山東省農作物種質資源變化趨勢分析

農業種質資源是保障國家糧食安全與重要農產品供給的戰略性資源，是農業科技原始創新與現代種業發展的物質基礎[1]。山東省是傳統農業大省，地處中國東部、黃河下游，擁有廣闊的耕地資源和適宜的氣候條件，農產品品類繁多，糧食、蔬菜和水果在全國占有重要的地位，被譽為中國的“渤海糧倉”“菜園子”和“果籃子”。按照國家統一部署，山東省分別于1956-1957年、1979-1983年開展了兩次農作物種質資源普查[2]，共充實到國家庫資源14483份，對于豐富我國農作物種質資源庫，保障國家糧食安全、生物產業發展和生態文明發揮了巨大作用。近年來，我國組織了“貴州農業生物資源調查”[3-7]、“西北干旱區抗逆農作物種質資源調查”[8-12]“沿海地區抗旱耐鹽堿優異性狀農作物種質資源調查”[13-15]、“云南及周邊地區農業生物資源調查”[16-17]，以及“三峽庫區糧食與農業植物遺傳資源考察”“贛南粵北糧食與農業植物遺傳資源考察”“防沙治沙特種植物遺傳資源調查、評價和利用”等專項資源考察收集行動[18-19]，在資源收集、鑒定評價及共享等方面取得了顯著成效。

第二次種質資源普查已時間久遠，由于農作物種質資源生存環境發生了巨大變化，全省農作物種質資源的種類、分布及種植等情況也逐漸發生較大改變。一是耕作制度、種植結構和農業經營方式的變化，大量優良育成品種得到推廣普及，導致大量地方品種迅速消失。二是受氣候特別是城鎮化、工業化和現代化快速發展的影響，導致大量野生近緣植物資源因其賴以生存繁衍的棲息地遭受破壞而急劇減少。三是人們對保護資源的重要性理解不深刻、認識不到位，一些古老品種瀕臨滅絕。因此，我國于2015年啟動了“第三次全國農作物種質資源普查與收集行動”，山東省于2020年4月啟動了農作物種質資源普查與收集行動，歷經3年順利完成任務，使一大批古老、珍稀、特有、名優的作物地方品種和野生近緣植物種質資源得以安全保存。

基于山東省第三次農作物種質資源普查數據，深入分析人口、土地變化，農作物品種更替以及農作物種植結構變化等情況，以期揭示農作物種質資源的演變規律，預測發展趨勢，為有效保護山東省農作物種質資源、豐富我國保存的農作物種質資源的數量和多樣性、防止具有重要潛在利用價值種質資源的滅絕提供數據支撐和理論指導。

1研究區域與研究內容

1.1研究區域本次普查覆蓋地區為山東省133個農業縣（市、區）。

1.2研究目標基于山東省第三次全國農作物種資源普查與收集行動普查數據進行分析，明晰人口、土地變化，農作物品種更替，農作物種植結構變化等情況，從作物品種資源的興衰變化情況了解山東省種質資源的變化趨勢。

1.3研究內容根據《第三次全國農作物種質資源普查與收集行動實施方案》及《山東省農作物種質資源普查與收集行動實施方案》的技術規范，對133個農業縣（市、區）開展各類農作物種質資源的全面普查，普查時間節點分別為1956年、1981年和2014年，每個縣（市、區）分別產生3個時間節點的普查表格，本研究主要對糧食作物、經濟作物、蔬菜、果樹4類作物的種植歷史、栽培制度、品種更替、社會經濟和環境變化等相關信息進行統計分析，明確4類作物種質資源種類、多樣性及其消長狀況等。

1.4數據統計與分析利用Excel、SPSS等統計軟件進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1人口、土地變化情況如表1所示，1956-2014年山東省總人口增幅達 65.51% ，而農業人口增幅僅為 8.40% ，農業人口占比下降趨勢明顯。全省總面積保持穩定，耕地面積穩中有降，人均耕地面積由1956年的 0.16hm² 下降至2014年的 0.08hm² ，降幅達 50.00% 。

2.2農作物品種更替情況

2.2.1品種數量變化如圖1所示，山東省糧食作物、蔬菜、果樹、經濟作物4類作物的品種總數量在1956-2014年之間呈增長趨勢，2014年品種總數量為12797份，是1956年品種總數量的2.80倍。地方品種持續大幅度減少，2014年地方品種總數量僅1058份，相比1956年降幅高達 70.06% 。培育（引進）新品種數量快速增長，2014年培育（引進）新品種總數量為11739份，較1956年增加了10.36倍

表1山東省人口及土地變化情況

圖1山東省作物品種變化情況

1956年果樹、蔬菜、經濟作物、糧食作物4類作物品種數量依次增多，前3類作物品種數量均低于1000份，而糧食作物品種數量高達2622份。2014年糧食作物、蔬菜、果樹、經濟作物4類作物品種數量分別增長至3879份、6469份、1441份、1008份，較1956年增幅分別為 47.94%.898.30%.157.32% 、36.77% 。1956-2014年4類作物除了果樹地方品種數量保持相對穩定，其他3類作物地方品種數量均呈下降趨勢，糧食作物、蔬菜、經濟作物降幅分別高達 88.94%.34.66%.89.07% ；地方品種占比下降明顯，糧食作物、蔬菜、果樹、經濟作物分別由1956年的 75.17%.96.60%.67.68%.75.71% 下降至2014年的 5.62%.6.32%.25.68%.6.05% 。4類作物培育（引進）新品種數量均增加迅猛，2014年糧食作物、蔬菜、果樹、經濟作物培育（引進）品種較1956年分別增加了4.62倍、274.45倍、4.92倍、4.29倍。

2.2.2地方品種變化趨勢自1956年以來，山東省糧食作物地方品種以年均30種的速度在消失，1956-2014年山東糧食地方品種變化趨勢符合指數增長模型（ y=2E^+35e-0.038x R²=0.9943 ），利用GROWTH函數預測得知，2032年山東省糧食作物地方品種數量將不足2014年的 50% （圖2）。1956-2014年山東省蔬菜地方品種變化趨勢符合多項式增長模型 y=-0.1606x²+634.03x-624909 R²=1 ），利用LINEST函數預測得知，2047年山東省蔬菜地方品種數量將基本滅絕（圖3）。山東省經濟作物地方品種以年均9種的速度在消失，1956-2014年山東經濟作物地方品種變化趨勢符合指數增長模型 y=2E^+35e-0.038x R²=0.9946 ），利用GROWTH函數預測得知，2034年山東省經濟作物地方品種數量將不足2014年的 50% （圖4）。山東省糧食作物、蔬菜、果樹、經濟作物4類作物地方品種總數量以年均43種的速度在消失，1956-2014年山東省4類作物地方品種變化趨勢符合指數增長模型（ y=E+ 21e-0.021x， R²=0.9911 ），利用GROWTH函數預測得知，2047年山東省4類作物地方品種數量將不足2014年的 50% （圖5）。

圖2山東省糧食作物地方品種變化趨勢

圖3山東省蔬菜地方品種變化趨勢

圖4山東省經濟作物地方品種變化趨勢

圖5山東省4類作物地方品種變化趨勢

2.3農作物種植結構變化情況1956-2014年山東省糧食作物、蔬菜、果樹、經濟作物4類作物總種植面積基本保持穩定，維持在1100萬 hm² 左右。糧食作物種植面積占比最高，經濟作物、蔬菜次之，果樹最低。糧食作物、經濟作物在4類作物總種植面積的占比分別由1956年的 85.80%.13.32% 下降至2014年的 74.78%.11.63% ，蔬菜、果樹種植面積在4類作物總種植面積的占比由1956年的 0.52% 、0.36% 提高至2014年的 9.19%.4.39% 。

2.3.1糧食作物種植結構變化山東省糧食作物總種植面積總體平穩。如表2所示，1956-2014年主糧作物總種植面積較為穩定，小麥種植面積穩定在340.00萬 hm² 以上，玉米、水稻種植面積呈快速上升趨勢，而大豆種植面積持續下降;以谷子、高梁為主的雜糧種植面積自1956年超呈斷崖式下降。甘薯、馬鈴薯種植面積在1956-1981年保持穩定；甘薯在1981-2014年種植面積大幅度下降，2014年種植面積僅為1981年種植面積的1/10左右；馬鈴薯在1981-2014年種植面積迅速增加，2014年種植面積為1981年種植面積的16倍。

表2山東省糧食作物種植面積變化情況

自1956年以來，山東省主要糧食作物地方品種總種植面積銳減，2014年多數糧食作物地方品種總種植面積接近于無。主糧作物僅有大豆還存在少量地方品種種植面積，相對于1956年135萬 hm² 的總種植面積，1981年、2014年降幅高達 95.78% 、99.90% ;雖然谷子、高粱等雜糧作物及甘薯地方品種仍有一定種植面積，但下降幅度也十分明顯（圖6）。

圖6山東省主要糧食作物地方品種種植情況

2.3.2蔬菜作物種植結構變化如表3所示，自1956年以來，山東省蔬菜總種植面積大幅度增加，特別是自1981年以來，蔬菜總種植面積呈井噴式增長，較1956年全省蔬菜6.01萬 hm² 的總種植面積，1981年增加了6.65萬 hm²，2014 年增加了95.08萬 hm² ;僅有番茄、茄子、大蒜等少數蔬菜在1956-1981年期間種植面積略有下降。

表3山東省蔬菜種植面積變化情況

山東省大白菜、蘿卜、西瓜、辣椒、姜、大蔥6種主要蔬菜作物在1956-2014年之間，地方品種種植總面積持續增長，較1956年6種主要蔬菜地方品種種植總面積2.31萬 hm² ，1981年增加了1.89倍，2014年增加了4.55倍。蘿卜、辣椒、姜、大蔥4種蔬菜地方品種種植面積持續增長，其中姜的增幅最為明顯，2014年地方品種種植面積是1956年種植面積的139.98倍。1956-1981年大白菜地方品種種植面積快速增長，增幅達 333.37% ，之后呈下降趨勢，2014年種植面積下降至1981年的 67.67% 。西瓜地方品種種植面積持續下降，2014年地方品種種植面積基本為0（圖7）。

圖7山東省主要蔬菜作物地方品種種植情況

2.3.3果樹作物種植結構變化 1956-2014年山東省果樹總種植面積整體呈快速增加趨勢，對比1956年全省果樹種植面積，1981年增加了9.14萬 hm² 2014年增加了44.17萬 hm² （表4）

表4山東省主要果樹種植面積變化情況

山東省蘋果、桃、棗、杏、板栗5種主要果樹1956-1981年地方品種總種植面積大幅增加，增加了7.80萬 hm² ，蘋果地方品種種植面積增加尤為明顯，增加近10倍。1981-2014年地方品種總種植面積下降明顯，降幅達 55.77% ，蘋果、板栗地方品種種植面積呈下降趨勢，蘋果地方品種種植面積降幅達 95.88% ;桃、棗、杏地方品種種植面積穩中有升，桃地方品種種植面積明顯增加，增加約9倍（圖8）。

圖8山東省主要果樹地方品種種植情況

2.3.4經濟作物種植結構變化1956-1981年全省經濟作物總種植面積穩中有升，1981-2014年明顯下降，降幅為 21.91% 。1956-1981年除了花生、芝麻等少數作物種植面積呈下降趨勢，其他主要經濟作物種植面積呈增加趨勢。1981-2014年棉花、油菜、芝麻、煙草、桑樹等主要經濟作物種植面積大幅度下降，花生種植面積穩中有升，增幅為16.89% ，茶樹種植面積增加迅猛，增幅高達 30% （表5）。

表5山東省主要經濟作物種植面積變化情況

山東省棉花、花生、芝麻、煙草、桑樹5種主要經濟作物1956-2014年地方品種總種植面積持續大幅度減少，2014年僅有芝麻和桑樹有極少面積的地方品種種植（圖9）。

圖9山東省主要經濟作物地方品種種植情況

3 討論與結論

山東是傳統的農業大省，是我國糧食、蔬菜、北方水果的主要產地。本研究結果表明，隨著工業經濟和現代農業的快速發展，山東省種植結構發生了重大變化。第一，人口增長迅速，人均耕地面積減少。1956-2014年，山東省總人口增長迅猛，而農業人口占比降低；耕地面積穩中有降的現狀下人均耕地面積大幅度下降，這與20世紀90年代實施退耕還林工程和21世紀城市化進程推進息息相關。隨著工業化與城市化發展進程加快，農村青年外流、農業人口老齡化、農業機械化水平提高、土地承包流轉等原因導致農業人口占比下降。第二，農作物種植結構發生重大變化，地方品種消失嚴重。農業種植結構調整是經濟行為，在市場經濟體制下可以實現對水土資源的最優化。隨著現代農業科學技術的發展及國家對產業的結構調整，大量培育、引進的新品種涌入導致作物品種總量迅速增加，同時也嚴重壓縮了地方品種的生存空間，地方品種數量持續大幅度減少。許多地方老品種存在產量低、抗性差、經濟效益低等不足，同市場流通的新品種比較，缺乏市場競爭力，加劇了農作物古老種質資源的減少或消失，從而導致農業生物資源多樣性降低，品種遺傳基礎日益狹窄。隨著土地流轉政策的推行、規模化種植的推進，作物品種向優質特色品種及高產穩產大品種發展，山東省糧食作物、經濟作物種植面積穩中有降，蔬菜、果樹產業蓬勃發展，種植面積迅速增加；糧食作物、經濟作物地方品種種植面積接近于零，僅有少量作物仍有種植；蔬菜、果樹2類作物部分地方品種種植面積持續增長。地方品種生存空間越發困難，經濟越發達地區農作種質資源保護危機愈發嚴重[20-21]

基于普查數據分析預測，山東省蔬菜地方品種2047年將基本滅絕，2034年經濟作物地方品種將不足2014年的1/2，2059年糧食作物地方品種將下降至2014年的1/10。山東省作物地方品種，特別是蔬菜、糧食作物、經濟作物等地方品種消失嚴重，如不及時采取有效措施進行收集保護，地方品種將消失殆盡[14，22]

今后30年山東省地方品種消失風險加劇，應加強農作物種質資源的保護意識，及時開展資源調查，采取有效措施對地方品種、野生近緣植物種質資源進行搶救性收集保護，這對豐富我國農作物種質資源多樣性、防止具有重要潛在利用價值種質資源的滅絕、推動作物品種創新、促進農業可持續發展具有重要的意義。

致謝：對本文數據作出貢獻的所有參與山東省第三次全國農作物種質資源普查與收集行動的普查和調查隊隊員、專家，在此一并感謝！

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