中国区域性耕地变化与粮食生产的关系研究——以东北地区为例

以东北地区为例,结合监测数据和农业统计数据,利用GIS技术分别开展耕地数量变化对粮播面积的影响分析、高中低产田内部各县粮食单产变化趋势分析、高中低产田内部耕地数量变化对粮食总产的影响以及粮食作物种植结构变化对粮食生产能力的影响评价与分析。结果表明:①东北地区耕地数量增加了188.8×10⁴hm²,总体呈北增南减趋势;②粮播面积增加了162.67×10⁴hm²,高产区的粮食单产多呈上升趋势,中产区的粮食单产稳中有升,低产区各县的粮食单产有增有减,但多数仍呈上升趋势;③高产田的粮食单产和低产田作物种植面积扩大促进了东北地区粮食总产的增加;④东北地区玉米生产进一步向吉林省集中,大豆、水稻、小麦向黑龙江集中,粮食生产的专业化、区域化趋势明显。     

2003—2013年中国粮食增产格局及其贡献因素研究

国家粮食安全是关乎国计民生的重要问题。2003—2013年我国粮食生产实现“十连增”乃至2015年“十二连增”,世人瞩目。论文以分省为基本单元,采用粮食作物的播种面积、产量、单产等数据,从全国和分省两个尺度,定量分析了2003—2013年我国粮食增产状况及其区域差异,全面探讨了我国粮食增产的地域格局及其贡献因素。研究表明：1）全国粮食“十连增”主要得益于稻谷、小麦和玉米等三大粮食作物的增产,且由于期间其他作物的减产,三大粮食作物增产贡献率达到105.73%;2）三大粮食作物中,玉米增产最为明显,无论在增产幅度、贡献率、增产速率还是增产区域角度均高于小麦和稻谷;3）单产提升对全国粮食“十连增”的贡献大于播种面积的扩大;4）分作物而言,玉米和稻谷增产主要得益于播种面积扩大,小麦则主要是单产提升;5）从省级角度看,近10 a我国绝大多数省份粮食均出现增产,但是粮食增产的主力依然集中在传统的粮食生产大省和西北的甘肃、新疆二省。     

2003—2013年中国粮食增产格局及其贡献因素研究

国家粮食安全是关乎国计民生的重要问题。2003—2013年我国粮食生产实现"十连增"乃至2015年"十二连增",世人瞩目。论文以分省为基本单元,采用粮食作物的播种面积、产量、单产等数据,从全国和分省两个尺度,定量分析了2003—2013年我国粮食增产状况及其区域差异,全面探讨了我国粮食增产的地域格局及其贡献因素。研究表明:1)全国粮食"十连增"主要得益于稻谷、小麦和玉米等三大粮食作物的增产,且由于期间其他作物的减产,三大粮食作物增产贡献率达到105.73%;2)三大粮食作物中,玉米增产最为明显,无论在增产幅度、贡献率、增产速率还是增产区域角度均高于小麦和稻谷;3)单产提升对全国粮食"十连增"的贡献大于播种面积的扩大;4)分作物而言,玉米和稻谷增产主要得益于播种面积扩大,小麦则主要是单产提升;5)从省级角度看,近10 a我国绝大多数省份粮食均出现增产,但是粮食增产的主力依然集中在传统的粮食生产大省和西北的甘肃、新疆二省。     

粮食安全:西北地区退耕对粮食生产的可能影响

据西北五省区制定的规划或计划,到2010年将累计退耕400×104hm₂,约占现有耕地面积的1/4。按照目前的单产水平和粮食作物比例,西北地区将减少粮食产量近400×104t,相当于1996年西北地区粮食总产量的1/8。同时,退耕对当地的粮食生产存在正面影响,主要表现在:①退耕节省下来的生产要素的转移可以带来未退耕耕地粮食产量提高;②西北地区生态环境以及局地小生境的改善可以促进粮食生产、降低灾害风险。此外,农业科技进步和工程设施建设的加强,会对保留耕地上的粮食生产起到极大的推动作用。通过对西北五省区粮食单产的预测并结合人口预测可知,2010年西北地区粮食总产量可达4516.9×104t,在人均400kg、425kg和450kg水平下粮食需求分别为3936.1×104t、4182.1×104t和4428.1×104t。因此,从长远的角度来看,就西北地区整体而言将不会出现粮食短缺,但粮食盈余水平较低;而就具体省区而言,陕西、甘肃和青海三省区必须通过粮食调入才能满足本省区需求,而新疆和宁夏粮食则有一定盈余。     

锡林河流域生态系统服务价值变化研究

论文采用Costanza等人的生态系统服务评价方法对锡林河流域生态系统服务功能价值变化进行研究,结果表明,在1987～2000年的13年间,锡林河流域各类生态系统每年提供的服务总价值下降了31.6%,其中,草原生态系统服务价值从5.13×10⁸美元降至4.38×10⁸美元,下降13.3%;湿地生态系统服务的总价值由2.62×10⁸美元下降为0.9×10⁸美元,下降了65.1%;而农田生态系统服务价值由0.01×10⁸美元上升到0.03×10⁸美元,增加了200%。在草原生态系统服务功能总价值中,绣线菊草原、贝加尔针茅草原、羊草杂草类草原和羊草丛生禾草草原等优质草原所占的比重在逐渐减小,克氏针茅草原、冷蒿草原等退化类型所占的比重在逐渐增加,说明锡林河流域草原生态系统退化严重。该流域生态系统服务功能价值的下降与生态系统的退化和面积的减小有关。     

近年来我国南方双季稻区复种的变化及其政策启示

利用农业统计资料和全国农产品成本调查数据,分析了1998~2006年间我国双季稻区水稻播种面积的变化趋势、产量损失和驱动因子。揭示出:①1998~2006年间,我国双季稻区大约至少有174.4×10⁴hm²的双季稻改为单季稻;②由此造成的我国水稻播种面积减少13%,水稻总产量减少5.4%,粮食总产量减少2%。经济发达省份“双改单”现象和产量损失尤为严重;③我国双季稻区水稻“双改单”现象主要归因于近期农民工工资上涨导致的农村劳动力短缺和双季稻收益较低两方面因素。因此,政府的粮补应细化和具体化,适当提高早稻和双季晚稻的收购价格,并积极做好科技推广工作。     

中国1990~2004年生态足迹动态变化效应的分解分析

通过构建生态足迹分解模型,论文将中国1990~2004年生态足迹的动态变化分解为经济规模、产业结构和足迹强度这3种因素的变化效应,并对各分解效应进行了测度与分析。结果表明:生态足迹年度间变化均值为1.065 5×10⁸hm²。其中,由经济规模、产业结构和足迹强度所引起的足迹变化分别为2.108 2×10⁸hm²,-0.439 8×10⁸hm²和-0.602 9×10⁸hm²。总的看,经济规模的变化助长了总足迹的增长,而足迹强度和产业结构的变化对总足迹的扩张起到了一定的遏制作用。生态足迹变化是由各因素共同作用的结果,而在不同时期各因素对足迹变化所发挥的效应不同。该研究结果对于理解我国生态足迹变化与经济发展之间的关系,以及产业发展政策调整及可持续发展研究具有一定参考价值。     

黄河流域可供水量究竟有多少?

摘要:黄河是我国水资源最紧张的河流之一,但关于黄河流域可供水量,几个很权威的文献却差别很大,高的达到692×10⁸m³,低的低到580×10⁸m³。而20世纪90年代又出现了黄河流域天然径流大为减少的情况,平水年份下河川天然径流量比多年平均减少110×10⁸m³。所以,黄河流域的可供水量究竟有多少是急迫需要弄清的问题,因为它关系到黄河流域的水资源可持续利用战略决策。论文的研究结论是:在2010年水平年,在平水年条件下,黄河流域的可供水量只有550×10⁸～560×10⁸m³,其中地表水390×10⁸～400×10⁸m³,地下水160×10⁸m³。所以,黄河流域的可供水量比原来估算的最低数580×10⁸m³还低20×10⁸～30×10⁸m³,而比原来估计的最高数692×10⁸m³要低20%,差140×10⁸m³。这就给黄河流域的水资源供需平衡对策提出了更严峻的问题。     

开都河灌区灌溉引水对博斯腾湖面积影响的定量分析

开都河是注入博斯腾湖的最大河流,1958～2002年间平均入湖水量达23.62×10⁸m³,占博斯腾湖总补给量的80%以上。1958年以来开都河灌区灌溉引水量维持在8.17×10⁸m³～13.18×10⁸m³之间,其中20世纪60年代灌溉引水量平均为10.14×10⁸m³/a,占开都河径流量的31.1%;70年代引水量上升到12.15×10⁸m³/a,为开都河径流量的36.5%;80年代引水量下降到11.29×10⁸m³/a,但引水量仍占开都河径流量的36.5%;90年代灌溉引水量进一步降至9.85×10⁸m³/a,仅占径流量的27.1%。通过水量平衡分析和相关回归计算,得出开都河灌区灌溉引水对博斯腾湖面积影响的数值:20世纪60年代平均值为62.4km²;70年代平均值为80.8km²;80年代、90年代分别为90.4km²、76.7km²,2000年以来平均仅为41.3km²。由此可见,45年来开都河灌区灌溉引水对博斯腾湖面积的影响经历了弱→强→弱的变化过程。     

基于EMD的河北省粮食产量波动及其成因的时空多尺度分析

论文利用经验模态分解(EMD)方法对1978年以来河北省粮食产量波动及其成因进行了时空多尺度的分析。从粮食产量波动的趋势量分布来看,1978年以来河北省粮食产量不断增长,但是20世纪90年代后期粮食增长停滞,且有下降趋势。EMD分解结果表明：河北省粮食产量存在4年、6年及11年左右的准周期波动,并以4、6年左右的周期波动为主;在对河北省4个国家二级生态类型区进行EMD分解时发现,Ⅵ₁辽吉西蒙东南冀北山地区与Ⅱ₂冀鲁豫低洼平原区是粮食产量4年左右周期波动的控制地区,而Ⅱ₁燕山太行山山前平原区与Ⅱ₂冀鲁豫低洼平原区,是河北省粮食产量6年左右周期波动的主要控制地区;在对粮食单产和粮食播种面积两个影响因子进行EMD分解时发现,粮食单产是粮食产量4年左右波动的主要控制因子。同时粮食单产也是1978-1993年时段粮食产量6年左右波动的主要控制因子,粮食单产和粮食播种面积的波动叠加交互作用控制着1993-2005年时段粮食产量6年左右波动的变化。对两个尺度的周期性波动分析发现,河北省粮食产量波动幅度近年来不断增加,这将给河北省的粮食供需关系带来巨大的压力。研究的时空分析结果为保证粮食稳定生产具有重要的指导意义。     

黑龙江省过去20年粮食作物种植格局变化及其气候背景

根据黑龙江省1980～1999年的气候资料和1980～2000年水稻、小麦、玉米等主要粮食作物播种面积等统计资料,利用快速聚类分析方法分析了气候变化背景下黑龙江省主要粮食作物的种植格局和种植界限变化情况。结果表明:在过去20年里,全省主要粮食作物的播种面积变化显著。特别是进入20世纪90年代,水稻播种范围向北向东扩张趋势明显,种植面积比重显著增加;小麦种植面积比重快速降低,种植范围大幅向北退缩;玉米则在保持一个相对稳定的比例关系的基础上,逐渐向北部和东部伸展。粮食种植结构的这种调整使水稻逐渐取代小麦成为黑龙江省主要粮食作物之一,并最终导致该区主要粮食作物种植格局从以小麦和玉米为主转变为以玉米和水稻为主。上述粮食作物种植格局的变化与气候变暖带来的积温增加及积温带北移东扩密切相关。     

我国主要粮食品种供给与消费平衡分析

论文基于城市和农村人口及其人均食物消费、粮食工业产品产量、肉蛋奶水产品产量、单位面积种子用量等估算了2013年我国主要粮食品种实际消费量和合理膳食结构下的理想消费量。研究结果显示：我国稻谷、玉米、小麦和薯类以国内生产为主,大豆主要依赖进口;我国稻谷和小麦以口粮消费为主,玉米和豆类以饲料用粮消费为主,薯类以工业用粮和饲料用粮消费为主;稻谷、小麦、玉米和薯类结余量较大,豆类结余量少;按照现有的饮食结构,只需要71%的稻谷生产量和52%的小麦生产量就能完全满足口粮需求。未来应关注稻谷和小麦口粮生产,实施全过程监管以及资金和技术支持,其他用途或品种的粮食生产应由市场主导。     

东北商品粮基地粮食生产的区域分异

论文以商品粮基地县为研究单元,运用数理统计和GIS空间分析结合的方法,揭示东北商品粮基地县粮食总产的区域差异。研究结果表明:①粮食总产低于平均水平的商品粮基地县占多数,高于平均水平的基地数量仅占36.36%,但粮食产量占全部基地县粮食总产量的64.74%;②粮食生产基本上形成了以玉米、大豆、水稻为主的生产能力格局,粮食总产的区域差异小于分品种粮食作物内部的区域差异;③从省域尺度看,粮食总产高于平均水平的基地县84.6%分布在黑龙江和吉林两省,粮食生产布局的区域化、专业化趋势明显,大宗粮食作物进一步向产粮大县集中;④从区域尺度看,粮食总产的空间格局高低交错,集中在以松嫩平原中部黑土区、辽河平原和三江平原为重心的平原地区,有由中部平原地区向周边递减的趋势。回归分析表明,播种面积的区域差异是导致商品粮基地县粮食总产区域分异的主要原因,农业现代化水平对其具有重要影响。应加强商品粮基地建设,加大中低产田的改造力度,走以提高粮食单产来提高粮食综合生产能力的内涵式发展道路。     

中国粮食作物种植结构调整及其水土资源利用效应

粮食种植结构调整会影响农业资源的消耗需求。20世纪90年代中后期以来,玉米在我国粮食生产中的地位明显提升。以粮食种植结构无调整为参照情景,一定产量下,1996-2015年,在国家层面,因粮食种植结构调整对水土资源消耗的节省量约占现期需求量的4%左右。在区域层面,从结构调整对种植面积的减省效应看,耕地资源相对丰富的北方地区明显高于南方地区;从对水资源消耗的减省效应看,北方贫水区也普遍高于南方地区,干旱度最高的西北地区最高。期间区域分品种粮食生产广泛受到作物种植比例变化的影响。研究结果表明,要充分利用好南方水热资源,恢复水稻生产,主要取决于稻米需求及其种植效益,而北方地区则要尽可能按降水规律调整农作制度,合理控制水稻、小麦的种植面积。     

近20年中国粮食生产变化特征及其对区域粮食供需格局的影响

中国是一个农业大国,用占世界不到9%的耕地养活了占世界近20%的人口。国家及区域尺度粮食安全问题一直备受关注。以省为研究单元,借助GIS空间分析与统计工具,分析了1999—2018年中国粮食生产变化的总体特征、地域格局演变特征及这些变化对区域粮食供需格局的影响。研究结果表明：全国粮食总产量呈现显著增加的趋势,增长率为0.11亿t/年。北方粮食总产量呈显著增长趋势,而南方粮食总产量基本维持稳定。玉米产量的增加对这些变化起到了主导作用。在省域尺度上,近20年五种主要粮食作物（稻谷、小麦、玉米、豆类和薯类）产量时空变化具有较大差异。粮食产量的变化对区域粮食供需格局产生了较大影响。特别是东南沿海地区的广东、浙江、福建三省,从稻谷和小麦两大口粮供过于求型变为了供给不足型省份。但在全国尺度上,人均粮食占有量在Y 1999—2003时段（1999—2003年五年平均情况）和Y 2014—2018时段（2014—2018年五年平均情况）分别为368.0 kg/人和461.5 kg/人;人均两大口粮占有量在Y 1999—2003时段和Y 2014—2018时段分别为220.3 kg/人和247.6 kg/人。播种面积的变化是全国及区域尺度上粮食作物产量变化的直接原因。但其根本原因则更多归因于土地利用价值驱动的属性、功能及质量的变化。此外,根据导致耕地减少的四种主要类型——“非农化”“非粮化”“荒废化”和“生态化”,探讨了其形成原因并提出相应的提高区域粮食生产的对策建议,以期对区域粮食种植格局调整及实现两大口粮需求省份向自给型省份转型提供参考。     

县域粮食单产及其生产投入因素的空间异质性——以河南省为例

在当前耕地总量很难增加的总体形势下,粮食单产及其生产投入因素的关系研究对国家粮食安全具有重要意义。Moran’s I指数及散点图显示,粮食单产及其OLS(Ordinary Least Squares)估计的残差存在显著的空间自相关性,因而不满足经典线性回归分析的建模条件,而GWR(Geographically Weighted Regression)模型能够克服这一缺陷,并能进行参数的局部估计。河南省108个县的实践表明,GWR模型有效地降低了残差的空间自相关,各项检验指标均好于OLS估计。4个生产投入影响因素的空间分异规律存在显著差异。灌溉因素在OLS和GWR模型中均为正效应,单位播种面积机械动力、单位播种面积化肥施用量(折纯)、单位播种面积用电量3个变量的系数估计值在OLS模型中为负,而在GWR模型中则有正有负,说明存在空间异质性。黄河以北粮食高产区主要受机械动力、灌溉和用电量3个因素的正向影响,化肥投入的再增加反而引致单产降低。淮河沿岸和信阳的粮食高产区主要受化肥施用量和用电量的正向影响。为提高粮食单产,西部山地、丘陵县的粮食低产区应加强机械动力投入并提高用电效率,最西部的山地县还应适度增加化肥的用量。     

灌溉水压力、供给弹性与粮食生产结构——基于变系数Nerlove模型

灌溉水稀缺性会限制粮食生产,也会同时诱致农业技术进步提高粮食供给弹性。基于2002-2017年27个省份面板数据,采用变系数Nerlove模型,通过探究灌溉水压力、价格变动及其交互作用对不同粮食作物产量的影响,分析灌溉水压力对粮食生产结构的综合作用。结果表明:（1）灌溉水压力对粮食生产结构的直接作用是提高玉米产量比例,降低其他粮食作物产量比例,降幅从大到小依次为水稻、薯类、豆类和小麦。（2）灌溉水压力对粮食生产结构的间接作用是使小麦、豆类和薯类的供给弹性更小,使水稻和玉米的供给弹性更大,有利于水稻和玉米产量占比的增加。（3）2002-2017年灌溉水压力不断增加,对粮食生产结构的综合作用是促进了玉米产量比例大幅增加、豆类和薯类产量比例显著下降;地区上,北方粮食主产区玉米和水稻产量比例显著增加,使水资源相对稀缺的北方地区粮食生产更耗水,该结论与“灌溉效率悖论”一致。