，，

(1.中國科學院 東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所，吉林 長春 130102；2.中國科學院大學，北京 100049)

0 引 言

糧食是國計民生重要的戰(zhàn)略資源[1]，保障糧食安全是糧食生產的重要目標。2015年中國糧食產量順利實現(xiàn)“十二連增”，但在糧食高產的同時，庫存量和進口量仍居高不下。當前糧食問題主要是結構性矛盾，突出表現(xiàn)為玉米階段性供大于求，大豆需求缺口擴大，進口率高[2]。《中國糧食安全發(fā)展報告(2015-2016)》[3]顯示，中國糧食安全狀況不容樂觀，2015年玉米庫存量達到2.6億t，大豆進口量超過8 000萬t，而產量僅1 300萬t，進口依存度高達80%。隨著城鎮(zhèn)化進程加快，人民生活水平不斷提高，對糧食品質和品種的需求日益增長[4]，而目前糧食供給尚未能滿足人們消費需求，結構性矛盾進一步惡化。釋放玉米庫存壓力，增加大豆供給量，適應消費需求，調整種植結構是當前我國農業(yè)發(fā)展迫切要解決的關鍵問題。2015年12月，在中國中央農村工作會議上，國家首次提出要加強農業(yè)供給側結構性改革，從供給角度調整種植業(yè)結構。2016年4月28日，《全國種植業(yè)結構調整規(guī)劃(2016-2020年)》[5]中明確指出要以調整玉米種植為重點，重點發(fā)展糧改飼和糧豆輪作種植結構。

東北地區(qū)是我國重要的商品糧基地，2005-2015年，該區(qū)糧食產量占全國比重由18.9%提高到22.9%，2015年玉米和大豆產量占全國比重分別為42.6%和36.2%，外調糧食量占全國60%以上，是全國糧食增產最快、貢獻最大的區(qū)域，發(fā)揮著保障國民口糧，穩(wěn)定糧食安全的重要作用。但近年來，東北地區(qū)種植結構失衡問題日益突出，2005-2015年該區(qū)玉米產量和播種面積分別增加80.8%和87.4%，而大豆產量和播種面積分別下降43.8%和45.0%，形成玉米強，大豆弱的種植結構。此外，水土流失嚴重，大量使用農藥、化肥和地膜，造成土壤肥力下降，東北地區(qū)的耕地質量總體水平趨于下降[6]。2015年11月農業(yè)部出臺《關于“鐮刀彎”地區(qū)玉米結構調整的指導意見》[7]，將東北冷涼區(qū)、北方農牧交錯帶等地劃為玉米調減的重點區(qū)域。2016年農業(yè)部等部門印發(fā)《探索實行耕地休耕輪作制度試點方案》[8]，率先在東北冷涼區(qū)、北方農牧交錯區(qū)等地開展玉米與大豆輪作。因此，東北地區(qū)的種植結構調整對于優(yōu)化全國糧食生產結構和推進農業(yè)供給側改革具有重要的示范意義。

關于種植結構的研究方法有區(qū)位商法[9]、描述性統(tǒng)計分析[10-11]、比較優(yōu)勢系數(shù)法[12]、聚類分析法[13-15]、GIS空間分析[11]、空間自相關分析[15]及SPAM-China模型[16]，研究尺度涵蓋農作區(qū)[13]、省域[12]、縣域[11]和像元[16]。對東北地區(qū)種植結構的研究多集中在吉林省[11,17]和黑龍江省[10,14-15]，主要探討種植結構變化特征及空間差異[10]，并從氣候、政策、社會、經(jīng)濟及科技等方面分析了影響種植結構的驅動因素[14,17]。在我國農業(yè)供給側結構性改革背景下，對東北地區(qū)種植結構時空變化研究富有新的時代內涵。本文利用2005-2015年東北地區(qū)40個市/盟單元的播種面積數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析該時段內東北地區(qū)糧食作物種植結構時空變化特征，旨在為東北地區(qū)種植結構調整與優(yōu)化布局提供科學依據(jù)和對策建議。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

本文研究水稻、小麥、玉米和大豆4種主要糧食作物的種植結構，采用播種面積占糧食作物總播種面積的比重為具體指標判定各空間單元的種植結構類型，規(guī)定組合類型數(shù)不超過3種。根據(jù)2005-2015年東北地區(qū)水稻、小麥、玉米和大豆播種面積比重變化趨勢，結合各空間單元播種實際情況，確定判別方式如下。

當某一種糧食作物播種面積占4種主要糧食作物播種面積的比重超過50%時，確定種植結構類型為該種作物主導型；當某一種或幾種糧食作物播種面積占糧食播種面積比重大于30%且小于50%時，確定種植結構類型為該種作物主導型或比重最高的2種作物組合型，例如：某研究單元的水稻種植面積比重為37.0%，小麥為0.3%，玉米為21.6%，大豆為41.1%，確定該研究單元的種植結構類型為大豆-水稻型；當所有作物比重都小于30%時，按照比重大小確定種植結構類型為比重最高的3種作物組合型，例如：某研究單元的水稻種植面積比重為26.4%，小麥為15.2%，玉米為29.7%，大豆為28.7%，確定該研究單元的種植結構類型為玉米-大豆-水稻型。種植結構類型統(tǒng)一按照比重大小順序命名。借助ArcGIS10.2軟件平臺將種植結構類型的空間分布和變化進行符號化展示，歸納種植結構時空分異特征。

本研究的時間序列為2005-2015年，以東北地區(qū)40個市/盟作為基本空間單元。數(shù)據(jù)來自《遼寧統(tǒng)計年鑒》[18]、《吉林統(tǒng)計年鑒》[19]、《黑龍江統(tǒng)計年鑒》[20]、《內蒙古統(tǒng)計年鑒》[21]、《內蒙古經(jīng)濟社會調查年鑒》[22]、《呼倫貝爾市統(tǒng)計年鑒》[23]、《興安盟統(tǒng)計年鑒》[24]、《通遼統(tǒng)計年鑒》[25]及《赤峰統(tǒng)計年鑒》[26]。

2 結 果

2.1 主要糧食作物播種面積及比重變化

2005年以來，東北地區(qū)糧食作物播種面積持續(xù)擴大，2015年達到2 669萬hm2。玉米和水稻播種面積呈顯著增長趨勢，大豆播種面積呈下降趨勢，小麥播種面積保持穩(wěn)定。玉米播種面積從2005年的897.8萬hm2增加到2015年的1 648.4萬hm2，增長了87.4%。水稻播種面積從2005年的312.6萬hm2增加到522.7萬hm2，增長了67.2%。大豆播種面積先波動增加，2009年達最高值(627.4萬hm2)，隨后下降，2015年降到11a間的最小值(313.2萬hm2)，降幅為45.0%。小麥播種面積相對穩(wěn)定，年平均播種面積保持在55.2萬hm2，見圖1。

圖1 2005-2015年東北地區(qū)糧食作物播種面積變化Fig.1 Changes of grain sown area in Northeast China during 2005-2015

玉米和水稻播種面積比重上升，大豆播種面積比重下降，小麥播種面積比重保持穩(wěn)定。玉米播種面積比重由2005年的42.0%上升到2015年的61.8%。水稻播種面積比重由2005年的15.3%上升到2015年的19.6%。大豆播種面積比重由2005年的27.8%下降到2015年的11.7%。小麥播種面積比重維持在2.3%。玉米播種面積比重始終最高，2011年后，水稻播種面積比重超過大豆，大豆種植的優(yōu)勢地位被削弱，見圖2。

圖2 2005-2015年東北地區(qū)主要糧食作物種植面積比重變化Fig.2 Planting proportion changes of main grain in Northeast China during 2005-2015

2.2 種植結構類型變化

2005-2015年，東北地區(qū)種植結構類型共8種。2005-2012年，種植結構類型穩(wěn)定在6～7種，隨后減少，2015年僅為4種。種植結構類型由作物組合型向作物主導型轉變。

2005-2015年，東北地區(qū)種植結構類型有玉米主導型、大豆主導型、水稻主導型、玉米-大豆型、玉米-水稻型、大豆-玉米型、大豆-水稻型和水稻-玉米型。作物主導型地區(qū)數(shù)量最多，年均占比超過75%。其中，玉米主導型地區(qū)占比超過60%，且數(shù)量不斷增加；水稻主導型地區(qū)數(shù)量略有增加，大豆主導型地區(qū)數(shù)量顯著下降，所占比重由25.0%降至7.5%。作物組合型地區(qū)數(shù)量先增加后減少。其中，玉米組合型地區(qū)數(shù)量最多，見表1。

表1 2005-2015年東北地區(qū)種植結構類型數(shù)及比例Table 1 The amount and proportion of cropping types in Northeast China during 2005-2015

2.3 種植結構類型空間分布

2005-2015年東北地區(qū)主要糧食作物種植類型的空間分布，見圖3。2005年，種植結構類型以玉米主導型、大豆主導型和玉米-大豆型為主。玉米主導型地區(qū)分布在遼寧省、吉林省和內蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市；大豆主導型地區(qū)分布于黑龍江省北部及東部地區(qū)、吉林省延邊朝鮮族自治州和內蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市；玉米-大豆型地區(qū)分布在黑龍江省中部綏化市和哈爾濱市。2008年，種植結構以玉米主導型和大豆主導型為主，玉米主導型地區(qū)向黑龍江省中部擴散；大豆主導型地區(qū)范圍基本不變。2011年，種植結構以玉米主導型、大豆主導型和大豆-玉米型為主。玉米主導型地區(qū)向黑龍江省西部及東北部蔓延；大豆主導型地區(qū)收縮至大、小興安嶺地區(qū)；大豆-玉米型地區(qū)分布在內蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市。2015年，種植結構以玉米主導型、大豆主導型和玉米-大豆型為主。玉米主導型地區(qū)向黑龍江省東部及吉林省東部擴張；大豆主導型地區(qū)集中在大、小興安嶺地區(qū)；玉米-大豆型地區(qū)分布在內蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市。

圖3 2005-2015年東北地區(qū)主要糧食作物種植結構類型空間分布Fig.3 The distribution of main grain crop system types in Northeast China during 2005-2015

2.4 種植結構類型空間變化

2005-2015年東北地區(qū)主要糧食作物種植類型的空間變化，見圖4。2005-2015年，東北地區(qū)種植結構類型明顯向玉米轉變，轉變地區(qū)為黑龍江省中部及東部地區(qū)、吉林省延邊朝鮮族自治州及內蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市。其中，種植結構類型由大豆向玉米轉變的地區(qū)最多，分布在黑龍江省東北部和東部地區(qū)。

2005-2008年，東北地區(qū)種植結構變化共4個方向，主要是玉米組合型變?yōu)橛衩字鲗秃痛蠖怪鲗Ъ捌浣M合型變?yōu)橛衩字鲗Ъ捌浣M合型。其中，玉米組合型變?yōu)橛衩字鲗偷貐^(qū)為黑龍江省中部哈爾濱市和綏化市；大豆主導及其組合型變?yōu)橛衩字鲗Ъ捌浣M合型地區(qū)為黑龍江省鶴崗市。2008-2011年，東北地區(qū)種植結構變化共4個方向，主要是大豆主導及其組合型變?yōu)橛衩字鲗Ъ捌浣M合型、玉米組合型變?yōu)橛衩字鲗图按蠖怪鲗妥優(yōu)榇蠖菇M合型。其中，大豆主導及其組合型變?yōu)橛衩字鲗Ъ捌浣M合型地區(qū)為黑龍江省東部地區(qū)和吉林省延邊朝鮮族自治州；玉米組合型變?yōu)橛衩字鲗偷貐^(qū)為黑龍江省齊齊哈爾市和遼寧省營口市；大豆主導型變?yōu)榇蠖菇M合型地區(qū)為內蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市。2011-2015年，東北地區(qū)種植結構變化共4個方向，主要是玉米組合型變?yōu)橛衩字鲗秃痛蠖怪鲗Ъ捌浣M合型變?yōu)橛衩字鲗Ъ捌浣M合型。其中，玉米組合型變?yōu)橛衩字鲗偷貐^(qū)為黑龍江省東部雞西市、牡丹江市和吉林省延邊朝鮮族自治州；大豆主導及其組合型變?yōu)橛衩字鲗Ъ捌浣M合型地區(qū)為內蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市。

圖4 2005-2015年東北地區(qū)主要糧食作物種植結構類型空間變化Fig.4 The characteristics of spatio-temporal changes of cropping system types in Northeast during 2005-2015

3 討 論

種植結構變化受到國家政策、科技進步、社會需求、經(jīng)濟效益和自然條件等多方面因素影響[17，27]。自然環(huán)境是基礎，奠定了作物生長條件，決定某地區(qū)適合種植何種作物；國家政策根據(jù)供需情況調控各地區(qū)各作物種植規(guī)模，引導種植結構調整方向；社會經(jīng)濟需求直接影響農戶種植行為，影響農戶作物選擇品種及確定種植規(guī)模；科技進步提升作物單產水平，改善種植條件，加速種植結構調整；各因素相互作用，相互促進[17]。從2005-2015年東北地區(qū)主要糧食作物種植結構時空變化看，種植結構變化原因尚難定量化測度，就定性描述來看，東北地區(qū)主要糧食作物種植結構時空變化的原因主要有：

(1)自然環(huán)境支撐。東北地區(qū)屬溫帶濕潤、半濕潤季風氣候。雨熱同期，滿足一年一熟作物的需求。平原廣闊，黑土和黑鈣土廣布，土壤肥沃。中部松嫩平原形成玉米帶，東部三江平原適合水稻和小麥生長，北部大、小興安嶺地區(qū)適合大豆生長。近年來，由于氣候變暖，積溫帶北移[28-29]，牡丹江流域和三江平原地區(qū)玉米種植面積增加。

(2)農業(yè)政策調控。農業(yè)政策是影響農業(yè)生產的重要因素，對種植結構調整起引導性作用。玉米一直是東北地區(qū)種植面積和比重最大的糧食作物，占糧食作物總播種面積的一半。受國家糧食臨時儲備政策的影響，2008-2015年，玉米臨儲價格提高42.9%[30]，同時，糧食直接補貼、農資綜合補貼、良種補貼及農機購置補貼等支農惠農補貼力度加大，玉米生產成本降低[31]，促進玉米種植面積擴大。

(3)社會經(jīng)濟需求。隨著國內玉米深加工行業(yè)快速發(fā)展，玉米作為飼料糧和工業(yè)用糧的需求旺盛[32]。在市場經(jīng)濟環(huán)境中，農戶作為經(jīng)濟人以效益最大化為目標從事農業(yè)生產[33]。2010年起，玉米單位面積凈利潤開始超過大豆[31]，農戶種植玉米積極性提高。

(4)農業(yè)科技進步。糧食單產提高，高產的德美亞品種被廣泛引入東北地區(qū)北部[34]，黑龍江省玉米種植面積明顯增加。

4 結 論

本文從種植結構入手，采用2005-2015年東北地區(qū)主要糧食作物播種面積數(shù)據(jù)，運用數(shù)理統(tǒng)計方法，分析了東北地區(qū)主要糧食作物種植結構時空變化過程，歸納了主要的種植結構類型組合方式，明確了種植結構類型空間變化。主要結論如下：

(1)從種植面積及比例上看，2005-2015年東北地區(qū)糧食作物播種面積持續(xù)擴大。其中，大豆播種面積及其占糧食作物總播種面積比重均呈現(xiàn)“上升-下降”的波動趨勢，均在2009年之后快速下降，而玉米和水稻播種面積穩(wěn)定上升，玉米播種面積占糧食作物總播種面積比重始終最高，水稻播種面積占糧食作物總播種面積比重在2011年超過大豆，大豆種植優(yōu)勢被削弱。

(2)從種植結構類型上看，2005-2015年東北地區(qū)共出現(xiàn)8種種植結構類型，以作物主導型為主。其中，玉米主導型和水稻主導型地區(qū)數(shù)量增加，大豆主導型地區(qū)數(shù)量減少，玉米主導型地區(qū)最多。

(3)從種植結構空間分布及變化來看，2005-2015年玉米主導型地區(qū)分布最廣，由遼寧省、吉林省向黑龍江省中部及東部地區(qū)擴散，大豆主導型地區(qū)逐漸萎縮至大、小興安嶺地區(qū)。種植結構類型單一化趨勢明顯，黑龍江省中部和東部地區(qū)、吉林省東部地區(qū)及內蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市種植結構類型向玉米轉變。

東北地區(qū)是我國重要的商品糧基地，也是我國種植結構調整優(yōu)化布局的重點區(qū)域，在推進農業(yè)供給側改革的進程中，需科學調整種植結構?；跂|北地區(qū)種植結構時空變化特征，對種植結構調整與優(yōu)化布局提出對策建議：其一，調減黑龍江省東北部及中部地區(qū)，吉林省東部地區(qū)和內蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市玉米種植面積，推行以玉米大豆輪作為主的輪作制度。發(fā)展青貯玉米，減少籽粒玉米種植面積，加強輪作所需的農田水利基礎設施建設，根據(jù)輪作情況制定輪作補貼政策。其二，調整吉林省和遼寧省玉米帶玉米品種，研發(fā)籽粒青貯兼用型品種。加強農田水利基礎設施建設，扶持農民合作社等新型經(jīng)營主體，推進統(tǒng)一化管理和規(guī)模化經(jīng)營，提高農業(yè)機械化作業(yè)水平，增加農機補貼，降低勞動力成本。穩(wěn)定玉米收購價，鼓勵金融資本參與市場交易；其三，擴大黑龍江省西部及北部大豆種植面積，建立非轉基因大豆保護區(qū)。提高單產水平，增強市場競爭力。加強農田基礎設施建設，提高良種補貼。向加工和銷售環(huán)節(jié)延伸產業(yè)鏈，促進大豆產業(yè)化發(fā)展。