哈萨克斯坦粮食生产效率动态演进及区域差异

曾为苏联粮仓的哈萨克斯坦是粮食生产大国,对于粮食生产效率问题的研究可以评价其未来粮食生产潜力和粮食生产水平,为推进中哈粮食合作提供参考。基于2005—2017年哈萨克斯坦州际数据,采用三阶段DEA-Windows方法,在控制环境因素基础上测算了该国的粮食生产效率,分析了其动态演变和区域差异。结果发现：剔除外生环境因素后,除北部地区,哈萨克斯坦其他地区粮食生产效率大幅度下降,全国效率均值从0.755下降到0.286;哈萨克斯坦粮食生产效率地区分异显著,北部为0.857,西部仅有0.112,粮食生产效率提升空间很大;调整后全国和各地区的粮食生产效率都呈上升趋势,但与北部的效率差距不断增大,地区内各州粮食效率变化趋于一致。     

改革开放以来中国粮食生产空间重构

粮食生产空间重构不仅事关我国粮食安全,而且深刻影响着区域经济发展与生态保护。从数量、生产潜力和空间格局三个维度出发,采用GAEZ模型、景观格局指数与重心迁移模型探讨了1980—2018年中国粮食生产空间重构。研究表明：（1）就数量来看,南减北增,总量基本持衡,但其内部转换频繁。粮食生产空间转出面积约达6458万hm²,其中退耕还林还草与建设用地扩张占到90%左右;粮食生产空间转入面积为6680万hm²,毁林垦草占到75%。（2）从生产潜力上看,其总量整体呈下降趋势,同时表现出由东向西降低的梯度差异。生产潜力总量减少主要是由退耕还林还草与城市扩张所导致,使得中低潜力、中潜力与中高潜力等级的粮食生产空间减少。而增加的主要原因是毁林垦草,使得中潜力与中高潜力等级的粮食生产空间大量增加。（3）由于人类活动的加剧,空间格局发生了显著变化。粮食生产空间的规模逐渐变小,形状趋于复杂,相隔距离逐渐变远。同时,粮食生产空间的数量重心整体向南运动,但迁移距离不大。而生产潜力重心不断向东北移动,迁移幅度相对较大。研究结果丰富了土地系统研究体系,为保障粮食安全及实现粮食生产空间的可持续集约化发展提供依据。     

基于WOFOST模型的京津冀地区冬小麦生产潜力评价

研究利用近40年的逐日气候数据,借助WOFOST作物模型模拟分析了京津冀地区冬小麦的生产潜力,通过与实际产量的比较,探讨了提高冬小麦产量的潜力与措施。研究表明：①京津冀地区(除张家口和承德地区)冬小麦光温潜力介于6934~9143kg/hm²之间,从冀中南部向京津地区和冀东北地区逐渐增大,区域平均生产潜力为8037kg/hm²;②冬小麦雨养潜力介于4515~6639kg/hm²之间,由东部和南部随降水量降低依次向西北递减,到冀西北区降至最低,区域平均产量为5771kg/hm²;③影响冬小麦产量的自然因子中,水分是关键限制要素,北部地区也受低温霜冻的影响;④京津冀中部和南部地区的冬小麦生产潜力年际变化波动相对较小,东北部变化波动相对较大;⑤2005-2007年研究区冬小麦的实际单产在2721~7300kg/hm²之间,区域平均5247kg/hm²,相当于潜在产量的50%~80%,其中石家庄地区附近实际产量达到潜在产量的80%以上,天津和沧州地区以及邯郸地区,实际产量与潜在产量的差距较大。     

1949～1992年我国粮食单产的气候影响分析

１９４９～１９９２年我国粮食单产呈持续增长趋势,但年际间有明显的波动。这种波动除受政策因素影响外,主要受气候波动的影响,尤其是单产水平的剧降往往与气候灾害比较严重的年景对应。为此,本文着重分析了气候产量的时空变化特征。结果表明,东部地区单产水平虽然很高,同时波动幅度也很大,应以稳产为主,中、西部地区以增产为主。从全国来看,气候产量变化的一致性特征明显,５０年代和８０年代气候条件对粮食生产比较有利。但个别年份气候产量变化会呈现出南北或东西方向的地域分异特征。     

1949～1992年我国粮食单产的气候影响分析

１９４９～１９９２年我国粮食单产呈持续增长趋势，但年际间有明显的波动。这种波动除受政策因素影响外，主要受气候波动的影响，尤其是单产水平的剧降往往与气候灾害比较严重的年景对应。为此，本文着重分析了气候产量的时空变化特征。结果表明，东部地区单产水平虽然很高，同时波动幅度也很大，应以稳产为主，中、西部地区以增产为主。从全国来看，气候产量变化的一致性特征明显，５０年代和８０年代气候条件对粮食生产比较有利。但个别年份气候产量变化会呈现出南北或东西方向的地域分异特征。     

中亚地区气候生产潜力时空变化特征

根据中亚5 国100 个气象站1901-2000 年月平均温度和降水资料,运用Miami、Thornthwaite Memorial 模型对中亚地区气候生产潜力进行了计算,用气候倾向率、Mann-Kendall 法、并结合ArcGIS 和SPSS 对其时空变化特征及驱动力进行了分析。结果表明：①中亚地区100 a 降水气候生产潜力（Yr）和蒸散气候生产潜力（Ye）均呈逐渐增加的趋势,温度气候生产潜力（Yt）趋势相反,Yr 和Ye 均发生了4 次突变,Yt 没有发生突变;②气候生产潜力区域差异明显,其中,Yt 呈从西南向东北减少的趋势,Yr 和Ye 变化比较复杂,大致具有东部大于西部的规律;③增温增湿的气候变化趋势有利于中亚气候生产潜力的提高,中亚气候生产潜力对增湿的响应更敏感。     

近50a气候变化背景下我国玉米生产潜力时空演变特征

以2010年我国耕地空间分布遥感监测数据为基础,在1960—2010年的长时间序列气象数据、土壤数据等数据基础上,采用GAEZ(Global Agro-Ecological Zones)模型综合考虑光、温、水、CO2浓度、农业气候限制、土壤、地形等多方面因素,估算了中国玉米生产潜力,进而分析了近50 a来气候变化背景下我国玉米生产潜力的时空格局特征。研究表明:12010年中国玉米生产潜力总量是8.34×108t,玉米生产潜力空间差异显著,总体呈现东高西低的趋势,东北平原区的玉米生产潜力总量最高,达到1.97×108t,青藏高原区玉米生产潜力总量最小;2近50 a来中国玉米单产潜力和生产潜力总量整体呈现减少的趋势;3中国玉米单产潜力和生产潜力总量变化的区域差异较大,东北平原区的平均玉米单产潜力和生产潜力总量的增长趋势都最为明显,其他各区的变化趋势都相对较小。研究揭示了近50 a来气候变化背景下我国玉米生产潜力的时空演变特征,这为探究如何适应气候变化、提高中国玉米产量水平、科学指导玉米生产经营提供了科学依据。     

从栅格到县域:中国粮食生产的资源潜力区域差异分析

粮食安全是国家安全的重要组成部分。论文通过构建生产潜力模型,利用GIS技术,定量计算了1km×1km栅格和县域尺度中国粮食生产潜力;通过对粮食生产的资源禀赋状况逐级评判,揭示了中国不同地区粮食生产的资源潜力。结果表明:中国平均光温、水资源和土地资源分别具备1倍多、1倍以及近1/3的增长空间。中国县域粮食资源潜力差异显著,内蒙古及长城沿线以及黄土高原地区为县域粮食资源可开发空间较大的区域,西北、黄淮海、四川盆地区为可开发程度较低的地区。     

东北地区粮食单产空间格局变化及其动因分析

基于东北地区183个县级行政区域的统计数据,运用数理统计和GIS空间分析等方法,分析1980-2005年该区粮食单产变化空间变化特征及其动因,并划分粮食单产变化的空间类型。结果表明：①粮食单产水平较高的县域主要集中在松嫩平原黑土区和辽河平原区,单产水平较低的县域主要分布在松嫩平原北部、大小兴安岭、长白山地丘陵区和三江平原区;②区域粮食单产总体呈增长态势,单产水平增加的县域占有绝对控制地位,约占全部县域的83.61%;③粮食单产变化的区域差异显著,单产水平较高的区域总体有由中部平原区向周边低山丘陵区扩张的趋势,单产水平较低的区域总体呈由东北地区南部向北部减缩的趋势;④农业投入变化是粮食单产格局变化的主要动因,农产品价格的影响不断扩大,自然灾害和农民收入变化的影响不容忽视;⑤依据1980年粮食单产和1980~2005年粮食单产平均增长率,可将东北地区粮食单产变化划分为5种空间类型。指出加快农业现代化建设、加强中低产田改造是提高区域粮食综合生产能力和增强粮食安全保障能力的主要途径。     

江苏省粮食生产时空变化及影响因素分析

为了研究江苏省农用地粮食生产的时空变化及其影响因素,论文分析了2000年和2006年江苏省农用地粮食单产和总产的空间格局及其变化情况,同时,分析了人为影响因素和气象因素对江苏省农用地粮食单产的影响。结果表明:江苏省农用地粮食单产空间分布差异表现为由南往北不断减少的格局,这个格局2006年与2000年相比没有发生改变,但是,随着近年表现出苏北和苏中粮食单产增加大于苏南的趋势,苏南地区的粮食单产优势在渐渐消失,苏中地区成为江苏省粮食单产的另一个高值区,局部地区接近苏南的单产水平。2000年粮食总产分布表现为高值区多中心的格局,高值区主要分布在苏中和苏北地区,但到2006年后粮食总产高值区在苏北和苏中连片,其他地方的高值区消失。从论文分析结果来看,人为影响因素和降水变化是江苏省近年农用地粮食生产空间格局变化的主要影响因素。粮食生产格局的时空变化需要引起有关部门的注意,其结论可以为相关部门提供决策参考。     

单产提升潜力衰减模型法在河南粮食单产中长期预测中的应用研究

粮食单产水平的提高是河南粮食增产的主要原因,准确预测粮食单产水平,对科学判断河南粮食生产能力、制定粮食生产战略意义重大。论文针对目前直接以单产为变量建立的预测模型未能反映出单产增长的有限性和增速的减缓性之不足,研究提出了一种基于单产提升潜力衰减过程的单产预测方法。该方法利用河南耕地的平均单产潜力和历年实际单产数据,计算得到河南历年单产可提升潜力值;依据单产提升潜力理论上呈逐渐衰减之变化特点,可采用指数衰减函数建立单产提升潜力回归模型,以达到间接预测单产之目的。结果表明：1）单产提升潜力对数值与时间t之间具有高度负线性相关关系,适宜建立指数回归模型;2）回归模型V_q-V_t=e^{-0.009 5t+9.464 7}拟合优度R²=0.973 1,在0.01置信水平上回归显著;3）预测模型反映出了单产提升潜力的有限性和衰减性,即单产潜力对单产水平的限制性,模型理论诠释清晰;4）利用河南1978—2000年的单产数据作为样本建立预测模型,用样本以外2001—2015年的实际单产作为观测值,对预测单产进行模型预测检验,结果表明该模型预测单产绝对误差均值为129.15 kg/hm²,仅为现有方法的0.17~0.82倍,且误差平稳,适宜于单产中长期预测;5）预测得河南2020、2025、2030年的平均单产分别为6 375、6 765、7 155 kg/hm²,年均增幅为85.20~74.55 kg/hm²,增速呈逐渐减缓趋势。     

基于能值的哈萨克斯坦可持续发展评价

运用能值方法分析2014—2018年哈萨克斯坦的资源利用和可持续发展状况。结果表明:哈萨克斯坦的总能值使用量约有89.94%依赖于本土不可更新资源,且直接出口大量粗加工原材料(如石油、矿产、金属等)。该国能值货币比率较低(9.50×10¹¹～1.22×10¹²sej/$),单位货币所购买能值量较小;能值产出率在16.87～26.11范围内波动,从基于能值的可持续发展指数来看,2014年该指数为0.90,系统发展缺乏可持续性;2015—2018年,该指数高于1,系统发展是可持续的。此外,哈萨克斯坦环境负荷较高,主要由于对本土不可更新资源的开采及利用效率较低。对此,提出了加强可再生资源开发力度、提升资源利用效率、改善对外贸易结构等建议,以期为促进哈萨克斯坦的可持续发展提供科学依据。     

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。     

黄淮海地区冬小麦生产力时空变化及其驱动机制分析

黄淮海地区是我国重要的粮食生产基地,分析该区域粮食产量的时空变化特征及其变化机制,对我国粮食安全的评估有重要的现实意义。论文以AVH RR NDVI数据和逐日气象要素驱动土壤-植被-大气系统物质传输和作物生长的耦合模型,模拟分析1981-2000年黄淮海地区冬小麦产量的时空分布及其驱动机制。分析发现,从1981-1997年生物产量基本呈增加趋势,之后有所下降。但由于作物经济系数不断增加,整个时段冬小麦经济产量增加趋势明显,单位面积产量提高了一倍。化肥施用量的增加和优良品种的推广是增产的主要原因,而气候波动导致区域年际产量变化幅度为8.5%。黄淮海地区冬小麦产量的空间分布及其演变呈现显著的地域特性,与当地灌溉条件、土壤条件密切相关。     

基于LMDI模型的中国粮食产量变化及作物构成分解研究

理清1980-2010 年间中国粮食产量变化的作物贡献及其主要贡献因子,为今后农业政策的调整提供决策依据。论文采用对数平均迪氏分解模型(LMDI)开展1980-2010 年间中国粮食产量变化及作物构成分解研究。研究结果表明:①30 a 间中国粮食产量增加了2.26×10⁸ t,粮食播种面积效应和粮食单产效应分别为-0.21×10⁸和2.47×10⁸ t;粮食单产水平提升对粮食增加量的贡献值大,但这一贡献效应的增加量在减弱。②稻谷、小麦和玉米三种作物产量在全国粮食总产量中的比例波动性上升;稻谷单产、小麦单产、玉米单产,以及玉米播种面积的增产效应最为明显,是驱动全国粮食产量增加的主要因素。③地区贡献以黑龙江和河南最为突出,累积贡献率约占1/3,省域粮食生产“北进中移”的趋势明显;各省域粮食产量的贡献因素差异显著,大豆、薯类和其他作物对粮食总产量变化的贡献较小。建议实施差别化的粮食生产政策,在继续提高粮食单产的同时稳定粮食播种面积,确保国家粮食安全。     

中国粮食主产区耕地撂荒程度及其对粮食产量的影响

耕地撂荒严重地影响着我国的粮食安全。以我国粮食主产区为研究区域,在识别撂荒地分布的基础上,测度了撂荒地空间分布格局,并建立耕地撂荒中介效应模型,探究了耕地撂荒对区域粮食产量的影响机制。结果表明：（1）中国粮食主产区耕地撂荒规模为405.53万hm²,撂荒率约为5.85%;空间上撂荒地规模分布呈“T”字形空间格局,黑龙江东北部、吉林西北部以及内蒙古南部地区为撂荒地主要集聚区。（2）耕地撂荒对于粮食主产区粮食产量具有显著负向影响,2017年我国粮食主产区因耕地撂荒损失的农田生产潜力达到1339.15万t,损失的粮食产量高达2265.6万t,损失比例达4.69%;内蒙古自治区成为粮食产出损失量和损失比例最大的地区。（3）粮食播种面积、农田生产潜力和农业技术投入均发挥了部分中介作用,系数分别为-0.194、-0.025和0.006。（4）应遵从城乡融合以及农业农村发展态势,强化粮食主产区农业生产现代要素投入与政策扶植,构建粮食生产—耕地休耕空间转换弹性机制,保障我国粮食安全。     

21世纪初我国粮食供需的新空间格局

利用2000-2003年县级统计数据,揭示21世纪初我国粮食供需的空间格局。我国粮食供需平衡以东西分异规律为主,其次是南北分异。地势第二级阶梯以东,主要余粮区分布最广,北方明显多于南方;胡焕庸线以西,常年缺粮区为主;两线之间,潜在缺粮区居多。东北地区、华北平原生产全国近70%的余粮。长江中下游以南地区既是我国温饱水平缺粮总数最多的地区,也是第三大余粮生产区。地势第二级阶梯上的农牧交错带,温饱水平缺粮总量列第二位,是我国粮食安全最脆弱的地区。上述地区主要位于环境变化敏感地带,粮食安全自然风险最大。因此,加强环境变化对粮食供需平衡的影响研究,对深入认识我国粮食供需平衡的稳定性具有重要的现实意义和理论价值。