范宇琛 ，陳朝陽 ，金永貴 ，華道武 ，原亞琦 ，原亞超

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801；2.河北省農(nóng)林科學(xué)院 旱作農(nóng)業(yè)研究所，河北 衡水 053000；3.桃源縣理公港鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，湖南常德 415711；4.桃源縣佘家坪鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，湖南常德 415716）

山西被稱為“世界面食之根”[1]，面食種類多樣[2]，包括饅頭、栲栳栳、燒麥揪片、剔尖等[3]，面食已經(jīng)與山西人民飲食緊密相連。而小麥籽粒磨成的面粉是面食的主要材料之一[4]。同時(shí)，山西地處黃淮海麥區(qū)，是我國小麥的主產(chǎn)區(qū)之一，對(duì)于全國小麥的供應(yīng)有著重要影響[5]。但隨著社會(huì)環(huán)境的變遷，以及自然環(huán)境和小麥栽培技術(shù)創(chuàng)新[6]，雖然小麥單位面積產(chǎn)量屢創(chuàng)新高[7]，但由于播種面積的縮減[8]，導(dǎo)致總產(chǎn)量難以穩(wěn)定，尤其年際間氣候極端變化和小麥現(xiàn)代機(jī)械化推進(jìn)，導(dǎo)致旱地小麥和小區(qū)域麥區(qū)的縮減[9]，山西小麥產(chǎn)量保證形勢嚴(yán)峻。因此，明確山西省小麥播種面積與產(chǎn)量變化以及二者間的關(guān)系，對(duì)于政策的調(diào)控和總產(chǎn)量的保證有著重要意義。

前人對(duì)于山西省小麥的研究多集中在品種[10]、肥料[11-12]、播種方式[13]、播期[7]等方面。郭佳暉等[10]研究表明，太谷適宜作為黃淮北部冬麥區(qū)抗寒性鑒定試點(diǎn)；原亞琦等[11]、張蓉蓉等[12]研究表明，氮肥和磷肥能夠提高小麥植株氮素積累量、灌漿期籽粒積累，增加籽粒產(chǎn)量；趙慶玲等[12]研究表明，小麥采用探墑溝播的方式可以增加花后耗水，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)；王江等[7]研究表明，晚播能夠增加小麥有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量，增加籽粒產(chǎn)量。這些研究僅是局限在某一區(qū)域的小麥，而沒有結(jié)合山西省小麥實(shí)際情況進(jìn)行分類，如按照行政區(qū)域劃分，根據(jù)不同地級(jí)市采用針對(duì)性的增產(chǎn)措施，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)山西總產(chǎn)量的穩(wěn)定提高。因此，明確山西省小麥種植情況，對(duì)于小麥研究意義重大。

本試驗(yàn)以2010—2019 年山西省10 個(gè)地級(jí)市、73 個(gè)縣區(qū)的小麥播種面積和產(chǎn)量為研究對(duì)象，分析播種面積、產(chǎn)量、單位面積產(chǎn)量隨時(shí)間變化動(dòng)態(tài)，以及小麥種植重心變化、播種面積與產(chǎn)量的關(guān)系，旨在為政府決策和小麥研究提供一定的理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

文中省、市、縣的小麥播種面積和產(chǎn)量數(shù)據(jù)來源于2000—2020 年《山西省統(tǒng)計(jì)年鑒》。

1.2 方法

1.2.1t檢驗(yàn) 根據(jù)公式（1）進(jìn)行檢驗(yàn)[14]。

1.2.2 最小二乘法 根據(jù)公式（21）進(jìn)行[15]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)整理和分析采用Excel 和SPSS 20.0 軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 山西省小麥播種面積、產(chǎn)量隨時(shí)間變化動(dòng)態(tài)

2010—2019 年小麥播種面積、產(chǎn)量t檢驗(yàn)如表1 所示。

表1 2010—2019 年小麥播種面積、產(chǎn)量t 檢驗(yàn)Tab.1 t-test of wheat sowing area and yield from 2010 to 2019

以2010—2019 年小麥平均播種面積為檢驗(yàn)值、2010—2019 年播種面積和產(chǎn)量為樣本進(jìn)行t檢驗(yàn)，得到表1。t值分別為-2.963、4.830，自由度均為9，雙側(cè)檢驗(yàn)得到值分別為0.016、0.001，均小于0.05，達(dá)到顯著水平；2010—2019 年樣本總體達(dá)到顯著水平，說明10 a 期間山西省小麥播種面積和產(chǎn)量變化較大。

如圖1 所示，小麥播種面積逐年降低，小麥產(chǎn)量呈倒“W”形狀。2010—2018 年小麥播種面積每年縮減；但2019 年播種面積有所回升，與2016 年面積接近。小麥產(chǎn)量的2 個(gè)峰值分別在2012 年和2015 年，且2012 年產(chǎn)量最高?？梢姡轿魇⌒←湶シN面積呈減少趨勢；2010—2012、2012—2015 年間小麥產(chǎn)量上升，2015—2019 年間則是下降。

圖1 小麥播種面積、產(chǎn)量隨時(shí)間變化動(dòng)態(tài)Fig.1 Change dynamics of wheat sowing area and yield over time

2.2 小麥單位面積產(chǎn)量變化動(dòng)態(tài)

小麥單位面積產(chǎn)量隨時(shí)間呈現(xiàn)倒“W”形狀（圖2），2 個(gè)峰值分別出現(xiàn)在2012 年和2017 年，且2017 年產(chǎn)量最高?？梢?，2010—2019 年間，山西省小麥單位面積產(chǎn)量呈先增加后降低趨勢，與總產(chǎn)量的變化趨勢一致。

圖2 小麥單位面積產(chǎn)量隨時(shí)間變化動(dòng)態(tài)Fig.2 Change dynamics of wheat yield per unit area over time

2.3 播種面積與產(chǎn)量的擬合關(guān)系

以山西省種植小麥的10個(gè)地級(jí)市2010—2019年播種面積為橫坐標(biāo)、產(chǎn)量為縱坐標(biāo)得到散點(diǎn)圖（圖3），可以根據(jù)產(chǎn)量高低和集中區(qū)域分為高產(chǎn)區(qū)和低產(chǎn)區(qū)；高產(chǎn)區(qū)的樣本較少，僅20 個(gè)樣本，為10 a 中運(yùn)城和臨汾市兩地的樣本數(shù)據(jù)，且分布較為零散；其余80 個(gè)樣本為低產(chǎn)區(qū)且分布較為集中?？梢姡轿魇⌒←溨鳟a(chǎn)區(qū)為運(yùn)城和臨汾。分別進(jìn)行所有樣本、高產(chǎn)區(qū)樣本、低產(chǎn)區(qū)樣本的線性擬合，其中高產(chǎn)擬合方程為y=3 218.9x+3E+08（R2=0.453 6**）（P＜0.01）；低產(chǎn)擬合方程為y=3 902.5x+531 571，（R2=0.971 5**）（P＜0.01），說明播種面積增加，產(chǎn)量隨之增加，且高產(chǎn)的離散性高于低產(chǎn)。整體而言，播種面積和產(chǎn)量擬合線性方程為y=4 256x－231 737（R2=0.971 6**）（P＜0.01），R2與低產(chǎn)擬合方程中更接近，可能是由于山西多地為小麥低產(chǎn)區(qū)。

圖3 山西省小麥播種面積與產(chǎn)量的關(guān)系Fig.3 Relationship between wheat sowing area and yield in Shanxi province

2.4 山西省地級(jí)市小麥播種面積、產(chǎn)量隨時(shí)間變化動(dòng)態(tài)

2.4.1 地級(jí)市的播種面積動(dòng)態(tài)變化 山西省在研究時(shí)間內(nèi)共有10 個(gè)地級(jí)市種植小麥，運(yùn)城市和臨汾市種植面積遠(yuǎn)高于其他地級(jí)市，且分別計(jì)算同一地區(qū)不同年份和同一年份不同地區(qū)的變異系數(shù)，得到表2，同一年份，運(yùn)城市小麥播種面積最大，臨汾市次之，2 個(gè)城市約占全省種植面積的82%～90%，其他地級(jí)市面積均較小，且2014—2019 年陽泉、2013—2017 年與2019 年朔州的播種面積均為0，即沒有種植小麥。不同年份的變異系數(shù)相近，均在1.59～1.81 范圍內(nèi)；不同地區(qū)間的變異系數(shù)差異較大，由大到小排序?yàn)樗分荩咎娟柸緟瘟海緯x中＞長治＞忻州＞晉城＞臨汾＞運(yùn)城，最高是1.59，最低是0.08。可見，運(yùn)城市和臨汾市播種面積較大，且年際間變化較小。

表2 不同地級(jí)市的播種面積動(dòng)態(tài)變化Tab.2 Dynamic changes in sowing area of different prefecture-level cities 萬hm2

2.4.2 地級(jí)市小麥產(chǎn)量變化動(dòng)態(tài) 運(yùn)城市和臨汾市小麥產(chǎn)量遠(yuǎn)高于其他地級(jí)市，且分別計(jì)算同一地區(qū)不同年份和同一年份不同地區(qū)的變異系數(shù)，得到表3，同一年份，運(yùn)城市小麥產(chǎn)量最高，臨汾市次之，兩城市約占全省小麥產(chǎn)量的81%～91%，其他地級(jí)市產(chǎn)量均較小，且2014—2019 年陽泉、2013—2017 年和2019 年朔州的產(chǎn)量均為0，即沒有種植小麥。不同年份的變異系數(shù)相近，均在1.56～1.78 范圍內(nèi)；不同地區(qū)間的變異系數(shù)差異較大，由大到小排序?yàn)樗分荩咎緟瘟海拘弥荩緯x中＞陽泉＞長治＞晉城＞運(yùn)城＞臨汾，最高是1.15，最低是0.09?？梢?，運(yùn)城市和臨汾市小麥產(chǎn)量較大，且年際間變化較小。

表3 不同地級(jí)市的小麥產(chǎn)量動(dòng)態(tài)變化Tab.3 Dynamic changes in wheat yields in different prefecture-level cities 萬t

2.5 小麥播種面積變遷

分別以2010、2019 年山西省縣域小麥播種面積進(jìn)行插值，并計(jì)算小麥的種植重心，得到圖4，結(jié)果表明，2010、2019 年的小麥種植重心均在臨汾市，但是位置不同，2 個(gè)位置相距12.12 km。與2010 年相比，2019 年小麥種植重心向西南方向移動(dòng)?？梢?，山西省小麥種植的重心向西南方向偏移。

圖4 小麥種植重心變遷Fig.4 Change in the planting center of gravity of wheat

3 結(jié)論與討論

產(chǎn)量是小麥生產(chǎn)的重要指標(biāo)[7-9,11-13]，而其播種面積直接影響其籽粒產(chǎn)量[16]。本研究t檢驗(yàn)結(jié)果顯示，2010—2019 年播種面積和產(chǎn)量總體均達(dá)顯著水平，說明近10 a 小麥播種面積和產(chǎn)量變化較大。全省播種面積逐年下降，可能是由于省內(nèi)第二、第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度較快，對(duì)第一產(chǎn)業(yè)的土地產(chǎn)生競爭所導(dǎo)致[17-23]；而2019 年播種面積回升，可能是農(nóng)業(yè)產(chǎn)品直播帶貨的興起，一定程度上帶動(dòng)了農(nóng)業(yè)的發(fā)展[19]。全省總產(chǎn)量和單產(chǎn)均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，二者變化趨勢一致說明單產(chǎn)是影響總產(chǎn)量的主要因素；此外總產(chǎn)量峰值時(shí)間早于單產(chǎn)，最高總產(chǎn)量和單產(chǎn)分別在2015 年和2017 年處取得，說明降水、無機(jī)化肥、土壤肥力等是影響總產(chǎn)量的關(guān)鍵因素[24-25]，而其影響機(jī)制和效果還需要更多數(shù)據(jù)進(jìn)行分析驗(yàn)證。值得注意的是，在種植面積減少的情況下，2012 年單產(chǎn)和總產(chǎn)量遠(yuǎn)高于前后年的情況，可能是由于該年自然降水較高，且降水高峰期在小麥需水期，促進(jìn)小麥的生長發(fā)育[13-14]?？梢姡诓シN面積逐年下降，單產(chǎn)突破有利于保證產(chǎn)量。

播種面積與籽粒產(chǎn)量呈顯著正向關(guān)系[16,21,24,26]。本研究對(duì)2010—2019 年山西省種植小麥10 個(gè)地級(jí)市的播種面積和產(chǎn)量繪制散點(diǎn)圖，根據(jù)離散性分為20 個(gè)樣本的高產(chǎn)區(qū)和80 個(gè)樣本的低產(chǎn)區(qū)；進(jìn)一步對(duì)所有樣本、高產(chǎn)、低產(chǎn)進(jìn)行線性擬合，方程斜率均為正，且檢驗(yàn)均達(dá)到極顯著水平，但高產(chǎn)區(qū)離散性較大，方程僅能表示40%變異，且高產(chǎn)區(qū)是臨汾市和運(yùn)城市10 a 產(chǎn)量。因此，高產(chǎn)區(qū)年際間產(chǎn)量不穩(wěn)定，這可能是長期施用無機(jī)化肥導(dǎo)致地力下降[25,27]，或長期播種導(dǎo)致小麥品種退化[28]和種子純度下降[29]，其還需要進(jìn)行進(jìn)一步研究?？梢姡谶\(yùn)城和臨汾要進(jìn)行穩(wěn)產(chǎn)，其他地級(jí)市需要進(jìn)行高產(chǎn)。

進(jìn)一步對(duì)地級(jí)市的播種面積、產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)分析說明，年際間的變異系數(shù)差異較小，即山西省所有地級(jí)市播種面積和產(chǎn)量的趨勢變化存在一致性；而不同地級(jí)市間的變異系數(shù)差異較大，其中臨汾市和運(yùn)城市的變異系數(shù)較小，且播種面積和產(chǎn)量較高，故運(yùn)城市和臨汾市為山西省小麥主產(chǎn)區(qū)。不同地級(jí)市間播種面積變化可能是由地理和社會(huì)的因素所導(dǎo)致，運(yùn)城和臨汾地勢較為平坦，且水資源較為豐富，滿足小麥機(jī)械化生產(chǎn)和生長發(fā)育[22-24]；朔州、忻州等水資源多為非農(nóng)業(yè)用水[22]；太原作為省會(huì)城市，晉中作為臨近太原城市，第二、第三產(chǎn)業(yè)與第一產(chǎn)業(yè)間競爭較大[20]；呂梁、長治、晉城麥田分散，且旱地小麥比例較大，農(nóng)業(yè)機(jī)械化難以推進(jìn)，人力成本較高[22-23]。不同地級(jí)市間產(chǎn)量差異可能是由于人力投入導(dǎo)致產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)效益降低[20,27]，忻州、朔州等地級(jí)市產(chǎn)量下降，而臨汾和運(yùn)城由于機(jī)械化推進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益較高[9,20,22-23,27]，小麥產(chǎn)量年際間變化較小。此外，相比2010 年，2019 年山西省種植重心向西南方向移動(dòng)，但均在臨汾市，這也為年際間變化較小提供一定依據(jù)。綜上，對(duì)高產(chǎn)區(qū)（運(yùn)城和臨汾）可以進(jìn)行穩(wěn)產(chǎn)措施的推廣；其他地級(jí)市年際間變化較大，即播種面積和產(chǎn)量潛力未進(jìn)行充分挖掘，適宜推廣高產(chǎn)措施。

本研究通過對(duì)2010—2019 年間山西省10 個(gè)地級(jí)市的小麥種植面積和產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)10 a 間山西省播種面積隨時(shí)間緩慢下降，2019 年有所回升，小麥產(chǎn)量和單位面積產(chǎn)量均是先增加后降低，單產(chǎn)的突破有利于保障產(chǎn)量；不同地級(jí)市播種面積和產(chǎn)量差異較大，其中運(yùn)城和臨汾的面積較大、產(chǎn)量較高，且年際間變化較?。徊シN面積和產(chǎn)量擬合方程表明，臨汾和運(yùn)城的高產(chǎn)區(qū)產(chǎn)量離散性較大，需要穩(wěn)產(chǎn)，種植重心向西南方向遷移，其他地級(jí)市為低產(chǎn)區(qū)，則需要高產(chǎn)。