四川省糧食生產時空演變特征及其影響因素
——基于90個糧食生產重點縣視角

呂火明，趙穎文，劉宗敏，許鈺莎

(1.四川省農業科學院，成都 610000；2. 四川省農業科學院農業信息與農村經濟研究所，成都 610066)

【研究意義】糧食安全關乎國運民生，是國家安全的重要基礎。四川省是我國西部地區唯一的糧食主產省份，糧食產量盡管表現出上升態勢，但在全國糧食產量中的份額不斷下跌，從2005年的6.63%降至2020年的5.27%。新時期，在城鎮化、人地關系矛盾突出、生態環境持續惡化等多重壓力下，研究四川糧食生產時空格局演變特征，對于保障全省糧食安全和促進經濟社會穩定具有重要意義。【前人研究進展】糧食安全的關鍵在于糧食主產區，而主產區的縣域糧食安全問題又是穩定糧食生產供給基本盤的重中之重[1]。糧食生產重點縣在確保國家糧食安全和保障農產品供需動態平衡方面有著舉足輕重的戰略地位，是我國實現糧食產能大幅提升、確保糧食安全供給的重要抓手[2]。重視和探討糧食生產重點縣生產時空格局演變、增產潛能及其影響因素，對于確保區域和全國糧食安全意義重大[3]。糧食生產時空演化特征是學界研究的熱點問題，重心遷移模型和區域差異分析等方法已被廣泛應用于糧食生產空間格局、區域差異、空間集聚特征及成因分析，大多指出農業資源環境、農業生產技術、土地利用方式變化、制度政策傾斜等是影響糧食生產格局變化的重要原因[4-7]。【本研究切入點】糧食安全的關鍵在于糧食主產區，而主產區的縣域糧食安全問題又是穩定糧食生產供給基本盤的重中之重。糧食生產重點縣在確保國家糧食安全和保障農產品供需動態平衡方面有著舉足輕重的戰略地位，是我國實現糧食產能大幅提升、確保糧食安全供給的重要抓手。重視和探討糧食生產重點縣生產時空格局演變、增產潛能及其影響因素，對于確保區域和全國糧食安全意義重大。【擬解決的關鍵問題】以四川省90個糧食生產重點縣為研究對象，綜合運用重心遷移模型、空間自相關分析、對數平均迪氏分解法等，對研究區域2005—2020年期間糧食產能變化的時空特征進行實證測評，并探究其影響因素，提出強化四川糧食安全生產保供的對策建議，以期為科學指導四川糧食生產和優化空間布局提供決策參考。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

四川省位于中國西南內陸地區，地處長江上游，總面積48.6萬km3，轄21個地級行政區，其中18個地級市、3個自治州，合計183個縣級區劃。四川省境內多丘陵山地，地勢復雜，區域差異明顯，土壤類型多樣，氣候垂直變化大，平原與丘區是主要的農作物產區。2020年，在四川省農村工作領導小組印發的《川糧油產業振興工作推進方案》中，按糧食年產能3億斤的要求，在全省范圍內選定90個縣(市、區)劃定為糧食生產重點縣(表1)。這90個縣分布于成都平原經濟區(34個縣域單元)、川南經濟區(20個縣域單元)、川東北經濟區(27個縣域單元)以及攀西經濟區(9個縣域單元)，這些糧食生產重點縣有著較好的糧食生產稟賦優勢，多是糧食商品率較高或余糧較多的重點縣(市、區)。據第七次全國人口普查數據，2020年，四川90個糧食生產重點縣的常住總人口為5683.7萬人，占全省總人口的67.9%；鄉村常住人口數為2825.3萬人，占全省鄉村常住總人口的78.00%；糧食生產重點縣的糧食播種面積為526.64萬hm2，占全省糧食播種面積的83.43%；糧食生產重點縣產出糧食3047.82萬t，占全省糧食總產量的86.40%。

表1 四川省90個糧食生產重點縣

1.2 數據來源及處理

研究以四川省域及90個糧食生產重點縣縣域的糧食產量、糧食播種面積、不同品種糧食作物產量及其播種面積、縣域人口數量等作為基礎數據。基礎數據來源于相應年份的《四川省統計年鑒》《四川農村統計年鑒》以及相關市州統計公報和國家統計局四川調查總隊等機構相關統計資料，四川省1∶100萬縣級行政區劃數據集則來源于國家地球系統數據共享平臺。借助ArcGIS 10.2軟件從行政區數據中提取各糧食生產重點縣幾何重心，運用地理重心模型和空間自相關模型，測度90個糧食生產重點縣各年度的生產重心坐標以及糧食生產空間集聚程度，據此繪制糧食生產重心遷移軌跡和LISA聚集圖。其后，采用對數平均迪氏分解法對影響四川糧食增產的主要因素進行測度分析。

1.3 研究方法

1.3.1 地理重心模型 地理重心模型是探究某一類要素在一段時期內重心變動趨勢的常用方法，重心模型能夠較精準和直觀地反映某一區域某種屬性重心的軌跡變化及其走勢。

(1)重心位置表達公式：

(1)

(2)重心遷移距離表達公式：

(2)

式中，k表示間隔的年份某種屬性重心移動的距離，α、β表示兩個不同的年份，(Xα，Yα)和(Xβ，Yβ)分別表示第α年和第β年某種屬性(糧食產量、糧食播種面積)重心所在的空間位置的經緯度，k為常數，一般取值111.111。

(3)重心遷移方向表達公式：

(3)

式中，θi-j表示重心空間區位i、j年年際移動的角度，正東方向為0°，順時針旋轉為負，逆時針旋轉為正。當重心向東北方向轉移時0°<θ<90°；當重心向西北方向移動時90°<θ<180°；當重心向東南方向轉移時-90°<θ<0°；當重心向西南方向轉移時-180°<θ<-90°。

1.3.2 空間自相關模型 空間自相關反映的是某個變量或者某種地理現象的空間集聚程度及集聚中心的空間位置，是檢驗某一要素屬性值與其相鄰空間要素上的屬性值是否顯著關聯的重要指標，可分為全局空間自相關和局部空間自相關。

(1)全局空間自相關(Global Moran’sI)。主要用于評價地理要素的空間分布是聚類模式、離散模式還是隨機模式，用Ig表示，其公式表達為：

(4)

(2)局部空間自相關(Local Moran’sI)。主要用于評價空間自相關的局部異質性(非平穩性)，反映是否存在局部區域空間集聚性或分異性，其公式表達為：

(5)

式中，Ii表示局部空間自相關指數；其余參數同公式(4)。

1.3.3 對數平均迪氏分解法 對數平均迪氏分解法(LMDI)對糧食增量進行因素分解，通常認為糧食單產水平及其播種面積的變化是影響糧食產量的兩大重要因素。因此，糧食增量可分解為單產提升帶來的增產量和播種面積增加帶來的增產量之和。其公式表達為：

(6)

式中，ΔPα表示因區域內糧食播種面積變化導致的糧食增量變化，ΔPk表示因區域內糧食單產變化導致的糧食增量變化，Pt、αt、kt分別為某區域糧食期末產量、播種面積面積和單產水平，Pb、αb、kb分別為某區域糧食期初產量、播種面積和單產水平。

2 結果與分析

2.1 四川省糧食生產重點縣產能地位分析

2.1.1 糧食綜合產能發展變化 2005—2020年，四川省90個糧食生產重點縣糧食產量總體表現為穩中有增的發展趨勢，從2005年的2758.24萬t增至2020年的3047.82萬t，產量增幅為10.50%，高于同期全省糧食產量增幅水平，且90個糧食生產重點縣的糧食產量在全省糧食總產量中的比重始終穩定在85%以上。從人均糧食占有量水平來看，2020年四川省90個糧食生產重點縣和93個非重點縣的人均糧食占有量分別為440.95和329.51 kg，相比于2005年，二者分別增長了34.01和13.71 kg，重點縣的人均糧食占有量增幅超出非重點縣4個百分點。另從縣均糧食產量來看，2020年四川糧食生產重點縣的縣均糧食產量為33.75萬t，非重點縣的縣均糧食產量僅為5.26萬t，重點縣是非重點縣的6倍以上；糧食生產重點縣的縣均糧食產量增幅為10.12%，同樣超出非重點縣增幅水平(表2)。2005—2020年，四川省糧食累計增產316.33萬噸，其中，糧食生產重點縣對全省的糧食增產貢獻率達91.54%。據此，無論從糧食增量、增幅還是人均占有量來看，四川省糧食生產重點縣均明顯優于非重點縣，是推動四川省糧食穩定增產的主要支撐力量。與此同時，從90個糧食生產重點縣的區域分布上來看，2005—2020年，糧食生產重點縣所在的四大經濟區糧食產量均表現為增長態勢，但成都平原經濟區糧食產量增幅最小，僅0.71%，并且該區域糧食產量在全省中的比重持續下跌，從2005年的37.75%降至2020年的34.40%；攀西經濟區糧食產量增幅最為顯著，增幅達到36.48%，該區域糧食產量在全省的占比從4.72%升至5.82%；川南經濟區和川東北經濟區的糧食產量占全省比重持續穩步提升，二者糧食產量在全省中占比現已接近60%(表3)。

表2 2005—2020年四川省糧食生產重點縣和非重點縣的糧食生產水平比較

表3 2005—2020年四川省糧食生產重點縣分區域糧食產量及其在全省中占比

2.1.2 不同糧食品種產量變化 對于四川省90個糧食生產重點縣而言，2005—2020年，稻谷產量明顯高于其他品種產量(表4)，且產量增勢穩定，從1250.62萬t增至1323.04萬t，在全省稻谷總產量中的比重也從86.96%升至89.68%；相比而言，糧食重點縣的小麥產量則呈現快速下跌趨勢，從451.24萬t降至230.73萬t，但在全省小麥產量中的比重卻從88.22%增至93.51%；玉米產量增勢尤為明顯，從486.38萬t增至876.30萬t，在全省玉米總產量中的占比從80.46%增至82.28%；薯類產量增幅同樣顯著，從358.15萬t增至462.88萬t，在全省薯類總產量中的占比從73.57%增至83.89%；豆類產量總體趨增，其在全省豆類總產中的比重穩定在85%左右。

表4 2005—2020年四川省糧食生產重點縣不同糧食品種產量產能變化情況

四川省90個糧食生產重點縣各類糧食作物的播種面積由高到低排序為：稻谷>玉米>薯類>小麥>豆類。與全省稻谷播種面積持續下降趨勢不同，糧食生產重點縣的稻谷播種面積較為穩定，從2005年的164.91萬hm2緩速增至2020年的165.89萬hm2；小麥播種面積的變化趨勢與全省基本一致，呈現快速遞減趨勢，從114.91萬hm2跌至53.86萬hm2，減幅達到53.13%；玉米播種面積增勢顯著，從89.06萬hm2增至146.18萬hm2，增幅高達64.13%，超過同期全省玉米播種面積的增幅水平；薯類播種面積表現出徘徊上升趨勢，并于2013年超過100萬hm2，其后穩定在100萬hm2以上的種植規模；豆類播種面積呈現出先降后升的趨勢，在2009年降至35.39萬hm2的最低值后反彈回升，于2020年增至51.14萬hm2。據此測算，四川省糧食重點縣不同糧食作物的單位產量由高到低排序為：稻谷>玉米>薯類>小麥>豆類。其中，稻谷單產水平在7800～7900 kg/hm2范圍內波動，與全省稻谷單產水平基本持平；小麥單產已超過4200 kg/hm2，略高于全省小麥單產水平；玉米單產接近6000 kg/hm2，高于全省5800 kg/hm2的單產水平；薯類和豆類的單產水平分別穩定在4300和2300 kg/hm2，均高于全省單產水平。

綜上，2005—2020年，推動四川省糧食生產重點縣糧食增產的品種主要是稻谷、玉米、薯類和豆類，其中，對于糧食增量貢獻最大的品種是玉米，其后依次為稻谷、薯類和豆類，而唯一對糧食增產造成負向影響的品種是小麥。

2.2 糧食生產重點縣糧食生產重心遷移

通過ArcGIS 10.2軟件制圖得到四川省90個糧食生產重點縣糧食播種面積和糧食產量的重心遷移路徑(圖1)。2005—2020年，糧食生產重點縣糧食播種面積的重心落在四川省地理區域的東側，位于東經105.30°～105.36°、北緯30.40°～30.47°。2005年，90個糧食生產重點縣糧食播種面積的重心在東經105.3058°、北緯30.4616°；到2020年，糧食播面重心遷至東經105.3583°、北緯30.4066°，重心向東南方向偏移了112.75 km。重心緯向變化明顯，表現為向南遷移；而經向變化相對較小，大體表現為向東遷移。糧食播種面積重心南向移動距離大于東向距離，表明糧食生產重點縣在南向上的糧食播種面積變化相對較大。另從90個糧食生產重點縣糧食產量的重心遷移變化來看，2005—2020年，糧食產量的重心在播種面積重心的東北側位置，大體上位于東經105.31°～105.38°、北緯30.42°～30.49°。2005年，糧食生產重點縣糧食產量的重心位于東經105.3138°、北緯30.4820°，到2020年，重心遷移至北緯30.4272°、東經105.3711°，重心向東南方向遷移了109.64 km。從二者重心遷移路徑對比來看，糧食生產重點縣的播種面積和產量重心遷移的協同性較好，均表現為先向東后向南遷移，移動路徑呈現“之”字形；并且二者重心遷移的階段性特征也較為一致，2005—2010年總體向東遷移，2010—2020年總體向南遷移，表明川東與川南地區的糧食生產重點縣產能穩固，且川南地區糧食生產重點縣的產能正日益增強。

圖1 2005—2020年四川省90個糧食生產重點縣糧食產量與播種面積重心遷移路徑Fig.1 Gravity center migration path of grain yield and sown area in 90 key grain production counties in Sichuan province from 2005 to 2020

2.3 糧食生產重點縣糧食生產空間特征

利用ArcGIS 10.2空間分析軟件，選取Queen Contiguty鄰近原則建立空間權重，測度四川省90個糧食生產重點縣2005—2020年糧食產量的全局和局部Moran’sI值。從全局自相關分析(表5)來看，2005—2020年，90個糧食生產重點縣的糧食產量全局Moran’sI值均為正值，且均通過了1%水平的顯著性檢驗，表明90個糧食生產重點縣糧食生產具有顯著的空間自相關特征，即產量相似的地區在地理位置上趨于集聚。并且Moran’sI表現為徘徊上升趨勢，說明這種空間集聚效應正逐步增強。另從空間局部自相關分析來看，2005—2020年，糧食生產重點縣中分布于“高—高”型象限和“低—低L”型象限的縣域數量從16個增至27個(圖2)，所占比重相應地從2005年的17.78%升至30.00%。2005年，重點縣中位于“高—高”型集聚區的縣域數量有10個，其中，成都平原經濟區6個、川南經濟區2個以及川東北經濟區2個；位于“低—低”型集聚區的縣域數量有6個，其中，成都平原經濟區2個、攀西經濟區4個。到2020年，位于“高—高”型集聚區的縣域數量減至9個，其中，成都平原經濟區從6個減至3個，川南經濟區與川東北經濟區各增至3個；而位于“低—低”型集聚區的縣域數量增至18個，成都平原經濟區從2個增至13個，攀西經濟區增至5個。與此同時，2005—2020年，四川省90個糧生產重點縣中，糧食生產位于“高—低”型集聚區和“低—高”型集聚區的縣域數量總體上趨于下降，表明糧食生產重點縣分異演化的態勢正趨于走弱。

表5 2005—2020年四川省90個糧食生產重點縣糧食生產全局Moran’s I

圖2 2005和2020年四川省90個糧食生產重點縣糧食生產 LISA集聚Fig.2 LISA agglomeration of grain production in 90 key grain production counties of Sichuan province in 2005 and 2020

2.4 糧食生產重點縣糧食增產影響因素

糧食播種面積和單產水平是影響糧食增產的兩項最直接因素，其他因素的影響均能反映在播種面積和單產水平的變化上[8]。運用對數平均迪氏分解法(LMDI)對2005—2020年四川省90個糧食生產重點縣糧食增產情況進行因素分解(表6)。經測算，2005—2020年，90個糧食生產重點縣糧食播種面積變化對糧食增產影響為負向效應，單位產量變化對糧食增產則表現為正向效應，總體上單產提升對糧食增產帶來的正向效應大于播種面積減少帶來的負向效應。2005—2020年，90個糧食生產重點縣的糧食增產量累計289.58萬t，占同期全省糧食累計增產量的91.54%，其中，因糧食播種面積減少引致的糧食減產量為20.66萬t，對全省糧食的增產貢獻率為-31.39%，特別是小麥播種面積的大幅減少是造成糧食播種面積下降的最主要原因。與之相對應，2005—2020年，90個糧食生產重點縣因單產水平提升帶來糧食增產量達415.62萬t，即單產提升對全省糧食的增產貢獻率為131.39%，表明單產對于四川省糧食增產有重要支撐作用。2005—2020年，四川省糧食單產提升了14.24%，其中，玉米單產增幅最高，其后依次為薯類、小麥、水稻和豆類。

表6 2005—2020年四川90個糧食生產重點縣糧食增產影響因素分析

2005—2020年，分布在川東北經濟區和川南經濟區的糧食重點縣的糧食增產量占據90個糧食重點縣增產總量的81.08%，并占據同期全省糧食增產量的74.22%，是確保四川省糧食穩定增產的重要區域。其中，川東北經濟區(27個縣域單元)糧食播種面積從179.31萬hm2增至190.22萬hm2，推動糧食增產60.20萬t；糧食單產從5278.75 kg/hm2升至5757.74 kg/hm2，推動糧食增產88.51萬t，二者推動糧食累計增產148.71萬t，對全省糧食增產貢獻率為47.01%。川南經濟區(20個縣域單元)的糧食增產量僅次于川東北經濟區，2005—2020年，該地區糧食累計增產86.07萬t，對全省糧食增產貢獻率為27.21%，其中，因播種面積增加實現的糧食增產量為12.59萬t，因單產提升帶來的糧食增產量為73.48萬t。而作為擁有糧食生產重點縣數量最多且糧食生產資源稟賦最優的成都平原經濟區(34個縣域單元)而言，糧食產量增速卻在持續放緩，15年間糧食累計增產7.35萬t，對全省糧食增產貢獻率僅2.32%，其中，因播種面積減少引致的糧食增產貢獻率為-4131.45%，糧食播種面積的大幅度減少是抑制該地區糧食產量提增的重要原因。此外，攀西經濟區(7個縣域單元)在2005—2020年期間的糧食累計增產量為47.45萬t，對全省糧食增產貢獻率為15.00%，其中，糧食播種面積增加對于該區域的糧食增產貢獻率達到88.02%。

3 討 論

當前，國內外各種不穩定、不確定性因素相互疊加對糧食生產造成的威脅已然成為常態，這種背景下，確保糧食自求平衡，既是中央對四川的要求，也是四川對全國糧食安全肩負的重大責任[9]。基于四川省糧食生產重點縣糧食產能地位和生產時空的變化特色，應從資源狀況、農業科技、政策支撐等方面入手，優化糧食生產空間布局[10-14]。

(1)嚴守耕地底線，確保糧食播種面積不下降。把有限的耕地資源首先用于糧食生產，把最好的耕地優先用于糧食生產，切實規避城鎮化無序擴張和鄉村產業升級對耕地數量和質量的負面影響，防范各種名目下出現耕地占補平衡中的補充數量不到位、質量不到位的問題[15]。

(2)強化科技支撐，進一步提升糧食單產貢獻率。圍繞四川糧食增產共性與關鍵技術攻關，開展水稻、小麥、玉米、大豆和薯類等糧食作物“增糧科技攻關行動”，聚焦高產優質(宜機)良種篩選推廣、高效栽培關鍵核心技術研發、豐產技術集成示范與推廣應用等重點攻關任務，努力實現主要糧食作物單產水平顯著提升。

(3)完善農業生產社會化服務體系，推進適度規模經營[16-17]。支持和鼓勵農業生產社會化服務主體對接分散的小農戶，降低小農戶種糧成本和減少耕地撂荒。檢視既有糧食補貼發放實踐和糧食補貼制度，遵循“誰種糧、誰受益”原則，糧食補貼隨田走而不是隨戶走，逐步推進糧食適度規模經營。

(4)完善政策扶持機制，加快建立糧食生產重點縣利益補償機制。在財政支農資金分配上應進一步向糧食生產重點縣傾斜[18]，獎勵規模應充分考慮各糧食生產重點縣糧食生產的機會成本，頂層設計補償金額、資金發放方式，確保利益補償后糧食生產重點縣人均財政一般公共預算收入水平不低于各省份平均水平，提升糧食重點縣重農抓糧積極性。

4 結 論

(1)2005—2020年，四川省90個糧食生產重點縣的糧食綜合產能穩步提升，糧食產能地位不斷突出，對全省糧食增產貢獻率達到91.54%。

(2)糧食增產貢獻率最高的品種是玉米，其后依次是稻谷、薯類和豆類，小麥對糧食的增產貢獻率為負。

(3)從糧食播種面積和產量重心變化來看，糧食生產重心均表現出先向東后向南遷移的趨勢特征。

(4)90個糧食生產重點縣存在較顯著的空間集聚效應，糧食生產水平相近的縣域在地理空間上趨于集中分布。

(5)糧食單產提升是推動糧食增產的主要驅動力，播種面積減少對于糧食增產效應為負，這又主要歸結于小麥播種面積的大幅減少。