發(fā)展的基礎(chǔ)。耕地面積的增減，在一定程度上導(dǎo)致糧食生產(chǎn)環(huán)境條件發(fā)生改變，從而影響到糧食產(chǎn)量，同時(shí)對環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)及社會經(jīng)濟(jì)生態(tài)系統(tǒng)的安全造成較大影響[1-2]。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、工業(yè)化、城市擴(kuò)張以及人口規(guī)模的集聚增長[3]，部分耕地非農(nóng)業(yè)化現(xiàn)象嚴(yán)重，耕地資源受到不同程度的破壞，耕地資源日益減少，影響到糧食生產(chǎn)與供給。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者就耕地資源變化及其對糧食產(chǎn)量的影響進(jìn)行了許多探索研究，并取得了一定成果。在西歐國家，由于人均耕地面積較多，主要側(cè)重于研究耕地質(zhì)量與生態(tài)環(huán)境變化對糧食生產(chǎn)能力的影響，很少對耕地資源在不同部門之間的配置及其對糧食產(chǎn)量的影響進(jìn)行研究[4-6]。然而，中國人多地少的矛盾致使耕地資源的科學(xué)合理利用對社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境意義重大，尤其耕地變化對于糧食產(chǎn)量具有一定的關(guān)聯(lián)性，且對于確保國家糧食安全意義非凡。當(dāng)前國內(nèi)對耕地面積與糧食安全耦合關(guān)系的研究集中在全國與區(qū)域尺度[7-9]，如傅澤強(qiáng)等[8]對中國耕地?cái)?shù)量變化與糧食產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析，認(rèn)為耕地?cái)?shù)量是影響糧食安全最基本的約束因子，耕地質(zhì)量、投入水平是糧食單產(chǎn)高低的決定因素。劉彥隨等[9]對中國糧食生產(chǎn)與耕地變化的時(shí)空動(dòng)態(tài)進(jìn)行了研究。也有學(xué)者對地區(qū)性的耕地利用變化進(jìn)行研究，但在耕地資源的時(shí)空變化及其驅(qū)動(dòng)因素方面和耕地?cái)?shù)量變化對糧食產(chǎn)量的影響方面的研究較少[10-17]。

國家糧食生產(chǎn)能力依賴于不同區(qū)域的糧食生產(chǎn)與供給，北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶是中國東部農(nóng)業(yè)區(qū)和西部牧業(yè)區(qū)的過渡地帶，是東部農(nóng)耕區(qū)的生態(tài)屏障和畜產(chǎn)品供應(yīng)基地，同時(shí)也是西部牧區(qū)的水資源涵養(yǎng)帶和飼料供應(yīng)基地。因此，本文擬以烏蘭察布市為例，分析耕地變化和糧食生產(chǎn)的時(shí)空動(dòng)態(tài)特征及其相互關(guān)聯(lián)性，以期為研究區(qū)耕地集約利用水平的提高與糧食產(chǎn)量的增加提供科學(xué)依據(jù)。

1研究區(qū)概況

烏蘭察布市地處于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部，轄1區(qū)(集寧區(qū))、1市(豐鎮(zhèn)市)、4旗(察哈爾右翼前旗、察哈爾右翼中旗、察哈爾右翼后旗、四子王旗)和5個(gè)縣(商都縣、化德縣、卓資縣、涼城縣、興和縣)，地理范圍為東經(jīng)109°16′—114°49′，北緯39°37′—43°28′，土地總面積為54 585.74 km2。區(qū)域東部與河北省接壤，東北部與內(nèi)蒙古錫林郭勒盟相鄰，南部與山西省相連，西部與自治區(qū)首府呼和浩特毗連，北部與蒙古國交界。烏蘭察布市地處中溫帶，年平均氣溫為0～18 ℃，主要地區(qū)均為干旱和半干旱的大陸性氣候所控制(圖1)，氣候寒冷、干旱。年降水量的地理分布受地形影響十分明顯，年平均降水量150～450 mm。由于受干旱多風(fēng)等氣候因素和濫墾、過牧、過度采伐等人類不合理的土地利用活動(dòng)的影響，該區(qū)域成為中國典型的農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)，土地利用類型以耕地和草地為主。2013年烏蘭察布市土地利用現(xiàn)狀中耕地14 762.91 km2，占27.04%；林地2 030.87 km2，占3.72%；草地32 430.47 km2，占59.41%；水域用地731.11 km2，占1.34%；建設(shè)用地1 652.43 km2，占3.03%；未利用地2 977.94 km2，占5.46%。

圖1　2013年烏蘭察布市地理位置與行政區(qū)劃

2數(shù)據(jù)與方法

2.1數(shù) 據(jù)

本文基于中國科學(xué)院土地利用覆被變化1∶10萬數(shù)據(jù)集解譯的烏蘭察布市1990—2013年土地利用矢量數(shù)據(jù)，本數(shù)據(jù)采用人機(jī)交互式目視判讀獲取地類信息，總體精度不低于94.3%，滿足本文研究需求[7,18]。本文運(yùn)用ArcGIS空間分析平臺對耕地進(jìn)行提取，以便對耕地現(xiàn)狀以及動(dòng)態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)來源于歷年《內(nèi)蒙古自治區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》《內(nèi)蒙古年鑒》《內(nèi)蒙古縣(市)社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》等統(tǒng)計(jì)資料及有關(guān)部門的研究報(bào)告。在此基礎(chǔ)上，利用Origin等相關(guān)分析軟件對1990—2013年糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化分析，并作出近20 a糧食產(chǎn)量變化趨勢圖。

2.2方 法

本文研究耕地利用時(shí)空變化對糧食生產(chǎn)的作用，借鑒經(jīng)濟(jì)學(xué)中“彈性系數(shù)”的概念，構(gòu)建“糧耕彈性系數(shù)”[19]模型，即糧食產(chǎn)量對耕地面積變化的敏感度，來反映耕地面積增減與糧食生產(chǎn)的互動(dòng)關(guān)系。

T=〔(At+1-At)/At〕/〔(Bt+1-Bt)/Bt〕

(1)

式中：At，At+1——基期和末期的糧食產(chǎn)量(t)；Bt，Bt+1——基期和末期的耕地面積[9](km2)。當(dāng)T<0，糧食產(chǎn)量與耕地面積成逆向變化，糧食生產(chǎn)受非耕地因素影響顯著，T絕對值越大，說明糧食生產(chǎn)受非耕地面積因素影響作用越顯著，對耕地面積變化越不敏感；若耕地面積增加，表明耕地質(zhì)量或集約利用水平衰退對糧食生產(chǎn)的負(fù)面效應(yīng)超過耕地面積增長帶來的正面效應(yīng)；若耕地面積減少，表明耕地質(zhì)量或集約利用水平提升對糧食生產(chǎn)帶來的正面效應(yīng)超過耕地面積減少帶來的負(fù)面效應(yīng)[19]。當(dāng)T>0，糧食產(chǎn)量與耕地面積同向變化，糧食生產(chǎn)受耕地面積變化影響大，具有敏感性。若耕地面積增加，T值越大說明糧食生產(chǎn)受耕地面積變化的影響相對越小，受耕地質(zhì)量或耕地集約利用水平變化的影響相對更大；若耕地面積減少，T值越大表明糧食產(chǎn)量減產(chǎn)越嚴(yán)重，耕地面積的減少給糧食生產(chǎn)帶來的負(fù)面效應(yīng)越大[19]。

3結(jié)果與分析

3.1烏蘭察布市耕地面積的時(shí)空變化特征

如表1所示，1990—2013年烏蘭察布市土地面積變量為1 493.9 km2，占區(qū)域總面積的2.74%。耕地呈現(xiàn)先升后降總量減少的變化特征，減少面積為380.38 km2，占土地變化總面積的25.46%。其中耕地轉(zhuǎn)為草地的面積占17.30%，耕地轉(zhuǎn)為林地的面積占8.16%。1990—2000年烏蘭察布市耕地面積增加79.29 km2，耕地利用動(dòng)態(tài)度達(dá)0.52%，主要由草地轉(zhuǎn)化而來；2000—2013年，耕地持續(xù)減少459.67 km2，耕地利用動(dòng)態(tài)度達(dá)到3.02%，主要轉(zhuǎn)化為草地和林地。由此可知，烏蘭察布市耕地面積減少的同時(shí)，水域及未利用地均有所減少，而林地、草地及建設(shè)用地面積有所增加，表明在烏蘭察布市耕地面積減少促進(jìn)了土地利用轉(zhuǎn)化過程。這也是近20 a來農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)耕地利用變化的顯著特征。

表1　1990-2013年烏蘭察布市各地類面積及變化面積統(tǒng)計(jì)

1990—2000年烏蘭察布市土地利用格局總體呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域差異性。區(qū)域中部及北部耕地增加而東部耕地減少，在四子王旗、察哈爾右翼中旗、商都縣、化德縣和察哈爾右翼前旗耕地?cái)U(kuò)張較為明顯(圖2a)。1990—2000年耕地面積增加79.29 km2，主要來自林地、草地的轉(zhuǎn)化，空間格局向林地、草地大幅延伸，耕地轉(zhuǎn)入動(dòng)態(tài)度遠(yuǎn)大于耕地轉(zhuǎn)出動(dòng)態(tài)度。然而，由于受半干旱區(qū)水資源條件、土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤物理環(huán)境等限制，有撂荒與開墾并存的現(xiàn)象[18-22]。同時(shí)因草地和林地開墾為耕地的代價(jià)較低，在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)下，人們不斷地毀林毀草將其開墾為耕地。

2000—2013年烏蘭察布市耕地利用變化主要發(fā)生在區(qū)域中部和南部，四子王旗西南部、涼城縣和豐鎮(zhèn)市的耕地減少變化最為明顯，而察哈爾右翼前旗和興和縣，由于農(nóng)田灌溉等基礎(chǔ)設(shè)施的改進(jìn)，耕地面積呈現(xiàn)增加態(tài)勢(圖2b)。在國家生態(tài)建設(shè)政策引導(dǎo)和調(diào)控下，尤其是在退耕還林/草工程的實(shí)施后，大面積耕地向林地、草地轉(zhuǎn)變。因此，2000—2013年全市耕地面積總體呈現(xiàn)減少趨勢，耕地面積減少459.67 km2。與此同時(shí)，工業(yè)化與城市化快速擴(kuò)張對耕地資源的占用以及農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整也是不可忽略的重要因素。

圖2　1990-2013年烏蘭察布市耕地變化動(dòng)態(tài)

3.2烏蘭察布市糧食產(chǎn)量的時(shí)空變化特征

如圖3所示，1990—2013年烏蘭察布市糧食產(chǎn)量先增加后減少，總體呈上升趨勢，增加2.83×105t，2013年達(dá)到1.19×106t。2000年前后10 a糧食產(chǎn)量變化明顯，其中1990—2000年糧食產(chǎn)量增加4.98×104t，2000年達(dá)到1.40×106t，主要依靠耕地?cái)U(kuò)張及糧食播種面積增加這一粗放式的增長方式。受耕地占補(bǔ)平衡政策的影響以及在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)下，耕地面積大幅增加。2000—2013年糧食產(chǎn)量減少2.16×105t，主要原因是自1999年實(shí)施退耕還林還草工程以來，烏蘭察布市耕地面積大量減少。其中，隨著農(nóng)田水利建設(shè)和農(nóng)機(jī)裝備等基礎(chǔ)設(shè)施的不斷改進(jìn)以及科技投入水平的不斷提高，從2009年開始烏蘭察布市糧食產(chǎn)量有緩慢上升的趨勢。

如表2所示，1990—2013年期間，察哈爾右翼后旗、察哈爾右翼中旗、涼城縣和四子王旗等區(qū)域的年糧食產(chǎn)量波動(dòng)較大。其演進(jìn)特征是： (1) 1990—2000年烏蘭察布市糧食產(chǎn)量增加4.98×105t，2000年達(dá)到1.40×106t，年均糧食產(chǎn)量增加大于5.00×104t的縣有察哈爾右翼后旗、察哈爾右翼中旗、涼城縣、興和縣和卓資縣； (2) 2000—2005年糧食產(chǎn)量減少5.14×105t，2005年降到8.87×105t，除了耕地資源豐富的豐鎮(zhèn)市和涼城縣之外，其它旗縣糧食產(chǎn)量都出現(xiàn)不同程度的下滑，其中糧食產(chǎn)量減少大于5.00×104t的縣有察哈爾右翼后旗、察哈爾右翼中旗、化德縣、商都縣、四子王旗和興和縣； (3) 2005—2013年期間糧食產(chǎn)量增加2.98×105t，2013年達(dá)到1.19×106t，察哈爾右翼后旗、察哈爾右翼中旗和四子王旗的糧食產(chǎn)量增幅較為明顯。

圖3　1990-2013烏蘭察布市年糧食產(chǎn)量變化

3.3耕地動(dòng)態(tài)對糧食產(chǎn)量變化的時(shí)空關(guān)聯(lián)性分析

農(nóng)牧交錯(cuò)帶耕地是糧食生產(chǎn)最重要的自然資源基礎(chǔ)，對糧食的有效供給能力起著根本性的作用。本文通過構(gòu)建“糧耕彈性系數(shù)”模型，即糧食產(chǎn)量對耕地?cái)?shù)量變化的敏感度，來分析耕地動(dòng)態(tài)對糧食產(chǎn)量影響時(shí)空關(guān)聯(lián)性。糧食產(chǎn)量與耕地面積的同向、逆向變化，反映了糧食生產(chǎn)受耕地因素影響程度大小。在一定的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施和科學(xué)施肥、灌溉條件下，耕地面積或糧食播種面積的較小變化對糧食產(chǎn)量造成很大的波動(dòng)。采用公式(1)對1990—2000和2000—2013年2個(gè)時(shí)期的烏蘭察布市分縣糧食生產(chǎn)對耕地變化的敏感度進(jìn)行評價(jià)分析[9]，并將其敏感度劃分為4個(gè)級別： ①T≤0為無敏感性； ② 010為高度敏感性[6]。

表2　1990-2013年烏蘭察布市糧食產(chǎn)量分縣統(tǒng)計(jì)　104 t

3.3.1敏感度總體時(shí)空特征分析1990-2000年糧食生產(chǎn)對耕地變化敏感度最高的(旗)縣有1個(gè)，中度敏感的(旗)縣有1個(gè)，低度敏感的(旗)縣有6個(gè)，無敏感性的(旗)縣有2個(gè)(圖4a)；2000—2013年糧食生產(chǎn)對耕地變化高度敏感的(旗)縣有1個(gè)，低度敏感的(旗)縣有3個(gè)，無敏感性的(旗)縣有6個(gè)(圖4b)。1990—2000與2000—2013年2個(gè)時(shí)期的糧食生產(chǎn)對耕地變化敏感度有變化的(旗)縣有6個(gè)，分別為四子王旗、察哈爾右翼后旗、商都縣、化德縣、興和縣和涼城縣。

3.3.2敏感度時(shí)空特征的縣域差異性分析1990—2000年糧食生產(chǎn)對耕地變化高度敏感的(旗)縣為察哈爾右翼中旗，隨著耕地面積的不斷擴(kuò)大和糧食產(chǎn)量明顯增加，耕地?cái)?shù)量的較小變化引起糧食產(chǎn)量的較大波動(dòng)；中度敏感的(旗)縣為四子王旗，分布于烏蘭察布市西部地區(qū)，糧食產(chǎn)量對耕地面積具有較高的依賴性；低敏感性的(旗)縣分布于區(qū)域東部及南部，該地區(qū)耕地總量增加，但是減少的耕地主要分布在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)區(qū)，在耕地的熟化程度和基本農(nóng)田設(shè)施建設(shè)方面，都是新增耕地區(qū)難以比擬的，因此糧食產(chǎn)量對耕地變化的敏感度較低；無敏感性的(旗)縣主要分布于烏蘭察布市中部地區(qū)，相對其他縣而言，察哈爾右翼后旗與卓資縣雨水較多，光日照長，有利于作物光溫作用增強(qiáng)、產(chǎn)量提升，糧食產(chǎn)量受耕地變化的影響較小。

圖4　烏蘭察布市糧食產(chǎn)量變化對耕地面積變化敏感性格局

2000—2013年糧食生產(chǎn)對耕地變化敏感度最高的(旗)縣為察哈爾右翼中旗，盡管耕地集約利用水平有所提高，但是耕地?cái)?shù)量變化仍然是其糧食產(chǎn)量變化的主導(dǎo)因素；低度敏感的(旗)縣有察哈爾右翼后旗、察哈爾右翼前旗、豐鎮(zhèn)市，分布于烏蘭察布市中部和南部地區(qū)；糧食產(chǎn)量對耕地變化具有無敏感性的(旗)縣主要分布于研究區(qū)東部和西部地區(qū)，其中有四子王旗、涼城縣、化德縣、商都縣和興和縣，由于農(nóng)田水利建設(shè)及農(nóng)機(jī)裝備等基礎(chǔ)設(shè)施的改進(jìn)，單位耕地的科技投入水平的不斷提高，加強(qiáng)了耕地的糧食綜合生產(chǎn)能力。

4討論與結(jié)論

4.1討 論

由于耕地利用變化導(dǎo)致的耕地?cái)?shù)量變化，使得耕地在空間分布和結(jié)構(gòu)構(gòu)成上產(chǎn)生巨大改變，進(jìn)而影響到糧食綜合生產(chǎn)能力。這種耕地?cái)?shù)量、空間分布的同時(shí)改變將對糧食生產(chǎn)和生態(tài)安全造成較大影響，而不同原因產(chǎn)生的耕地增減在糧食生產(chǎn)和生態(tài)安全上具有不同的作用。遙感監(jiān)測結(jié)果顯示了耕地的時(shí)空面積變化，也明確反映出耕地增加的來源和耕地減少的去向，同時(shí)結(jié)合相關(guān)資料分析，發(fā)現(xiàn)耕地變化的基本特征和耕地增減的原因。

耕地面積和糧食單產(chǎn)是影響糧食產(chǎn)量最重要的因素，耕地面積是糧食播種面積得以提高的基礎(chǔ)，耕地質(zhì)量是糧食單產(chǎn)高低的決定因素。在一定的農(nóng)業(yè)科技水平和基礎(chǔ)設(shè)施條件下，耕地面積的增減對糧食的有效供給能力起著最根本的約束作用。在研究耕地利用變化對糧食生產(chǎn)能力影響時(shí)，除了考慮耕地面積變化對糧食生產(chǎn)能力的影響之外，還應(yīng)該考慮耕地資源質(zhì)量的優(yōu)劣與糧食作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整這2個(gè)因素對糧食產(chǎn)量的影響[23-24]。受數(shù)據(jù)與時(shí)間所限，本次研究沒有對此展開深入分析。在今后的研究中，有必要繼續(xù)完成耕地?cái)?shù)量與質(zhì)量變化以及糧食作物種植結(jié)構(gòu)對糧食生產(chǎn)能力綜合影響的探索。

烏蘭察布市糧食產(chǎn)量增加，尤其是1990—2000年期間，主要依靠耕地?cái)U(kuò)張及糧食播種面積增加這一粗放式的增長方式。而種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、土壤肥力變化、氣候變化、糧食價(jià)格、農(nóng)業(yè)政策調(diào)整等多種因素的疊加，導(dǎo)致的糧食產(chǎn)量周期性波動(dòng)，應(yīng)引起足夠重視[17]。在未來的農(nóng)業(yè)發(fā)展中，應(yīng)優(yōu)化種植業(yè)布局，側(cè)重提高現(xiàn)有耕地質(zhì)量，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施特別是農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)，穩(wěn)步提高耕地基礎(chǔ)地力和產(chǎn)出能力，注意科學(xué)施肥和灌溉，著力改造中低產(chǎn)田，強(qiáng)化科技支撐，大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究，提高耕地質(zhì)量和糧食單產(chǎn)，最終保障糧食產(chǎn)能的持續(xù)提升。

4.2結(jié) 論

(1) 在過去的近20 a間，烏蘭察布市耕地面積總體減少380.38 km2，占土地變化總面積的25.46%。2000年前后糧食產(chǎn)量變化較大，糧食產(chǎn)量增加2.83×105t，2013年達(dá)到1.19×106t。

(2) 1990—2000年，耕地凈增加79.29 km2，主要來自草地、林地的轉(zhuǎn)化，研究區(qū)中部、北部增加而東部減少；糧食產(chǎn)量增加了4.98×105t，2000年達(dá)到1.40×106t。年均糧食產(chǎn)量增加大于5.00×104t的縣有察哈爾右翼后旗、察哈爾右翼中旗、涼城縣、興和縣、卓資縣。除了四子王旗糧食產(chǎn)量對耕地面積具有較高的依賴性以外，其它地區(qū)糧食產(chǎn)量對耕地變化的敏感度較低。

(3) 2000—2013年，耕地總量明顯減少，凈減少面積為459.67 km2，受自1999年以來的退耕還林還草工程的實(shí)施，烏蘭察布市大量不適宜耕種的農(nóng)田退耕。耕地利用變化主要發(fā)生在研究區(qū)中部和南部。糧食產(chǎn)量先減少后增加，但總體呈下降趨勢，總共減少2.16×105t。隨著農(nóng)田水利建設(shè)和農(nóng)機(jī)裝備等基礎(chǔ)設(shè)施的不斷改進(jìn)以及科技投入水平的不斷提高，烏蘭察布市東部和西部地區(qū)糧食綜合生產(chǎn)能力明顯提高，糧食產(chǎn)量對耕地面積的敏感度變低。

[參考文獻(xiàn)]

[1]石淑芹,陳佑啟,姚艷敏,等.東北地區(qū)耕地變化對糧食生產(chǎn)能力的影響評價(jià)[J].地理學(xué)報(bào),2008,63(6):574-586.

[2]劉文超,顏長珍,秦元偉,等.近20 a陜北地區(qū)耕地變化及其對農(nóng)田生產(chǎn)力的影響[J].自然資源學(xué)報(bào),2013,28(8):1373-1382.

[3]Kuang Wenhui, Liu Jiyuan, Zhang Zengxiang, et al. Spatiotemporal dynamics of impervious surface areas across China during the early 21st century[J].Chinese Science Bulletin, 2013,58(14):1-11.

[4]Gordon P, Abdoulla F. The influence of cropping rotations and soil cultivation practice on the population ecology of carabids(Coleopteracarabidae) in arable land[J].Pedobiologia, 2002,46(2):452-474.

[5]Gerowitt B, Isselstein J, Marggraf R. Rewards for ecological goods: Requirements and perspectives for agricultural landuse[J].Agriculture Ecosystems & Environment, 2003,98(1/2/3):541-547.

[6]Semwal R L, Nautiyal S, Sen K K, et al. Patterns and ecological implications of agricultural land-use changes: A case study from central Himalaya, India[J].Agriculture Ecosystems & Environment, 2004,102(1):81-92.

[7]Liu Jiyuan, Liu Mingliang, Tian Hanqin, et al.Spatial and temporal patterns of China’s cropland during1990-2000: An analysis based on Landsat TM data[J].Remote Sensing of Environment, 2005,98(4):442-456.

[8]傅澤強(qiáng),蔡運(yùn)龍,楊友孝,等.中國糧食安全與耕地資源變化的相關(guān)分析[J].自然資源學(xué)報(bào),2001,16(4):313-319.

[9]劉彥隨,王介勇,郭麗英.中國糧食生產(chǎn)與耕地變化的時(shí)空動(dòng)態(tài)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,42(12):4269-4274.

[10]石淑芹,陳佑啟,姚艷敏,等.耕地變化對糧食生產(chǎn)能力的影響評價(jià):以吉林中西部地區(qū)為例[J].資源科學(xué),2007,29(5):143-149.

[11]徐珊,宋戈,王越,等.東北糧食主產(chǎn)區(qū)耕地資源變化驅(qū)動(dòng)機(jī)制及其對糧食產(chǎn)量的影響[J].水土保持通報(bào),2014,34(2):218-229.

[12]孔萌.農(nóng)牧交錯(cuò)帶耕地時(shí)空動(dòng)態(tài)變化特征及驅(qū)動(dòng)力分析:以烏蘭察布市為例[J].水土保持研究,2014,21(2):269-278.

[13]金濤.中國糧食生產(chǎn)時(shí)空變化及其耕地利用效應(yīng)[J].自然資源學(xué)報(bào),2014,29(6):911-919.

[14]張國平,劉紀(jì)遠(yuǎn),張?jiān)鱿?近10 a來中國耕地資源的時(shí)空變化分析[J].地理學(xué)報(bào),2003,58(3):323-332.

[15]方修琦,殷培紅,陳烽棟.過去20 a中國耕地生產(chǎn)力區(qū)域差異變化研究[J].地理科學(xué),2009,29(4):470-476.

[16]趙哈林,趙學(xué)勇,張銅會.北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的地理界定及其生態(tài)問題[J].地球科學(xué)進(jìn)展,2002,17(5):739-747.

[17]劉彥隨,杜國明,劉閣.黑龍江省近30 a來糧食生產(chǎn)變化及增產(chǎn)因素分析[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究,2014,35(5):519-524.

[18]龍花樓.中國鄉(xiāng)村轉(zhuǎn)型發(fā)展與土地利用[M].北京：科學(xué)出版社,2012:93-94.

[19]劉紀(jì)遠(yuǎn),匡文慧,張?jiān)鱿?等.20世紀(jì)80年代末以來中國土地利用變化的基本特征與空間格局[J].地理學(xué)報(bào),2014,69(1):3-14.

[20]Liu Yansui, Wang Dawei, Gao Jay, et al. Land use cover changes, the environment and water resources in Northeast China[J].Environmental Management, 2005,36(5):671-701.

[21]TurnerⅡB L, Meyer W B, Skole D L. Global land use/land cover change: Towards an integrated study[J].Ambio, 1994,23(1):91-95.

[22]閆慧敏,劉紀(jì)遠(yuǎn),黃河清,等.城市化和退耕還林草對中國耕地生產(chǎn)力的影響[J].地理學(xué)報(bào),2012,67(5):579-588.

[23]宋小青,歐陽竹.1999—2007年中國糧食安全的關(guān)鍵影響因素[J].地理學(xué)報(bào),2012,67(6):793-803.

[24]陳佑啟.我國耕地利用變化及其對糧食生產(chǎn)的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2000,16(6):29-32.

收稿日期：2015-10-20修回日期：2015-11-06

通訊作者：蘇根成(1957—),男(漢族),陜西省府谷縣人,本科,教授,研究方向?yàn)橥恋刭Y源開發(fā)利用與管理。E-mail:sugc1128@sina.com。

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1000-288X(2016)03-0186-07

中圖分類號：F301.2

Spatio-temporal Relevance of Arable Land Dynamic Changes to Grain Yield in Transitional Area Between Pastoral and Agricultural Region-A Case Study in Ulanqab City in Inner Mongolia

Sunwuren·Tuya1, SU Gencheng1, CHI Wenfeng2,3

(1.SchoolofGeographicalSciences,InnerMongoliaNormalUniversity,Hohhot010020,China; 2.InstituteofGeographicScienceandNaturalResourcesResearch,ChineseAcademyofSciences,Beijing100101,China; 3.UniversityofChineseAcademyofScience,Beijing100049,China)

Abstract：[Objective] To analyze spatial dynamic characteristics and interrelationship between cultivated land changes and grain production in order to provide a scientific basis for improving the level of intensive utilization of cultivated land and increasing grain production. [Methods] Using land use change data obtained by remote sensing and the agricultural statistical data from local governments in 1990—2013, with the theory, technology and methods of geography and economics, we analyzed the spatial-temporal dynamic patterns of regional arable land and grain production, and developed a farmland-grain elasticity coefficient to depict the interrelationship between farmland and grain production and reveal the impact mechanism of arable land dynamic change on grain production. [Results] (1) The arable land in 1990—2000 was significantly expanded, which increased in the central and northern part in the study area while it decreased in eastern part. The grain production increased gradually. The grain production was very sensitive to the arable land changes in Siziwang Banner, and less sensitive to the arable land changes in other areas. (2) The total arable land was significantly decreased in 2000—2013, mainly occurred in central and southern area. The trend of grain production in the study area was increased after the first decrease. The food production capacity was significantly improved in the eastern and western area in the Ulanqab City and the sensitivity to arable land was low. [Conclusion] Cultivated land changes in 1990—2013 have significant effect on grain production of the Ulanqab City. The sensitivity of the grain production to the cultivated land changes has significant regional differences as well as in different periods, which was lower in 2000—2013 than that in 1990—2000.

Keywords:ecotone; arable land; grain production; spatio-temporal variation; Ulanqab City

資助項(xiàng)目：國家自然基金項(xiàng)目“耕地動(dòng)態(tài)與干暖化對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶生態(tài)系統(tǒng)干擾作用以及影響機(jī)理:以烏蘭察布市為例”(41161015)

第一作者：孫烏仁·圖雅(1992—),女(蒙古族),內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟人,碩士研究生,研究方向?yàn)橥恋刭Y源開發(fā)利用與管理。E-mail:wurentuya6268@163.com。