陜西省糧食播種面積及其產量動態與預測

劉妍妮

(陜西交通職業技術學院，陜西 西安 710018)

0 引言

在全球糧食儲備減少和國際糧價高漲的嚴峻形勢下，著眼于耕地保護、糧食生產的階段性和區域差異性，揭示區域耕地安全和糧食生產變化及其成因，是當前農業地理學亟需探討的科學命題和實現國家及區域糧食安全的必然選擇[1]。近年來，眾多學者基于不同角度和時空尺度,分析了糧食供需關系及成因、耕地生產能力變化、影響糧食安全的因素、區域糧食安全預警、糧食產量模型及其預測、產量波動、耕地與糧食產量關系等[2]。在省域尺度上基于統計數據研究糧食產量的成果較多[3-4]，但研究內容沒有分析糧食產量結構、種植結構等，不足以說明糧食產量變化特征；且對于未來糧食產量變化通常采用回歸模型或GM(1，1)模型進行預測[5-7]，缺乏對兩者預測結果的比較與分析。 因此,基于上述省域尺度上糧食產量研究存在的問題，以陜西省為例，利用統計數據分析建國以來全省農作物播種面積、糧食播種面積、主要作物播種面積、糧食總產量和主要作物產量變化及影響糧食產量的因素，并利用模型預測未來10年的糧食產量趨勢，以期為全省農業生產和糧食安全戰略提供依據。

1 研究區域概況與研究方法

1.1 研究區域概況

陜西省(31°42′～39°35′ N，105°29′～111°15′ E)地處我國黃河中游，地域狹長，地勢南北高、中間低，包括山地、平原、高原、盆地和峽谷等多種地形，南北長870 km，東西寬200～500 km，面積20.58×104km2，轄10 市1 區。從北到南可分為陜北高原、關中平原、秦巴山地3 個地貌區。全省以秦嶺為界，南北河流分屬長江水系和黃河水系。該區受季風氣候和大陸性氣候的影響較明顯，由南至北具有北亞熱帶濕潤氣候、暖溫帶半濕潤氣候和暖溫帶、溫帶半干旱氣候的特征；陜北黃土高原的年均氣溫為9 ℃，關中平原為13 ℃，陜南漢江谷地則達15 ℃；全省年均降水量680 mm，南北差別較大，陜北僅400 mm，陜南則在900～1000 mm以上[8]。2010年，全省總人口3735 萬，全年生產總值10123.48億元，人均生產總值27133元。據抽樣調查，全年糧食播種面積315.97×104hm2，其中夏糧132.07×104hm2、秋糧183.9×104hm2；糧食總產量1164.90×107kg，其中夏糧449.3×107kg、秋糧715.6×107kg。

1.2 研究方法

研究所用數據主要來源于《陜西省統計年鑒》(1981～2011年)[8]，使用Excel 2003軟件進行統計分析；使用DPS軟件建立回歸分析模型和GM(1，1)模型預測未來10年全省糧食產量狀況，并應用參數分析法探討了不同影響因素與糧食產量之間的相關關系，回歸分析模型用判定系數R2來確定模型的可用性。

2 結果與分析

2.1 播種面積變化

全省播種面積變化較為劇烈。由圖1可知，全省農作物面積在波動變化中呈降低趨勢；1949～1960年是農作物耕種面積第一個增加階段，這一時段內，經歷了農民等對戰后廢棄農地進行恢復和開墾、3年經濟恢復時期等，土改運動極大地提高了農民的生產積極性，播種面積從1949年的474.34×104hm2增加到1960年的569.03×104hm2，凈增加94.96×104hm2，年均增加8.63×104hm2。1960～1962年出現了短暫的農作物播種面積下降，這主要是由3年自然災害影響造成的。1962～1965年農作物播種面積進入第二個增長階段，增加了28.73×104hm2。1966～1985年農作物播種面積進入了第二個下降階段，這一時期經歷了文化大革命和改革開放；文化大革命使耕地面積減少了44.36×104hm2，而改革開放使耕地面積減少了58.32×104hm2。1985～1992年是農作物播種面積第3個增加階段，播種面積增加了20.61×104hm2，這是由于該時期全省土地開發、土地整理和復墾以及農業結構調整的力度較大，耕地面積增加，播種面積也相應有所增長。1993～2003年，播種面積進入了第三個下降階段，其中以1998～2003年下降最明顯，這主要與國家和地方1998年實施退耕還林還草工程有關。2003～2007年播種面積進入了第四個增長階段，主要原因是耕地占補平衡政策的大力實施，共增加44.22×104hm2。2008～2010年進入了第四個下降階段，主要是由于全省城市化進程加快造成的。

糧食播種面積的變化與農作物播種面積的變化基本一致，總體呈現下降趨勢。1949年全省糧食播種面積為421.21×104hm2，1956年增加到493.31×104hm2，建國后7年時間糧食播種面積增加了72.10×104hm2；隨后開始下降，1959年面積為432.83×104hm2，接著進入第二個增加階段，到1966年，增加到491.19×104hm2。1967～2003年呈現持續下降趨勢，其后到2007年進入第三個增長階段，隨后又進入下降期，2010年全省糧食播種面積為315.97×104hm2。61年時間里，全省糧食播種面積下降了105.24×104hm2，年均下降1.73×104hm2(圖1)。糧食播種面積占農作物播種面積的比例體現了糧經比狀況，事關一個地區糧食安全問題。全省的糧食播種面積占農作物播種面積的比例呈現下降趨勢，從1949年的88.8%下降到2010年的75.49%。

陜西省糧食由夏糧和秋糧構成。1949～2010年，夏糧和秋糧播種面積整體均呈現下降趨勢，播種面積分別減少了70.33×104和34.7×104hm2，年均減少量分別為1.13×104和0.56×104hm2，夏糧播種面積減少量是秋糧減少量的2倍(圖2)。夏糧播種面積占糧食播種面積比例呈下降趨勢，從1949年的48.1%下降到2010年的41.8%，下降了6.3個百分點；秋糧播種面積占糧食播種面積的比例呈上升趨勢，從1949年的51.9%上升到2010年的58.2%，上升了6.3個百分點(圖3)。

圖1 農作物與糧食播種面積

圖2 糧食播種面積

圖3 不同糧食播種面積占總糧食播種面積比例

2.2 糧食產量變化

全省糧食總產量基本呈增長趨勢，從1949～2010年增長了833.9×107kg，年均增長13.67×107kg(圖4)。陜南、陜北和關中3個地區的糧食產量研究時段內基本呈增加趨勢，其中關中糧食產量占全省產量比例在60%～70%之間，陜南呈下降趨勢，陜北呈增加趨勢；如1985年陜南、陜北和關中3個地區的糧食產量占當年全省糧食產量的比例分別為27.4%、11.36%和61.24%，2010年則分別為19.43%、17.26%和63.3%。各地市的產量差異較大，產量由大到小的順序基本是渭南、西安、咸陽、寶雞、榆林、漢中、安康、商洛、延安和銅川；1985～2010年間，糧食產量增加超過50×107kg的有榆林(107.33×107kg)、渭南(107.09×107kg)、西安(71.55×107kg)、咸陽(71.12×107kg)、寶雞(65.27×107kg)，延安、安康、商洛和銅川分別增加了32.14×107、15.79×107、15.55×107和10.93×107kg，漢中減少了12.77×107kg，這與該市坡耕地較多且多位于林區，在實施天然林保護和退耕還林還草工程后，不適合的耕地全部退耕還林有直接關系。總體來看，位于關中地區的地市糧食產量要比其他地區產量高。

夏糧和秋糧的總產量與糧食總產量變化趨勢基本一致，1949年全省秋糧159×107kg，夏糧172×107kg，2010年秋糧和夏糧總產量為715.6×107和449.3×107kg，61年來秋糧和夏糧產量分別增加了556.6×107和277.3×107kg，年均增加了9.12×107和4.55×107kg，秋糧增加量占糧食增加總量的66.75%(圖4)。夏糧和秋糧占糧食總量的比例，除了個別年份外，其余均是秋糧高于夏糧；1949年秋糧和夏糧產量占糧食總產量的比例分別為48.09%和51.01%，到了2010年兩者比例為61.43%和38.57%，秋糧比例增加了13.34個百分點，夏糧比例降低了13.34個百分點(圖5)。因此，秋糧的總產量、總增加量、年均變化量和比例高于夏糧的相應指標。

圖4 不同糧食產量及糧食總產量變化

圖5 夏秋糧產量占糧食總產量的比例

小麥是夏糧的主要作物之一，小麥產量基本呈增加趨勢，從1949年的133.5×107kg增加到2010年的403.8×107kg，增加了270.3×107kg，年均增加4.43×107kg；從多年比例看，小麥產量占夏糧總產量的74%以上，特別從1978年改革開放后，小麥產量占夏糧總產量的比例在80%～90%之間(圖6、圖7)。玉米是全省秋糧的主要作物之一，其產量變化趨勢與小麥基本一致，從1949年的56×107kg增加到2010年的532.2×107kg，增加476.2×107kg，年均增加7.81×107kg；多年占秋糧產量的比例亦呈增加趨勢，從1949年的35.22%增加到2010年的74.37%(圖6、圖7)。由此可知，小麥和玉米是全省的主要糧食作物，這與陜西農用地分等及產能核算結果一致。

圖6 小麥和玉米產量變化

圖7 小麥和玉米產量比例變化

2.3 糧食產量相關關系及預測

影響糧食產量的因素有很多，根據現有數據，選擇了水澆地、水田、旱地、耕地、糧食播種面積、機耕面積、復種指數和折純后化肥使用量8個因素來探討與糧食產量之間的關系(表1)。與糧食產量呈正相關關系的5個因素中，機耕面積影響最大，其次是水澆地面積、化肥施用量和復種指數，水田影響最小。而旱地、耕地和糧食播種面積3個因素與糧食產量呈負相關關系。

對未來的糧食產量變化分別使用回歸分析和GM(1，1)模型獲得。利用DPS軟件建立線性、對數、多項式、乘冪、指數和移動平均6種回歸模型，通過比較R2，最終確定了使用多項式中的二次回歸模型進行糧食產量預測，其模型為x(t)=-0.072×t2+19.395×t+281.749 (R2=0.895)。而GM(1，1)模型預測結果進行檢驗的常用方法是后驗差檢驗法；如果方差比C<0.35且小誤差概率P>0.95，那么模型是可靠的，結果是可信的；其模型為x(t+1)=25999.507546e0.017526t-25668.177546，方差比C=0.3498<0.35，小誤差概率P=1.0000>0.90，滿足預測分析的要求。根據預測，二次回歸分析模型的2015年全省糧食總產量為1258.01×107kg，2020年為1304.94×107kg，GM(1，1)模型的2015年全省糧食總產量為1436.19×107kg，2020年為1567.73×107kg。2個模型預測的結果均是未來糧食產量會有所增加，這與糧食產量隨著管理水平、耕作技術水平、糧食品種、水利設施、肥料使用等不斷提高而增加相符。根據全省歷年來的糧食產量來看，只有1998年糧食產量超過了1300×107kg，達到了1303.1×107kg，1993和1996年的糧食產量超過了1200×107kg，達到了1215.6×107和1217×107kg，其余年份均在1200×107kg以下，特別是1999年以后的11年，糧食產量基本維持在1000×107～1200×107kg之間；而在耕地面積縮小、糧食播種面積亦減少的背景下，盡管技術水平等不斷提高，但糧食產量不會有大幅度增加；同時與2015年陜西省糧食產量1227×107kg相比，二次回歸模型預測的糧食產量誤差較小，因此二次回歸分析模型預測的全省糧食產量較符合實際。

表1 糧食產量與各因素之間的相關分析

注：**表示雙側檢驗，在0.01水平上具有顯著的統計學意義。

3 結論

通過對陜西省61年來播種面積、糧食產量隨時間變化特點、未來10年糧食產量進行分析，得出以下結論。

(1)全省農作物、糧食、夏糧和秋糧播種面積在波動變化中呈降低趨勢；相應的播種面積分別減少了55.78×104、105.24×104、70.33×104和34.7×104hm2，年均減少量分別為0.90×104、1.73×104、1.13×104和0.56×104hm2，夏糧播種面積減少量是秋糧減少量的2倍，且夏糧比例下降，秋糧比例上升。

(2)全省糧食總產量、夏糧和秋糧產量基本呈增長趨勢，關中糧食產量占全省糧食產量最高，各地市的產量差異較大，渭南最高，銅川最低。秋糧的總產量、總增加量、年均變化量和比例均高于夏糧。小麥和玉米分別是全省夏糧和秋糧的主要作物，產量基本呈增加趨勢，分別增加了270.3×107和476.2×107kg，玉米年均增加量高于小麥。

(3)根據模型預測，2015年全省糧食產量為1258.01×107kg，2020年為1304.94×107kg。