劉妍妮

(陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710018)

0 引言

在全球糧食儲(chǔ)備減少和國(guó)際糧價(jià)高漲的嚴(yán)峻形勢(shì)下，著眼于耕地保護(hù)、糧食生產(chǎn)的階段性和區(qū)域差異性，揭示區(qū)域耕地安全和糧食生產(chǎn)變化及其成因，是當(dāng)前農(nóng)業(yè)地理學(xué)亟需探討的科學(xué)命題和實(shí)現(xiàn)國(guó)家及區(qū)域糧食安全的必然選擇[1]。近年來，眾多學(xué)者基于不同角度和時(shí)空尺度,分析了糧食供需關(guān)系及成因、耕地生產(chǎn)能力變化、影響糧食安全的因素、區(qū)域糧食安全預(yù)警、糧食產(chǎn)量模型及其預(yù)測(cè)、產(chǎn)量波動(dòng)、耕地與糧食產(chǎn)量關(guān)系等[2]。在省域尺度上基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)研究糧食產(chǎn)量的成果較多[3-4]，但研究?jī)?nèi)容沒有分析糧食產(chǎn)量結(jié)構(gòu)、種植結(jié)構(gòu)等，不足以說明糧食產(chǎn)量變化特征；且對(duì)于未來糧食產(chǎn)量變化通常采用回歸模型或GM(1，1)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)[5-7]，缺乏對(duì)兩者預(yù)測(cè)結(jié)果的比較與分析。 因此,基于上述省域尺度上糧食產(chǎn)量研究存在的問題，以陜西省為例，利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析建國(guó)以來全省農(nóng)作物播種面積、糧食播種面積、主要作物播種面積、糧食總產(chǎn)量和主要作物產(chǎn)量變化及影響糧食產(chǎn)量的因素，并利用模型預(yù)測(cè)未來10年的糧食產(chǎn)量趨勢(shì)，以期為全省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全戰(zhàn)略提供依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

陜西省(31°42′～39°35′ N，105°29′～111°15′ E)地處我國(guó)黃河中游，地域狹長(zhǎng)，地勢(shì)南北高、中間低，包括山地、平原、高原、盆地和峽谷等多種地形，南北長(zhǎng)870 km，東西寬200～500 km，面積20.58×104km2，轄10 市1 區(qū)。從北到南可分為陜北高原、關(guān)中平原、秦巴山地3 個(gè)地貌區(qū)。全省以秦嶺為界，南北河流分屬長(zhǎng)江水系和黃河水系。該區(qū)受季風(fēng)氣候和大陸性氣候的影響較明顯，由南至北具有北亞熱帶濕潤(rùn)氣候、暖溫帶半濕潤(rùn)氣候和暖溫帶、溫帶半干旱氣候的特征；陜北黃土高原的年均氣溫為9 ℃，關(guān)中平原為13 ℃，陜南漢江谷地則達(dá)15 ℃；全省年均降水量680 mm，南北差別較大，陜北僅400 mm，陜南則在900～1000 mm以上[8]。2010年，全省總?cè)丝?735 萬(wàn)，全年生產(chǎn)總值10123.48億元，人均生產(chǎn)總值27133元。據(jù)抽樣調(diào)查，全年糧食播種面積315.97×104hm2，其中夏糧132.07×104hm2、秋糧183.9×104hm2；糧食總產(chǎn)量1164.90×107kg，其中夏糧449.3×107kg、秋糧715.6×107kg。

1.2 研究方法

研究所用數(shù)據(jù)主要來源于《陜西省統(tǒng)計(jì)年鑒》(1981～2011年)[8]，使用Excel 2003軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；使用DPS軟件建立回歸分析模型和GM(1，1)模型預(yù)測(cè)未來10年全省糧食產(chǎn)量狀況，并應(yīng)用參數(shù)分析法探討了不同影響因素與糧食產(chǎn)量之間的相關(guān)關(guān)系，回歸分析模型用判定系數(shù)R2來確定模型的可用性。

2 結(jié)果與分析

2.1 播種面積變化

全省播種面積變化較為劇烈。由圖1可知，全省農(nóng)作物面積在波動(dòng)變化中呈降低趨勢(shì)；1949～1960年是農(nóng)作物耕種面積第一個(gè)增加階段，這一時(shí)段內(nèi)，經(jīng)歷了農(nóng)民等對(duì)戰(zhàn)后廢棄農(nóng)地進(jìn)行恢復(fù)和開墾、3年經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時(shí)期等，土改運(yùn)動(dòng)極大地提高了農(nóng)民的生產(chǎn)積極性，播種面積從1949年的474.34×104hm2增加到1960年的569.03×104hm2，凈增加94.96×104hm2，年均增加8.63×104hm2。1960～1962年出現(xiàn)了短暫的農(nóng)作物播種面積下降，這主要是由3年自然災(zāi)害影響造成的。1962～1965年農(nóng)作物播種面積進(jìn)入第二個(gè)增長(zhǎng)階段，增加了28.73×104hm2。1966～1985年農(nóng)作物播種面積進(jìn)入了第二個(gè)下降階段，這一時(shí)期經(jīng)歷了文化大革命和改革開放；文化大革命使耕地面積減少了44.36×104hm2，而改革開放使耕地面積減少了58.32×104hm2。1985～1992年是農(nóng)作物播種面積第3個(gè)增加階段，播種面積增加了20.61×104hm2，這是由于該時(shí)期全省土地開發(fā)、土地整理和復(fù)墾以及農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的力度較大，耕地面積增加，播種面積也相應(yīng)有所增長(zhǎng)。1993～2003年，播種面積進(jìn)入了第三個(gè)下降階段，其中以1998～2003年下降最明顯，這主要與國(guó)家和地方1998年實(shí)施退耕還林還草工程有關(guān)。2003～2007年播種面積進(jìn)入了第四個(gè)增長(zhǎng)階段，主要原因是耕地占補(bǔ)平衡政策的大力實(shí)施，共增加44.22×104hm2。2008～2010年進(jìn)入了第四個(gè)下降階段，主要是由于全省城市化進(jìn)程加快造成的。

糧食播種面積的變化與農(nóng)作物播種面積的變化基本一致，總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。1949年全省糧食播種面積為421.21×104hm2，1956年增加到493.31×104hm2，建國(guó)后7年時(shí)間糧食播種面積增加了72.10×104hm2；隨后開始下降，1959年面積為432.83×104hm2，接著進(jìn)入第二個(gè)增加階段，到1966年，增加到491.19×104hm2。1967～2003年呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢(shì)，其后到2007年進(jìn)入第三個(gè)增長(zhǎng)階段，隨后又進(jìn)入下降期，2010年全省糧食播種面積為315.97×104hm2。61年時(shí)間里，全省糧食播種面積下降了105.24×104hm2，年均下降1.73×104hm2(圖1)。糧食播種面積占農(nóng)作物播種面積的比例體現(xiàn)了糧經(jīng)比狀況，事關(guān)一個(gè)地區(qū)糧食安全問題。全省的糧食播種面積占農(nóng)作物播種面積的比例呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，從1949年的88.8%下降到2010年的75.49%。

陜西省糧食由夏糧和秋糧構(gòu)成。1949～2010年，夏糧和秋糧播種面積整體均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，播種面積分別減少了70.33×104和34.7×104hm2，年均減少量分別為1.13×104和0.56×104hm2，夏糧播種面積減少量是秋糧減少量的2倍(圖2)。夏糧播種面積占糧食播種面積比例呈下降趨勢(shì)，從1949年的48.1%下降到2010年的41.8%，下降了6.3個(gè)百分點(diǎn)；秋糧播種面積占糧食播種面積的比例呈上升趨勢(shì)，從1949年的51.9%上升到2010年的58.2%，上升了6.3個(gè)百分點(diǎn)(圖3)。

圖1 農(nóng)作物與糧食播種面積

圖2 糧食播種面積

圖3 不同糧食播種面積占總糧食播種面積比例

2.2 糧食產(chǎn)量變化

全省糧食總產(chǎn)量基本呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，從1949～2010年增長(zhǎng)了833.9×107kg，年均增長(zhǎng)13.67×107kg(圖4)。陜南、陜北和關(guān)中3個(gè)地區(qū)的糧食產(chǎn)量研究時(shí)段內(nèi)基本呈增加趨勢(shì)，其中關(guān)中糧食產(chǎn)量占全省產(chǎn)量比例在60%～70%之間，陜南呈下降趨勢(shì)，陜北呈增加趨勢(shì)；如1985年陜南、陜北和關(guān)中3個(gè)地區(qū)的糧食產(chǎn)量占當(dāng)年全省糧食產(chǎn)量的比例分別為27.4%、11.36%和61.24%，2010年則分別為19.43%、17.26%和63.3%。各地市的產(chǎn)量差異較大，產(chǎn)量由大到小的順序基本是渭南、西安、咸陽(yáng)、寶雞、榆林、漢中、安康、商洛、延安和銅川；1985～2010年間，糧食產(chǎn)量增加超過50×107kg的有榆林(107.33×107kg)、渭南(107.09×107kg)、西安(71.55×107kg)、咸陽(yáng)(71.12×107kg)、寶雞(65.27×107kg)，延安、安康、商洛和銅川分別增加了32.14×107、15.79×107、15.55×107和10.93×107kg，漢中減少了12.77×107kg，這與該市坡耕地較多且多位于林區(qū)，在實(shí)施天然林保護(hù)和退耕還林還草工程后，不適合的耕地全部退耕還林有直接關(guān)系?？傮w來看，位于關(guān)中地區(qū)的地市糧食產(chǎn)量要比其他地區(qū)產(chǎn)量高。

夏糧和秋糧的總產(chǎn)量與糧食總產(chǎn)量變化趨勢(shì)基本一致，1949年全省秋糧159×107kg，夏糧172×107kg，2010年秋糧和夏糧總產(chǎn)量為715.6×107和449.3×107kg，61年來秋糧和夏糧產(chǎn)量分別增加了556.6×107和277.3×107kg，年均增加了9.12×107和4.55×107kg，秋糧增加量占糧食增加總量的66.75%(圖4)。夏糧和秋糧占糧食總量的比例，除了個(gè)別年份外，其余均是秋糧高于夏糧；1949年秋糧和夏糧產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)量的比例分別為48.09%和51.01%，到了2010年兩者比例為61.43%和38.57%，秋糧比例增加了13.34個(gè)百分點(diǎn)，夏糧比例降低了13.34個(gè)百分點(diǎn)(圖5)。因此，秋糧的總產(chǎn)量、總增加量、年均變化量和比例高于夏糧的相應(yīng)指標(biāo)。

圖4 不同糧食產(chǎn)量及糧食總產(chǎn)量變化

圖5 夏秋糧產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)量的比例

小麥?zhǔn)窍募Z的主要作物之一，小麥產(chǎn)量基本呈增加趨勢(shì)，從1949年的133.5×107kg增加到2010年的403.8×107kg，增加了270.3×107kg，年均增加4.43×107kg；從多年比例看，小麥產(chǎn)量占夏糧總產(chǎn)量的74%以上，特別從1978年改革開放后，小麥產(chǎn)量占夏糧總產(chǎn)量的比例在80%～90%之間(圖6、圖7)。玉米是全省秋糧的主要作物之一，其產(chǎn)量變化趨勢(shì)與小麥基本一致，從1949年的56×107kg增加到2010年的532.2×107kg，增加476.2×107kg，年均增加7.81×107kg；多年占秋糧產(chǎn)量的比例亦呈增加趨勢(shì)，從1949年的35.22%增加到2010年的74.37%(圖6、圖7)。由此可知，小麥和玉米是全省的主要糧食作物，這與陜西農(nóng)用地分等及產(chǎn)能核算結(jié)果一致。

圖6 小麥和玉米產(chǎn)量變化

圖7 小麥和玉米產(chǎn)量比例變化

2.3 糧食產(chǎn)量相關(guān)關(guān)系及預(yù)測(cè)

影響糧食產(chǎn)量的因素有很多，根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，選擇了水澆地、水田、旱地、耕地、糧食播種面積、機(jī)耕面積、復(fù)種指數(shù)和折純后化肥使用量8個(gè)因素來探討與糧食產(chǎn)量之間的關(guān)系(表1)。與糧食產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系的5個(gè)因素中，機(jī)耕面積影響最大，其次是水澆地面積、化肥施用量和復(fù)種指數(shù)，水田影響最小。而旱地、耕地和糧食播種面積3個(gè)因素與糧食產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

對(duì)未來的糧食產(chǎn)量變化分別使用回歸分析和GM(1，1)模型獲得。利用DPS軟件建立線性、對(duì)數(shù)、多項(xiàng)式、乘冪、指數(shù)和移動(dòng)平均6種回歸模型，通過比較R2，最終確定了使用多項(xiàng)式中的二次回歸模型進(jìn)行糧食產(chǎn)量預(yù)測(cè)，其模型為x(t)=-0.072×t2+19.395×t+281.749 (R2=0.895)。而GM(1，1)模型預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)的常用方法是后驗(yàn)差檢驗(yàn)法；如果方差比C<0.35且小誤差概率P>0.95，那么模型是可靠的，結(jié)果是可信的；其模型為x(t+1)=25999.507546e0.017526t-25668.177546，方差比C=0.3498<0.35，小誤差概率P=1.0000>0.90，滿足預(yù)測(cè)分析的要求。根據(jù)預(yù)測(cè)，二次回歸分析模型的2015年全省糧食總產(chǎn)量為1258.01×107kg，2020年為1304.94×107kg，GM(1，1)模型的2015年全省糧食總產(chǎn)量為1436.19×107kg，2020年為1567.73×107kg。2個(gè)模型預(yù)測(cè)的結(jié)果均是未來糧食產(chǎn)量會(huì)有所增加，這與糧食產(chǎn)量隨著管理水平、耕作技術(shù)水平、糧食品種、水利設(shè)施、肥料使用等不斷提高而增加相符。根據(jù)全省歷年來的糧食產(chǎn)量來看，只有1998年糧食產(chǎn)量超過了1300×107kg，達(dá)到了1303.1×107kg，1993和1996年的糧食產(chǎn)量超過了1200×107kg，達(dá)到了1215.6×107和1217×107kg，其余年份均在1200×107kg以下，特別是1999年以后的11年，糧食產(chǎn)量基本維持在1000×107～1200×107kg之間；而在耕地面積縮小、糧食播種面積亦減少的背景下，盡管技術(shù)水平等不斷提高，但糧食產(chǎn)量不會(huì)有大幅度增加；同時(shí)與2015年陜西省糧食產(chǎn)量1227×107kg相比，二次回歸模型預(yù)測(cè)的糧食產(chǎn)量誤差較小，因此二次回歸分析模型預(yù)測(cè)的全省糧食產(chǎn)量較符合實(shí)際。

表1 糧食產(chǎn)量與各因素之間的相關(guān)分析

注：**表示雙側(cè)檢驗(yàn)，在0.01水平上具有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 結(jié)論

通過對(duì)陜西省61年來播種面積、糧食產(chǎn)量隨時(shí)間變化特點(diǎn)、未來10年糧食產(chǎn)量進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論。

(1)全省農(nóng)作物、糧食、夏糧和秋糧播種面積在波動(dòng)變化中呈降低趨勢(shì)；相應(yīng)的播種面積分別減少了55.78×104、105.24×104、70.33×104和34.7×104hm2，年均減少量分別為0.90×104、1.73×104、1.13×104和0.56×104hm2，夏糧播種面積減少量是秋糧減少量的2倍，且夏糧比例下降，秋糧比例上升。

(2)全省糧食總產(chǎn)量、夏糧和秋糧產(chǎn)量基本呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，關(guān)中糧食產(chǎn)量占全省糧食產(chǎn)量最高，各地市的產(chǎn)量差異較大，渭南最高，銅川最低。秋糧的總產(chǎn)量、總增加量、年均變化量和比例均高于夏糧。小麥和玉米分別是全省夏糧和秋糧的主要作物，產(chǎn)量基本呈增加趨勢(shì)，分別增加了270.3×107和476.2×107kg，玉米年均增加量高于小麥。

(3)根據(jù)模型預(yù)測(cè)，2015年全省糧食產(chǎn)量為1258.01×107kg，2020年為1304.94×107kg。