東北地區(qū)主要糧食作物種植結(jié)構(gòu)時(shí)空變化分析

，，

(1.中國科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，吉林 長春 130102；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

0 引 言

糧食是國計(jì)民生重要的戰(zhàn)略資源[1]，保障糧食安全是糧食生產(chǎn)的重要目標(biāo)。2015年中國糧食產(chǎn)量順利實(shí)現(xiàn)“十二連增”，但在糧食高產(chǎn)的同時(shí)，庫存量和進(jìn)口量仍居高不下。當(dāng)前糧食問題主要是結(jié)構(gòu)性矛盾，突出表現(xiàn)為玉米階段性供大于求，大豆需求缺口擴(kuò)大，進(jìn)口率高[2]?！吨袊Z食安全發(fā)展報(bào)告(2015-2016)》[3]顯示，中國糧食安全狀況不容樂觀，2015年玉米庫存量達(dá)到2.6億t，大豆進(jìn)口量超過8 000萬t，而產(chǎn)量僅1 300萬t，進(jìn)口依存度高達(dá)80%。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，人民生活水平不斷提高，對糧食品質(zhì)和品種的需求日益增長[4]，而目前糧食供給尚未能滿足人們消費(fèi)需求，結(jié)構(gòu)性矛盾進(jìn)一步惡化。釋放玉米庫存壓力，增加大豆供給量，適應(yīng)消費(fèi)需求，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)是當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)發(fā)展迫切要解決的關(guān)鍵問題。2015年12月，在中國中央農(nóng)村工作會議上，國家首次提出要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，從供給角度調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)。2016年4月28日，《全國種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整規(guī)劃(2016-2020年)》[5]中明確指出要以調(diào)整玉米種植為重點(diǎn)，重點(diǎn)發(fā)展糧改飼和糧豆輪作種植結(jié)構(gòu)。

東北地區(qū)是我國重要的商品糧基地，2005-2015年，該區(qū)糧食產(chǎn)量占全國比重由18.9%提高到22.9%，2015年玉米和大豆產(chǎn)量占全國比重分別為42.6%和36.2%，外調(diào)糧食量占全國60%以上，是全國糧食增產(chǎn)最快、貢獻(xiàn)最大的區(qū)域，發(fā)揮著保障國民口糧，穩(wěn)定糧食安全的重要作用。但近年來，東北地區(qū)種植結(jié)構(gòu)失衡問題日益突出，2005-2015年該區(qū)玉米產(chǎn)量和播種面積分別增加80.8%和87.4%，而大豆產(chǎn)量和播種面積分別下降43.8%和45.0%，形成玉米強(qiáng)，大豆弱的種植結(jié)構(gòu)。此外，水土流失嚴(yán)重，大量使用農(nóng)藥、化肥和地膜，造成土壤肥力下降，東北地區(qū)的耕地質(zhì)量總體水平趨于下降[6]。2015年11月農(nóng)業(yè)部出臺《關(guān)于“鐮刀彎”地區(qū)玉米結(jié)構(gòu)調(diào)整的指導(dǎo)意見》[7]，將東北冷涼區(qū)、北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶等地劃為玉米調(diào)減的重點(diǎn)區(qū)域。2016年農(nóng)業(yè)部等部門印發(fā)《探索實(shí)行耕地休耕輪作制度試點(diǎn)方案》[8]，率先在東北冷涼區(qū)、北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)等地開展玉米與大豆輪作。因此，東北地區(qū)的種植結(jié)構(gòu)調(diào)整對于優(yōu)化全國糧食生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革具有重要的示范意義。

關(guān)于種植結(jié)構(gòu)的研究方法有區(qū)位商法[9]、描述性統(tǒng)計(jì)分析[10-11]、比較優(yōu)勢系數(shù)法[12]、聚類分析法[13-15]、GIS空間分析[11]、空間自相關(guān)分析[15]及SPAM-China模型[16]，研究尺度涵蓋農(nóng)作區(qū)[13]、省域[12]、縣域[11]和像元[16]。對東北地區(qū)種植結(jié)構(gòu)的研究多集中在吉林省[11,17]和黑龍江省[10,14-15]，主要探討種植結(jié)構(gòu)變化特征及空間差異[10]，并從氣候、政策、社會、經(jīng)濟(jì)及科技等方面分析了影響種植結(jié)構(gòu)的驅(qū)動因素[14,17]。在我國農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革背景下，對東北地區(qū)種植結(jié)構(gòu)時(shí)空變化研究富有新的時(shí)代內(nèi)涵。本文利用2005-2015年東北地區(qū)40個(gè)市/盟單元的播種面積數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析該時(shí)段內(nèi)東北地區(qū)糧食作物種植結(jié)構(gòu)時(shí)空變化特征，旨在為東北地區(qū)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化布局提供科學(xué)依據(jù)和對策建議。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

本文研究水稻、小麥、玉米和大豆4種主要糧食作物的種植結(jié)構(gòu)，采用播種面積占糧食作物總播種面積的比重為具體指標(biāo)判定各空間單元的種植結(jié)構(gòu)類型，規(guī)定組合類型數(shù)不超過3種。根據(jù)2005-2015年東北地區(qū)水稻、小麥、玉米和大豆播種面積比重變化趨勢，結(jié)合各空間單元播種實(shí)際情況，確定判別方式如下。

當(dāng)某一種糧食作物播種面積占4種主要糧食作物播種面積的比重超過50%時(shí)，確定種植結(jié)構(gòu)類型為該種作物主導(dǎo)型；當(dāng)某一種或幾種糧食作物播種面積占糧食播種面積比重大于30%且小于50%時(shí)，確定種植結(jié)構(gòu)類型為該種作物主導(dǎo)型或比重最高的2種作物組合型，例如：某研究單元的水稻種植面積比重為37.0%，小麥為0.3%，玉米為21.6%，大豆為41.1%，確定該研究單元的種植結(jié)構(gòu)類型為大豆-水稻型；當(dāng)所有作物比重都小于30%時(shí)，按照比重大小確定種植結(jié)構(gòu)類型為比重最高的3種作物組合型，例如：某研究單元的水稻種植面積比重為26.4%，小麥為15.2%，玉米為29.7%，大豆為28.7%，確定該研究單元的種植結(jié)構(gòu)類型為玉米-大豆-水稻型。種植結(jié)構(gòu)類型統(tǒng)一按照比重大小順序命名。借助ArcGIS10.2軟件平臺將種植結(jié)構(gòu)類型的空間分布和變化進(jìn)行符號化展示，歸納種植結(jié)構(gòu)時(shí)空分異特征。

本研究的時(shí)間序列為2005-2015年，以東北地區(qū)40個(gè)市/盟作為基本空間單元。數(shù)據(jù)來自《遼寧統(tǒng)計(jì)年鑒》[18]、《吉林統(tǒng)計(jì)年鑒》[19]、《黑龍江統(tǒng)計(jì)年鑒》[20]、《內(nèi)蒙古統(tǒng)計(jì)年鑒》[21]、《內(nèi)蒙古經(jīng)濟(jì)社會調(diào)查年鑒》[22]、《呼倫貝爾市統(tǒng)計(jì)年鑒》[23]、《興安盟統(tǒng)計(jì)年鑒》[24]、《通遼統(tǒng)計(jì)年鑒》[25]及《赤峰統(tǒng)計(jì)年鑒》[26]。

2 結(jié) 果

2.1 主要糧食作物播種面積及比重變化

2005年以來，東北地區(qū)糧食作物播種面積持續(xù)擴(kuò)大，2015年達(dá)到2 669萬hm2。玉米和水稻播種面積呈顯著增長趨勢，大豆播種面積呈下降趨勢，小麥播種面積保持穩(wěn)定。玉米播種面積從2005年的897.8萬hm2增加到2015年的1 648.4萬hm2，增長了87.4%。水稻播種面積從2005年的312.6萬hm2增加到522.7萬hm2，增長了67.2%。大豆播種面積先波動增加，2009年達(dá)最高值(627.4萬hm2)，隨后下降，2015年降到11a間的最小值(313.2萬hm2)，降幅為45.0%。小麥播種面積相對穩(wěn)定，年平均播種面積保持在55.2萬hm2，見圖1。

圖1 2005-2015年東北地區(qū)糧食作物播種面積變化Fig.1 Changes of grain sown area in Northeast China during 2005-2015

玉米和水稻播種面積比重上升，大豆播種面積比重下降，小麥播種面積比重保持穩(wěn)定。玉米播種面積比重由2005年的42.0%上升到2015年的61.8%。水稻播種面積比重由2005年的15.3%上升到2015年的19.6%。大豆播種面積比重由2005年的27.8%下降到2015年的11.7%。小麥播種面積比重維持在2.3%。玉米播種面積比重始終最高，2011年后，水稻播種面積比重超過大豆，大豆種植的優(yōu)勢地位被削弱，見圖2。

圖2 2005-2015年東北地區(qū)主要糧食作物種植面積比重變化Fig.2 Planting proportion changes of main grain in Northeast China during 2005-2015

2.2 種植結(jié)構(gòu)類型變化

2005-2015年，東北地區(qū)種植結(jié)構(gòu)類型共8種。2005-2012年，種植結(jié)構(gòu)類型穩(wěn)定在6～7種，隨后減少，2015年僅為4種。種植結(jié)構(gòu)類型由作物組合型向作物主導(dǎo)型轉(zhuǎn)變。

2005-2015年，東北地區(qū)種植結(jié)構(gòu)類型有玉米主導(dǎo)型、大豆主導(dǎo)型、水稻主導(dǎo)型、玉米-大豆型、玉米-水稻型、大豆-玉米型、大豆-水稻型和水稻-玉米型。作物主導(dǎo)型地區(qū)數(shù)量最多，年均占比超過75%。其中，玉米主導(dǎo)型地區(qū)占比超過60%，且數(shù)量不斷增加；水稻主導(dǎo)型地區(qū)數(shù)量略有增加，大豆主導(dǎo)型地區(qū)數(shù)量顯著下降，所占比重由25.0%降至7.5%。作物組合型地區(qū)數(shù)量先增加后減少。其中，玉米組合型地區(qū)數(shù)量最多，見表1。

表1 2005-2015年東北地區(qū)種植結(jié)構(gòu)類型數(shù)及比例Table 1 The amount and proportion of cropping types in Northeast China during 2005-2015

2.3 種植結(jié)構(gòu)類型空間分布

2005-2015年東北地區(qū)主要糧食作物種植類型的空間分布，見圖3。2005年，種植結(jié)構(gòu)類型以玉米主導(dǎo)型、大豆主導(dǎo)型和玉米-大豆型為主。玉米主導(dǎo)型地區(qū)分布在遼寧省、吉林省和內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市；大豆主導(dǎo)型地區(qū)分布于黑龍江省北部及東部地區(qū)、吉林省延邊朝鮮族自治州和內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市；玉米-大豆型地區(qū)分布在黑龍江省中部綏化市和哈爾濱市。2008年，種植結(jié)構(gòu)以玉米主導(dǎo)型和大豆主導(dǎo)型為主，玉米主導(dǎo)型地區(qū)向黑龍江省中部擴(kuò)散；大豆主導(dǎo)型地區(qū)范圍基本不變。2011年，種植結(jié)構(gòu)以玉米主導(dǎo)型、大豆主導(dǎo)型和大豆-玉米型為主。玉米主導(dǎo)型地區(qū)向黑龍江省西部及東北部蔓延；大豆主導(dǎo)型地區(qū)收縮至大、小興安嶺地區(qū)；大豆-玉米型地區(qū)分布在內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市。2015年，種植結(jié)構(gòu)以玉米主導(dǎo)型、大豆主導(dǎo)型和玉米-大豆型為主。玉米主導(dǎo)型地區(qū)向黑龍江省東部及吉林省東部擴(kuò)張；大豆主導(dǎo)型地區(qū)集中在大、小興安嶺地區(qū)；玉米-大豆型地區(qū)分布在內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市。

圖3 2005-2015年東北地區(qū)主要糧食作物種植結(jié)構(gòu)類型空間分布Fig.3 The distribution of main grain crop system types in Northeast China during 2005-2015

2.4 種植結(jié)構(gòu)類型空間變化

2005-2015年東北地區(qū)主要糧食作物種植類型的空間變化，見圖4。2005-2015年，東北地區(qū)種植結(jié)構(gòu)類型明顯向玉米轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變地區(qū)為黑龍江省中部及東部地區(qū)、吉林省延邊朝鮮族自治州及內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市。其中，種植結(jié)構(gòu)類型由大豆向玉米轉(zhuǎn)變的地區(qū)最多，分布在黑龍江省東北部和東部地區(qū)。

2005-2008年，東北地區(qū)種植結(jié)構(gòu)變化共4個(gè)方向，主要是玉米組合型變?yōu)橛衩字鲗?dǎo)型和大豆主導(dǎo)及其組合型變?yōu)橛衩字鲗?dǎo)及其組合型。其中，玉米組合型變?yōu)橛衩字鲗?dǎo)型地區(qū)為黑龍江省中部哈爾濱市和綏化市；大豆主導(dǎo)及其組合型變?yōu)橛衩字鲗?dǎo)及其組合型地區(qū)為黑龍江省鶴崗市。2008-2011年，東北地區(qū)種植結(jié)構(gòu)變化共4個(gè)方向，主要是大豆主導(dǎo)及其組合型變?yōu)橛衩字鲗?dǎo)及其組合型、玉米組合型變?yōu)橛衩字鲗?dǎo)型及大豆主導(dǎo)型變?yōu)榇蠖菇M合型。其中，大豆主導(dǎo)及其組合型變?yōu)橛衩字鲗?dǎo)及其組合型地區(qū)為黑龍江省東部地區(qū)和吉林省延邊朝鮮族自治州；玉米組合型變?yōu)橛衩字鲗?dǎo)型地區(qū)為黑龍江省齊齊哈爾市和遼寧省營口市；大豆主導(dǎo)型變?yōu)榇蠖菇M合型地區(qū)為內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市。2011-2015年，東北地區(qū)種植結(jié)構(gòu)變化共4個(gè)方向，主要是玉米組合型變?yōu)橛衩字鲗?dǎo)型和大豆主導(dǎo)及其組合型變?yōu)橛衩字鲗?dǎo)及其組合型。其中，玉米組合型變?yōu)橛衩字鲗?dǎo)型地區(qū)為黑龍江省東部雞西市、牡丹江市和吉林省延邊朝鮮族自治州；大豆主導(dǎo)及其組合型變?yōu)橛衩字鲗?dǎo)及其組合型地區(qū)為內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市。

圖4 2005-2015年東北地區(qū)主要糧食作物種植結(jié)構(gòu)類型空間變化Fig.4 The characteristics of spatio-temporal changes of cropping system types in Northeast during 2005-2015

3 討 論

種植結(jié)構(gòu)變化受到國家政策、科技進(jìn)步、社會需求、經(jīng)濟(jì)效益和自然條件等多方面因素影響[17，27]。自然環(huán)境是基礎(chǔ)，奠定了作物生長條件，決定某地區(qū)適合種植何種作物；國家政策根據(jù)供需情況調(diào)控各地區(qū)各作物種植規(guī)模，引導(dǎo)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整方向；社會經(jīng)濟(jì)需求直接影響農(nóng)戶種植行為，影響農(nóng)戶作物選擇品種及確定種植規(guī)模；科技進(jìn)步提升作物單產(chǎn)水平，改善種植條件，加速種植結(jié)構(gòu)調(diào)整；各因素相互作用，相互促進(jìn)[17]。從2005-2015年東北地區(qū)主要糧食作物種植結(jié)構(gòu)時(shí)空變化看，種植結(jié)構(gòu)變化原因尚難定量化測度，就定性描述來看，東北地區(qū)主要糧食作物種植結(jié)構(gòu)時(shí)空變化的原因主要有：

(1)自然環(huán)境支撐。東北地區(qū)屬溫帶濕潤、半濕潤季風(fēng)氣候。雨熱同期，滿足一年一熟作物的需求。平原廣闊，黑土和黑鈣土廣布，土壤肥沃。中部松嫩平原形成玉米帶，東部三江平原適合水稻和小麥生長，北部大、小興安嶺地區(qū)適合大豆生長。近年來，由于氣候變暖，積溫帶北移[28-29]，牡丹江流域和三江平原地區(qū)玉米種植面積增加。

(2)農(nóng)業(yè)政策調(diào)控。農(nóng)業(yè)政策是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素，對種植結(jié)構(gòu)調(diào)整起引導(dǎo)性作用。玉米一直是東北地區(qū)種植面積和比重最大的糧食作物，占糧食作物總播種面積的一半。受國家糧食臨時(shí)儲備政策的影響，2008-2015年，玉米臨儲價(jià)格提高42.9%[30]，同時(shí)，糧食直接補(bǔ)貼、農(nóng)資綜合補(bǔ)貼、良種補(bǔ)貼及農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼等支農(nóng)惠農(nóng)補(bǔ)貼力度加大，玉米生產(chǎn)成本降低[31]，促進(jìn)玉米種植面積擴(kuò)大。

(3)社會經(jīng)濟(jì)需求。隨著國內(nèi)玉米深加工行業(yè)快速發(fā)展，玉米作為飼料糧和工業(yè)用糧的需求旺盛[32]。在市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境中，農(nóng)戶作為經(jīng)濟(jì)人以效益最大化為目標(biāo)從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[33]。2010年起，玉米單位面積凈利潤開始超過大豆[31]，農(nóng)戶種植玉米積極性提高。

(4)農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步。糧食單產(chǎn)提高，高產(chǎn)的德美亞品種被廣泛引入東北地區(qū)北部[34]，黑龍江省玉米種植面積明顯增加。

4 結(jié) 論

本文從種植結(jié)構(gòu)入手，采用2005-2015年東北地區(qū)主要糧食作物播種面積數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，分析了東北地區(qū)主要糧食作物種植結(jié)構(gòu)時(shí)空變化過程，歸納了主要的種植結(jié)構(gòu)類型組合方式，明確了種植結(jié)構(gòu)類型空間變化。主要結(jié)論如下：

(1)從種植面積及比例上看，2005-2015年東北地區(qū)糧食作物播種面積持續(xù)擴(kuò)大。其中，大豆播種面積及其占糧食作物總播種面積比重均呈現(xiàn)“上升-下降”的波動趨勢，均在2009年之后快速下降，而玉米和水稻播種面積穩(wěn)定上升，玉米播種面積占糧食作物總播種面積比重始終最高，水稻播種面積占糧食作物總播種面積比重在2011年超過大豆，大豆種植優(yōu)勢被削弱。

(2)從種植結(jié)構(gòu)類型上看，2005-2015年東北地區(qū)共出現(xiàn)8種種植結(jié)構(gòu)類型，以作物主導(dǎo)型為主。其中，玉米主導(dǎo)型和水稻主導(dǎo)型地區(qū)數(shù)量增加，大豆主導(dǎo)型地區(qū)數(shù)量減少，玉米主導(dǎo)型地區(qū)最多。

(3)從種植結(jié)構(gòu)空間分布及變化來看，2005-2015年玉米主導(dǎo)型地區(qū)分布最廣，由遼寧省、吉林省向黑龍江省中部及東部地區(qū)擴(kuò)散，大豆主導(dǎo)型地區(qū)逐漸萎縮至大、小興安嶺地區(qū)。種植結(jié)構(gòu)類型單一化趨勢明顯，黑龍江省中部和東部地區(qū)、吉林省東部地區(qū)及內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市種植結(jié)構(gòu)類型向玉米轉(zhuǎn)變。

東北地區(qū)是我國重要的商品糧基地，也是我國種植結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化布局的重點(diǎn)區(qū)域，在推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革的進(jìn)程中，需科學(xué)調(diào)整種植結(jié)構(gòu)?；跂|北地區(qū)種植結(jié)構(gòu)時(shí)空變化特征，對種植結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化布局提出對策建議：其一，調(diào)減黑龍江省東北部及中部地區(qū)，吉林省東部地區(qū)和內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市玉米種植面積，推行以玉米大豆輪作為主的輪作制度。發(fā)展青貯玉米，減少籽粒玉米種植面積，加強(qiáng)輪作所需的農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，根據(jù)輪作情況制定輪作補(bǔ)貼政策。其二，調(diào)整吉林省和遼寧省玉米帶玉米品種，研發(fā)籽粒青貯兼用型品種。加強(qiáng)農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，扶持農(nóng)民合作社等新型經(jīng)營主體，推進(jìn)統(tǒng)一化管理和規(guī)?；?jīng)營，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)水平，增加農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼，降低勞動力成本。穩(wěn)定玉米收購價(jià)，鼓勵(lì)金融資本參與市場交易；其三，擴(kuò)大黑龍江省西部及北部大豆種植面積，建立非轉(zhuǎn)基因大豆保護(hù)區(qū)。提高單產(chǎn)水平，增強(qiáng)市場競爭力。加強(qiáng)農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高良種補(bǔ)貼。向加工和銷售環(huán)節(jié)延伸產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)大豆產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。