張志高，婁延軍，張 玉，郭馨彤，馮 森，鄭美潔

(安陽師范學(xué)院資源環(huán)境與旅游學(xué)院，河南安陽 455000)

0 引言

中國是發(fā)展中的人口和農(nóng)業(yè)大國，十幾億人的糧食問題始終是頭等大事，糧食安全不僅關(guān)乎居民日常生活，更是關(guān)系到國民經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定和國家安全，甚至對世界經(jīng)濟發(fā)展和安全也至關(guān)重要[1-3]。因此，中國的糧食安全問題歷來為國內(nèi)外學(xué)界和政界所關(guān)注[4-5]。針對之前出現(xiàn)的“三農(nóng)”問題， 2004年開始，中央一號文件連續(xù)聚焦“三農(nóng)”問題，并實行了一系列的惠農(nóng)政策，激發(fā)了農(nóng)民的種糧積極性，釋放了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力[6]。中國的糧食生產(chǎn)亦從2004年開始恢復(fù)增產(chǎn)，至2015年已經(jīng)實現(xiàn)了“十二連增”[7]，在此背景下，大量學(xué)者基于全國、流域和省域等不同尺度，從農(nóng)業(yè)、地理、經(jīng)濟及氣候角度對我國糧食生產(chǎn)格局、貢獻因素、增產(chǎn)潛力及未來發(fā)展等方面展開了大量研究[8-12]。近年來，隨著GIS技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用探索性空間數(shù)據(jù)分析法(ESDA)、GIS和空間面板計量等方法探討中國或區(qū)域性糧食生產(chǎn)格局變化的研究也日益增多[13-14]。這些研究為我國糧食生產(chǎn)布局優(yōu)化及制定糧食發(fā)展政策提供了科學(xué)依據(jù)。但是，已有研究主要集中于國家宏觀尺度，缺少糧食主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)格局及其驅(qū)動因素的研究[15]。

河南省作為農(nóng)業(yè)大省和我國重要的商品糧基地，在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位，隨著人口的增長以及糧食播種面積擴大難度的增加，河南的糧食生產(chǎn)受到了一定的影響。2004～2015年得益于糧食單產(chǎn)等因素，河南省糧食生產(chǎn)與全國同步實現(xiàn)“十二連增”，為中國糧食供應(yīng)和糧食安全做出了巨大貢獻。但是，河南省糧食生產(chǎn)的增產(chǎn)格局、增產(chǎn)品種及其影響因素等問題還不清楚，因此，文章基于2003～2015年河南省全省和分市兩個尺度糧食作物播種面積、產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，運用數(shù)理統(tǒng)計和GIS空間分析方法，分析河南省糧食增產(chǎn)狀況，探討河南省糧食增產(chǎn)的地域格局及其貢獻因素，從而為正確地認識河南糧食“十二連增”及為進一步持續(xù)提升糧食產(chǎn)量提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

1.1.1 糧食作物貢獻率和增產(chǎn)貢獻率

糧食作物貢獻率指某種糧食作物產(chǎn)量占當年糧食總產(chǎn)量的比例，增產(chǎn)貢獻率為其增產(chǎn)量占糧食總增產(chǎn)量的比例，其計算公式分別為：

(1)

(2)

式(1)(2)中，Ci、ΔCi分別為第i種作物的貢獻率和增產(chǎn)貢獻率；Pi、ΔPi分別為第i種作物的產(chǎn)量和增產(chǎn)量。

1.1.2 糧食作物增產(chǎn)貢獻因素

糧食增產(chǎn)一般有兩種因素：一是單產(chǎn)提高，二是播種面積增大[7]。常用的因素分解法有STIRPAT模型、IPAT模型、迪氏對數(shù)指標分解法(LMDI)及Kaya公式[16-17]等。其中LMDI分解法可以消除殘差項，分部效應(yīng)加和與總效應(yīng)相一致，且具有滿足因素可逆的特點，因而得到廣泛應(yīng)用[18]。依據(jù)LMDI因素分析法，某區(qū)域糧食增產(chǎn)量可以分解為單位面積產(chǎn)量提升導(dǎo)致的增產(chǎn)量和播種面積擴大導(dǎo)致的增產(chǎn)量之和，即：

ΔPi=ΔPsi+ΔPai

(3)

式(3)中，ΔPi為i區(qū)域內(nèi)某種糧食作物期間的增產(chǎn)量；ΔPsi、ΔPai分別為i區(qū)域某種糧食作物由面積增加和單產(chǎn)提升所帶來的增產(chǎn)量。對于ΔPsi、ΔPai兩項，還可將其進一步分解得到具體的貢獻量。

(4)

(5)

式(4)(5)中，Poi、Pti分別代表i區(qū)域內(nèi)某種糧食作物初期和末期的糧食產(chǎn)量；Soi、Sti分別為i區(qū)域內(nèi)某種糧食作物初和末期的播種面積；aoi、ati分別為i區(qū)域內(nèi)某種糧食作物初期和末期的單產(chǎn)水平。

利用該公式計算出單產(chǎn)和播種面積對糧食增產(chǎn)各自的貢獻產(chǎn)量之后，將其除以糧食增產(chǎn)總量可得到單產(chǎn)和播種面積對糧食增產(chǎn)的貢獻比例：

(6)

(7)

Csi+Cai=100%

(8)

式(7)(8)中，Csi、Cai分別為i區(qū)域內(nèi)某種糧食作物播種面積和單位面積產(chǎn)量對糧食增產(chǎn)的貢獻率。為了便于播種面積和單位面積產(chǎn)量對糧食增產(chǎn)貢獻率之間進行對比，依據(jù)貢獻比例大小劃分了較顯著[50%80%]3個級別，且經(jīng)確認不存在Csi、Cai均為50%的區(qū)域。

1.2 數(shù)據(jù)來源

根據(jù)我國糧食統(tǒng)計的實際情況[19]，該文中“糧食”包括谷物、豆類和薯類。河南省及18個地市的農(nóng)作物播種面積、糧食播種面積、糧食總產(chǎn)量和玉米、小麥兩大糧食作物的播種面積和產(chǎn)量等數(shù)據(jù)來源于2004～2016年《河南統(tǒng)計年鑒》，通過糧食的產(chǎn)量和播種面積計算出單位面積產(chǎn)量。

2 河南省糧食增產(chǎn)格局及其貢獻因素分析

2.1 糧食增產(chǎn)狀況

2003～2015年河南省糧食總產(chǎn)量由3 569.47萬t增至6 067.10萬 t，增加了2 497.63萬 t，增長69.97%，年均增長4.52%。期間，河南糧食作物播種面積由892.33萬hm2增至1 026.72萬hm2，增加了134.39萬hm2，增長15.06%，年均增長1.18%，其占農(nóng)作物播種面積的比例也有所提高，由2003年的65.21%增至2015年的71.18%(圖1)。

從圖1中可看出，小麥和玉米在河南糧食生產(chǎn)中的地位十分突出，兩大糧食作物播種面積之和占糧食總播種面積的比例由2003年的80.59%增至2015年的85.41%。小麥和玉米產(chǎn)量占河南糧食總產(chǎn)量的比重大都維持在82%以上， 2006年以后更是保持在85%以上，平均占比達到了86.42%。從絕對增產(chǎn)量來看， 12年間河南兩大糧食作物增產(chǎn)量之和為2 295.84萬 t，占河南糧食增產(chǎn)總量的91.92%，這意味著兩大糧食作物對河南省糧食“十二連增”貢獻巨大，小麥和玉米直接推動了河南糧食產(chǎn)量的增長。

圖1 2003～2015年河南省農(nóng)作物、糧食作物、兩大糧食作物生產(chǎn)狀況

2.2 糧食增產(chǎn)構(gòu)成分析

從作物內(nèi)部來看， 2003～2015年增產(chǎn)量最大的是小麥，從2003年的2 292.50萬t(占糧食總產(chǎn)量的64.23%)增至2015年的3 501.00萬t(占糧食生產(chǎn)總量的57.70%)，增產(chǎn)1 208.50萬 t。增產(chǎn)貢獻最大的也是小麥，為48.39%，稍大于玉米的43.53%。增產(chǎn)幅度最大的是玉米，從2003年的766.31萬 t(占糧食總產(chǎn)量的21.47%)增至2015年的1 853.65萬t(占糧食生產(chǎn)總量的30.55%)，增幅達141.89%(圖2)。

2.3 糧食增產(chǎn)貢獻因素分析

2003～2015年，糧食播種面積增加貢獻的增產(chǎn)量為727.92萬t，占河南省糧食增產(chǎn)總量的29.15%(表1)，由單位面積產(chǎn)量提高所貢獻的增產(chǎn)量為1 769.71萬t，占糧食增產(chǎn)總量的70.86%。由此可見，糧食單產(chǎn)提升對糧食增產(chǎn)的貢獻率遠高于播種面積的貢獻，但從趨勢上看，“十二連增”期間播種面積貢獻率總體呈上升趨勢，而單產(chǎn)貢獻率呈下降趨勢。

12年來，小麥、玉米兩大糧食作物播種面積分別由480.46萬hm2、238.67萬hm2增至542.57萬hm2、334.37萬hm2，分別增長12.93%、40.10%； 小麥、玉米的單產(chǎn)水平分別由4 771.47kg/hm2、3 210.75kg/hm2增至6 452.67kg/hm2、5 543.78kg/hm2，分別增長35.23%、72.66%。就小麥、玉米增產(chǎn)貢獻率來說，小麥、玉米由于播種面積擴大而導(dǎo)致的增產(chǎn)貢獻量分別是346.98萬 t、415.02萬t，占增產(chǎn)總量的28.71%、38.17%； 而單產(chǎn)貢獻的產(chǎn)量分別為861.52萬 t、672.32萬 t，占增產(chǎn)總量的71.29%、61.83%，因此，小麥和玉米產(chǎn)量的增加主要得益于單產(chǎn)的提升。

圖2 2003～2015年河南省小麥、玉米兩大糧食作物生產(chǎn)狀況

表1 2003～2015年河南省糧食增產(chǎn)的累計播種面積、單產(chǎn)貢獻狀況

3 河南省分市糧食增產(chǎn)格局及其貢獻因素分析

3.1 糧食增產(chǎn)分市格局

表2 2003～2015年河南省各地市糧食增產(chǎn)狀況

圖3 2003～2015年河南省糧食增產(chǎn)因素空間格局

從糧食播種面積來看， 2003～2015年，河南省18個地市中有17個市糧食播種面積上升、1個地市下降。從糧食播種面積占農(nóng)作物播種面積比例來看，西部的洛陽和平頂山前期呈下降趨勢，近3年又呈現(xiàn)出上升態(tài)勢； 三門峽和南陽雖然占比較低，但是以較快的速度增長； 中北部的鄭州、許昌、漯河和濟源等地區(qū)變化相對較小，值得注意的是開封市的占比較小且增長速度較慢； 北部的鶴壁、新鄉(xiāng)、安陽、焦作和濮陽等地，占比相對較高，并且呈現(xiàn)出平穩(wěn)上升態(tài)勢； 東南部的商丘、信陽、駐馬店和周口地區(qū)呈現(xiàn)出波動式的快速增長態(tài)勢。從糧食增產(chǎn)量來看， 2003～2015年間，河南18個地級市糧食產(chǎn)量全部處于增產(chǎn)狀態(tài)(表2)。

從增產(chǎn)幅度來看(表2)， 12年來，河南省整體糧食增產(chǎn)幅度為66.45%，各市差異較大，駐馬店增產(chǎn)幅度最大為126.47%，鄭州增產(chǎn)幅度最小為17.16%，駐馬店等豫東南4市增產(chǎn)幅度超過100%，鄭州等中西部5市增幅小于50%。

2003～2015年，河南省18個地市糧食增產(chǎn)年份都大于減產(chǎn)年份。其中， 11個地市與全省同步實現(xiàn)了“十二連增”， 13個地市增產(chǎn)年份在10年以上，只有鄭州、洛陽、平頂山、三門峽和濟源5地市增產(chǎn)年份在10年以下。商丘、信陽、周口和駐馬店4地市在實現(xiàn)了“十二連增”的同時，糧食增產(chǎn)幅度超過100%，為河南省糧食安全做出了重要的貢獻。

3.2 河南省糧食增產(chǎn)構(gòu)成分地市分析

對河南18個地市兩大糧食作物增產(chǎn)結(jié)構(gòu)進行分析發(fā)現(xiàn)(表2)，主要由小麥、玉米導(dǎo)致增產(chǎn)的地市分別為3個和14個，玉米成為對糧食增產(chǎn)貢獻最明顯的作物，小麥的貢獻相對較小。值得注意的是，信陽市作為河南省傳統(tǒng)的水稻種植區(qū)， 2015年水稻產(chǎn)量達到了421.84萬t，比2003年增長了221.08萬 t，對信陽糧食增產(chǎn)的貢獻率為71.92%。

3.3 糧食增產(chǎn)分市貢獻因素分析

2003～2015年，河南省糧食作物播種面積增加的有17個地市，單產(chǎn)提升的有18個，播種面積和單產(chǎn)均出現(xiàn)提升的有17個。就單產(chǎn)和播種面積兩大因素對糧食增產(chǎn)的貢獻率來看，安陽和焦作2地市播種面積貢獻相對較大，處于較顯著水平； 其余16個地市單產(chǎn)貢獻較大，其中鄭州、漯河和平頂山3市單產(chǎn)貢獻屬于極顯著水平。

從區(qū)域分布來看，單產(chǎn)對糧食增產(chǎn)貢獻較大的地市較多、分布也較廣，播種面積對糧食增產(chǎn)貢獻較大的地市集中在河南北部地區(qū)(圖3)。

3.4 糧食增產(chǎn)地市格局分析

糧食增產(chǎn)量超過300萬t的地市主要集中在豫東南地區(qū)(圖4)，其中周口增產(chǎn)量最高， 12年間糧食增產(chǎn)了432.96萬t，占河南省糧食增產(chǎn)總量的17.33%； 增產(chǎn)幅度超過100%的地市也集中在豫東南地區(qū)，其中駐馬店市增幅最大，增幅為126.47%，鄭州、濟源等中西部地區(qū)增幅多小于50%。南陽、商丘、信陽、周口和駐馬店5市對全省糧食增產(chǎn)的貢獻達72.59%，為河南省糧食生產(chǎn)的主力。這跟河南各地地理環(huán)境、資源稟賦、經(jīng)濟狀況等密接相關(guān)，豫東南地區(qū)多平原，地形平坦，耕地面積大，水資源豐富，土地肥沃，農(nóng)業(yè)在區(qū)域經(jīng)濟中所占比重較高； 豫中地區(qū)交通便利，經(jīng)濟發(fā)展及城市化進程較快，農(nóng)業(yè)發(fā)展受到抑制，區(qū)內(nèi)鄭州市12年來糧食作物播種面積減少4.36%，為全省播種面積唯一下降的地市； 而豫西北地區(qū)多山地丘陵，區(qū)內(nèi)耕地面積相對較小，農(nóng)業(yè)發(fā)展條件相對較差。

圖4 2003～2015年河南省糧食增產(chǎn)空間格局

4 結(jié)論與討論

(1)2003～2015年河南省糧食產(chǎn)量增長了2 497.63萬t，增幅達41.17%，小麥和玉米成為河南糧食增產(chǎn)的主要貢獻作物。兩大作物產(chǎn)量在12年間增長了2 295.84萬t，對糧食增產(chǎn)的貢獻率達91.92%，其占糧食總產(chǎn)量的比重由2003年的85.69%提升到2015年的88.26%。

(2)兩大糧食作物中，玉米增產(chǎn)幅度達141.89%，遠高于小麥的增幅，但玉米對糧食增產(chǎn)貢獻率為43.53%，略低于小麥增產(chǎn)貢獻率48.39%。就增產(chǎn)貢獻量和貢獻率來說，依舊是小麥占據(jù)主要地位，玉米地位明顯提升。從增產(chǎn)區(qū)域角度看，河南省18個地市中， 14個地市主要由玉米增產(chǎn)所致，而主要由小麥增產(chǎn)所致的僅有3個。

(3)糧食增產(chǎn)的主要貢獻因素為單位面積產(chǎn)量提升和播種面積的擴大，單位面積產(chǎn)量提升對糧食增產(chǎn)的貢獻率為70.86%，大于播種面積擴大對糧食增產(chǎn)的貢獻率29.14%。12年來，小麥和玉米兩大糧食作物的增產(chǎn)主要得益于單產(chǎn)的提升。

(4)12年來，河南省所有地市糧食產(chǎn)量全部增加，其中商丘、信陽、周口和駐馬店4市糧食增產(chǎn)量超過了300萬t，同時增速超過100%，南陽市糧食增產(chǎn)274.22萬t，豫東南地區(qū)周口、駐馬店、商丘、信陽和南陽5市對河南省糧食增產(chǎn)的貢獻為72.59%，為河南糧食增產(chǎn)的主力。

整體上看，河南省糧食產(chǎn)量“十二連增”是以單產(chǎn)提升為主，面積擴大為輔， 12年來，單產(chǎn)的貢獻率呈下降趨勢，面積擴大對糧食增產(chǎn)的貢獻率整體呈上升趨勢，播種面積擴大對于糧食增產(chǎn)的貢獻不容忽視。但是經(jīng)過連續(xù)多年的播種面積擴張，隨著社會經(jīng)濟和城鎮(zhèn)化的進一步發(fā)展，河南省后備耕地資源擴張的潛力已經(jīng)大大降低，同時盲目開墾荒地還會對生態(tài)環(huán)境造成顯著影響，因此，在穩(wěn)定糧食播種面積的基礎(chǔ)上，進一步提高糧食作物的單產(chǎn)水平是未來河南省穩(wěn)定和提高糧食生產(chǎn)能力的重要舉措。今后河南省需要進一步加強耕地基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)切實提高耕地質(zhì)量，提高農(nóng)業(yè)災(zāi)害抵御能力，努力推廣農(nóng)業(yè)技術(shù)，促進農(nóng)業(yè)科技在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的轉(zhuǎn)化，從而提升糧食生產(chǎn)能力和增長潛力。

該文對河南省糧食增產(chǎn)的貢獻因素分析主要集中于糧食產(chǎn)量的兩大直接因素——播種面積和單產(chǎn)，資源稟賦、技術(shù)進步、制度或政策因素等深層次因素通過影響播種面積和單產(chǎn)進而引起糧食產(chǎn)量的變化，受篇幅所限，深層次因素對糧食增產(chǎn)的影響未考慮在內(nèi)，有待以后進一步研究。