劉杰安，王小慧，吳堯，賈浩，尹小剛，史磊剛，褚慶全，陳阜

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近30年我國谷子生產(chǎn)時(shí)空變化與區(qū)域優(yōu)勢(shì)研究

劉杰安1，王小慧1，吳堯1，賈浩1，尹小剛1，史磊剛2，褚慶全1，陳阜1

（1中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)作制度重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193；2北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心，北京 100097）

【】谷子營養(yǎng)豐富、生育期短、抗旱耐瘠，谷子種植對(duì)優(yōu)化干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)和促進(jìn)農(nóng)民增收具有重要作用。分析我國谷子生產(chǎn)時(shí)空變化特征與區(qū)域優(yōu)勢(shì)，以期為優(yōu)化谷子布局和促進(jìn)谷子生產(chǎn)發(fā)展提供建議與理論依據(jù)。基于1985—2015年谷子各省、縣域生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，采用產(chǎn)量貢獻(xiàn)率、重心遷移、比較優(yōu)勢(shì)指數(shù)等指標(biāo)，分析了我國谷子生產(chǎn)時(shí)空變化規(guī)律。30年間全國谷子播種面積由3.318×106hm2減少至7.88×105hm2后回升至8.39×105hm2，單產(chǎn)由1 801.2 kg·hm-2提高至2 342.9 kg·hm-2，總產(chǎn)量變化中面積貢獻(xiàn)率為80.3%，單產(chǎn)貢獻(xiàn)率為18.4%，且單產(chǎn)貢獻(xiàn)率逐漸增加。全國谷子生產(chǎn)重心年際間變化較小，優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)穩(wěn)定在東北地區(qū)中西部、黃淮海平原中北部和北部中低高原區(qū)東南部，具體集中在內(nèi)蒙東部、東北三省與內(nèi)蒙接壤的縣域、河北大部、河南西北部、山東中部、山西大部、陜西北部、甘肅東部及寧夏中部。30年間黃淮海平原區(qū)、東北地區(qū)與西北部分縣域單產(chǎn)增加但播種面積大量減少，使該區(qū)域表現(xiàn)為單產(chǎn)優(yōu)勢(shì)與面積劣勢(shì)，2000年后北部中低高原區(qū)的吉林通榆、內(nèi)蒙敖漢旗與山西部分縣域的播種面積回升。播種面積較大而單產(chǎn)劣勢(shì)的縣域集中在黃土高原地區(qū)的陜西和山西中北部部分縣域。30年來全國谷子播種面積先減后增，生產(chǎn)集中程度不斷增大，優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)趨于穩(wěn)定，單產(chǎn)逐步提升。黃淮海地區(qū)被夏玉米替代的夏谷較難恢復(fù)，東北地區(qū)中西部、北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)及太行山沿線區(qū)谷子生產(chǎn)具有恢復(fù)潛力。谷子育種、栽培技術(shù)與生產(chǎn)加工機(jī)械的進(jìn)步，對(duì)谷子生產(chǎn)提質(zhì)增效與實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展至關(guān)重要。

谷子；縣域；ArcGIS；時(shí)空變化；貢獻(xiàn)率；重心遷移；比較優(yōu)勢(shì)

0 引言

【研究意義】谷子（(L.) P. Beauv.）具有生育期短、水分利用率高、抗旱耐瘠薄等特點(diǎn)，特別適宜在干旱半干旱地區(qū)種植，是我國北方重要的旱作糧食作物與抗旱救災(zāi)戰(zhàn)略儲(chǔ)備作物[1-2]。在積溫不足、水資源相對(duì)匱乏的東北、西北地區(qū)[3]，種植谷子具有減少地下水消耗、減少土壤侵蝕與水土流失[4]的重要生態(tài)保護(hù)作用。同時(shí)，谷子具有良好的食用與飼用價(jià)值，隨著人們對(duì)食物品質(zhì)需求的不斷提升，在老少邊窮地區(qū)發(fā)展有機(jī)旱作谷子種植將對(duì)當(dāng)?shù)孛撠氃鍪蘸蛢?yōu)化糧食產(chǎn)量結(jié)構(gòu)起到良好的促進(jìn)作用。因此，挖掘谷子生產(chǎn)潛力，優(yōu)化區(qū)域布局，對(duì)促進(jìn)我國谷子生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展意義重大。【前人研究進(jìn)展】近年來，一些學(xué)者利用省域或縣域作物生產(chǎn)數(shù)據(jù)，采用多種方法對(duì)多種作物生產(chǎn)時(shí)空變化與比較優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了研究。劉忠等[5]采用貢獻(xiàn)因素分解研究了2003—2011年面積、單產(chǎn)和種植結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)于糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率，劃定了全國各區(qū)域各主要作物增產(chǎn)主導(dǎo)類型。劉彥隨等[6]根據(jù)規(guī)模與效率比較優(yōu)勢(shì)指數(shù)，對(duì)全國省份進(jìn)行了比較優(yōu)勢(shì)指數(shù)分類，明確了各省份糧食生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)特征，并通過分析各省份所屬類型年際間變化情況，發(fā)現(xiàn)了糧食區(qū)域生產(chǎn)重心的“北進(jìn)中移”，我國糧食產(chǎn)銷格局已由“南糧北調(diào)”轉(zhuǎn)為“北糧南調(diào)”。劉珍環(huán)等[7]通過研究我國水稻重心遷移規(guī)律發(fā)現(xiàn)水稻種植重心因此向東北方向遷移約230 km，產(chǎn)量重心向東北遷移約320 km。徐海亞等[8]利用縣域糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)和糧食生產(chǎn)集中度指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)1978年后中國糧食生產(chǎn)重心由800 mm以上雨量帶向400—800 mm雨量帶偏移，并逐漸向平原地區(qū)集中，雖不利于水熱資源的高效利用，但卻利于發(fā)展機(jī)械耕作。劉珍環(huán)等[9]綜合運(yùn)用時(shí)序變化趨勢(shì)、空間集聚分析等方法，發(fā)現(xiàn)中國的種植結(jié)構(gòu)調(diào)整從2002年起類型豐富度顯著增加，多元種植結(jié)構(gòu)逐漸替代單一型種植結(jié)構(gòu)。三大糧食作物種植所占比例顯著減少，水果和蔬菜類種植比例在城市化地區(qū)快速增加?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前尚無全國縣域尺度的谷子生產(chǎn)時(shí)空變化的相關(guān)研究，也尚無綜合運(yùn)用上述方法對(duì)谷子進(jìn)行分析探討的報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究基于1985—2015年我國省級(jí)和縣級(jí)尺度的谷子生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用重心遷移、產(chǎn)量貢獻(xiàn)因素分解、比較優(yōu)勢(shì)分析等方法，分析近30年我國谷子生產(chǎn)要素與比較優(yōu)勢(shì)指數(shù)的時(shí)空分布變化規(guī)律，探討未來谷子生產(chǎn)的優(yōu)化布局，以期為我國谷子生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展提供建議和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文使用數(shù)據(jù)主要包括農(nóng)業(yè)部種植業(yè)司發(fā)布的1985—2015年分省農(nóng)作物生產(chǎn)數(shù)據(jù)[10]，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所提供的1985—2015年每5年1個(gè)節(jié)點(diǎn)共7個(gè)年份的我國縣域谷子生產(chǎn)數(shù)據(jù)，中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://www.resdc.cn）獲取的2015年耕地分布1 km×1 km柵格數(shù)據(jù)。底圖以中國農(nóng)作制綜合分區(qū)[11]與中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心提供的2012年縣級(jí)行政分布圖為基礎(chǔ)，最終整理獲得包含10個(gè)農(nóng)作區(qū)、31個(gè)省（市）（港澳臺(tái)地區(qū)除外）、2 855個(gè)縣的分布圖。

1.2 研究方法

1.2.1 重心軌跡 不同年份的作物播種面積或總產(chǎn)量的重心軌跡采用重心模型法進(jìn)行計(jì)算[7]：

式中，P(xj, yj)代表了某作物第j年重心的地理坐標(biāo)。Cji表示某作物在i區(qū)域第j年的面積或產(chǎn)量數(shù)據(jù)；xi與yi表示第i個(gè)區(qū)域的地理中心的經(jīng)緯度坐標(biāo)。dt表示某作物重心在不同年份間移動(dòng)距離，xk+t和 xk分別表示某作物在第k+t年和k年的經(jīng)度坐標(biāo)，yk+t和yk分別表示某作物在第k+t年和k年的緯度坐標(biāo)。通過ArcGIS 10.5中的平均中心工具計(jì)算得到P(xj, yj)，并進(jìn)一步通過點(diǎn)集轉(zhuǎn)線工具將各年重心連接為遷移路徑。由于重心計(jì)算結(jié)果受面積和產(chǎn)量的數(shù)值高低和分布影響，計(jì)算出的重心常不是真正意義上的生產(chǎn)重心，重心遷移曲線旨在反映年際間全國某作物生產(chǎn)變化趨勢(shì)，并由面積、產(chǎn)量重心遷移曲線之間的距離與位置關(guān)系反映單產(chǎn)的全國分布變化情況。

1.2.2 面積、單產(chǎn)、互作貢獻(xiàn)率分解 對(duì)谷子總產(chǎn)變化地區(qū)進(jìn)行面積、單產(chǎn)、互作的貢獻(xiàn)率分解[12]：

RSi+t+RYi+t+RIi+t=1 （7）

式中，RSi+t、RYi+t、RIi+t分別表示i時(shí)間節(jié)點(diǎn)的種植面積貢獻(xiàn)率、單產(chǎn)貢獻(xiàn)率、面積單產(chǎn)互作貢獻(xiàn)率； Si、Si+t分別表示i年和i年之后t年的播種面積；Pi、Pi+t分別表示i年和i年之后t年的總產(chǎn)量；Yi、Yi+t分別表示i年和i年之后t年的單產(chǎn)。

式中，AS表示面積貢獻(xiàn)率的絕對(duì)值占三類貢獻(xiàn)率絕對(duì)值之和的比重，AY表示單產(chǎn)貢獻(xiàn)率的絕對(duì)值占三類貢獻(xiàn)率絕對(duì)值之和的比重，AI表示互作貢獻(xiàn)率的絕對(duì)值占三類貢獻(xiàn)率絕對(duì)值之和的比重。AS＞1/3為面積主導(dǎo)型，AY＞1/3為單產(chǎn)主導(dǎo)型，AI＞1/3為互作型。

1.2.3 比較優(yōu)勢(shì)指數(shù) 比較優(yōu)勢(shì)指數(shù)可分為規(guī)模比較優(yōu)勢(shì)指數(shù)（scale advantage index，SAI）、效率比較優(yōu)勢(shì)指數(shù)（efficiency advantage index，EAI）和綜合比較優(yōu)勢(shì)指數(shù)（aggregated advantage index，AAI）[13]。

（1）規(guī)模優(yōu)勢(shì)指數(shù)反映一個(gè)地區(qū)某作物的種植規(guī)模，可反映作物的比較優(yōu)勢(shì)，其計(jì)算公式如下：

式中，SAIij為i區(qū)j種作物的規(guī)模優(yōu)勢(shì)指數(shù)；GSij為i區(qū)j種農(nóng)產(chǎn)品的播種面積；GSi為i區(qū)所有農(nóng)產(chǎn)品的播種面積之和；GSj為全國j種農(nóng)產(chǎn)品的播種面積；GS為全國所有農(nóng)產(chǎn)品的播種面積之和。SAIij＜1，說明i區(qū)j種作物生產(chǎn)規(guī)模較全國平均水平處于劣勢(shì)；SAIij＞1,說明i區(qū)j種作物生產(chǎn)規(guī)模較全國平均水平處于優(yōu)勢(shì)。SAIij值越大，比較優(yōu)勢(shì)越明顯。

（2）效率優(yōu)勢(shì)指數(shù)反映某作物在各地區(qū)單產(chǎn)較全國平均單產(chǎn)的比較優(yōu)勢(shì)，其計(jì)算公式如下：

式中，EAIij為i區(qū)j種作物的效率優(yōu)勢(shì)指數(shù)；APij為i區(qū)j種作物單產(chǎn)；APj為全國j種作物平均單產(chǎn)。EAIij＜1，說明i區(qū)j種作物生產(chǎn)效率較全國處于劣勢(shì)；EAIij＞1，說明i區(qū)j種作物生產(chǎn)效率較全國處于優(yōu)勢(shì)。EAIij值越大，比較優(yōu)勢(shì)越明顯。

（3）綜合比較優(yōu)勢(shì)指數(shù)綜合考慮規(guī)模比較優(yōu)勢(shì)與效率比較優(yōu)勢(shì)，其計(jì)算公式如下：

式中，AAIij為i區(qū)j種作物的綜合比較優(yōu)勢(shì)指數(shù)；AAIij＜1，說明同全國平均水平相比，i區(qū)j種作物生產(chǎn)處于比較劣勢(shì)；AAIij＞1，說明同全國平均水平相比，i區(qū)j種作物生產(chǎn)處于比較優(yōu)勢(shì)。AAIij值越大，優(yōu)勢(shì)就越明顯。

2 結(jié)果

2.1 谷子生產(chǎn)時(shí)空分布與變化

1985—2015年全國谷子生產(chǎn)規(guī)模先減后增，單產(chǎn)波動(dòng)性提升（圖1）。全國谷子播種面積占農(nóng)作物總播種面積比重由1985年的2.3%降低至2013年的0.4%，后逐漸回升至2015年的0.5%。全國谷子播種面積占糧食作物播種面積比重由1985年的3.1%降低至2009年的0.7%，后逐漸回升至2015年的0.8%。1985—2009年，播種面積由3.318×106hm2減少至7.88×105hm2，減少了76.3%，總產(chǎn)量由5.977×106t減少至1.225×106t，減少了79.5%。2009—2015年播種面積回升至8.39×105hm2，增加了6.5%?？偖a(chǎn)量回升至1.967×106t，增加了60.5%。30年間單產(chǎn)由1 801.2 kg·hm-2提高至2 342.9 kg·hm-2，提高了30.1%。

30年間播種面積小于500 hm2的縣數(shù)先增后減、變化幅度較小，大于500 hm2的縣數(shù)均持續(xù)減少，500—2 000 hm2的縣數(shù)減幅較小，2 000 hm2以上的縣數(shù)減幅較大，播種面積前50的縣播種面積總和占全國比重由1985年的31.5%增加至2015年的55.9%，生產(chǎn)集中程度逐漸增加。

圖1 1985—2015年全國谷子播種面積、總產(chǎn)量、單產(chǎn)變化趨勢(shì)

谷子播種面積較高的縣域主要分布在甘肅會(huì)寧至吉林白城一線（圖2）。1985年以河北、黑龍江、內(nèi)蒙、山西、吉林、山東、河南、遼寧、陜西、甘肅占全國比重較高，大于15 000 hm2的縣主要分布在山西北部至東北三省中西部一線，2 000—15 000 hm2縣集中在黃淮海地區(qū)、黃土高原區(qū)、內(nèi)蒙通遼一帶與東北的中部地區(qū)。2015年山西、內(nèi)蒙古、河北、遼寧、陜西、吉林、河南、山東、甘肅、貴州、寧夏谷子生產(chǎn)占全國比重較高，播種面積大于30 000 hm2的縣僅有內(nèi)蒙的敖漢旗，15 000—30 000 hm2的縣主要為敖漢旗臨近區(qū)域、吉林西北部通榆縣、河北武安市，2 000—15 000 hm2的縣主要集中在陜西北部、山西北部、河北西部與北部、東北地區(qū)中部。

30年間黃淮海平原區(qū)、東北平原區(qū)與西北部分縣域播種面積大量減少，2000年后北部中低高原區(qū)的吉林通榆、內(nèi)蒙敖漢旗與山西部分縣域的播種面積回升，谷子生產(chǎn)重心由東北向西南方向移動(dòng)，重心在1985— 1990年間變化較大，其他年間變化較?。▓D3）。1985—2009年，僅云南增加了253.3 hm2，其余種植省份均呈減少趨勢(shì)，河北、黑龍江減少了4.6×105hm2以上、內(nèi)蒙減少了3.1×105hm2、吉林、山東、山西和河南減少了2.0×105hm2左右，遼寧和陜西減少了1.0×105hm2左右，甘肅減少了5.7×104hm2，貴州、江西、安徽、廣東及新疆減少了1 000—4 000 hm2。2009—2015年間全國大部分地區(qū)谷子播種面積繼續(xù)減少，遼寧、黑龍江及陜西減少了17 860 hm2以上，甘肅減少了5 340 hm2，河南減少了2 280 hm2，北部中低高原區(qū)谷子種植大幅回升（圖4），內(nèi)蒙增加了48 026.7 hm2，吉林和山西增加了26 793.3 hm2以上，寧夏、新疆、山東及河北增加了2 000 hm2以上，天津增加了1 073.3 hm2，江西增加了600 hm2，貴州增加了6 946.7 hm2，云南增加了146.7 hm2。

a、b、c分別代表1985、2000年、2015年播種面積。d、e、f分別代表1985、2000年、2015年單產(chǎn)

30年間谷子單產(chǎn)增加較多的區(qū)域主要分布在黃淮海地區(qū)及東北地區(qū)中部，東南部產(chǎn)區(qū)單產(chǎn)普遍高于西北部，谷子產(chǎn)量重心遷移曲線較面積重心遷移曲線整體偏南（圖3）。谷子單產(chǎn)1985年以山東、山西、天津、北京及河北較高，大于3 000 kg·hm-2的縣分布在山東中西部、河北南部和山西南部，大于2 000 kg·hm-2的集中在山東、河北、山西、河南北部、內(nèi)蒙通遼一帶與東北中部的個(gè)別縣。2015年單產(chǎn)以安徽、吉林、黑龍江、云南、湖北、河北、山東及遼寧較高，大于4 000 kg·hm-2的縣主要分布在云南東部、山東南部、河北北部與南部、河南南部、山西南部、陜西中部、內(nèi)蒙與東北三省接壤的縣域，2 000—4 000 kg·hm-2的縣集中在山東、河北、山西、河南北部及東北地區(qū)中部。30年間安徽、黑龍江單產(chǎn)增加了200%以上，吉林、貴州和遼寧增加了100%以上、寧夏、湖北、甘肅和河北增加了50%以上。2000年前單產(chǎn)的增加集中在黃淮海平原，東北三省部分縣域，2000年后單產(chǎn)的增加集中在黃淮海平原、內(nèi)蒙赤峰通遼一帶、東北地區(qū)中部與云南東部的部分縣域（圖2）。

30年間谷子產(chǎn)量變化貢獻(xiàn)以面積變化為主（80.3%），以單產(chǎn)變化為輔（18.4%），互作貢獻(xiàn)對(duì)總產(chǎn)量變化影響較?。?.3%）（圖5），全國谷子生產(chǎn)面積貢獻(xiàn)率逐漸減少、單產(chǎn)貢獻(xiàn)率逐漸增加（表1）。1985—2000年，74.5%的谷子種植縣產(chǎn)量變化由面積變化主導(dǎo)，24.2%由單產(chǎn)變化主導(dǎo)，1.2%為互作類型；2000—2015年，75.5%的谷子種植縣產(chǎn)量變化由面積變化主導(dǎo)，23.1%由單產(chǎn)變化主導(dǎo)，1.4%為互作類型，東北地區(qū)與內(nèi)蒙接壤的縣域單產(chǎn)貢獻(xiàn)主導(dǎo)比例較1985—2000年增加較多。

2.2 谷子比較優(yōu)勢(shì)指數(shù)時(shí)空分布與變化

全國谷子面積單產(chǎn)均具有比較優(yōu)勢(shì)的縣域集中在山西南部至吉林白城一線，東北地區(qū)與黃淮海地區(qū)具有單產(chǎn)優(yōu)勢(shì)而不具面積優(yōu)勢(shì)，黃土高原部分縣域具有面積優(yōu)勢(shì)但單產(chǎn)劣勢(shì)。1985年面積單產(chǎn)均具有優(yōu)勢(shì)的區(qū)域集中在河北山西全境、山東北部、河南北部、內(nèi)蒙赤峰通遼一帶與東北三省的部分縣域，單產(chǎn)具有優(yōu)勢(shì)但播種面積不具優(yōu)勢(shì)的區(qū)域集中在河北東部、山東大部、河南北部與湖北的部分縣域，單產(chǎn)不具優(yōu)勢(shì)但面積具優(yōu)勢(shì)的區(qū)域集中在東北地區(qū)大部、甘肅、陜西、山西、河北的部分縣域。2015年面積單產(chǎn)均具有優(yōu)勢(shì)的區(qū)域集中在山西南部至東北地區(qū)中部一線及云南東部部分縣域，單產(chǎn)具有優(yōu)勢(shì)但播種面積不具優(yōu)勢(shì)的區(qū)域集中在山東大部、東北地區(qū)大部，單產(chǎn)不具優(yōu)勢(shì)但面積具優(yōu)勢(shì)的區(qū)域集中在陜西北部至吉林西部一線。30年間東北地區(qū)與黃淮海地區(qū)谷子效率優(yōu)勢(shì)增加但面積急劇減少，山西中北部部分臨近縣域單產(chǎn)不再具有效率比較優(yōu)勢(shì)（圖6）。

圖3 1985—2015年谷子重心遷移路徑

圖4 1985—2015年全國不同農(nóng)作區(qū)谷子播種面積（a）、總產(chǎn)量（b）、單產(chǎn)（c）變化情況

表1 近30年各時(shí)段全國谷子產(chǎn)量貢獻(xiàn)率變化

AD為面積主導(dǎo)型，YD為單產(chǎn)主導(dǎo)型,，MD為互作型

1985年，谷子AAI較高的區(qū)域集中在河北北部與西南部、山西東南部與中部、陜西東北部與內(nèi)蒙赤峰通遼一帶，2000—2015年AAI較高的區(qū)域穩(wěn)定在河北西南部與北部、河南西北部、山西全境、陜西北部、內(nèi)蒙赤峰通遼一帶、東北三省與內(nèi)蒙接壤的縣域（表2）。30年間東北三省與黃淮海平原大部分縣域盡管單產(chǎn)增加較多，但由于播種面積的大量減少，這些區(qū)域的AAI指數(shù)不斷降低（圖7）。

3 討論

3.1 比較效益低是谷子生產(chǎn)減少的主要原因

國家對(duì)主糧作物的重視、谷子種植費(fèi)時(shí)費(fèi)工、比較效益低與產(chǎn)品加工滯后是谷子過去在東北與黃淮海平原等單產(chǎn)優(yōu)勢(shì)區(qū)播種面積減少的主要原因。自2004年起，國家實(shí)施了農(nóng)機(jī)具購置補(bǔ)貼與針對(duì)水稻、小麥、玉米、大豆、油菜、棉花的糧食直接補(bǔ)貼、良種補(bǔ)貼、農(nóng)資綜合補(bǔ)貼，農(nóng)戶主糧作物生產(chǎn)成本得到降低，增加了農(nóng)戶主糧種植的積極性[14]。根據(jù)國家發(fā)改委《2008全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》[15]顯示，谷子全國平均凈利潤(rùn)低于花生、棉花、粳稻、高粱、玉米，高于油菜、大豆、小麥。谷子價(jià)格波動(dòng)較大[16]，效益不穩(wěn)定，在農(nóng)村勞動(dòng)力大量外流的背景下，農(nóng)民更愿意在水肥條件較好的地塊種植效益高、種植管理簡(jiǎn)便、易于規(guī)?；瘷C(jī)械化作業(yè)的小麥、玉米、蔬菜、棉花等作物，谷子抗旱耐瘠的特點(diǎn)促使谷子向山區(qū)丘陵水少壤瘠的地塊轉(zhuǎn)移。呂超等[17]研究發(fā)現(xiàn)我國馬鈴薯種植的地理集聚區(qū)逐漸向西南地區(qū)、西北地區(qū)和華北地區(qū)的內(nèi)蒙古轉(zhuǎn)移，內(nèi)蒙陰山北麓種植馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)高于谷子[18]，農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)的部分谷子被新增的馬鈴薯所替代。另外，由于谷子淀粉顆粒偏大，口感較差，烹飪制作費(fèi)時(shí)費(fèi)工，只能作為輔糧，其消費(fèi)需求遠(yuǎn)比不上糧食、飼料與工業(yè)原料兼用的玉米。

Ⅰ為SAI>1、EAI>1型、Ⅱ?yàn)镾AI<1、EAI>1型、Ⅲ為SAI>1、EAI<1型、Ⅳ為SAI<1、EAI<1型

圖7 全國谷子綜合比較優(yōu)勢(shì)1985（a）、2000（b）和2015年（c）縣域分布

表2 七個(gè)年份AAI均值排名前50的縣

3.2 東北地區(qū)中西部、北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)及太行山沿線區(qū)具有恢復(fù)谷子生產(chǎn)的潛力

“鐮刀彎”地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，玉米產(chǎn)量低而不穩(wěn)[19]。本研究的比較優(yōu)勢(shì)分析表明，谷子在“鐮刀彎”地區(qū)中的東北地區(qū)中西部、北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)及太行山沿線區(qū)的單產(chǎn)較全國具有比較優(yōu)勢(shì)，生育期短且水分利用效率較高的谷子在這些區(qū)域的播種面積有望回升。研究顯示，東北地區(qū)降水量呈下降趨勢(shì)[20-21]，在東北地區(qū)中西部種植玉米水稻等作物，不利于當(dāng)?shù)氐叵滤B(yǎng)。唐鵬欽等[22]發(fā)現(xiàn)，近30年來東北水稻種植界限北移東擴(kuò)，向高海拔區(qū)擴(kuò)展[23]，中部和北部地區(qū)水稻種植增加較多。方福平等[24]發(fā)現(xiàn)，2004—2010年間東北水稻面積新增約1.533×106hm2，其中絕大部分都是井灌稻，造成了地下水位的下降。據(jù)李雷[25]和Yin等[26]研究顯示，東北地區(qū)西部干旱頻繁發(fā)生，該地區(qū)玉米生長(zhǎng)階段需要抽取地下水灌溉，鐘新科等[27]研究結(jié)果也表明春玉米灌溉需水量較高的區(qū)域集中在東北地區(qū)中西部。內(nèi)蒙是最嚴(yán)重的缺水省區(qū)之一，每0.067 hm2平均水資源占有量?jī)H為全國的1/4，水資源匱乏，在內(nèi)蒙等農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)種植耗水較高的作物也不利于當(dāng)?shù)氐叵滤B(yǎng)。胡琦等發(fā)現(xiàn)[28]內(nèi)蒙馬鈴薯生育期有效降水時(shí)空分布不均勻，地區(qū)間差異大，在內(nèi)蒙古東北部正常年無需灌溉，西部和北部降水資源不足以支撐馬鈴薯生產(chǎn)。鄭海春等[29]發(fā)現(xiàn)內(nèi)蒙的部分地區(qū)由于馬鈴薯噴灌圈建設(shè)過于集中，過度開采地下水形成“漏斗區(qū)”，已影響到了當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)生活。而在黃淮海地區(qū)，鐘新科等[27]研究發(fā)現(xiàn)由于當(dāng)?shù)赜隉嵬?，種植省工高產(chǎn)的夏玉米具有很好的氣候適宜性，在黃淮海大部分地區(qū)被夏玉米替代的夏谷較難恢復(fù)。

3.3 需求增加與技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)谷子種植面積逐步回升

隨著干旱發(fā)生頻率增加，谷子單產(chǎn)的大幅提高和人民群眾對(duì)健康飲食的重視，谷子的抗旱節(jié)水特性、營養(yǎng)保健價(jià)值被重新重視起來。高品質(zhì)小米擁有較高的售價(jià)，據(jù)調(diào)查研究，農(nóng)民谷子收購價(jià)3.4—3.8元/kg、一級(jí)批發(fā)售價(jià)5.2—5.8元/kg、二級(jí)批發(fā)售價(jià)6— 8元/kg、精品小包裝售價(jià)15—20元/kg、綠色認(rèn)證谷子25—35元/kg、有機(jī)谷子售價(jià)約為35.9—44.8元/kg[30]。在水少壤瘠的山區(qū)丘陵地帶及其他干旱半干旱地區(qū)，減少耗水作物的種植，推廣林下間作、旱作雨養(yǎng)與全程輕簡(jiǎn)化生產(chǎn)集成技術(shù)三位一體的種植模式，適度擴(kuò)大了綠色有機(jī)谷子種植面積，有利于促進(jìn)當(dāng)?shù)鼐用衩撠氃鍪铡?yōu)化糧食產(chǎn)量結(jié)構(gòu)及減少地下水消耗。2008年谷子被列入國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系以來，在穩(wěn)定的科研經(jīng)費(fèi)支持下，谷子育種與栽培研究得到快速發(fā)展[31]：山西農(nóng)業(yè)科學(xué)院研制的MND制劑能夠?qū)崿F(xiàn)谷子化控間苗、省工節(jié)支；各地科研院所已培育出一些抗除草劑、株矮緊湊、穗齊易脫粒、適合食品加工的谷子簡(jiǎn)化栽培品種；配套機(jī)械可實(shí)現(xiàn)精播免間苗、機(jī)械化播種收獲。目前谷子單產(chǎn)4 500— 7 500 kg·hm-2（夏谷）已很普遍，據(jù)李順國等[32]調(diào)查研究，2012—2017年河北玉米單產(chǎn)為8 032—15 540 kg·hm-2，價(jià)格1.6—2.3元/kg，凈利潤(rùn)2 481—4 963元/hm2；谷子單產(chǎn)為4 395—4 680 kg·hm-2，價(jià)格3.2—10元/kg，凈利潤(rùn)5 451—26 270元/hm2，在科研工作者的努力下，河北省谷子利潤(rùn)已較全國平均高2 047元/hm2，較河北省玉米利潤(rùn)高約2 970元/hm2。2005—2010年間冀谷25及其配套簡(jiǎn)化栽培技術(shù)已在河北、河南、山東累計(jì)示范推廣1.541×105hm2[33]，該技術(shù)節(jié)約間苗除草用工勞動(dòng)日90個(gè)/hm2，節(jié)約用工費(fèi)3 420元/hm2，扣除新增種子和除草劑成本375元/hm2，節(jié)支增收 3 045元/hm2，促進(jìn)了谷子生產(chǎn)的恢復(fù)和發(fā)展。未來，谷子優(yōu)勢(shì)生產(chǎn)區(qū)還需要進(jìn)一步在育種、栽培、植保、加工等產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)加大科研支持力度，研發(fā)適宜谷子的特種機(jī)械，通過實(shí)行良種補(bǔ)貼等加強(qiáng)政策支持。同時(shí)加強(qiáng)流通企業(yè)與加工企業(yè)的聯(lián)合，扶持和壯大現(xiàn)有企業(yè)，提升加工規(guī)模和水平，實(shí)施“名、優(yōu)、特”品牌戰(zhàn)略，不斷促進(jìn)谷子生產(chǎn)向區(qū)域規(guī)?；⒎N植標(biāo)準(zhǔn)化、無公害化發(fā)展[34-35]。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，過去30年全國谷子播種面積先減后增，生產(chǎn)集中程度不斷增大，優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)趨于穩(wěn)定。谷子產(chǎn)量變化貢獻(xiàn)以面積為主、單產(chǎn)為輔，單產(chǎn)貢獻(xiàn)率逐年增加。年際間谷子生產(chǎn)重心變化較小，其優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)穩(wěn)定在東北地區(qū)中西部、黃淮海平原中北部和北部中低高原區(qū)東南部，具體集中在內(nèi)蒙古東部、東北三省與內(nèi)蒙接壤的縣域、河北大部、河南西北部、山東中部、山西大部、陜西北部、甘肅東部及寧夏中部。30年間黃淮海平原區(qū)、東北地區(qū)與西北部分縣域單產(chǎn)增加但播種面積大量減少，使該區(qū)域表現(xiàn)為單產(chǎn)優(yōu)勢(shì)與面積劣勢(shì)，2000年后北部中低高原區(qū)的吉林通榆、內(nèi)蒙敖漢旗與山西部分縣域的播種面積有所回升。播種面積較大而單產(chǎn)劣勢(shì)的縣域集中在黃土高原地區(qū)的陜西和山西中北部部分縣域。黃淮海地區(qū)被夏玉米替代的夏谷或較難恢復(fù)，東北地區(qū)中西部、北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)及太行山沿線區(qū)谷子生產(chǎn)具有恢復(fù)潛力。谷子育種、栽培技術(shù)與生產(chǎn)加工機(jī)械的進(jìn)步，對(duì)谷子生產(chǎn)提質(zhì)增效與實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展至關(guān)重要。

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Spatiotemporal Variation and Regional Advantages of Foxtail Millet Production in Recent 30 Years in China

Liu JieAn1, Wang XiaoHui1, Wu Yao1, Jia Hao1, Yin XiaoGang1, Shi LeiGang2, Chu QingQuan1, Chen Fu1

(1College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural University/Key Laboratory of Farming System, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Beijing 100193;2Beijing Research Center of Information Technology in Agriculture, Beijing 100097)

【】Foxtail millet ((L.) P. Beauv.) is rich in nutrition, has a short growth period, and is resistant to drought and barren. Planting foxtail millet plays an important role in optimizing the agricultural planting structure and promoting farmers’ income in arid and semi-arid areas. It was of great significance for the sustainable development of foxtail millet production to analyze the spatiotemporal characteristics and regional advantages of foxtail millet production in China. 【】Based on the provincial and county production statistics of foxtail millet from 1985 to 2015, the spatial and temporal variation rules of foxtail millet production in China were analyzed by using the yield contribution rate, center of gravity migration, comparative advantage index and other indicators.【】In the last thirty years, the sown area of foxtail millet in China decreased from 3.318×106hm2to 7.88×105hm2and then recovered to 8.39×105hm2. The yield increased from 1 801.2 kg·hm-2to 2 342.9 kg·hm-2. The area contribution rate of total production change was 80.3%, the yield contribution rate was 18.4%, and the yield contribution rate gradually increased. The center of foxtail millet production in China varied little in recent 30 years. The advantageous production areas were stable in the midwest part of northeast China, the north-central part of the north china plain and the southeastern part of the middle-low plateau area in the north, which were concentrated in the counties bordering Inner Mongolia and the three provinces in northeast China, most of Hebei, northwest Henan, central Shandong, most of Shanxi, northern Shaanxi, eastern Gansu and central Ningxia. In the last thirty years, the yield increased in the north china plain, the northeast plain and some counties in the northwest area, but the sown area decreased significantly, which made these regions show efficiency advantage and scale disadvantage. After 2000, the sown area of Jilin Tongyu, Inner Mongolia Aohan banner and some counties in Shanxi province in the middle and low plateau area in the north were recovered. The counties with scale advantage and efficiency disadvantage were concentrated in Shaanxi and parts of north-central Shanxi in loess plateau area.【】In the past 30 years, the sown area of millet decreased first and then increased, the concentration of foxtail millet production in China had been increasing, the advantageous production areas tended to be stable, and the yield had been gradually increased. The summer foxtail millet replaced by summer corn in north china plain was difficult to recover, and the foxtail millet production in the midwest regions of northeast China, the northern agro-pastoral interleaving areas and the areas along taihang mountain had the potential to recover. The progress of foxtail millet breeding, cultivation technology and production processing machinery were very important for improving the quality and efficiency of foxtail millet production and realizing industrialization development.

foxtail millet; county; ArcGIS; spatio-temporal changes; contribution rate; migration of center of gravity; comparative advantage

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.11.004

2019-01-02；

2019-02-22

糧食主產(chǎn)區(qū)資源要素與作物生產(chǎn)空間匹配特征及優(yōu)化（2016YFD0300201）

劉杰安，E-mail：liu-jiean@qq.com。通信作者陳阜，E-mail：chenfu@cau.edu.cn

（責(zé)任編輯 楊鑫浩）