糧食主產區（河南）糧食生產時空變化特征及其因素貢獻分析

◎ 吳 濤，宋 江，付紹敏，郭保穩

（北京航天長城衛星導航科技有限公司，北京 100000）

糧食安全是關系我國經濟發展和政治穩定的戰略性問題[1-2]，2021 年，我國糧食總產量達到68 285 萬t，糧食主產省份糧食總產量達53 602 萬t，占全國糧食總產量比重為78.5%。2023 年，中央一號文件提出要抓緊抓好糧食和重要農產品穩產保供，確保全國糧食產量保持在0.65 萬億kg 以上，各省（自治區、直轄市）都要穩住面積、主攻單產、力爭多增產。因此，研究糧食主產區糧食生產，對于我國實現持續糧食安全具有重要的現實意義。河南省位于我國中東部、黃河中下游，是全國人口大省，也是農業大省。根據國家統計局統計，2021 年河南省糧食總產量為6 544.20 萬t，占全國糧食總產量的9.58%，位居全國第2 位。在此背景下，探討河南省糧食生產時空變化特征及其貢獻因素，對于提高河南省糧食生產能力、有效保障國家糧食安全至關重要。

近年，國內學者對糧食主產區糧食生產的時空變化[3-7]及其影響因素[8-10]進行了一些研究，其中，張利國和王慧芳從糧食播種面積、糧食總產量和糧食單產等方面詳細剖析了主產區糧食綜合生產情況[11]；吳玲和劉騰謠認為，糧食生產區域變化對糧食主產區的影響效應具有兩面性[12]。縱觀現有文獻，對糧食主產區的研究已逐漸由宏觀尺度向中微觀尺度轉變，對于省域內部糧食生產的研究也逐步深入，但對我國糧食生產第二大省的河南省研究仍相對不足，對于省域內部糧食生產格局變化仍不清晰。鑒于此，本文基于1978—2021 年河南省糧食總產、單產和播種面積等數據，運用GIS 技術和LMDI 模型，分析河南省及其內部各市糧食產量變化結構及主要貢獻因素，旨在把握糧食主產區省域內部糧食生產時空變化及其發展趨勢，以期為河南省糧食生產布局優化、區域糧食可持續發展，提供理論依據。

1 研究方法和數據來源

1.1 研究方法

（1）時間序列分析法和基于GIS 的空間布局變化分析法。時間序列分析法強調一種區域性數據的時間變化分析。本文通過1978—2021 年河南省糧食產量相關數據，分析其時間變化特征，以便了解這些數據的內在動因。此外，本研究運用GIS 軟件，分析河南省各市1996—2021 年糧食總產量的年均增長率以及2021 年人均糧食產量的區域空間分布，以此分析河南省糧食生產空間變化的特征。

（2）LMDI 因素分解模型。根據河南省糧食統計數據的特點，本研究將河南省糧食總產量變化的貢獻因素分為種植面積效應和糧食單產效應。為比較2 種貢獻因素的具體大小，采用LMDI 因素分解法對其進行分解。Ang 提出的對數平均迪氏分解方法（Logarithmic Mean Weigh Division Index Method，LMDI），能消除分解過程中的殘差和“0”值問題，提高分析結果的準確程度[13]，具體因素分解研究方法如下。

對于某一區域糧食總產量的變化可以分為播種面積導致的產量變化和糧食單產導致的產量變化之和：

式（1）中：△Gi表示區域i 的糧食總產量變化；△Gsi、△Gai分別表示區域i 由播種面積和糧食單產導致的產量變化。對△Gsi、△Gai進一步分解可得到2 種貢獻因素的具體大小。

式（2）和（3）中：△Goi、△Gti分別代表區域i 期初和期末的糧食產量；Soi、Sti分別代表區域i 期初和期末的播種面積；aoi、ati分別代表區域i 期初和期末的糧食單產水平。

在計算出播種面積和糧食單產對糧食總產量變化的具體貢獻量后，將其除以糧食總產量變化，得到播種面積和糧食單產對糧食產量變化的貢獻比率，即因素貢獻率。

式（4）（5）（6）中：Psi、Pai分別表示區域i播種面積和糧食單產對糧食總產量變化的貢獻率[14]。

1.2 數據來源

本研究分析的河南省糧食生產時空變化及其貢獻因素的社會經濟統計數據，主要來源于《中國統計年鑒》（1978—2021）和《河南省統計年鑒》（1978—2021）。根據得出的糧食總產量、糧食單產量、人均糧食產量，以及歷年播種面積等時間序列數據，對河南省糧食生產時空變化及其貢獻因素進行分析。

2 實證分析：以河南省為例

2.1 糧食生產時間變化特征

河南省糧食總產量和單產量增速較快，人均糧食產量逐年穩步上升，且在全國糧食生產中的地位日趨提高。河南省糧食總產量由1978 年的2 097.40 萬t 增長到2021 年的6 544.20 萬t，增加了4 446.80 萬t，增長率為212.01%，年均遞增率為3.01%，比全國同期水平高1.03 個百分點；糧食單產量由1978 年的2 298.95 kg·hm-2增長到2021 年的6 075.02 kg/hm2，增加了3 776.07 kg/hm2，增長率為164.25%，年均遞增率為2.55%；在人均糧食產量方面，1982 年河南省人均糧食產量最低，為294.87 kg/人，之后逐年上升，到2020 年達到最高，為592.21 kg/人。此外，河南省糧食總產量占全國糧食總產量的比重從1978 年的6.88%增長到2021 年的9.58%，增長了2.7個百分點（見表1）。

表1 1978 年以來河南省糧食生產狀況表

2.2 糧食生產空間變化特征

（1）東南部地區糧食總產量占全省糧食總產量半數以上，且年均糧食增長率相對較高。2021 年，河南省糧食總產量為6 544.2 萬t，其中，周口市糧食總產量最高，達到923.7 萬t，濟源市糧食總產量最低，為23.54 萬t。糧食總產量大于500 萬t 的市有5個，分別為南陽市、商丘市、信陽市、周口市和駐馬店市，主要集中在河南省的東南部地區，其糧食總產量共3 725.74 萬t，占河南省2021 年18 個市糧食總產量的56.93%。1996—2021 年，河南省各市之間的年均糧食增長率最大相差3.32 個百分點。其中，年均糧食增長率最高為駐馬店市2.84%，最低為濟源市-0.48%。年均糧食增長率大于2.00%的市有10 個，約占河南省總市的55.56%；年均糧食增長率小于0的市有2 個，約占河南省總市的11.11%；而年均糧食增長率0～2.00%的市有6 個，約占河南省總市的33.33%。年均糧食增長率超過2.00%的主要集中在南陽盆地和東部平原地區，這些地區土壤肥沃，水源充足，因此成為重要的農耕區（如圖1）。在人均糧食產量方面，2021 年，河南省東南部地區人均糧食產量較高（如圖2）。

圖1 河南省1996—2021 年年均糧食增長率的空間分布圖

圖2 河南省2021 年人均糧食產量的空間分布圖

2021 年，河南省各市人均糧食產量超過700 kg/人和低于300 kg/人的分別為4 個和8 個，約占河南省總市的22.22%和44.44%；人均糧食產量為300～500 kg/人的市有4 個，約占河南省總市的22.22%；而人均糧食產量500～700 kg/人的市有2 個，約占河南省總市的11.11%。在區域分布上，河南省人均糧食產量最低的為鄭州市148.51 kg/人，最高為駐馬店市833.16 kg/人。從圖2 能夠看出，東部平原地區的人均糧食產量相對較高，其中，駐馬店市尤為突出。而人均糧食產量低于500 kg/人的市主要分布在自然條件相對較差、耕地面積相對較少的豫西地區。

（2）累計糧食增產量主要分布在東部和南部地區，達到全省增產量的半數以上。河南省18 個市中，只有鄭州市和濟源市糧食產量下降，其余16 個市糧食產量均上升。其中，糧食增產量大于200 萬t 的市有5 個，分別為南陽市、商丘市、信陽市、周口市和駐馬店市，均集中在河南省的南陽盆地和東部平原地區，累計增產量達1 661.2 萬t，占河南省同期糧食增產量的66.5%。其中，駐馬店市的糧食增產量最多，達416.49 萬t。

2.3 糧食生產因素貢獻分析

（1）糧食單產對糧食增產的貢獻率高于播種面積對糧食增產的貢獻率。如表2 所示，1978—2021 年，糧食總產量增加4 446.8 萬t，其中，播種面積的累計貢獻量為920.1 萬t，占糧食增產總量的20.70%；單產的累計貢獻量為3 526.70 萬t，占糧食增產總量的79.30%。由此可見，河南省糧食增產主要依靠糧食單產的貢獻率。

表2 1978 年以來河南省播種面積、單產對糧食產量變化的累計貢獻狀況表

進一步發現，在2005 年之前，河南省播種面積的貢獻量多次出現負值。根據《河南省土地利用總體規劃（2006—2020）》顯示，造成這一現狀的原因在于，2005 年之前，由于非農建設用地大量侵占、耕地后備資源不足、開發利用制約因素較多等因素，致使可耕地面積不斷減少；而在2005 年之后，由于耕地保護力度的加強以及土地產權管理的強化，耕地銳減的勢頭基本得以遏制[15]。至此，播種面積的貢獻量逐年增加，成為糧食總產量增加的主要因素之一。

（2）糧食單產在各市間的累計效應大于播種面積的累積效應。LMDI 分解結果表明，2001—2021 年，河南省18 個市中，有2 個市的糧食播種面積累計效應為負值，分別為鄭州市和三門峽市，如圖3 所示，這些市主要分布在豫西以及豫中地區。這是由于豫西地區多山且耕地分散，農耕難以實行機械化操作，可耕地面積相對匱乏；豫中地區處于中原經濟核心區，城鎮化發展進程較快，建設用地指標的增加，使得豫中地區可耕地面積逐漸減少[16]。而其余16 個市的糧食播種面積累計效應為正值，其中，南陽市、商丘市、信陽市、周口市和駐馬店市的播種面積效應均在100 萬t 以上，較大程度上促進了全省的糧食產量增加，原因在于這些市分布于河南東南部的平原地區，地勢平坦、水源充足，成為河南省糧食生產的主要農耕區。

圖3 1996—2021 年河南省播種面積及糧食單產的累積效應圖

在糧食單產方面，河南省18 個市的糧食單產累計效應均為正值，糧食單產效應變化最不顯著的市主要分布在豫西和豫中地區，受到自然條件的限制，這些地區的土地利用率較低，因而糧食單產也相對較低。而處于河南省東南部的信陽市、周口市和駐馬店市，由于優渥的農耕環境，其糧食單產效應最為顯著，均在300 萬t 以上。總之，糧食播種面積的下降是導致濟源市糧食產量下降，以及豫西和豫中地區其他市糧食產量增加不顯著的主要原因；糧食單產提升和糧食播種面積擴大，則是河南省東部和南部地區糧食產量快速增加的主要原因。

3 結論與建議

糧食主產區的糧食生產直接關系到我國糧食安全戰略的實現。本文以河南省為糧食主產區的典型代表，運用GIS 技術和LMDI 模型，依托糧食產量、人均糧食產量、糧食單產以及播種面積等統計數據，定量分析了河南省2001—2021 年糧食產量的時空變化特征，以及省域內部的糧食生產差異，得出如下研究結論。①2001—2021 年，河南省糧食總產量和單產量增速較快，人均糧食產量逐年穩步上升，且河南省在全國糧食生產中的地位日趨提高，但在2016 年之后，糧食產量出現一定程度的下降。②河南省東南部地區糧食總產量及累計糧食增產量，均占全省糧食總產量50%以上，且年均糧食增長率相對較高。就2016 年來看，河南省東部平原地區的人均糧食產量相對較高，其中，駐馬店市尤為突出。③糧食單產和播種面積是糧食總產量變化的主要貢獻因素，河南省糧食單產對糧食增產的貢獻率要高于播種面積對糧食增產的貢獻率。糧食單產在各市間的累積效應大于播種面積的累積效應，LMDI 分解結果表明，河南省18 個市中有2個市的糧食播種面積累計效應為負值，主要分布在豫西以及豫中地區；18 個市的糧食單產累計效應均為正值。

為此，本文提出以下建議。①當前，河南省化肥施用折純量和農藥施用實物量均呈逐年遞增的趨勢，盡管目前糧食單產的提高主要依靠農藥、化肥的使用，農藥、化肥的使用量不斷提升，但利用率并不高，長此以往，不僅容易引發嚴重的農業面源污染，而且會導致耕地質量的下降，不利于糧食產量的持續增加。因此，相關部門應增強對土壤污染的監測，嚴格控制農藥、化肥的使用量，提高土地質量。②加強職業農民培訓，提升農業勞動力素質，進一步提高農業機械化水平，適應現代農業建設的需要。此外，通過推廣北斗科技在農機行業的應用，進一步提高農業機械化發展水平，也是彌補農業勞動力不足的有效途徑。③優化農業產糧區域布局，科學合理劃定省內優勢產糧布局規劃，對產糧集中縣（市）加大獎勵力度。河南省糧食產量主要依靠東南部地區，因此，相關部門應當抓緊研究制定優勢產糧區建設標準，完善激勵機制和支持政策，層層落實建設管護主體責任。