基于LMDI模型的新疆糧食生產(chǎn)影響因素分析

孔丹丹　高敏華

摘要：從新疆耕地利用角度出發(fā)，對影響新疆糧食生產(chǎn)變化的因素進行時間和空間上的科學(xué)分析，應(yīng)用對數(shù)平均迪氏分解法（Logarithmic mean weigh division，LMDI）對2000～2014年新疆糧食生產(chǎn)影響因素進行分解研究，因素分別分解為耕地面積、糧食單產(chǎn)、復(fù)種指數(shù)和糧作比例，同時，對糧食產(chǎn)量變動及其分解因素的統(tǒng)計指標在GIS中屬性掛鏈進行空間分析。結(jié)果表明，①2014年全新疆糧食總產(chǎn)量為1 390.81萬t，15年間糧食產(chǎn)量增加552.03萬t，其中在14個地州中，塔城地區(qū)的糧食增加量最多達到209.70萬t；②耕地面積、復(fù)種指數(shù)、糧作比例和糧食單產(chǎn)的貢獻產(chǎn)量分別為231.67萬t，377.26萬t， -202.32萬t和145.41萬t；③從各地州看，糧食生產(chǎn)空間格局分異大，各個分解因素的累加效應(yīng)存在區(qū)域性空間差異。

關(guān)鍵詞：糧食安全；LMDI模型；耕地；新疆

中圖分類號：F323.22 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）20-3965-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.20.042

Abstract： From the perspective of cultivated land use， spatial-temporal analyses was conducted to investigate the factors affecting the change of grain production in Xinjiang. In this article Logarithmic mean Divisia decomposition method was applied and the grain production change from 2000 to 2014 was decomposed into four factors：Per unit area yield of grain， multiple crop index， the cultivate land area and grain proportion. Also， the statistical index changes of grain yield and decomposition factors in GIS attribute chain spatial analysis. Results indicated that：①Xinjiang grain production push 13.9081 million tons intotal in 2014 and increased 5.520 3 million tons between 2000 and 2014， respectively，Tacheng area is the dominant contributor to total grain increment.②It is estimated that the accumulated contribution values of cultivated land area， multiple-cropping index， grain farming index and grain yield per hectare at province level are 2.316 7 million，3.772 6 million -2.023 2 million and 1.4541 million tons. ③There are obvious differences among accumulated effects of the four factors in different prefectures.

Key words： grain production； LMDI model； cultivated land； Xinjiang

隨著中國社會經(jīng)濟的發(fā)展，糧食安全受到國際社會廣泛關(guān)注[1]，堅守1.2億hm2耕地紅線形勢嚴峻[2，3]。新疆作為西部地區(qū)的農(nóng)業(yè)大區(qū)，特殊的地理位置和自然條件決定了其適合人類生存和發(fā)展的綠洲極為有限，優(yōu)質(zhì)耕地資源更是十分珍貴，因而，糧食安全問題對新疆有著特殊重要的意義。

糧食生產(chǎn)的時空格局差異是造成區(qū)域糧食供需差異的重要因素[4]，耕地資源稟賦、水土資源利用方式和自然光熱條件等的相互作用及不同組合，決定了新疆具有區(qū)域差異明顯的糧食生產(chǎn)格局和變化特征[5]。糧食總產(chǎn)量的變化可以分解為4個因子：耕地面積、復(fù)種指數(shù)、糧作比例和糧食單產(chǎn)的變化[6]，其中每一個因素對糧食總產(chǎn)量變化的貢獻值都存在差異。糧食生產(chǎn)的分解因素從不同的角度反映耕地利用程度，糧食耕地面積與復(fù)種指數(shù)能夠直接反映區(qū)域糧食農(nóng)業(yè)的經(jīng)營利用規(guī)模與耕地利用范圍大小，糧作比例的高低與糧食單產(chǎn)的大小真實地體現(xiàn)出農(nóng)作物利用結(jié)構(gòu)的合理性、適應(yīng)性與耕地利用集約化程度的強弱。

學(xué)者多從單一因素對糧食生產(chǎn)能力的變化與時空差異進行研究[7-9]，從單個因素角度出發(fā)，較為全面地分析了糧食生產(chǎn)變化的影響因素，但在糧食單產(chǎn)各項分解因素上，對糧食總產(chǎn)量的貢獻效應(yīng)方向與程度大小方面均缺少綜合性的定量分析與研究，也有采用計量模型嘗試研究耕地與糧食生產(chǎn)變化的關(guān)系，揭示了糧食產(chǎn)量在時空差異的影響因素。但研究方法上存在著局限性，大部分研究人員采用了灰色關(guān)聯(lián)分析或取對數(shù)分解，未能較好地排除殘差問題的干擾，使得分析結(jié)果受到一定限度的影響。

因素分解法是將目標變量利用數(shù)學(xué)計算分解成多個影響因素的變量，再將各分解因素進行定量計算，從而分離各因素對總目標變量的貢獻，進而分析出各分解因素對目標變量的貢獻方向與強度的方法。Ang最早提出的對數(shù)平均迪氏分解方法（Logarithmic mean weigh division index method，LMDI）大大提高了分析結(jié)果的準確度，使得分解過程中的殘差問題得到有效的解決[10]。劉玉等[11]利用LMDI模型分析了黃淮海地區(qū)影響糧食產(chǎn)量變化的各因素的貢獻度。研究表明，在糧食總產(chǎn)量變化中，正效應(yīng)最大的為糧食單產(chǎn)，其次是復(fù)種指數(shù)，而耕地面積與糧作比例的貢獻方向都是負效應(yīng)。在新疆糧食生產(chǎn)變化的研究中，采用LMDI模型分析時空尺度上的應(yīng)用還比較罕見。endprint

1 研究區(qū)概況

新疆地處亞歐大陸腹地、中國西北邊陲，東經(jīng)73°40′-96°23′，北緯34°25′-49°10′，面積約占全國陸地總面積的1/6，為166.49萬km2。新疆是中國面積最大、陸地邊境線最長、毗鄰國家最多的地區(qū)，曾經(jīng)是古絲綢之路的重要通道，并且是第二座“亞歐大陸橋”的橋頭堡，如今又成為“一帶一路”戰(zhàn)略的核心區(qū)，戰(zhàn)略地位非常重要。

新疆的糧食生產(chǎn)在其經(jīng)濟生產(chǎn)活動中發(fā)揮著越來越重要的作用。2009年新疆糧食總產(chǎn)量突破1 000萬t，2014年新疆糧食產(chǎn)量創(chuàng)下了1 435萬t的歷史最高值，比上年增加58萬t，連續(xù)七年增產(chǎn)豐收。新疆的糧食生產(chǎn)伴隨著西部大開發(fā)的進程，取得了飛躍式的發(fā)展。但是，新疆屬于典型的大陸性干旱氣候，深居內(nèi)陸，降水稀少，加上新疆河流絕大多數(shù)為內(nèi)陸河，地表缺水，農(nóng)業(yè)灌溉條件差，嚴峻復(fù)雜的自然條件對新疆糧食生產(chǎn)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 研究方法

采用對數(shù)平均迪氏分解法（LMDI）對新疆糧食生產(chǎn)變化的影響因素進行分解，并在時空變化上對其分解因素進行分析研究。糧食生產(chǎn)最基礎(chǔ)的生產(chǎn)條件就是耕地，而糧食生產(chǎn)又是糧食安全的基本保障，因此，擁有一定數(shù)量和質(zhì)量的耕地才能使區(qū)域的糧食安全得到保障。復(fù)種指數(shù)是指全年內(nèi)在同一區(qū)域耕地上種植農(nóng)作物的平均次數(shù)，一般而言，復(fù)種指數(shù)越高，糧食產(chǎn)量也會提高[12]。糧作比例指糧食作物播種面積占農(nóng)作物總播種面積的比重，可以直接地反映農(nóng)作物內(nèi)部種植結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系。隨著經(jīng)濟與技術(shù)的快速發(fā)展，糧作比例會呈現(xiàn)下降趨勢。糧食單產(chǎn)指糧食作物單位面積產(chǎn)出的糧食產(chǎn)量，耕地面積一定的情況下，糧食單產(chǎn)越高，糧食總產(chǎn)也越高。耕地面積規(guī)模的擴大在“非糧化”的背景下，難度越來越大，因此為了保障區(qū)域糧食安全，必須運用科技力量提高糧食作物單產(chǎn)[13]。

采用LMDI分解指數(shù)模型，將糧食總產(chǎn)量分解為4個因素的函數(shù)，分別為耕地面積（h，hm2）、復(fù)種指數(shù)（k，%）、糧作比例（l，%）和糧食單產(chǎn)（m，t/hm2）[13]，其中，復(fù)種指數(shù)=農(nóng)作物總播種面積/耕地面積、糧作比例=糧食作物播種面積/農(nóng)作物總播種面積、糧食單產(chǎn)=糧食總產(chǎn)量/糧食作物播種面積。

2.2 數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)來自于1999-2015年的《中國統(tǒng)計年鑒》《中國區(qū)域經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒》《新疆統(tǒng)計年鑒》《新疆五十年》，以年鑒中的相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)為取值標準。其中，糧食產(chǎn)量與耕地面積直接采用統(tǒng)計年鑒中的相關(guān)數(shù)據(jù)，復(fù)種指數(shù)與糧作比例通過年鑒中的數(shù)據(jù)計算可得。

3 結(jié)果與分析

3.1 新疆糧食生產(chǎn)變化及其分解因素效應(yīng)的時序特征

2000年以來，新疆糧食總產(chǎn)量總體上為增長態(tài)勢，糧食單產(chǎn)呈現(xiàn)出波動性增長趨勢，如圖1、圖2所示。2000年新疆糧食總產(chǎn)量為838.78萬t，2014年全新疆糧食總產(chǎn)量為1 390.81萬t，15年間增加552.03萬t，占全國糧食總產(chǎn)量的比重由2000年的1.75%增加到2014年的2.29%。2000年新疆糧食單產(chǎn)為5 593 kg/hm2（全國平均水平為4 620 kg/hm2），2014年增加到6 264 kg/hm2（全國平均水平為5 385 kg/hm2），糧食單產(chǎn)一直維持在較高水平并穩(wěn)步提升。其中，2009年糧食總產(chǎn)量與糧食單產(chǎn)出現(xiàn)相反的波動態(tài)勢，糧食產(chǎn)量呈極速增加，糧食單產(chǎn)快速下降，之后又緩慢速度增長。2008年以前，耕地面積均保持著一定的數(shù)量，在2009年波動性增長后又維持著一定的水平，表明新疆糧食的耕地利用規(guī)模在不斷地擴大。復(fù)種指數(shù)隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展呈現(xiàn)波動增長，糧作比例15年間一直保持著一定水平，沒有明顯的變化趨勢，說明了糧食作物內(nèi)部結(jié)構(gòu)并沒有出現(xiàn)較大改變。

通過LMDI模型計算，得出2000-2014年間各因素的貢獻度，貢獻方向為正效應(yīng)的是耕地面積、復(fù)種指數(shù)和糧食單產(chǎn)，分別為231.67萬t、377.26萬t和145.41萬t，貢獻強度最大的為復(fù)種指數(shù)（圖3）。糧作比例對糧食總產(chǎn)量的貢獻為負效應(yīng)共計-202.32萬t。新疆復(fù)雜的地理環(huán)境和社會經(jīng)濟的特殊性，導(dǎo)致了各因素對糧食生產(chǎn)的貢獻方向差異明顯，貢獻強度呈現(xiàn)出波動性。其中，2009年4種分解因素的變化波動性最為強烈。

復(fù)種指數(shù)因素對糧食總產(chǎn)量的總貢獻值最大，成為新疆糧食總產(chǎn)量快速上升的主要推動因素，這一貢獻效應(yīng)強度逐年增強。15年間，復(fù)種指數(shù)貢獻效應(yīng)在13個年份為正效應(yīng)，合計562.76萬t，2個年份為負效應(yīng)，合計-185.50萬t，總效應(yīng)為377.26萬t，占研究期內(nèi)糧食增加量的68.34%。2014年新疆復(fù)種指數(shù)為115.86%，比2000年的81.38%顯著提高。

耕地面積效應(yīng)次之，除2002、2003和2010年這3個年份外，其余年份的耕地面積效應(yīng)均為正值，總體上保持在一定的效應(yīng)水平。15年間，新疆積極采取土地整理、開發(fā)等各項措施，耕地規(guī)模在可持續(xù)的發(fā)展中，耕地面積從2000年的416.40萬hm2增加到2014年的517.38萬hm2，耕地面積變化的正效應(yīng)也在逐步增強。

糧食單產(chǎn)效應(yīng)整體為正，但較之復(fù)種指數(shù)效應(yīng)與耕地面積效應(yīng)，糧食單產(chǎn)對增加新疆糧食總產(chǎn)量的作用有限。糧食單產(chǎn)從2000年的5 593 kg/hm2提高到2014年的6 264 kg/hm2，增加了671 kg/hm2，糧食增產(chǎn)145.41萬t。這充分說明技術(shù)創(chuàng)新與農(nóng)業(yè)投入促進了糧食單產(chǎn)的提高，但新疆糧食耕地的利用與集約化程度仍需加強。

糧作比例造成了糧食產(chǎn)量的減少，其中8個年份為負效應(yīng)，合計633.95萬t；7個年份為正效應(yīng)，合計431.62萬t，總效應(yīng)為-202.32萬t。新疆的糧作比例15年間一直在40%上下波動，效應(yīng)總體上表現(xiàn)出“增大—減小—增大—減小”的變化趨勢。糧作比例的變化對降低新疆糧食總產(chǎn)量的作用最為顯著。endprint

3.2 新疆糧食生產(chǎn)變化及其分解因素效應(yīng)的空間特征

3.2.1 各地州糧食產(chǎn)量變化 2000-2014年間，新疆糧食總產(chǎn)量總體上呈現(xiàn)增加趨勢，各地州存在顯著差異（圖4）。與2000年相比，2014年除吐魯番市以外，其他各個地州糧食產(chǎn)量增加，塔城地區(qū)的糧食增加量最多，達到209.70萬t，伊犁地區(qū)、喀什地區(qū)增加量次之，分別為177.72萬t、130.98萬t。吐魯番市的糧食產(chǎn)量下降了8.23萬t。15年間各地州糧食增加量分布較為分散，在北部較為集中，使得新疆各地州糧食總產(chǎn)量變化出現(xiàn)了“北高南低”的分布格局。

3.2.2 各地州糧食生產(chǎn)分解因素效應(yīng)的空間分異 從總效應(yīng)看，塔城地區(qū)、伊犁地區(qū)和喀什地區(qū)對糧食的增產(chǎn)作用最為顯著，主要因為這些地區(qū)的耕地利用規(guī)模大，僅有吐魯番市對糧食產(chǎn)量的變化起負向作用。從分效應(yīng)看，耕地面積、復(fù)種指數(shù)與糧食單產(chǎn)對糧食產(chǎn)量的效應(yīng)為正效應(yīng)，糧作比例的變動造成了糧食產(chǎn)量的減少（表1）。

從分解效應(yīng)看，將各地州15年的各分解因素效應(yīng)進行累加，得到2000-2014年各地州各分解因素的累加總效應(yīng)，如圖5所示。2000-2014年各地州各分解因素的累加效應(yīng)存在著顯著的差異性。

從耕地面積效應(yīng)看，各地州的耕地面積效應(yīng)均為正效應(yīng)，但不同區(qū)域間的耕地面積效應(yīng)不同。昌吉回族自治州、伊犁地區(qū)、塔城地區(qū)和喀什地區(qū)4個地區(qū)的耕地面積效應(yīng)均大于100萬t，而烏魯木齊市，克拉瑪依市、吐魯番市和哈密市由于其城鎮(zhèn)化水平高，耕地增加難度大，耕地面積的累計效應(yīng)都在10萬t以下，克孜勒蘇柯爾克孜自治州的耕地面積效應(yīng)為6.56萬t，主要由于其耕地規(guī)模有限，可利用耕地較少。

從糧食單產(chǎn)效應(yīng)看，新疆各地州糧食單產(chǎn)效應(yīng)均為正值，塔城地區(qū)、伊犁地區(qū)和喀什地區(qū)的糧食單產(chǎn)效應(yīng)均大于40萬t，克拉瑪依市、吐魯番市及哈密市的效應(yīng)不足3萬t。糧食單產(chǎn)效應(yīng)的空間分布呈現(xiàn)出“西北部高東北部低”的格局，與糧食生產(chǎn)總效應(yīng)的空間分布相類似。盡管糧食單產(chǎn)對新疆總產(chǎn)量變化為促進作用，但是由于受自然環(huán)境條件的影響，耕地資源規(guī)模有限，灌溉條件差耕地。因此，保證糧食生產(chǎn)實現(xiàn)糧食增產(chǎn)的主要途徑就是在擴大耕地規(guī)模的同時，改善耕地耕地質(zhì)量來提高糧食產(chǎn)量，最終獲得經(jīng)濟利益。

從復(fù)種指數(shù)效應(yīng)看，復(fù)種指數(shù)的正負指數(shù)效應(yīng)分異大，12個地區(qū)為正效應(yīng)，吐魯番市和伊犁地區(qū)為負效應(yīng)，喀什地區(qū)的復(fù)種指數(shù)效應(yīng)最高，達到71.45萬t，伊犁地區(qū)的效應(yīng)最低為-20.03萬t，形成了“西南部高東北部低”的格局，西北部的土地資源與光熱資源稟賦優(yōu)于東南部，它們的共同作用使得西北部的復(fù)種指數(shù)效應(yīng)提升潛力較大。隨著科技的快速進步，農(nóng)業(yè)的復(fù)種指數(shù)越來越大。復(fù)種能夠保證區(qū)域糧食生產(chǎn)的高效益，是對土地資源高效集約利用的重要措施之一。15年來新疆耕地復(fù)種指數(shù)的增長趨勢明顯[15]，但是農(nóng)戶更愿意通過降低復(fù)種指數(shù)的方式來獲得更高的非農(nóng)化經(jīng)濟收入[16]。

從糧作比例效應(yīng)看，受經(jīng)濟利益與農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的綜合作用，糧作比例出現(xiàn)逐年下降態(tài)勢。糧作比例效應(yīng)總體為負，除了伊犁地區(qū)、塔城地區(qū)和博爾塔拉蒙古自治州的糧作比例變化造成的糧食增產(chǎn)分別為38.07萬、37.44萬和3.07萬t，其他區(qū)域均造成了糧食產(chǎn)量的減少。近年來，耕地的非糧化趨勢愈發(fā)明顯，糧食作物種植面積在大幅度減少，對糧食安全構(gòu)成潛在威脅[17-19]。

4 結(jié)論

1）2000-2014年，新疆糧食產(chǎn)量增加552.30萬t，其中在14個地州中，塔城地區(qū)的糧食增加量最多達到209.70萬t，糧食產(chǎn)量呈現(xiàn)增加態(tài)勢。

2）運用LMDI因素分解法計算4個分解因素的效應(yīng)強度與效應(yīng)方向。在15年間，復(fù)種指數(shù)因素對糧食總產(chǎn)量的總貢獻值最大，成為新疆糧食總產(chǎn)量快速上升的主要推動因素；耕地面積效應(yīng)次之；較之復(fù)種指數(shù)效應(yīng)與耕地面積效應(yīng)，糧食單產(chǎn)對增加新疆糧食總產(chǎn)量的作用較低；糧作比例的變化造成了糧食產(chǎn)量的減少。

3）各個地州分解因素的效應(yīng)差異明顯，耕地面積效應(yīng)、復(fù)種指數(shù)效應(yīng)、糧食單產(chǎn)效應(yīng)的空間效應(yīng)為正效應(yīng)，糧作比例效應(yīng)為負效應(yīng)，整體呈現(xiàn)出“西北部高東南部低”的格局。

參考文獻：

[1] 趙 霞，封志明，楊艷昭.1961年至2007年全球糧食生產(chǎn)的時空演變特征與地域格局[J].資源科學(xué)，2010，32（5）：907-916

[2] 孔祥斌.守紅線就是守家園[N].中國國土資源報，2013-09-11（7）.

[3] 孔祥斌.糧食安全：不能忽視耕地的作用——對茅于軾先生的“18億畝紅線與糧食安全無關(guān)”的回應(yīng)[J].中國土地，2011（6）：57-60.

[4] 吳健生，蔣培培，黃秀蘭，等.廣東省糧食供需時空格局[J].自然資源學(xué)報，2013（2）：253-265.

[5] 王介勇，劉彥隨.1990年至2005年中國糧食產(chǎn)量重心演進格局及其驅(qū)動機制[J].資源科學(xué)，2009，31（7）：1188-1194.

[6] 相 慧，孔祥斌，武兆坤，等.中國糧食主產(chǎn)區(qū)耕地生產(chǎn)能力空間分布特征[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28（24）：235-244.

[7] 石淑芹，陳佑啟，姚艷敏，等.東北地區(qū)耕地變化對糧食生產(chǎn)能力的影響評價[J].地理學(xué)報，2008，63（6）：574-586.

[8] 李翠珍，孔祥斌，秦 靜，等.大都市區(qū)農(nóng)戶耕地利用及對糧食生產(chǎn)能力的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2008，24（1）：101-107.

[9] 金 濤，陶凱俐.江蘇省糧食生產(chǎn)時空變化的耕地利用因素分解[J].資源科學(xué)，2013，35（4）：758-763.

[10] LIU C，XIE G，CAI B. Decomposition analysis of sectoral energy use in beijing（1981-2005） using the LMDI method[J].Chinese Journal of Population，Resources and Environment，2008，6（2）：49-54.

[11] 劉 玉，高秉博，潘瑜春，等.基于LMDI模型的黃淮海地區(qū)縣域糧食生產(chǎn)影響因素分解[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29（21）：1-10.

[12] 左麗君，張増祥，董婷婷，等.耕地復(fù)種指數(shù)研究的國內(nèi)外進展[J].自然資源學(xué)報，2009，24（3）：553-560.

[13] 劉 玉，潘瑜春，任旭紅，等.基于LMDI的糧食生產(chǎn)因素分解模型及實證分析——以河南省為例[J].北京大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2014，50（5）：887-894.

[14] 李 月，孔祥斌，張安錄，等.基于LMDI模型的我國省域糧食生產(chǎn)變化影響因素分析[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2016，21（1）：129-140.

[15] 馬惠蘭，劉英杰，孫長平.新疆糧食生產(chǎn)與影響因素分析[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟，2010（11）：96-99.

[16] 陳瑜琦，李秀彬，朱會義.浙江省近期農(nóng)作物播種面積的變化及其主導(dǎo)因素分析[J].資源科學(xué)，2008，30（4）：609-614.

[17] 王 勇，陳印軍，易小燕，等.耕地流轉(zhuǎn)中的“非糧化”問題與對策建議[J].中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2011，32（4）：13-16.

[18] 易小燕，陳印軍.農(nóng)戶轉(zhuǎn)入耕地及其“非糧化”種植行為與規(guī)模的影響因素分析——基于浙江、河北兩省的農(nóng)戶調(diào)查數(shù)據(jù)[J].中國農(nóng)村觀察，2010（6）：2-10，21.

[19] 葉 欠，陳江龍，肖 君，等.基于非農(nóng)化和生態(tài)約束的農(nóng)地整理區(qū)位的選擇[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2011，27（10）：293-299.endprint