李正鵬

(青海大學農(nóng)林科學院，青海 西寧 810016)

農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)能力受自然和市場的雙重影響而存在變異和不確定性。改革開放以來，我國農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化，目前，我國學者針對不同尺度的農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量變化開展了大量研究。中國農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)中糧食、棉花種植比例下降，蔬菜、油料種植比例增加[4]，農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)由單一型向多元化發(fā)展，果蔬類型增加，城市及城市化地區(qū)為變化熱點區(qū)域[5]。近年來，中國糧食總產(chǎn)量自2000年以來總體呈增加趨勢，基本在6.5×1011kg左右[6-7]， 蔬菜生產(chǎn)也呈增加態(tài)勢，2016年產(chǎn)量達到6.74×107kg，比2000年增長了51.6%[8]，西部省份對于糧食和蔬菜的貢獻和生產(chǎn)地位明顯提高。畢于運等[9]通過整合、修訂秸稈的草谷比，對我國秸稈資源量進行了全面系統(tǒng)的估計，1990-2005年期間我國秸稈總量不斷增加，2005年達到8.5×1011kg，主要秸稈類型為稻草、玉米秸和麥秸。劉曉永等[2]表明我國秸稈量從1980年-2010年增加了85.77%，達到了9.0×1011kg，其中西北地區(qū)及西藏、黑龍江的增幅最大，作物秸稈種類各地區(qū)差異較大?；酐慃惖萚10]通過秸稈可收集系數(shù)估算我國秸稈利用潛力總量為8.76×1011kg，指出秸稈資源利用存在地區(qū)性、季節(jié)性和結(jié)構(gòu)性過剩等問題。前人對作物秸稈產(chǎn)量的時空變化進行了大量研究，但主要集中在全國或部分地區(qū)，針對西北或是青藏高原的秸稈資源分布特征的研究較少。包建財?shù)萚11]表明西部七省區(qū)的秸稈資源量為0.88×1011kg，谷物類占63.1%。

中國地域范圍廣，不同省份和地域之間自然資源稟賦和實施的農(nóng)業(yè)政策存在差異，導致農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)和秸稈資源特征存在顯著差異。青海省位于我國青藏高原東北部，是典型的農(nóng)牧交錯區(qū)，該地區(qū)海拔高，降水少，日照強，生態(tài)環(huán)境脆弱，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨嚴峻考驗。了解該地區(qū)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)、作物生產(chǎn)情況及秸稈資源量，對于保障該區(qū)的糧食安全和農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展具有重要意義。

本研究基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分析了青海省的2000-2018年的農(nóng)作物種植面積、產(chǎn)量及秸稈資源量的變化規(guī)律及結(jié)構(gòu)組成，為加快推進和優(yōu)化青海省種植結(jié)構(gòu)調(diào)整及秸稈資源綜合利用規(guī)劃提供科技支撐，為青海省農(nóng)業(yè)綠色健康發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

農(nóng)作物播種面積和產(chǎn)量數(shù)據(jù)均來自《青海省統(tǒng)計年鑒》(2001-2019)，給出了糧食作物(谷類作物(小麥、青稞和其它)、豆類(蠶豆和豌豆)、薯類)、經(jīng)濟作物(油菜和胡麻)、蔬菜類、瓜類和水果類的播種面積和總產(chǎn)量。統(tǒng)計年鑒中籽粒產(chǎn)量均為風干基，蔬菜和食用菌、瓜果類產(chǎn)量為鮮質(zhì)量。

1.2 研究方法

秸稈資源量沒有專門的口徑進行統(tǒng)計，根據(jù)產(chǎn)量及草谷比(秸稈和經(jīng)濟產(chǎn)量的比值)估算秸稈產(chǎn)量是國際上通用的秸稈資源量估算方法。各作物的草谷比是進行秸稈資源量估算的重要參數(shù)和不確定性因素[12]。參考大量前人研究和權(quán)威文獻確定本研究主要作物的草谷比，結(jié)果如表1所示。秸稈產(chǎn)量估算公式如下：

Si=Yi×Ri

式中:Si、Yi和Ri分別為第i種作物的秸稈量、經(jīng)濟產(chǎn)量和草谷比。

表1 青海省各農(nóng)作物的草谷比Table.1 Grass-grain ratio of different crops in Qinghai Province

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)作物播種面積及結(jié)構(gòu)變化

2000-2018年青海省農(nóng)作物總播種面積在4.67×105-5.58×105hm2范圍內(nèi)變化，基本上呈先降低后升高的趨勢，最低值為2003年的4.67×105hm2，之后出現(xiàn)兩次較明顯的增加，分別發(fā)生在2005-2006年和 2010-2012年，至2018年農(nóng)作物播種面積為5.57×105hm2。糧食作物播種面積的變化趨勢與農(nóng)作物總播種面積的變化趨勢具有相似性，最低值為2004年的2.45×105hm2，至2018年為2.81×105hm2。經(jīng)濟作物的播種面積也呈先下降后緩慢上升的趨勢，至2018年達到1.92×105hm2。蔬菜類其它作物(主要為飼料)的播種面積自2000年以來基本呈持續(xù)增加的態(tài)勢，由2000年的1.58×104hm2和2.27×104hm2增加到2018年的4.40×104hm2和3.90×104hm2。瓜果在整個青海省種植面積較小，變化不明顯。農(nóng)作物總播種面積的兩次明顯的增加，在2005-2006年主要是由于糧食作物播種面積的增加造成的，在2010-2012年則主要是由于經(jīng)濟作物和其他農(nóng)作物種植面積的增加造成的。

圖1 青海省農(nóng)作物種植面積及種植結(jié)構(gòu)Fig.1 Area and structure of crops in Qinghai Province

從青海省農(nóng)業(yè)的種植結(jié)構(gòu)來看，糧食作物和經(jīng)濟作物占據(jù)了絕對的種植優(yōu)勢，兩者占總播種面積的83%-93%。糧食作物主要包括谷物、豆類和薯類，占農(nóng)作物總播種面積的50%以上，經(jīng)濟作物主要包括油料作物，占總播種面積的30%以上。隨著種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，糧食和經(jīng)濟作物的播種比例呈下降趨勢，由2000年的93%下降到2018年的85%左右，而蔬菜類、飼料作物的種植面積呈增加態(tài)勢，由2000年的7.0%增長到2018的15%。

另外，鄧汝燧（華南文藝學院54級學生）在《難忘的一天——懷念李鐵夫老教授》⑤（圖12）一文中，描述了其在1951年夏天，和同學們親眼看到李鐵夫在華南文藝學院住處（光孝寺內(nèi)）門口畫了一幅“具有民族風格的水彩畫——‘水牛春耕圖’（這是筆者據(jù)畫面的內(nèi)容臨時擬的畫題）”，應(yīng)該與司徒常所述是同一件事。

2.2 農(nóng)作物總產(chǎn)量及單產(chǎn)變化

青海省糧食作物總產(chǎn)量隨時間呈緩慢增加后趨于穩(wěn)定，由2000年的8.27×108kg增加到2008年的1.02×109kg，平均年增產(chǎn)2.39×107kg，之后2008-2018年在1.02×109kg-1.05×109kg范圍內(nèi)變化，基本維持在1.00×109kg左右。油料作物總產(chǎn)量呈先緩慢增加后緩慢降低的趨勢，由2000年的1.94×108kg增加到2010年的3.69×108kg，之后緩慢降低，至2018年達到2.85×108kg，基本維持在3.00×108kg左右。蔬菜類總產(chǎn)量呈明顯增加后基本平穩(wěn)的變化趨勢，由2000年的6.03×108kg增加到2015年的1.66×109kg，平均年增產(chǎn)7.10×107kg，之后基本維持在1.50×109kg左右。青海省瓜果類種植面積較少，總產(chǎn)量在2.20×107-4.40×107kg變化。

圖2 青海省農(nóng)作物總產(chǎn)量和單產(chǎn)變化Fig.2 Changes of crop production and yield per unit area in Qinghai Province

糧食作物單產(chǎn)在波動中增加，在2008年以前呈較明顯波動，由2.56×103kg/hm2增大到2008年的3.74×103kg/hm2，之后糧食作物單產(chǎn)基本保持在3.65×103kg/hm2左右。油料作物單產(chǎn)從2000-2005年呈明顯增加，從1.00×103增加到近2.00×103kg/hm2，之后基本圍繞1.80×103kg/hm2上下波動。蔬菜類的單產(chǎn)在2000-2018年內(nèi)變化不大，基本在3.44×104kg/hm2上下變化。瓜果類作物單產(chǎn)則呈現(xiàn)斷崖式下降，由2000年左右的1.16×105kg/hm2下降到2018年左右的3.28×104kg/hm2。

2.3 農(nóng)作物秸稈總量及構(gòu)成變化

青海省糧食作物秸稈主要包括谷物類、豆類和薯類的秸稈，2000-2018年糧食作物秸稈總量在波動中上升，由早期的1.00×109kg上升到2015年的1.20×109kg，之后略有下降(圖3a)。油料作物秸稈產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢，由2000年的2.86×108kg升高到2010年的5.47×108kg，之后緩慢降低，2018年為4.22×108kg。蔬菜瓜果秸稈總量呈先增加后基本不變的趨勢，由早期的6.31×107kg增加到1.60×108kg左右。2000-2018年青海省農(nóng)作物秸稈總量在1.36×109kg-1.85×109kg范圍變化，2012年達到最高，之后略有降低，近3年平均秸稈總量在1.72×109kg。

圖3 青海省主要農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量及比例Fig.3 Straw yield and proportion of main crops in Qinghai Province

青海省小麥、青稞和其它谷物類秸稈產(chǎn)量在2000-2008年呈明顯的降低趨勢，谷物類秸稈占比由59%下降到41%，2008-2018年小麥和青稞秸稈占比略有增加，其他谷物秸稈(主要是指玉米、燕麥、藜麥等)明顯增加，至2018年谷物類秸稈占比達到51%。蠶豆秸稈占比呈先增加后降低的趨勢，在2005-2009年之間達到最高，約占總秸稈量的10%左右，之后顯著降低，豌豆秸稈占比則一直呈降低趨勢，至2018年豆類秸稈僅為總秸稈量的3%左右。薯類秸稈自2003-2018年基本維持在總秸稈量的10%左右。油菜秸稈占比呈增加后降低的趨勢，2000-2010年由21%增加到30%左右，之后緩慢降低，至2018年為總秸稈量的25%。隨著蔬菜種植面積的擴大，其秸稈占比由2000年的5%增加到2018的9%左右。小麥和油菜是青海省主要的秸稈資源種類，占總秸稈量的47%-60%。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

3.1.1 農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)變化

青海省農(nóng)作物總播種面積在4.67×105hm2-5.58×105hm2范圍變化，以糧食作物和經(jīng)濟作物為主，占總播種面積的83%-93%。隨著種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，糧食和經(jīng)濟作物占比逐漸降低，由2000年的93%降至2018年的85%左右，蔬菜類及飼料作物的種植面積逐漸增加，由7.0%增長到15%左右。

3.1.2 農(nóng)作物產(chǎn)量變化

青海省糧食作物總產(chǎn)量呈先增加后趨于穩(wěn)定，2008-2018年基本保持在1.00×109kg左右。油料作物總產(chǎn)量呈先增加后降低的變化趨勢，在2010年達到最高的3.69×108kg，2018年降至2.85×108kg左右。蔬菜類產(chǎn)量迅速增加，由2000年的6.03×108kg增加到近年來的1.50×109kg左右。糧食作物和油料作物單產(chǎn)與總產(chǎn)變化趨勢一致，近年來基本保持在3.65×103kg/hm2和1.80×103kg/hm2左右。蔬菜類的單產(chǎn)變化不大，基本在3.44×104kg/hm2左右。糧食和油料作物總產(chǎn)量的增加主要得益于單產(chǎn)的提高，而蔬菜類總產(chǎn)量的增加主要是由于播種面積擴大引起。

3.1.3 秸稈資源量及構(gòu)成變化

青海省農(nóng)作物秸稈總量在1.36×109kg-1.85×109kg范圍變化，近3年平均為1.72×109kg，谷物類秸稈(小麥、青稞、其他谷物)占到50%左右，油菜秸稈占25%左右，薯類、蔬菜等作物秸稈分別占10%左右，豆類秸稈較少僅占3%左右。小麥和油菜是青海省的主要秸稈資源種類，占總秸稈量的53%。

3.2 討論

3.2.1 農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量

農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)變化和現(xiàn)狀受自然資源、經(jīng)濟效益和國家政策的多因素影響。大量研究表明，我國部分地區(qū)的種植結(jié)構(gòu)變化均表現(xiàn)為主糧作物種植比例降低，經(jīng)濟和蔬菜類種植比例增加[4,5,14,15]。但也有一些省份種植結(jié)構(gòu)變化呈相反趨勢，例如我國黃淮海旱作區(qū)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)由多樣化向?qū)Ｒ换l(fā)展，種植結(jié)構(gòu)的豐富度降低，以小麥、玉米及其組合為主的種植結(jié)構(gòu)增加。有研究表明我國糧食生產(chǎn)布局向糧食主產(chǎn)區(qū)、優(yōu)勢區(qū)域發(fā)展，向產(chǎn)糧大縣集中[16]。青海省屬于農(nóng)牧交錯區(qū)，其農(nóng)作物播種面積不到全國的百分之一，自然資源稟賦較差，自1990年以來一直處于糧食主銷區(qū)，糧食自給率低[6]。本研究表明青海省糧食和經(jīng)濟作物播種比例降低，蔬菜和飼料作物播種比例提高。黃瑪蘭等[4]、于麗艷等[8]的研究也表明青海省糧食作物種植面積降低，蔬菜種植面積和生產(chǎn)能力顯著提高。城市化水平提升、糧食作物經(jīng)濟效益低、農(nóng)業(yè)技術(shù)進步和勞動力上漲是促進農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要驅(qū)動力[5]。我國耕地資源有限，人口基數(shù)大，為保證糧食安全，制定了“谷物基本自給，口糧決定安全”的戰(zhàn)略目標[17]。在大政策領(lǐng)導下，青海省雖然種植結(jié)構(gòu)有一定調(diào)整，但是糧食和經(jīng)濟作物仍然占總播種面積的85%左右，糧食產(chǎn)量的穩(wěn)定或提高主要得益于單產(chǎn)的提高。近年來青海省糧食和經(jīng)濟作物的單產(chǎn)基本不變，繼續(xù)提升的空間有限，為保證糧食安全必須保證足夠的播種面積，而蔬菜和食用菌單產(chǎn)提升的空間較大，其總產(chǎn)量仍有較大提升空間。

3.2.2 農(nóng)作物秸稈資源特征

秸稈含有氮磷鉀及各種微量元素，同時含有纖維素、半纖維素等有機組分，是農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要有機質(zhì)資源，秸稈產(chǎn)量占中國有機資源總量的12%-19%，具有巨大的替代化肥和提高土壤地力的潛力。明確區(qū)域秸稈資源種類和資源量是提高秸稈資源利用的基礎(chǔ)[18]。隨著我國農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力的提高，秸稈資源量呈不斷增加態(tài)勢，劉曉永等[2]估算全國秸稈資源量2000-2009年平均為7.36×1011kg，2010-2015年增加到9.01×1011kg。高利偉等[19]得出2005年中國秸稈資源量超過7.60×1011kg，畢于運等[9]表明2005年全國秸稈總產(chǎn)量為8.42×108kg，其中糧食作物秸稈產(chǎn)量占比70%左右。霍麗麗等[10]估算2015年農(nóng)作物秸稈總量為1.04×1012kg，三大主糧作物占總量的79.2%。

綜合前人研究結(jié)果，青海省秸稈資源量2006年大概為2.00×109kg[19]，2009年為1.73×109kg[11]，2010年約為1.84×109kg[20]，2015年為1.70×109kg[21]，約占全國秸稈資源量的0.2%。本研究結(jié)果表明2000-2018年青海省秸稈總量在1.36×109kg-1.85×109kg之間變化。不同學者得出的結(jié)果有一定的差異，其主要原因是作物秸稈的研究范圍不一致和秸稈草谷比選取的差異，同時秸稈資源量存在一定的年際變異[22]。包建財?shù)萚11]表明2009年青海省油菜、小麥秸稈資源量分別為5.43×108kg和4.29×108kg，占總量的32%和24.8%，本研究與其結(jié)果一致。李剛等[20]估算2010年青海省油菜、小麥秸稈分別為3.98×108kg和8.65×108kg，同年本研究分別為4.10×108kg和5.47×108kg，其估算的油菜秸稈產(chǎn)量比本研究高3.19×108kg，可能是由于油菜秸稈的草谷比取值和統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源不同造成的。綜合前人文獻，油菜草谷比為1.5[9，23]、3.0[19，21]、2.20-2.75[2]，其取值范圍在1.5-3.0范圍變化，這可能導致油菜秸稈資源量估算存在較大差異，未來應(yīng)結(jié)合油菜類型和種植區(qū)域給出更詳細的草谷比，降低其估算的不確定性。