孔德明，郝麗莎，夏四友，李紅波

（1.南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210023；2.江蘇省地理信息資源開(kāi)發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210023；3.中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京 100101；4.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100049）

糧食安全是世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“三大安全”問(wèn)題之一［1］。近年來(lái)，國(guó)際沖突、極端天氣、全球性公共衛(wèi)生問(wèn)題等使國(guó)際糧食安全面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)［2-4］。中國(guó)作為糧食產(chǎn)消大國(guó)，糧食安全關(guān)乎國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展，是國(guó)家安全的重要保障［5］。黨的十八大以來(lái)，黨中央提出了“確保谷物基本自給、口糧絕對(duì)安全”的新糧食安全觀，并在2022 年中央一號(hào)文件中提出要“不斷提高主產(chǎn)區(qū)糧食綜合生產(chǎn)能力，切實(shí)穩(wěn)定和提高主銷(xiāo)區(qū)糧食自給率，確保產(chǎn)銷(xiāo)平衡區(qū)糧食基本自給”。同時(shí)，隨著中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民食物結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，2019 年《中國(guó)的糧食安全》白皮書(shū)提出應(yīng)“順應(yīng)飼料用糧需求快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，滿足居民對(duì)肉蛋奶等的營(yíng)養(yǎng)需求”，使中國(guó)乳畜產(chǎn)品和飼料糧安全的重要性也日益凸顯，糧食安全逐漸拓展為農(nóng)牧協(xié)調(diào)的“大糧食安全觀”［6］。

中國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶是半濕潤(rùn)區(qū)與半干旱區(qū)的過(guò)渡帶，也是中國(guó)農(nóng)區(qū)和牧區(qū)過(guò)渡發(fā)展的重要農(nóng)業(yè)地帶。一方面，帶內(nèi)有中國(guó)北方重要的糧食主產(chǎn)區(qū)，且其余地區(qū)均為產(chǎn)銷(xiāo)平衡區(qū)，因而確保帶內(nèi)糧食穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)意義重大；另一方面，帶內(nèi)天然草場(chǎng)和牧草種植帶規(guī)模大，是中國(guó)生態(tài)草牧業(yè)發(fā)展核心區(qū)，而帶內(nèi)糧食生產(chǎn)也是帶內(nèi)飼料糧供給的重要來(lái)源［7］。由此可見(jiàn)，北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶是中國(guó)落實(shí)糧食安全戰(zhàn)略和“大糧食安全觀”的關(guān)鍵地帶。

然而，帶內(nèi)長(zhǎng)期存在農(nóng)牧生產(chǎn)鑲嵌分布，土地利用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)波動(dòng)大等問(wèn)題［6,8］，因而科學(xué)劃分帶內(nèi)農(nóng)牧業(yè)發(fā)展地域是促進(jìn)農(nóng)牧業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展、保障大糧食安全的重要基礎(chǔ)。但現(xiàn)有關(guān)于北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶農(nóng)牧格局的研究多是從土地利用結(jié)構(gòu)或生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的角度，將其劃分為偏農(nóng)、偏牧、偏林、農(nóng)牧和牧農(nóng)等類(lèi)型［9-10］，無(wú)法反映土地生產(chǎn)潛力的實(shí)際水平和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。因此，需要為帶內(nèi)農(nóng)牧業(yè)發(fā)展區(qū)劃尋求更科學(xué)的依據(jù)。

此外，帶內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)還具有脆弱性和敏感性特征［8］，長(zhǎng)期以來(lái)不合理的農(nóng)業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)和水資源過(guò)度開(kāi)發(fā)利用，導(dǎo)致帶內(nèi)部分地區(qū)土地質(zhì)量下降，而本帶作為中國(guó)中東部地區(qū)重要的生態(tài)安全屏障和京津冀地區(qū)水源涵養(yǎng)帶，還需科學(xué)劃定退耕還草、限耕限牧的生態(tài)恢復(fù)區(qū)［11］。因此，帶內(nèi)不能繼續(xù)走依靠增加耕地面積來(lái)提高糧食產(chǎn)量的老路［12］，而應(yīng)當(dāng)從“藏糧于技”戰(zhàn)略出發(fā)，積極利用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)改變帶內(nèi)糧食單產(chǎn)偏低而不穩(wěn)［11,13］的現(xiàn)狀，充分發(fā)揮現(xiàn)有耕地的生產(chǎn)潛力［14-16］，保障帶內(nèi)糧食安全。

從本質(zhì)上而言，糧食單產(chǎn)是耕地在自然和社會(huì)生產(chǎn)條件綜合影響下所表現(xiàn)出的糧食生產(chǎn)潛力，是其宜農(nóng)性的直觀反映。因此，如果北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的糧食單產(chǎn)具有顯著的空間集聚性和相對(duì)穩(wěn)定性，即可將糧食單產(chǎn)分異格局作為帶內(nèi)農(nóng)牧業(yè)發(fā)展區(qū)劃的重要依據(jù)。進(jìn)而，通過(guò)分析控制糧食單產(chǎn)空間分異格局的主要因素及其演化，一方面能夠更深入地理解分異格局形成與保持相對(duì)穩(wěn)定的原因，預(yù)判其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，為劃分農(nóng)牧業(yè)發(fā)展地域提供更科學(xué)的依據(jù)；另一方面，有利于發(fā)現(xiàn)帶內(nèi)糧食生產(chǎn)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)及問(wèn)題，為進(jìn)一步提高糧食單產(chǎn)、保障糧食安全提供依據(jù)。

目前，學(xué)者們普遍利用空間自相關(guān)、熱點(diǎn)分析等方法考察糧食單產(chǎn)分異特征［17-18］，能夠有效揭示區(qū)域內(nèi)糧食單產(chǎn)的空間分異及演化特征。在此基礎(chǔ)上，灰色關(guān)聯(lián)分析［19］、空間滯后模型［20］、地理加權(quán)回歸（GWR）模型［18,21］等方法常被用于探索影響糧食單產(chǎn)分異的主要因素及其作用水平。相關(guān)研究已論證了糧食單產(chǎn)的主要影響因素包括氣候、坡度、土壤類(lèi)型、土壤有機(jī)質(zhì)、地下水埋深等自然因素［18,22］，以及種糧人口規(guī)模、有效灌溉面積、農(nóng)用化肥折純量、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力等社會(huì)生產(chǎn)因素［17,21］。但是，上述分析結(jié)果僅能反映出各因素的變化分別能導(dǎo)致區(qū)域糧食單產(chǎn)發(fā)生多大變化［19-20］，或是揭示出相關(guān)因素對(duì)區(qū)域糧食單產(chǎn)的影響作用存在一定的空間異質(zhì)性［17-18］（圖1），但未能解決控制區(qū)域糧食單產(chǎn)空間分異格局及其相對(duì)穩(wěn)定性的主導(dǎo)因素是什么的問(wèn)題，特別是無(wú)法揭示因素間的交互作用及其對(duì)糧食單產(chǎn)分異格局的影響。而地理探測(cè)器模型則著眼于被解釋變量和解釋變量空間分異格局之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)聯(lián)性，來(lái)探測(cè)被解釋變量空間分異的主要驅(qū)動(dòng)因子，并能夠探測(cè)驅(qū)動(dòng)因子間的交互作用，因而更有利于解釋區(qū)域糧食單產(chǎn)的空間分異機(jī)制［23-24］。

圖1 研究思路分析Fig.1 Analysis of research ideas

綜上所述，本文擬在考察2000—2020年北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶內(nèi)縣域單元的糧食單產(chǎn)空間分異及其演變特征的基礎(chǔ)上，采用地理探測(cè)器模型分析糧食單產(chǎn)時(shí)空分異的主要影響因素及其交互作用機(jī)制，藉此合理劃分帶內(nèi)農(nóng)牧業(yè)發(fā)展區(qū)域，并從調(diào)控糧食單產(chǎn)主要制約因子的角度，為提高帶內(nèi)糧食單產(chǎn)、保障糧食安全提供建議。

1 研究區(qū)概況

目前學(xué)界對(duì)于北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶地域范圍的界定尚不統(tǒng)一［25-26］。本文以縣域糧食單產(chǎn)為著眼點(diǎn)，兼顧縣域區(qū)劃的完整性，借鑒任強(qiáng)等［26］的研究成果，將中國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的范圍界定在100°～125°E和34°～49°N之間，下轄231個(gè)縣（旗、縣級(jí)市及市轄區(qū)），總面積約73×104km2（圖2）。帶內(nèi)東部由內(nèi)蒙古高原向華北、東北平原過(guò)渡，中部大部分為黃土高原區(qū)，西部由黃土高原向青藏高原過(guò)渡；海拔由東北向西南遞增，最低處不及200 m，最高處超過(guò)4500 m；年平均氣溫2～8 ℃，年平均降水量250～500 mm。

圖2 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶示意圖Fig.2 Schematic diagram of the argo-pastoral ecotone of northern China

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文用糧食總產(chǎn)量與糧食播種面積的比值表征糧食單產(chǎn)，糧食總產(chǎn)量、糧食播種面積以及社會(huì)生產(chǎn)指標(biāo)來(lái)自2001—2021 年《中國(guó)縣域統(tǒng)計(jì)年鑒》及各省統(tǒng)計(jì)年鑒。海拔和坡度數(shù)據(jù)來(lái)自30 m×30 m的數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)，并采用ArcGIS 10.2進(jìn)行柵格統(tǒng)計(jì)處理和坡度分析。土壤肥力基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)土壤數(shù)據(jù)庫(kù)，采用土壤綜合肥力指數(shù)［27］表示。由于研究期內(nèi)涉及行政區(qū)劃調(diào)整，因而以2019年行政區(qū)劃為基準(zhǔn)，將各年份的縣域單元均處理為231個(gè)有效縣域單元。

2.2 研究方法

2.2.1 空間自相關(guān)分析本文利用全局莫蘭指數(shù)（Global Moran’sI）反映糧食單產(chǎn)高值和低值的全局空間集聚特征，利用熱點(diǎn)分析（Getis-OrdGi*）考察糧食單產(chǎn)在局部空間位置上的集聚程度，劃分“高高集聚”的熱點(diǎn)區(qū)和“低低集聚”的冷點(diǎn)區(qū)。Global Moran’sI和Getis-OrdGi*的表達(dá)式見(jiàn)參考文獻(xiàn)［28］。具體計(jì)算依托ArcGIS 10.2軟件完成。

2.2.2 地理探測(cè)器分析地理探測(cè)器是探測(cè)地理事物空間分異性的驅(qū)動(dòng)因子的一種統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，基本思想是：假設(shè)研究區(qū)分為若干子區(qū)域，如果子區(qū)域的方差之和小于區(qū)域總方差，則存在空間異質(zhì)性；若兩變量的空間分布趨于一致，則兩者存在統(tǒng)計(jì)關(guān)聯(lián)性［29］。地理探測(cè)器模型由風(fēng)險(xiǎn)探測(cè)、因子探測(cè)、生態(tài)探測(cè)和交互探測(cè)4個(gè)模塊組成。

其中，因子探測(cè)通過(guò)比較某一因子與地理事物的變化在空間上是否具有顯著的一致性，進(jìn)而判斷該因子對(duì)地理事物的空間變化是否具有決定作用，同時(shí)用q值探測(cè)該因子在多大程度上解釋了地理事物的空間異質(zhì)性［30］。計(jì)算公式如下［29］：

式中：q為影響因子X(jué)對(duì)地理事物Y空間分異格局的解釋力，值域?yàn)閇0,1]，q值越大，表明X對(duì)Y空間分異的影響力越大，反之則越??；h為影響因子X(jué)的分類(lèi)數(shù)，h=1，2，…，L；Nh和N分別為類(lèi)型h和全區(qū)的單元數(shù)；σh2和σ2分別為類(lèi)型h和全區(qū)的Y值方差。

交互探測(cè)可以探測(cè)雙因子間的交互影響力，識(shí)別其對(duì)地理事物的共同作用，由以下表達(dá)式構(gòu)成：若q(x1∩x2)＜min[q(x1),q(x2)]，說(shuō)明因子x1與x2交互后非線性減弱；若min[q(x1),q(x2)]＜q(x1∩x2)＜max[q(x1)，q(x2)]，說(shuō)明因子x1與x2交互后單線性減弱；若q(x1∩x2)＞max[q(x1),q(x2)]，說(shuō)明因子x1與x2交互后雙線性加強(qiáng)；若q(x1∩x2)＞q(x1)+q(x2)，說(shuō)明因子x1與x2交互后非線性加強(qiáng)；若q(x1∩x2)＝q(x1)+q(x2)，說(shuō)明因子x1與x2相互獨(dú)立。具體計(jì)算依托地理探測(cè)器2015完成。

3 結(jié)果與分析

3.1 糧食單產(chǎn)的時(shí)空分異特征

2000—2020 年北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶糧食單產(chǎn)Global Moran’sI全部為正，均通過(guò)5%的顯著性檢驗(yàn)，即糧食單產(chǎn)高（低）的縣域在空間上均呈現(xiàn)集聚分布態(tài)勢(shì)。并且，Global Moran’sI基本在0.40 左右波動(dòng)（圖3），表明北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶糧食單產(chǎn)的空間分異特征具有一定的穩(wěn)定性。

圖3 2000—2020年中國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶糧食單產(chǎn)的全局莫蘭指數(shù)（Global Moran’s I）時(shí)序演變Fig.3 Temporal evolution of Global Moran’s I of grain yield in the argo-pastoral ecotone of northern China from 2000 to 2020

從局部空間自相關(guān)來(lái)看（圖4），2000—2020 年北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶糧食單產(chǎn)的分異格局呈現(xiàn)出以分散的冷、熱點(diǎn)區(qū)為核心的圈層嵌套結(jié)構(gòu)。其中，熱點(diǎn)區(qū)分散在東北部、南部和西南部，總體上熱點(diǎn)覆蓋范圍小但有所擴(kuò)大，其中東北部熱點(diǎn)區(qū)擴(kuò)大連片后又退化破碎；冷點(diǎn)區(qū)主要分布在中部，覆蓋范圍有所縮小且呈相對(duì)集中趨勢(shì)；次冷點(diǎn)范圍顯著縮小，僅存于冷點(diǎn)區(qū)域外圍，而次熱點(diǎn)范圍則相應(yīng)擴(kuò)大連片。由此可見(jiàn)，帶內(nèi)糧食單產(chǎn)總體水平有所改善，但空間分異依然顯著，高產(chǎn)縣和低產(chǎn)縣數(shù)量均較少，且分布較分散，呈區(qū)位“鎖定”格局。

圖4 2000—2020年中國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶糧食單產(chǎn)冷熱點(diǎn)區(qū)域演化Fig.4 Evolution of cold and hot areas of grain yield in the argo-pastoral ecotone of northern China from 2000 to 2020

3.2 糧食單產(chǎn)時(shí)空分異影響因素分析

借鑒已有研究成果［17-22］，分別從社會(huì)生產(chǎn)條件和自然條件2 個(gè)方面選取12 個(gè)影響指標(biāo)（表1），利用地理探測(cè)器量化其對(duì)帶內(nèi)糧食單產(chǎn)時(shí)空分異的影響作用（表2、表3）。

表1 中國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶糧食單產(chǎn)影響因素指標(biāo)體系Tab.1 Indicator system of influencing factors of grain yield in the argo-pastoral ecotone of northern China

表2 中國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶糧食單產(chǎn)影響因素解釋力探測(cè)Tab.2 Explanatory power detection of influencing factors of grain yield in the argo-pastoral ecotone of northern China

表3 各要素交互作用對(duì)糧食單產(chǎn)的解釋力Tab.3 Explanatory power of interaction of various factors on grain yield

2000年，影響帶內(nèi)糧食單產(chǎn)空間分異的主導(dǎo)因素為種糧人口規(guī)模，解釋力為0.255，且任意因子與種糧人口規(guī)模交互后解釋力均明顯增強(qiáng)。由此表明，種糧人口多的縣域在糧食生產(chǎn)上投入的勞動(dòng)力更多，有利于精耕細(xì)作，發(fā)揮耕地潛力，提高糧食單產(chǎn)；反之，隨著工業(yè)化和城市化的進(jìn)程，部分縣域種糧人口的銳減會(huì)導(dǎo)致部分耕地撂荒，土地生產(chǎn)效率下降，進(jìn)而導(dǎo)致其糧食單產(chǎn)下降，加劇糧食單產(chǎn)在帶內(nèi)的分異。

在其他社會(huì)生產(chǎn)條件中，有效灌溉面積和化肥施用量的解釋力相對(duì)較高，表明水、肥是否充足是影響帶內(nèi)糧食單產(chǎn)及其空間分異的重要因素。并且，種糧人口規(guī)模與其他社會(huì)生產(chǎn)條件的交互解釋力均高于0.500，其中與化肥施用量的交互解釋力高達(dá)0.760，反映出此階段“人-地-技”之間的耦合性較高，即相對(duì)充足的勞動(dòng)力投入可以充分利用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)行糧食生產(chǎn)，在一定程度上避免耕地撂荒；同時(shí)，一定規(guī)模的糧食播種面積也可以為水、肥利用效率和大型農(nóng)業(yè)機(jī)械的規(guī)?；褂锰峁┗A(chǔ)條件。相應(yīng)地，“人-地-技”耦合水平的空間分異對(duì)該階段帶內(nèi)糧食單產(chǎn)的空間分異具有重要影響。

在自然條件中，年降水量、坡度和年日照時(shí)數(shù)對(duì)糧食單產(chǎn)空間分異的解釋力較大，并且各類(lèi)自然因子與“人-地-技”因子的交互解釋力亦有所提升，反映出自然條件、特別是水熱和地形條件的宏觀分異對(duì)“人-地-技”因子的利用效率及其耦合效應(yīng)具有重要影響，是控制帶內(nèi)糧食單產(chǎn)空間分異的基礎(chǔ)性因子。

2020年，影響帶內(nèi)糧食單產(chǎn)時(shí)空分異的主導(dǎo)因素轉(zhuǎn)變?yōu)榛适┯昧?，解釋力上升?.245，且任意因子與化肥施用量交互后解釋力均有所增強(qiáng)。由此表明，在北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶土壤肥力普遍偏低的情況下，化肥已成為提高土地肥力、促進(jìn)糧食增產(chǎn)的主要手段，化肥使用水平的差異對(duì)糧食單產(chǎn)空間分異具有較大影響。

在其他社會(huì)生產(chǎn)條件中，農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、農(nóng)村用電量和有效灌溉面積的解釋力均有明顯上升，而種糧人口規(guī)模和糧食播種面積的解釋力則有所下降，特別是種糧人口規(guī)模與其他社會(huì)生產(chǎn)因子之間的交互解釋力顯著下降，表明農(nóng)業(yè)機(jī)械化對(duì)勞動(dòng)力產(chǎn)生了明顯的替代作用，“人-地-技”之間呈現(xiàn)解耦趨勢(shì)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)成為影響帶內(nèi)糧食單產(chǎn)分異的重要因素。然而，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)因子間的交互作用對(duì)糧食單產(chǎn)分異的解釋力增幅較小，特別是化肥施用量與其他現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)因子間的交互解釋力亦未有顯著增強(qiáng)，表明現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)因子間的協(xié)同作用尚未充分發(fā)揮，易使現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的邊際收益降低，且糧食生產(chǎn)對(duì)化肥具有較高依賴(lài)性，存在土壤退化風(fēng)險(xiǎn)。

在自然條件中，除了坡度的解釋力有所下降、土壤肥力的解釋力基本不變外，其他因子的解釋力均有明顯提升，表明對(duì)丘陵地區(qū)的土地改造和“高質(zhì)量農(nóng)田”建設(shè)在一定程度上降低了坡度和土壤肥力對(duì)糧食單產(chǎn)的制約作用，使水熱條件對(duì)糧食生產(chǎn)的基礎(chǔ)性制約作用凸顯出來(lái)。并且，各自然因子與化肥施用量的交互解釋力均在0.500 以上，特別是年降水量與化肥施用量的交互解釋力達(dá)0.684，表明化肥施用對(duì)于帶內(nèi)水熱和肥力條件較好的糧食主產(chǎn)區(qū)具有更顯著的增產(chǎn)作用，即社會(huì)生產(chǎn)條件與自然條件的交互作用強(qiáng)化了糧食單產(chǎn)的空間分異。

4 討論

4.1 帶內(nèi)糧食單產(chǎn)空間分異顯著且相對(duì)穩(wěn)定

2000—2020 年帶內(nèi)糧食單產(chǎn)具有顯著的空間集聚特征，糧食單產(chǎn)熱點(diǎn)區(qū)主要位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部，青海省、甘肅省交界的河湟谷地和陜西省中部地區(qū)，主要為平原地區(qū)或河谷地帶，地形較平坦、土壤深厚肥沃，農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平較高，糧食生產(chǎn)的條件好、潛力大。冷點(diǎn)區(qū)分布在內(nèi)蒙古自治區(qū)中部的商都縣、太仆寺旗和山西省婁煩縣、古交縣等地，多位于長(zhǎng)城沿線沙化退化地區(qū)和黃土丘陵溝壑區(qū)，土地退化和水土流失嚴(yán)重，耕地質(zhì)量差，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)水平不高，糧食單產(chǎn)較低，撂荒和退耕還草情況較多。此外，自然條件相對(duì)較好的甘肅省環(huán)縣、寧夏回族自治區(qū)同心縣等地，近年來(lái)利用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)、特別是節(jié)水灌溉技術(shù)，穩(wěn)步提高了糧食單產(chǎn)，逐漸發(fā)展成為次熱點(diǎn)區(qū)。以上結(jié)果與陶澤涪等[8］對(duì)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶耕地時(shí)空演化的研究基本相符，亦與陳海等［9］劃分的帶內(nèi)農(nóng)林牧業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)類(lèi)型以及閆旭東等［31］劃分的內(nèi)蒙古自治區(qū)糧食生產(chǎn)布局分區(qū)具有一定的空間對(duì)應(yīng)性?？傮w上，北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶內(nèi)的糧食單產(chǎn)空間分異顯著且相對(duì)穩(wěn)定，具有典型的空間依賴(lài)性，因而可以認(rèn)為糧食單產(chǎn)空間分異特征能夠綜合反映北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶內(nèi)耕地的生產(chǎn)潛力格局，并以此作為帶內(nèi)農(nóng)牧業(yè)發(fā)展區(qū)劃的重要依據(jù)。

4.2 帶內(nèi)糧食單產(chǎn)分異是自然與社會(huì)條件交互作用的結(jié)果

本研究運(yùn)用地理探測(cè)器模型分析2000—2020年北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶糧食單產(chǎn)空間分異的影響因素，不僅得出了與已有研究［19,32］相似的結(jié)果，如現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用已替代勞動(dòng)力成為影響帶內(nèi)糧食單產(chǎn)的主導(dǎo)因素，水熱條件匹配程度越高越有利于糧食單產(chǎn)提高；也發(fā)現(xiàn)了與已有研究［18,31］有差異的新趨勢(shì)，如坡度、土壤肥力、播種面積等因子對(duì)帶內(nèi)糧食單產(chǎn)的制約已有所下降。更為重要的是，已有研究?jī)H能揭示出上述因子自身的變化對(duì)糧食單產(chǎn)變化的影響水平，或其影響水平的空間異質(zhì)性，而本研究則通過(guò)因子間交互作用分析，揭示出自然環(huán)境宏觀分異大勢(shì)是控制北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶糧食單產(chǎn)空間分異的基礎(chǔ)性因素，社會(huì)生產(chǎn)條件及其耦合水平則強(qiáng)化了糧食單產(chǎn)的空間分異特征，從機(jī)制上為基于糧食單產(chǎn)分異格局來(lái)劃分帶內(nèi)農(nóng)牧業(yè)發(fā)展地域提供了科學(xué)依據(jù)。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)帶內(nèi)存在著勞動(dòng)力與耕地、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)之間過(guò)度解耦，以及各種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)之間耦合性偏弱等問(wèn)題。

4.3 基于糧食單產(chǎn)的帶內(nèi)糧食安全保障建議

（1）因地制宜促進(jìn)農(nóng)牧業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展

依據(jù)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的糧食單產(chǎn)空間分異格局，可將帶內(nèi)劃分為西南部和東北部的宜農(nóng)區(qū)、北部和南部的農(nóng)牧耦合區(qū)以及中部的生態(tài)修復(fù)區(qū)（表4）。在宜農(nóng)區(qū)，特別是自然條件相對(duì)優(yōu)越、糧食單產(chǎn)高的東部科爾沁地區(qū)和西南部民和縣等縣域，應(yīng)進(jìn)一步開(kāi)展土地整治和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，強(qiáng)化耕地的保水保肥性，以提升現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)利用效率，促進(jìn)糧食單產(chǎn)可持續(xù)增長(zhǎng)，鞏固和提升其作為糧食主產(chǎn)區(qū)的口糧供給能力。北部和南部的農(nóng)牧耦合區(qū)則應(yīng)當(dāng)合理開(kāi)展種養(yǎng)結(jié)合，并在農(nóng)區(qū)依據(jù)作物需水和地力情況，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)［33］、選用抗旱耐旱品種［34］，在穩(wěn)定主糧單產(chǎn)的同時(shí)，提升特色雜糧和飼料糧的單產(chǎn)及品質(zhì)，以農(nóng)促牧、以牧養(yǎng)農(nóng)。而對(duì)于中部的嵐縣、綏德縣等生態(tài)脆弱、糧食單產(chǎn)低的縣域，則應(yīng)該優(yōu)先保障其生態(tài)屏障功能，推進(jìn)退耕還草和保護(hù)性耕作，降低水土流失和土地沙化風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，應(yīng)通過(guò)建立健全縣級(jí)儲(chǔ)備糧體系，確定退耕農(nóng)戶(hù)的糧食補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)，以及保障帶內(nèi)外糧食市場(chǎng)流通等方式，實(shí)現(xiàn)帶內(nèi)各地區(qū)口糧數(shù)量和結(jié)構(gòu)的供需平衡，以確保分區(qū)發(fā)展的可持續(xù)性（圖5）。

表4 中國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶生產(chǎn)功能分區(qū)Tab.4 Production function zoning of the argo-pastoral ecotone of northern China

圖5 中國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)到糧食安全保障機(jī)制示意圖Fig.5 Schematic diagram of the mechanism for ensuring food security in the argo-pastoral ecotone of northern China

（2）以“人-地-技”耦合發(fā)展促進(jìn)糧食單產(chǎn)持續(xù)增長(zhǎng)

“人-地-技”耦合發(fā)展的內(nèi)涵為穩(wěn)定勞動(dòng)力規(guī)模、提升勞動(dòng)力生產(chǎn)技能，促進(jìn)土地規(guī)?；?、集約化利用，以提升現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的利用效率（圖5）。首先，應(yīng)對(duì)大量農(nóng)村勞動(dòng)力外流導(dǎo)致耕地撂荒的現(xiàn)狀，應(yīng)當(dāng)建立健全糧食生產(chǎn)補(bǔ)貼體系，穩(wěn)定和提高農(nóng)民的種糧收入，以穩(wěn)定勞動(dòng)力規(guī)模及耕地利用率。其次，應(yīng)加快發(fā)展聯(lián)農(nóng)帶農(nóng)性強(qiáng)的農(nóng)民合作社和農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)等，進(jìn)一步提升耕地規(guī)?；⒓s化經(jīng)營(yíng)水平，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械服務(wù)的組織化程度，并著力提升勞動(dòng)力的農(nóng)業(yè)技術(shù)和農(nóng)業(yè)機(jī)械使用水平，以切實(shí)提高農(nóng)業(yè)機(jī)械在播種、耕田、施肥、灌溉、收割等多環(huán)節(jié)

農(nóng)田作業(yè)中的利用效率為抓手，發(fā)揮各種農(nóng)業(yè)技術(shù)的協(xié)同效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)水、肥精準(zhǔn)施控，促進(jìn)糧食單產(chǎn)持續(xù)、健康增長(zhǎng)。

5 結(jié)論

本文綜合運(yùn)用空間自相關(guān)分析和地理探測(cè)器方法，對(duì)2000—2020年北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的縣域糧食單產(chǎn)時(shí)空分異特征及其影響因素進(jìn)行分析，得出以下主要結(jié)論：

（1）在自然環(huán)境宏觀分異大勢(shì)的控制下，社會(huì)生產(chǎn)條件及其耦合水平強(qiáng)化了帶內(nèi)糧食單產(chǎn)的空間分異特征，使其呈現(xiàn)出空間依賴(lài)性和相對(duì)穩(wěn)定性。其中，糧食單產(chǎn)熱點(diǎn)區(qū)主要集中在自然條件優(yōu)越的東北部平原地區(qū)和西南部河湟谷地，冷點(diǎn)區(qū)分布在中部的土地退化和丘陵地區(qū)，次熱和次冷區(qū)圍繞熱、冷點(diǎn)區(qū)分布。依據(jù)該格局可將帶內(nèi)西南部和東北部劃分為宜農(nóng)區(qū)，北部和南部為農(nóng)牧耦合區(qū)以及中部為生態(tài)修復(fù)區(qū)，以因地制宜地促進(jìn)農(nóng)牧業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展。

（2）帶內(nèi)糧食單產(chǎn)增長(zhǎng)模式從以勞動(dòng)力為主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)橐袁F(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)為主導(dǎo)，但出現(xiàn)了勞動(dòng)力與耕地、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)之間過(guò)度解耦，以及各種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)之間耦合性不足等問(wèn)題。因此，應(yīng)當(dāng)通過(guò)健全糧食生產(chǎn)補(bǔ)貼、發(fā)展農(nóng)業(yè)組織以及依靠農(nóng)業(yè)機(jī)械促進(jìn)多種農(nóng)業(yè)技術(shù)協(xié)同利用等措施，實(shí)現(xiàn)“人-地-技”耦合發(fā)展，促進(jìn)糧食單產(chǎn)持續(xù)、健康增長(zhǎng)，提高帶內(nèi)糧食安全保障能力。