趙聰佳，董曉光，王海帆，王洋，朱嘉偉

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.鄭州華源土地利用遙感技術(shù)有限公司，河南 鄭州 450002)

糧食產(chǎn)量是衡量糧食安全的重要指標(biāo)[1]。黨的十八大以來(lái)，中國(guó)堅(jiān)持以我為主、確保產(chǎn)能、科技支撐、立足國(guó)內(nèi)、適度進(jìn)口的國(guó)家糧食安全戰(zhàn)略來(lái)保證糧食生產(chǎn)的供求平衡。習(xí)近平總書(shū)記在2020年的中央農(nóng)村工作會(huì)議上提出，“牢牢把住糧食安全主動(dòng)權(quán)”。城鎮(zhèn)化快速推進(jìn)導(dǎo)致耕地面積的減少，顯然與糧食的需求之間形成一種不可避免的矛盾[2]。河南省作為中國(guó)的農(nóng)業(yè)大省，用全國(guó)1/16的耕地生產(chǎn)全國(guó)1/10的糧食、1/4的小麥[3]，因此研究河南省的糧食生產(chǎn)的時(shí)空格局變化以及驅(qū)動(dòng)因素，對(duì)合理利用農(nóng)業(yè)資源、確保中國(guó)的糧食安全、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展具有極其重要的意義[4]。

學(xué)者們從不同的角度對(duì)糧食產(chǎn)量變化進(jìn)行了深入的分析。在研究角度上，多集中于全球[5]、洲際[6]、國(guó)家[7]、省級(jí)[8]等大區(qū)域空間糧食生產(chǎn)研究；在研究?jī)?nèi)容上，主要包括糧食生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合度[9]、糧食生產(chǎn)空間的關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)[10]以及糧食生產(chǎn)與耕地面積變化之間的關(guān)系[11-12]等研究；在研究方法上，多采用集中化指數(shù)[13]、灰色關(guān)聯(lián)度[14]、空間自相關(guān)分析[7]等。近年來(lái)，采用空間分析以及計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)的方法分析糧食生產(chǎn)空間格局變化以及驅(qū)動(dòng)因素的成果顯著。在空間分析上，夏四友等[15]運(yùn)用差異化指數(shù)分析江蘇省蘇北、蘇中、蘇南地區(qū)糧食生產(chǎn)的空間差異，得出江蘇省糧食生產(chǎn)區(qū)域差異呈現(xiàn)擴(kuò)大態(tài)勢(shì)；張錦宗等[16]通過(guò)分析中國(guó)各省市不同年份糧食生產(chǎn)情況，得出其糧食生產(chǎn)呈現(xiàn)“南降北升”的格局。在影響因素上，閆宇航等[17]對(duì)影響河南省糧食產(chǎn)量變化的因素進(jìn)行脫鉤分析，得出化肥施用折純量、農(nóng)村用電量、農(nóng)藥使用量存在脫鉤效應(yīng)；周立青等[18]運(yùn)用多元回歸模型分析影響黑龍江省糧食生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)因素，得出農(nóng)業(yè)投入、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、市場(chǎng)因素、技術(shù)水平是影響黑龍江省糧食生產(chǎn)結(jié)構(gòu)時(shí)空變化的主要因素。

上述研究對(duì)厘清不同區(qū)域不同時(shí)期的糧食產(chǎn)量的變化情況具有重要的推動(dòng)作用。河南省作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大省，現(xiàn)有糧食產(chǎn)量的研究多存在時(shí)間跨度小的問(wèn)題，同時(shí)現(xiàn)有的影響機(jī)制多是基于時(shí)間序列數(shù)據(jù)建立起全局模型，如灰色關(guān)聯(lián)度分析、回歸分析等[14,17]，缺乏空間考量。因此，針對(duì)上述問(wèn)題，本研究從時(shí)間和空間兩方面入手，以河南省1999—2018年的123個(gè)縣域糧食產(chǎn)量作為基本數(shù)據(jù)，運(yùn)用趨勢(shì)產(chǎn)量模型分析河南省的糧食產(chǎn)量在時(shí)間上的變化趨勢(shì)；其次，運(yùn)用空間自相關(guān)以及標(biāo)準(zhǔn)差橢圓模型分析河南省糧食產(chǎn)量的集聚特征和重心變化特征；最后運(yùn)用地理加權(quán)回歸模型分析各驅(qū)動(dòng)因素對(duì)河南省糧食生產(chǎn)的空間影響，從而明確20年來(lái)河南省糧食產(chǎn)量的提升區(qū)域以及限制因素，以期在糧食生產(chǎn)影響機(jī)制的分析方法方面有所創(chuàng)新，并為河南省因地制宜地制定糧食生產(chǎn)政策提供建議。

1 研究區(qū)概況

河南省總面積為16.7萬(wàn)km2，屬于北溫帶氣候，常年雨量較少，春季冷暖無(wú)常，多風(fēng)少雨；夏季炎熱多雨；秋季光照充足；冬季干燥寒冷[19]。其糧食作物分為夏收糧食和秋收糧食。其中，夏收糧食主要為小麥，秋收糧食主要有玉米、稻谷、薯類(lèi)、大豆等。2018年，河南省耕地面積達(dá)到815.83萬(wàn)hm2，位居中國(guó)第二，糧食產(chǎn)量為6 648.91萬(wàn)t[20]，占全國(guó)糧食產(chǎn)量的10%左右，是中國(guó)重要的糧食生產(chǎn)核心區(qū)。

2018年底，河南省共計(jì)17個(gè)地級(jí)市，1個(gè)省直轄縣級(jí)市，20個(gè)縣級(jí)市，85個(gè)縣和52個(gè)市轄區(qū)。本研究以2018年行政區(qū)劃為基準(zhǔn)，選取縣域作為基本研究單元，由于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)限制，分析過(guò)程中對(duì)各市的市轄區(qū)范圍進(jìn)行合并，將52個(gè)市轄區(qū)整合為17個(gè)研究樣本，最終得出123個(gè)研究樣本區(qū)。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源和研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究中的糧食產(chǎn)量指谷類(lèi)、豆類(lèi)以及薯類(lèi)糧食作物的綜合產(chǎn)量，河南省各縣市的糧食產(chǎn)量、糧食播種面積、化肥使用提純量、農(nóng)藥使用量、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、總?cè)丝谝约暗谝划a(chǎn)業(yè)從業(yè)人員等數(shù)據(jù)主要來(lái)自2000—2019年的《河南省統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《河南省經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》以及相關(guān)部門(mén)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)公告等。河南省縣級(jí)行政區(qū)矢量數(shù)據(jù)來(lái)自于地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站下載。

2.2 研究方法

2.2.1 趨勢(shì)產(chǎn)量模型 本研究根據(jù)影響糧食產(chǎn)量的因素的變化特征，將糧食產(chǎn)量的表達(dá)式定義為[17]：

Y=yn+ym+Δy

(1)

式中：Y表示糧食產(chǎn)量；yn表示趨勢(shì)產(chǎn)量，受社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平以及科學(xué)技術(shù)的影響；ym為波動(dòng)產(chǎn)量，隨影響糧食產(chǎn)量的相關(guān)因素的變化而變化，且ym的值越大，表明糧食產(chǎn)量受外界因素的影響程度越大，波動(dòng)性越強(qiáng)；Δy表示在計(jì)算過(guò)程中的隨機(jī)誤差，在計(jì)算過(guò)程中可忽略不計(jì)。

yn作為趨勢(shì)產(chǎn)量，可以用直線滑動(dòng)平均模擬法來(lái)求出，本研究選用1999—2018年作為時(shí)間基點(diǎn)，為了消除yn的誤差，采用3a滑動(dòng)平均法，以3年為一個(gè)間斷點(diǎn)[21]，得出公式為：

(2)

2.2.2 空間自相關(guān) 空間計(jì)量方法可以有地識(shí)別某一地理要素在空間上的分布狀況。本研究選用全局Moran’sI指數(shù)和局部Moran’sI指數(shù)對(duì)糧食生產(chǎn)空間特征進(jìn)行分析，全局Moran’sI指數(shù)用于從全局的視角上分析糧食產(chǎn)量變化情況是否在空間上存在聚類(lèi)分布，而局部Moran’sI指數(shù)用于識(shí)別糧食產(chǎn)量變化聚類(lèi)的空間位置[22-23]。

(3)

式中：I表示Moran指數(shù)；Yi和Yj分別表示第i個(gè)縣域和第j個(gè)縣域的糧食產(chǎn)量的變化值；Wij表示空間權(quán)重矩陣，本研究選擇的是Queen鄰接，即共頂點(diǎn)和共鄰邊鄰接；S表示樣本的方差值。

2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)差橢圓 標(biāo)準(zhǔn)差橢圓能夠反映糧食生產(chǎn)的空間分布，構(gòu)成要素包括重心、轉(zhuǎn)角、長(zhǎng)半軸以及短半軸，重心能夠反映糧食生產(chǎn)的相對(duì)位置，其計(jì)算公式為[24]：

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

2.2.4 地理加權(quán)回歸模型 地理加權(quán)回歸是用來(lái)量化空間異質(zhì)性，表示因?yàn)榈乩砦恢玫淖兓鸬淖兞块g關(guān)系的變化，其是由普通線性回歸最小二乘法中派生出來(lái)的，與普通的線性回歸相比，它具有將地理坐標(biāo)應(yīng)用到回歸方程中的特點(diǎn)[25]。本研究運(yùn)用GWR模型分析各影響因素對(duì)河南省糧食產(chǎn)量的空間影響，其表達(dá)式為：

(12)

式中：yi表示第i個(gè)縣市的糧食產(chǎn)量；(wi,vi)表示空間第i個(gè)縣市的地理坐標(biāo)；α0(wi,vi)表示回歸方程的截距；αm(wi,vi)表示縣市i的第m個(gè)自變量的回歸系數(shù)；λi為誤差項(xiàng)。

2.2.5 影響因素的選擇 綜合已有的研究成果，文章選取糧食播種面積、化肥提純量、農(nóng)藥使用量、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、總?cè)丝谝约暗谝划a(chǎn)業(yè)從業(yè)人員作為影響河南省糧食產(chǎn)量的主要因素[15-18]。

3 結(jié)果與分析

3.1 河南省縣域糧食產(chǎn)量時(shí)間變化特征

利用SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出糧食產(chǎn)量隨時(shí)間變化的線性方程為y=148.3x+3 841.4，R2值為0.893 7，說(shuō)明方程的擬合程度高，即1999—2018年，河南省的糧食產(chǎn)量隨時(shí)間變化呈現(xiàn)出顯著的線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，且線性相關(guān)程度極高。

利用趨勢(shì)產(chǎn)量模型，得出1999—2018年河南省糧食產(chǎn)量變化情況如圖1所示，總體來(lái)看，河南省的糧食產(chǎn)量呈現(xiàn)逐年上漲的趨勢(shì)，增長(zhǎng)率為85.35%。從波動(dòng)線中可以看出，河南省糧食產(chǎn)量的變化處在不斷地波動(dòng)中，且2003年的波動(dòng)幅度最大，糧食產(chǎn)量呈現(xiàn)驟降的趨勢(shì)，2004年，河南省的糧食產(chǎn)量有所回升，恢復(fù)到逐年上漲的趨勢(shì)，2006年達(dá)到增長(zhǎng)幅度的高峰。從趨勢(shì)線中可以看出，除2003年外，河南省的糧食產(chǎn)量呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，2005—2006年的糧食產(chǎn)量的增長(zhǎng)幅度最大，增長(zhǎng)率達(dá)到14.09%，2006年之后，增長(zhǎng)幅度較為平穩(wěn)。

圖1 1999—2018年河南省糧食產(chǎn)量變化趨勢(shì)

3.2 河南省縣域糧食產(chǎn)量空間變化特征

3.2.1 全局自相關(guān) 目前，用于分析糧食產(chǎn)量變化特征的時(shí)間間隔有3、5、10 a等。通過(guò)對(duì)比各個(gè)時(shí)間段的變化情況，發(fā)現(xiàn) 5年時(shí)間間隔更能反映出河南省糧食產(chǎn)量的空間變化特征。因此，本研究選取1999、2003、2008、2013、2018年作為研究時(shí)點(diǎn)。通過(guò)ArcGIS 10.2軟件計(jì)算出各研究年份的全局Moran’sI指數(shù)，從全局角度考察河南省糧食產(chǎn)量變化的空間格局，得出結(jié)果如表1所示。在各研究年份中，P值都小于0.05，通過(guò)Z值檢驗(yàn)，表明河南省的糧食產(chǎn)量具有明顯的空間自相關(guān)性；全局Moran’sI值皆為正值，除了2003年糧食產(chǎn)量波動(dòng)較大引起Moran’I值的下降外，其他年份的Moran’I值總體上呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，表明河南省糧食生產(chǎn)在空間上呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)性，并且相關(guān)性在不斷增強(qiáng)。

表1 河南省糧食產(chǎn)量變化全局Moran’s I指數(shù)

3.2.2 局部自相關(guān) 借助GeoDa軟件，通過(guò)構(gòu)建合適的空間權(quán)重矩陣，運(yùn)用局部Moran’sI指數(shù)，從局部考察河南省糧食生產(chǎn)的空間聚類(lèi)特征，得到的結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，河南省糧食聚類(lèi)分布主要以高—高、低—低聚類(lèi)模式為主。1999年，高—高聚類(lèi)主要分布在商丘市、周口市以及新鄉(xiāng)市，低—低聚類(lèi)主要分布在焦作市，鄭州市，三門(mén)峽市以及洛陽(yáng)市；1999—2003年，高—高聚類(lèi)和低—低聚類(lèi)由集中分布變得相對(duì)離散，這是因?yàn)?003年河南省糧食產(chǎn)量波動(dòng)較大；2003—2008年，高—高聚類(lèi)由河南省東部向南部蔓延，集中分布在商丘市、周口市、駐馬店市以及信陽(yáng)市，低—低聚類(lèi)向河南省中部蔓延，集中分布在焦作市、鄭州市、三門(mén)峽市、洛陽(yáng)市和平頂山市；2008—2018年，高—高聚類(lèi)以及低—低聚類(lèi)的分布基本未發(fā)生變化。

圖2 河南省糧食產(chǎn)量的聚類(lèi)分布

3.2.3 糧食生產(chǎn)重心 采用標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析河南省1999—2018年糧食生產(chǎn)重心，結(jié)果如表2、圖3所示。河南省糧食生產(chǎn)重心變化不大，在114.164 8°E～114.193 1°E，34.084 4°N～33.980 2°N之間變化，主要分布在許昌市鄢陵縣的東部以及周口市扶溝縣的西部。從遷移軌跡中看，河南省糧食生產(chǎn)重心遷移大致可分為3個(gè)階段，1999—2002年，糧食生產(chǎn)重心呈波動(dòng)狀態(tài)向東南部遷移，2002—2003年，向西北部移動(dòng)，2003—2018年，糧食生產(chǎn)重心基本穩(wěn)定地向東南方向移動(dòng)。河南省糧食生產(chǎn)重心逐漸向東南部移動(dòng)，重心點(diǎn)主要集中在許昌市和周口市，與空間自相關(guān)分析中高—高聚類(lèi)分布情況相同，東南部的縣域由于土壤肥沃、氣候適宜，交通便利，農(nóng)業(yè)科技水平不斷提高等因素，其糧食產(chǎn)量不斷提高，逐漸成為河南省糧食生產(chǎn)的主產(chǎn)區(qū)。

表2 1999—2018年河南省糧食生產(chǎn)重心坐標(biāo)

圖3 河南省1999—2018年糧食生產(chǎn)重心遷移圖

3.3 河南省糧食生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)因素分析

3.3.1 GWR模型的構(gòu)建和參數(shù)檢驗(yàn) 根據(jù)上述分析得出，河南省糧食生產(chǎn)具有明顯的正向空間相關(guān)關(guān)系，用普通的線性回歸分析驅(qū)動(dòng)因素對(duì)結(jié)果可能造成偏差，因此，本研究選用GWR模型分析各因素對(duì)糧食生產(chǎn)影響的空間變化，由于篇幅的限制，本研究只選取1999、2008、2018年3個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，以各年份的糧食產(chǎn)量作為被解釋變量，選取糧食播種面積、化肥提純量、農(nóng)藥使用量、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、總?cè)丝谝约暗谝划a(chǎn)業(yè)從業(yè)人員作為解釋變量構(gòu)建GWR模型，得出的結(jié)果如表3所示。本研究采用AICc信息準(zhǔn)則法，調(diào)整后的模型擬合度R2的值在90%以上，且隨著年份的增長(zhǎng)，R2值越大，說(shuō)明GWR模型的構(gòu)建能很好地解釋各變量對(duì)糧食產(chǎn)量的影響，得出的結(jié)論合理。

表3 1999、2008、2018年GWR模型參數(shù)

3.3.2 糧食播種面積對(duì)河南省糧食生產(chǎn)空間格局的影響 由圖4回歸分析的結(jié)果中可以看出，河南省糧食播種面積對(duì)糧食生產(chǎn)具有絕對(duì)的正向作用?；貧w系數(shù)的最大值和最小值都有所增長(zhǎng)，說(shuō)明河南省糧食生產(chǎn)對(duì)糧食播種面積的依賴性在不斷增強(qiáng)。1999年，影響程度由北部向西南部遞減，回歸系數(shù)高值區(qū)集聚在在北部的安陽(yáng)縣、長(zhǎng)垣縣、臺(tái)前縣等縣域，回歸系數(shù)低值區(qū)集聚在西南部的淅川縣、確山縣、桐柏縣等縣域；2008年，影響程度在空間上發(fā)生明顯轉(zhuǎn)移，回歸系數(shù)高值區(qū)轉(zhuǎn)移至東南部以及東部的寧陵縣、沈丘縣、息縣等縣域，回歸系數(shù)低值區(qū)轉(zhuǎn)移至西部的靈寶市、澠池縣、濟(jì)源市等縣域；2018年，影響程度由東部向外形成圈層遞減模式。隨著時(shí)間的推移，河南省東部的商丘市、周口市以及駐馬店的部分縣域糧食生產(chǎn)對(duì)糧食播種面積的依賴性不斷增強(qiáng)，這些地區(qū)糧食產(chǎn)量高，對(duì)糧食播種面積的需求也在不斷增大；而相比于其他地區(qū)，西南部的南陽(yáng)市、三門(mén)峽市、濟(jì)源市糧食生產(chǎn)對(duì)糧食播種面積的依賴程度較小，但是從回歸系數(shù)值來(lái)看，其依賴程度隨時(shí)間推移在不斷增大。因此，增加糧食播種面積能夠有效地促進(jìn)糧食增產(chǎn)。

圖4 糧食播種面積對(duì)河南省糧食生產(chǎn)空間格局的影響

3.3.3 化肥提純量對(duì)河南省糧食生產(chǎn)空間格局的影響 由圖5回歸分析的結(jié)果中可以看出，河南省化肥使用提純量對(duì)糧食生產(chǎn)具有雙向作用。隨時(shí)間推移，回歸系數(shù)高值區(qū)由北部向西部擴(kuò)散，最終集聚在澠池縣、輝縣市、林州市等縣域；回歸系數(shù)低值區(qū)由1999年集聚在南部的正陽(yáng)縣、淮濱縣、新縣等縣域，到2008年向北轉(zhuǎn)移至東南部的汝南縣、遂平縣、商水縣等縣域，最終在2018年分散在南部以及東部的羅山縣、鄲城縣、永城市等縣域。河南省北部的安陽(yáng)市、濮陽(yáng)市以及新鄉(xiāng)市的部分縣域糧食生產(chǎn)對(duì)化肥使用提純量的依賴性一直較強(qiáng)，說(shuō)明這些地區(qū)加大化肥使用量仍能促進(jìn)糧食增產(chǎn)，而南部以及東部的信陽(yáng)市、周口市以及商丘市的部分縣域糧食生產(chǎn)對(duì)化肥使用提純量的依賴性不斷減小，且一直都是負(fù)向作用，這些地區(qū)應(yīng)減少對(duì)化肥的使用，以免出現(xiàn)化肥使用過(guò)多，土壤質(zhì)量下降，糧食產(chǎn)量下降的問(wèn)題。

圖5 化肥提純量對(duì)河南省糧食生產(chǎn)空間格局的影響

3.3.4 農(nóng)藥使用量對(duì)河南省糧食生產(chǎn)空間格局的影響 由圖6回歸分析的結(jié)果中可以看出，隨時(shí)間推移，農(nóng)藥使用量對(duì)糧食生產(chǎn)的影響由1999年的絕對(duì)正向作用變成雙向作用。1999年，回歸系數(shù)高值區(qū)分散在西北部以及南部的濟(jì)源市、新安縣、商城縣等縣域，回歸系數(shù)低值區(qū)集聚在西部的靈寶市、鎮(zhèn)平縣、南召縣等縣域；2008年，影響程度由西北部向外擴(kuò)散減小，回歸系數(shù)高值區(qū)集聚在西北部，而回歸系數(shù)低值區(qū)分散在南部以及西北部的方城縣、淮濱縣、臺(tái)前縣等縣域；2018年，回歸系數(shù)高值區(qū)基本未變，回歸系數(shù)低值區(qū)分散在西部、西南部、東北部的靈寶市、商城縣、南樂(lè)縣等縣域。河南省西北部的濟(jì)源市和洛陽(yáng)市的部分縣域糧食生產(chǎn)對(duì)農(nóng)藥的依賴性一直較強(qiáng)，這些地區(qū)加大農(nóng)藥的使用量能有效地防治病蟲(chóng)害，促進(jìn)糧食增產(chǎn)，而隨時(shí)間推移，西部的三門(mén)峽市、西南部的南陽(yáng)市和信陽(yáng)市以及東北部的濮陽(yáng)市的部分縣域糧食生產(chǎn)對(duì)農(nóng)藥的依賴性逐漸減小，甚至出現(xiàn)負(fù)向作用，這些地區(qū)應(yīng)減少農(nóng)藥的使用，避免農(nóng)藥使用過(guò)量對(duì)糧食生產(chǎn)以及環(huán)境造成不利影響。

圖6 農(nóng)藥使用量對(duì)河南省糧食生產(chǎn)空間格局的影響

3.3.5 農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力對(duì)河南省糧食生產(chǎn)空間格局的影響 由圖7回歸分析的結(jié)果中可以看出，隨時(shí)間推移，河南省農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力對(duì)糧食生產(chǎn)由1999年的絕對(duì)正向作用變成雙向作用。1999年，回歸系數(shù)高值區(qū)集中分布在“澠池縣—唐河縣”沿線，且影響程度由該沿線向兩側(cè)減小，回歸系數(shù)低值區(qū)分散在東部以及東北部的內(nèi)黃縣、蘭考縣、夏邑縣等縣域；2008年影響程度由西北部向東南部遞減，回歸系數(shù)高值區(qū)集聚在西北部的“南樂(lè)縣—濟(jì)源市—靈寶市”沿線，回歸系數(shù)低值區(qū)集聚在南部的正陽(yáng)縣、息縣、新蔡縣等縣域；2018年，回歸系數(shù)高值區(qū)面積減小，集聚在北部的林州市、滑縣、濮陽(yáng)縣等縣域，而回歸系數(shù)低值區(qū)向北轉(zhuǎn)移至商水縣、西平縣、正陽(yáng)縣等縣域。隨時(shí)間推移，河南省北部的安陽(yáng)市和濮陽(yáng)市的部分縣域糧食生產(chǎn)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的投入依賴性逐漸增強(qiáng)，這些地區(qū)加大科技的投入能有效地促進(jìn)糧食的增產(chǎn)，南部至中部的信陽(yáng)市、駐馬店市以及周口市的部分縣域糧食生產(chǎn)與機(jī)械化水平之間存在不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象，糧食產(chǎn)量的增加速度已經(jīng)跟不上機(jī)械化水平提高的速度，機(jī)械化水平過(guò)高對(duì)糧食增產(chǎn)作用不大。

圖7 農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力對(duì)河南省糧食生產(chǎn)空間格局的影響

3.3.6 總?cè)丝趯?duì)河南省糧食生產(chǎn)空間格局的影響 由圖8回歸分析的結(jié)果中可以看出，總?cè)丝趯?duì)河南省糧食產(chǎn)量的影響具有雙向作用，影響程度由南部逐漸向北部擴(kuò)散減弱?；貧w系數(shù)高值區(qū)位置未發(fā)生明顯變化，主要集聚在南部的固始縣、正陽(yáng)縣、羅山縣等縣域；回歸系數(shù)低值區(qū)面積有所增大，但都集聚在北部的“濟(jì)源市—武陟縣—封丘縣”沿線以北。河南省南部信陽(yáng)市的部分縣域，糧食生產(chǎn)對(duì)總?cè)丝诘囊蕾囆暂^強(qiáng)，人口增加，糧食需求增加，以此來(lái)帶動(dòng)這些地區(qū)糧食增產(chǎn)，而河南省的北部的安陽(yáng)市，糧食的產(chǎn)量已經(jīng)不足以供應(yīng)人口的需求量，人口的增加反而會(huì)對(duì)糧食產(chǎn)量造成壓力。

圖8 總?cè)丝趯?duì)河南省糧食生產(chǎn)空間格局的影響

3.3.7 第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員對(duì)河南省糧食生產(chǎn)空間格局的影響 由圖9回歸分析的結(jié)果中可以看出，河南省第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員對(duì)糧食生產(chǎn)具有雙向作用。1999年，影響程度由東南部向外擴(kuò)散減弱，回歸系數(shù)高值區(qū)集聚在東南部的永城市、西華縣、新蔡縣等縣域，回歸系數(shù)低值區(qū)集聚在北部的浚縣、滑縣、范縣等縣域；2008年，回歸系數(shù)高值區(qū)轉(zhuǎn)移至北部以及東部的林州市、蘭考縣、夏邑縣等縣域，回歸系數(shù)低值區(qū)集聚在西部的澠池縣、靈寶市、盧氏縣等縣域；2018年，回歸系數(shù)高值區(qū)分散在西北部以及南部的羅山縣、固始縣、宜陽(yáng)縣等縣域，回歸系數(shù)低值區(qū)集聚在西南部的鄧州市、社旗縣、桐柏縣等縣域。河南省南部的信陽(yáng)市以及西北部的濟(jì)源市、洛陽(yáng)市的部分縣域糧食生產(chǎn)對(duì)第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員的依賴性不斷增強(qiáng)，增加第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員的投入能有效地推動(dòng)糧食增產(chǎn)，而其他地區(qū)第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員對(duì)糧食生產(chǎn)產(chǎn)生負(fù)向作用，說(shuō)明隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提高，糧食生產(chǎn)并不需要過(guò)多的人力投入。

圖9 第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員對(duì)河南省糧食生產(chǎn)空間格局的影響

4 結(jié)論與建議

(1)從時(shí)間變化上看，1999—2018年，河南省的糧食產(chǎn)量呈現(xiàn)線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，增長(zhǎng)率高達(dá)85.35%；從波動(dòng)線角度看，2003年的糧食產(chǎn)量波動(dòng)最大，糧食產(chǎn)量呈現(xiàn)驟降趨勢(shì)；從趨勢(shì)線角度看，2005—2006年糧食產(chǎn)量增長(zhǎng)幅度最大，增長(zhǎng)率為14.09%。

(2)從空間變化上看，全局自相關(guān)分析表明河南省糧食產(chǎn)量在空間上呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)性，并且相關(guān)性在不斷增強(qiáng)；局部自相關(guān)分析表明除2003年之外，其他研究年份的糧食生產(chǎn)在空間上具有明顯的聚類(lèi)分布，高—高聚類(lèi)主要分布在商丘市、周口市、駐馬店市以及信陽(yáng)市，低—低聚類(lèi)主要分布在焦作市、鄭州市、三門(mén)峽市、洛陽(yáng)市以平頂山市；從重心遷移的角度看，河南省的糧食生產(chǎn)重心在114.1648°E～114.1931°E，34.0844°N～33.9802°N之間變化，總體向東南方向偏移。

(3)從驅(qū)動(dòng)因素中看，糧食播種面積是河南省糧食增產(chǎn)的關(guān)鍵因素，化肥提純量、農(nóng)藥使用量、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、總?cè)丝谝约暗谝划a(chǎn)業(yè)從業(yè)人員對(duì)糧食生產(chǎn)具有雙向作用；除化肥提純量以及總?cè)丝谕?，其他影響因素的回歸系數(shù)高、低值區(qū)在空間上發(fā)生明顯轉(zhuǎn)移；糧食播種面積的回歸系數(shù)高值區(qū)向東部遷移，農(nóng)藥使用量回歸系數(shù)高值區(qū)向西北部集聚，農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力回歸系數(shù)高值區(qū)向北部轉(zhuǎn)移，第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員回歸系數(shù)高值區(qū)向西北部和南部游走；南部以及東部的部分縣域需要注意化肥的過(guò)量使用，西部、西南部以及東北部的部分縣域需要注意農(nóng)藥的過(guò)量使用，南部至中部的部分縣域需要注意在適度經(jīng)營(yíng)規(guī)模下農(nóng)業(yè)機(jī)械的適量投入，北部縣域需要注意人口快速增長(zhǎng)對(duì)糧食造成的壓力，除南部以及西北部的部分縣域外，其他地區(qū)都應(yīng)注意第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員的過(guò)多投入所造成的資源浪費(fèi)問(wèn)題。

基于以上結(jié)論，為綜合提高糧食生產(chǎn)能力，推動(dòng)糧食增產(chǎn)，提出以下政策建議：(1)加大對(duì)河南省糧食生產(chǎn)的扶持力度。河南省糧食生產(chǎn)在全國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)中占有重要的地位，直接關(guān)乎全國(guó)的糧食安全，要進(jìn)一步加大對(duì)河南省糧食生產(chǎn)的扶持力度，將其打造為全國(guó)重要糧食生產(chǎn)核心區(qū)。(2)減少建設(shè)用地對(duì)耕地的占用，保護(hù)基本農(nóng)田，同時(shí)，要進(jìn)行合理的城市規(guī)劃，盡量避免占用優(yōu)質(zhì)的土地，嚴(yán)格遵循“占優(yōu)補(bǔ)優(yōu)”的原則。(3)積極發(fā)展農(nóng)業(yè)適度經(jīng)營(yíng)規(guī)模，做到資源利用最大化，最大限度地保證糧食生產(chǎn)的科技水平，避免出現(xiàn)資源過(guò)剩的問(wèn)題。(4)要穩(wěn)定農(nóng)藥以及化肥的投入總量，積極優(yōu)化農(nóng)藥以及化肥的施用結(jié)構(gòu)，防止出現(xiàn)土壤肥力退化、耕地質(zhì)量下降和水體污染等問(wèn)題。