作物種植結(jié)構(gòu)變化及影響糧食產(chǎn)量的因素分析*:以甘肅省天水市為例

高 強(qiáng)，郭 恒，趙國良，王 娟，溫宏昌，趙春燕

(甘肅天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，天水 741001)

甘肅省自然條件較差，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)薄弱，經(jīng)濟(jì)落后，近22年來，年均糧食生產(chǎn)遞增率低于2.00%或負(fù)增長的市 (州)占全省總市 (州)數(shù)的50%，天水市年均遞增率超過2.00%［1］，作為甘肅省第一人口大市，對甘肅糧食安全生產(chǎn)作出了貢獻(xiàn)，但天水市是典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，糧食生產(chǎn)沒有完全擺脫靠天吃飯的局面。30年來，天水市作物的布局、結(jié)構(gòu)都產(chǎn)生較大變化，對糧食生產(chǎn)的影響加大，如果按照溫飽型人均糧食消費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)400kg計算，天水市目前糧食缺口達(dá)3.941 5萬kg，隨著全市人口數(shù)量的持續(xù)增長及人民生活水平和生活質(zhì)量的提高，對糧食的需求將會逐年增加，糧食安全的壓力增大。在未來一段時期，國家糧食需求總量也將持續(xù)增加，國家糧食安全壓力加重［2］。該文選取天水市1978～2009年的相關(guān)數(shù)據(jù)，在研究近30年來天水市作物種植結(jié)構(gòu)變化及糧食產(chǎn)量變化的基礎(chǔ)上，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法對影響天水市糧食生產(chǎn)的諸因素進(jìn)行了分析，為當(dāng)?shù)刂贫Z食發(fā)展計劃、調(diào)整糧食生產(chǎn)布局、增強(qiáng)糧食安全和促進(jìn)糧食生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 資料來源及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

天水市位于甘肅省東南部，地處東經(jīng)104°35'～106°44'，北緯34°05'～35°10'之間，海拔高度為760～3 120m，地跨長江、黃河兩流域，地理位置獨(dú)特，全市總面積為14 325km2，人口359.69萬人，其中農(nóng)業(yè)人口260.86萬人，是一典型的農(nóng)業(yè)大市。地勢西北高，東南低，年平均降水量574mm，年均日照2 100小時，氣候溫和，四季分明，日照充足，境內(nèi)土層深厚，山塬開闊，是甘肅省糧、油、菜、果主要生產(chǎn)區(qū)之一。

1.2 資料來源

作物面積、糧食產(chǎn)量來自年《天水經(jīng)濟(jì)年鑒》，2010總第 (23)期［3］。

1.3 研究方法

1.3.1 采用Microsoft ExceI 2003軟件就各作物30年來播種面積、糧食產(chǎn)量的變化進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計分析，說明其變化趨勢及特征，回歸方程標(biāo)有*或＊＊的分別通過P＞0.05和P＞0.01的統(tǒng)計檢驗(yàn)。

1.3.2 對糧食產(chǎn)量的影響因素，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度方法分析。灰色關(guān)聯(lián)分析方法對樣本量的多少和數(shù)據(jù)分布沒有特殊要求，它通過灰色關(guān)聯(lián)度來直接表征兩組事物的幾何貼近程度，直接可靠，計算方便。具體方法和計算步驟如下［4］:

首先，選取系統(tǒng)參考數(shù)列X0={X0(t)，t=1，2，…n}和比較數(shù)列Xi={Xi(t)，t=1，2，…n}(i=1，2，…n)，并對參考數(shù)列和比較數(shù)列進(jìn)行初始化處理，使之無量綱化、歸一化，該文通過初值法即用數(shù)列中的各數(shù)除去本數(shù)列的第一個數(shù)，進(jìn)行初始化。

其次，按下述公式計算在時刻t=j時，參考數(shù)列與比較數(shù)列的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù):

2 結(jié)果與分析

2.1 天水市作物面積變化特征

2.1.1 糧食作物面積變化

近30年來，天水市耕地面積一直呈線性減少趨勢，平均以729.2hm2/年的速度減少;糧食面積總體也呈減少趨勢，但有波動，減少幅度為879.73hm2/年，大體可分3個階段 (1)1978～1985年間持續(xù)減少，由34.9萬hm2減少到32.8萬hm2;(2)在1986～1999年間糧食面積呈恢復(fù)性增加，年均增加2 416.7hm2;(3)1999～2009年間減少明顯，年均減少5 431.3hm2，耕地面積保護(hù)壓力較大 (圖1a，表1)。

小麥面積總體在減少，平均減少幅度為70.6hm2/年，在1980～1985年間呈現(xiàn)較快增長勢頭，由13.94萬hm2增加到16.63萬hm2，1986～1999年間變化不穩(wěn)定，呈鋸齒形，其中1994年達(dá)到最大面積17.55萬hm2，2000年以后基本在減少，2009年減少到13.48萬hm2，接近30年來的最低水平13.16萬hm2(1980年)。玉米和馬鈴薯面積總體呈增加趨勢，增加幅度分別為804.2hm2/年和723.8 hm2/年，但在具體年份，當(dāng)玉米面積增加時，馬鈴薯的面積相應(yīng)減少，特別在1978～1984年間和1996～2009年間，表現(xiàn)最為明顯。在糧食作物播種面積減少的情況下，小麥減少較快，而喜溫作物 (玉米、馬鈴薯)面積增加 (圖1a、表1)。

2.1.2 經(jīng)濟(jì)作物面積變化

在天水市主要經(jīng)濟(jì)作物中，胡麻籽總體呈減少趨勢，減少幅度為160.27hm2/年，而油菜、葵花籽、藥材、大麻、甜菜、果園和蔬菜面積相應(yīng)增加，增加幅度分別為1 072.4hm2/年、127hm2/年、251.13hm2/年、22.73hm2/年、4.2hm2/年、2 504.2hm2/年和1 095.07hm2/年 (表1)。具體變化如下:(1)1999年以前胡麻籽是天水市最主要的油料作物，面積最大，在1988年以前面積增加較快，達(dá)到2.18萬hm2的最大面積，1988年以后面積則持續(xù)減少，2009年只有1.02萬hm2，胡麻籽面積減少的主要原因是品種退化快，病害嚴(yán)重，導(dǎo)致效益低下;(2)油菜在1978～1987年間呈緩慢增加趨勢。在1988年后，油菜在天水市得到很大的發(fā)展，面積成倍增加，由1988年的0.19萬hm2增加到2009年的3.28萬hm2，逐漸替代了胡麻、蘇子，成為天水市第一大油料作物，也是天水市面積最大的經(jīng)濟(jì)作物，并以天水為中心，輻射到甘肅省中部的定西、臨夏、平?jīng)觥c陽及隴南等地區(qū)，總面積近10萬hm2［6］;(3)葵花籽、藥材、大麻、甜菜面積相應(yīng)增加。葵花籽在1985年前增加較快，1986～2002年間在減少，2002年以后又逐漸增加;藥材面積波動較大，在1981年、1984年、1994年、2000年及2008年出現(xiàn)了幾個峰值，受市場影響較大，近幾年面積才趨平穩(wěn);大麻和甜菜面積增加較小、較穩(wěn)定 (圖2a)。(4)天水市果園和蔬菜面積增加趨勢明顯。果園面積在1978～1984年，1988～1990年及1997～2005年間面積在增加到一定數(shù)量后相對穩(wěn)定，而在1985～1987年、1991～1996年和2006～2007年間增加較快，2009年達(dá)到7.45萬hm2;蔬菜面積總體增加，在1978～1988間面積較穩(wěn)定，平均每年為0.65萬hm2，變化不大，1991～2004年間，呈現(xiàn)平穩(wěn)的增長態(tài)勢，年均增加0.05萬hm2，2004年以后，增加很快，僅2004～2005年，增加了1.43萬hm2，2009年到達(dá)4.64萬hm2(圖2b)。

表1 天水市1978～2009年作物面積變化特征

天水市作物種植結(jié)構(gòu)在氣候變暖、先進(jìn)栽培技術(shù)及優(yōu)良品種的推廣應(yīng)用、農(nóng)業(yè)扶持政策及經(jīng)濟(jì)效益等多種因素的影響下，發(fā)生了顯著的變化，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整。天水市經(jīng)濟(jì)作物播種面積在農(nóng)作物播種面積中的比重不斷增加。可能受全球氣候變暖和經(jīng)濟(jì)效益的影響，使喜溫作物玉米、馬鈴薯的種植面積擴(kuò)大，同時冬油菜面積擴(kuò)大，單產(chǎn)增加，作物復(fù)種指數(shù)提高，多熟制區(qū)域擴(kuò)大［7］。

圖1 天水市1978～2009年糧食面積 (a)及產(chǎn)量 (b)變化

2.2 天水市糧食產(chǎn)量變化特征及影響糧食生產(chǎn)的因素分析

2.2.1 天水市糧食產(chǎn)量變化特征

天水市糧食作物主要包括小麥、玉米、馬鈴薯。馬鈴薯屬糧、菜兼用型作物，本地馬鈴薯主要以中、晚熟品種為主，計算時通常以淀粉產(chǎn)量計算 (淀粉產(chǎn)量=鮮薯產(chǎn)量×20%)。

糧食產(chǎn)量變化的總體特征為波動中呈上升趨勢，糧食總產(chǎn)量及小麥、玉米、馬鈴薯的產(chǎn)量均在增加，增加幅度分別為1.474 9萬t/年、0.306 4萬t/年、0.864 3萬t/年、0.357 5萬t/年 (表2)。全市糧食總產(chǎn)量由1978年的53.05萬t增加到2009年的104.46萬t，共增加51.41萬t，年均遞增率1.66%;人均糧食產(chǎn)量由1978年的219.9 kg上升到2009年的290.4kg，增加了70.5 kg。糧食產(chǎn)量在1987～1993年及2002～2009年間呈現(xiàn)較快平穩(wěn)的增長趨勢，其余時間均出現(xiàn)波動，特別是1997年，達(dá)到30年來糧食產(chǎn)量的最低點(diǎn)，僅為37.4萬t(圖1b)。

圖2 天水市1978～2009年經(jīng)濟(jì)作物 (a)及蔬菜、果園面積 (b)變化

2.2.2 天水市影響糧食生產(chǎn)的因素分析

從天水市糧食總產(chǎn)量和影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果 (表3)可以看出，影響糧食產(chǎn)量的因素與糧食總產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度即它們對糧食生產(chǎn)的影響程度按大小排序?yàn)?糧食單產(chǎn)＞總?cè)丝冢舅教萏锩娣e＞耕地面積＞糧食面積＞保灌面積＞化肥施用量＞農(nóng)業(yè)用電量＞農(nóng)藥用量。

糧食單產(chǎn)與糧食總產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度高達(dá)0.998 22，關(guān)聯(lián)序?yàn)榈谝晃唬瑢Z食生產(chǎn)的影響最大，由此可見，糧食單產(chǎn)是影響糧食生產(chǎn)的首要因素，在糧食播種面積出現(xiàn)減少的情況下，糧食總產(chǎn)量的增加有賴于單產(chǎn)的提高。天水市糧食單產(chǎn)有了較大提高，由1978年的1 520.55 kg/hm2增加到2009年的3 339kg/hm2，增加了2.24倍;糧食總產(chǎn)量由1978年的53.05萬t增加到2009年的104.46萬t，共增加51.41萬t。隨著耕地面積的減少和人口的不斷增加，今后應(yīng)進(jìn)一步加大科技投入，重視良種和栽培技術(shù)的推廣應(yīng)用，特別是抗銹小麥品種和地膜的應(yīng)用。天水市小麥常年播種面積為13.48萬hm2，占糧食作物面積的43.9%，當(dāng)?shù)厥切←湕l銹菌的發(fā)源地，條銹菌周年侵染，外引品種很難直接應(yīng)用，只能依靠當(dāng)?shù)剡x育的適宜品種。國家小麥改良中心天水分中心 (設(shè)于天水市農(nóng)科所)在堅持小麥品種抗銹性突出的同時，要在產(chǎn)量和品質(zhì)上多下工夫。 “十一五”期間，天水市共引進(jìn)各類農(nóng)作物新品種3 740個，發(fā)放良種補(bǔ)貼3 588.52萬元，落實(shí)地膜糧食9.01萬hm2，推廣馬鈴薯脫毒種薯3.62萬hm2，小麥、玉米良種實(shí)現(xiàn)了全覆蓋，提高了單位面積的產(chǎn)量，保證了糧食生產(chǎn)的穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展。

總?cè)丝谂c糧食總產(chǎn)量顯著相關(guān)，兩者的關(guān)聯(lián)度為0.993，關(guān)聯(lián)序?yàn)榈诙唬?978年天水市總?cè)丝跒?41.24萬人，到2009年增長到359.69萬人，年均增長3.95萬人。人口持續(xù)增長會造出耕地面積和糧食播種面積的減少，進(jìn)而影響糧食生產(chǎn)。因此，在大力發(fā)展糧食生產(chǎn)的同時，要適當(dāng)控制人口數(shù)量。同時由于天水地處內(nèi)陸，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，青壯年勞動力外出打工增多，勞動力投入數(shù)量減少，為了確保糧食生產(chǎn)的發(fā)展，就要保證一定的勞動力。因此為穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，建議政府政府積極推廣農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)，緩解勞動力嚴(yán)重不足的現(xiàn)狀。“十一五”期間，天水市農(nóng)機(jī)作業(yè)面穩(wěn)步擴(kuò)大，機(jī)耕、機(jī)播、機(jī)收三大農(nóng)機(jī)作業(yè)面積分別達(dá)到9.38萬hm2、2.01萬hm2和2.01萬hm2，實(shí)施深松耕3.77萬hm2，機(jī)械鋪膜2.13萬hm2，機(jī)械深施化肥9.9萬hm2，促進(jìn)了糧食生產(chǎn)。

表2 天水市糧食作物產(chǎn)量變化特征

表3 天水市糧食總產(chǎn)量和影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析

水平梯田、耕地面積和糧食播種面積與糧食總產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度分別為0.992、0.987和0.987，關(guān)聯(lián)序分別為第三位、第四位和第五位，是影響糧食生產(chǎn)重要因素。水平梯田由1978年的10.33萬hm2增加到2009年的27.78萬hm2，年均增加0.58萬hm2;耕地面積由1978年的40.28萬hm2下降到2009年的38.15萬hm2，年均減少0.07萬hm2;糧食面積由1978年的34.89萬hm2下降到2009年的30.74萬hm2，年均減少0.14萬hm2;耕地面積和糧食面積的減少使糧食安全的壓力越來越大，直接影響了糧食生產(chǎn)。天水市山多川少，政府要在控制人口過快增長的同時，要加大基本農(nóng)田的保護(hù)力度，加大農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資力度，增加水平梯田面積，加快改造中低產(chǎn)田，嚴(yán)格執(zhí)行耕地占補(bǔ)平衡制度和基本農(nóng)田保護(hù)制度，遏制糧食面積持續(xù)減少的趨勢。

保灌面積與糧食總產(chǎn)量顯著相關(guān)，兩者關(guān)聯(lián)度為0.984，關(guān)聯(lián)序?yàn)榈诹弧Ｌ焖斜９嗝娣e由1978年的3.24萬hm2減少到2.42萬hm2，年平均減少0.027萬hm2。基礎(chǔ)設(shè)施 (高速公路、鐵路)建設(shè)、城鎮(zhèn)化程度的加快及水利設(shè)施建設(shè)的滯后都是灌溉面積減少的主要因素，在氣候暖干背景下天水旱災(zāi)頻繁，據(jù)姚小英［8］研究，天水市秦州區(qū)在1981～2005年的25年間，春旱就有16次，其中重旱7次，水利設(shè)施建設(shè)顯得日益重要。要加大以農(nóng)田水利設(shè)施為主的生產(chǎn)條件建設(shè)，加大土地平整的力度，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，配備相應(yīng)的農(nóng)田生產(chǎn)設(shè)備，提高抵御自然災(zāi)害的能力。

化肥施用量、農(nóng)業(yè)用電量和農(nóng)藥用量與糧食總產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度分別為0.958、0.952和0.791，與糧食總產(chǎn)量顯著相關(guān)，關(guān)聯(lián)序?yàn)榉謩e為第七位、第八位、第九位，也是影響糧食生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展主要因素。近年來，天水市在國家、省市有關(guān)項(xiàng)目的支持下，加強(qiáng)了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平、沃土工程、植保工程的建設(shè)力度。“十一五”期間，全市推廣測土配方施肥28.67萬hm2。實(shí)施藥劑拌種14.4萬hm2，推廣無公害農(nóng)藥6.28萬hm2，防治各類農(nóng)作物病蟲鼠草害112.51萬hm2次，小麥條銹病等主要作物病蟲害得到有效控制，有力地保障了糧食生產(chǎn)。

糧食綜合生產(chǎn)能力由耕地、勞力，資本、技術(shù)等要素的投入能力所決定，通過對生產(chǎn)過程的組織與調(diào)控，轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際產(chǎn)出能力［9］。所以地方政府要加大投入和完善政策，穩(wěn)定耕地和糧食面積，提高耕地質(zhì)量，加大農(nóng)業(yè)實(shí)用技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用，保護(hù)和提高農(nóng)民種糧的積極性，增強(qiáng)當(dāng)?shù)丶Z食的綜合生產(chǎn)能力，為糧食安全提供保障。

3 結(jié)論

(1)近30年來，天水市耕地面積和糧食面積呈減少趨勢，減少幅度分別為729.2hm2/年和879.73hm2/年;小麥面積減少幅度為70.6 hm2/年，玉米和馬鈴薯面積增加幅度分別為804.2hm2/年和723.8hm2/年，胡麻籽面積減少幅度為160.27hm2/年，油菜、葵花籽、藥材、大麻、甜菜、果園和蔬菜面積呈增加趨勢。

(2)天水市糧食總產(chǎn)量及小麥、玉米、馬鈴薯的產(chǎn)量均在增加，增加幅度分別為1.474 9萬t/年、0.306 4萬t/年、0.864 3萬t/年、0.357 5萬t/年。糧食產(chǎn)量在1987～1993年及2002～2009年間呈現(xiàn)較快平穩(wěn)的增長趨勢，其余時間均出現(xiàn)波動。地方政府要加大投入和完善政策，穩(wěn)定耕地和糧食面積，提高耕地質(zhì)量，加大農(nóng)業(yè)實(shí)用技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用，不斷增強(qiáng)當(dāng)?shù)丶Z食的綜合生產(chǎn)能力。

(3)從天水市糧食總產(chǎn)量和影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果可以看出，糧食單產(chǎn)與糧食總產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度最大，由此可見，糧食單產(chǎn)是影響糧食生產(chǎn)的首要因素。各因素對糧食生產(chǎn)的影響程度按大小依次為:糧食單產(chǎn)＞總?cè)丝冢舅教萏锩娣e＞耕地面積＞糧食面積＞保灌面積＞化肥施用量＞農(nóng)業(yè)用電量＞農(nóng)藥用量。

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［3］天水年鑒編委會.《天水經(jīng)濟(jì)年鑒》，2010總第 (23)期

［4］鄧聚龍．灰色系統(tǒng)理論教程．武漢:華中理工大學(xué)出版社，1990

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