1985-2015年黃土高原地區(qū)糧食生產(chǎn)空間格局變化及原因

段 健, 徐 勇, 徐小任

(1.中國(guó)科學(xué)院 地理科學(xué)與資源研究所, 北京 100101; 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049; 3.山東省水土保持與環(huán)境保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 臨沂大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 山東 臨沂276005)

糧食問(wèn)題一直是國(guó)際機(jī)構(gòu)及世界各國(guó)政府持續(xù)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。國(guó)際上對(duì)糧食問(wèn)題的關(guān)注已從糧食供給轉(zhuǎn)向糧食購(gòu)買或獲取，從減少饑餓到建立可持續(xù)糧食生產(chǎn)系統(tǒng)[1-3]?？沙掷m(xù)糧食安全觀認(rèn)為，糧食生產(chǎn)不能只注重產(chǎn)量，也要兼顧質(zhì)量與生態(tài)效益，確保糧食生產(chǎn)的可持續(xù)性。中國(guó)新的糧食安全觀認(rèn)為，糧食生產(chǎn)潛力比糧食產(chǎn)量更重要，中國(guó)糧食安全戰(zhàn)略應(yīng)由“以產(chǎn)量為核心”轉(zhuǎn)為“以生產(chǎn)潛力為核心”，實(shí)行“藏糧于地”，犧牲一部分糧食產(chǎn)能，把糧食生產(chǎn)從分散、低效、粗放的地區(qū)，集中到高效、集約的地區(qū)，以降低糧食生產(chǎn)對(duì)資源環(huán)境的負(fù)面影響[4]。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)中國(guó)糧食生產(chǎn)時(shí)空變化、人均糧食占有量空間差異以及中國(guó)糧食安全等方面的研究表明，中國(guó)糧食生產(chǎn)格局呈現(xiàn)“北上西進(jìn)”的趨勢(shì)，加劇了北方資源環(huán)境壓力，尤其是生態(tài)脆弱和水資源緊缺的西北地區(qū)[5-9]。

黃土高原地區(qū)位于中國(guó)北方，是世界上水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)，長(zhǎng)期以來(lái)由于生態(tài)環(huán)境脆弱和糧食生產(chǎn)不穩(wěn)定導(dǎo)致糧食供給水平較低，是我國(guó)糧食安全脆弱區(qū)之一[7-8]，學(xué)術(shù)界研究側(cè)重于區(qū)域糧食供給變化、糧食增產(chǎn)潛力以及實(shí)現(xiàn)農(nóng)田高產(chǎn)高效的對(duì)策等方面[10-11]。隨著區(qū)域糧食生產(chǎn)能力提高與生態(tài)建設(shè)的推進(jìn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)始關(guān)注黃土高原地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、糧食生產(chǎn)的生態(tài)與資源環(huán)境成本以及退耕還林工程對(duì)區(qū)域糧食生產(chǎn)的影響[12-26]。2014年國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)實(shí)施《新一輪退耕還林還草總體方案》[27]，該方案提出2020年前將全國(guó)約2.83萬(wàn)km2坡耕地和嚴(yán)重沙化耕地退耕還林還草，黃土高原水土流失區(qū)25°以上的坡耕地須全部退耕。2017年中央一號(hào)文件提出實(shí)施耕地、草原、河湖休養(yǎng)生息規(guī)劃，加快新一輪退耕還林還草工程實(shí)施進(jìn)度。有些學(xué)者擔(dān)憂，黃土高原地區(qū)繼續(xù)退耕還林可能導(dǎo)致區(qū)域糧食供應(yīng)不足或局部地區(qū)人糧關(guān)系緊張問(wèn)題[22-24]；有些則認(rèn)為，退耕還林政策的實(shí)質(zhì)旨在通過(guò)以梯田、壩地和水澆地為主體的基本農(nóng)田建設(shè)實(shí)現(xiàn)坡耕地退耕，通過(guò)梯田化和資源集約化提高耕地質(zhì)量，通過(guò)提高糧食單產(chǎn)水平以抵消耕地?cái)?shù)量減少而帶來(lái)的糧食損失、穩(wěn)定區(qū)域糧食產(chǎn)量，通過(guò)基本農(nóng)田、水利設(shè)施建設(shè)、農(nóng)業(yè)技術(shù)等囤蓄區(qū)域可持續(xù)糧食生產(chǎn)能力[16，21，25]。

播種面積擴(kuò)大為主導(dǎo)的糧食增產(chǎn)屬于外延式增產(chǎn)，單產(chǎn)水平提升為主導(dǎo)的糧食增產(chǎn)屬于內(nèi)涵式增產(chǎn)。國(guó)內(nèi)學(xué)者從單產(chǎn)與播種面積2個(gè)視角探究了我國(guó)糧食增產(chǎn)方式特點(diǎn)[28-30]。劉忠等采用貢獻(xiàn)因素分解法研究了全國(guó)和省級(jí)尺度糧食增產(chǎn)格局及面積與單產(chǎn)貢獻(xiàn)率，研究結(jié)果表明2003—2011年全國(guó)尺度上糧食增產(chǎn)是播種面積、單產(chǎn)以及種植結(jié)構(gòu)調(diào)整共同作用的結(jié)果；省級(jí)尺度上糧食增產(chǎn)主導(dǎo)方式差異顯著,河南、安徽為單產(chǎn)主導(dǎo)，吉林和河北為單產(chǎn)面積共同作用型，其他糧食增產(chǎn)主力省為面積主導(dǎo)型[30]。封志明等[31]采用對(duì)數(shù)平均迪式分解法分析了2003—2013年中國(guó)糧食增產(chǎn)貢獻(xiàn)因素，孫通等[32]基于縣級(jí)單元采用對(duì)數(shù)平均迪式分解法分析中國(guó)糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)因素，重點(diǎn)對(duì)東北平原、黃淮海平原及新疆自治區(qū)等傳統(tǒng)糧食主產(chǎn)區(qū)或新興糧食產(chǎn)區(qū)進(jìn)入深入分析。上述研究視角與研究方法對(duì)本文研究具有重要的啟示意義。針對(duì)黃土高原地區(qū)擴(kuò)大退耕還林是否會(huì)引起區(qū)域糧食供給不足的問(wèn)題，本文利用1985—2015年黃土高原地區(qū)縣級(jí)單元人口、糧食產(chǎn)量、播種面積、單產(chǎn)等數(shù)據(jù)，運(yùn)用分級(jí)法與空間自相關(guān)分析法分析近30 a黃土高原地區(qū)糧食生產(chǎn)時(shí)空分異特征，并在此基礎(chǔ)上采用對(duì)數(shù)平均迪式分解法探究不同時(shí)期糧食單產(chǎn)與播種面積對(duì)糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率，以期提高對(duì)黃土高原地區(qū)糧食生產(chǎn)的認(rèn)識(shí)，為區(qū)域制定糧食生產(chǎn)政策和生態(tài)退耕政策提供一些參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

黃土高原地區(qū)指太行山以西、日月山—賀蘭山以東、陰山以南、秦嶺以北的廣大地理區(qū)域。東鄰華北平原，西連青藏高原，南至秦嶺，西北部與內(nèi)蒙古高原相接。全區(qū)面積約為6.25×105km2，行政區(qū)劃包括陜西、甘肅、寧夏、青海、內(nèi)蒙古、山西、河南7省(自治區(qū))的284個(gè)縣級(jí)行政單元。按照自然地理特征可將區(qū)域劃分為東部山地區(qū)、谷地盆地區(qū)、黃土丘陵區(qū)、鄂爾多斯沙地區(qū)、內(nèi)蒙古和寧夏河套平原區(qū)、青東高原山地丘陵區(qū)6部分[33](圖1)。區(qū)域大部分海拔為1 000～1 500 m，地表黃土層在流水長(zhǎng)期侵蝕下，形成塬、梁、峁溝壑縱橫交錯(cuò)的地形。地勢(shì)較低的山間盆地與河谷平原，地勢(shì)平坦、土壤肥沃、地表水和地下水資源豐富，耕地較集中。光照豐富，降水較少且集中在7—9月，大多數(shù)地區(qū)年平均降水量200～600 mm。主要糧食作物有玉米、水稻、谷子、糜子、小麥、豆類等，2015年糧食產(chǎn)量4.45×107t，人均糧食產(chǎn)量396.53 kg，單產(chǎn)4 318.16 kg/hm2。2015年人口1.12億，人均地區(qū)生產(chǎn)總值、人均財(cái)政收入及人均居民收入分別為42 998.84元、3 020.21元、15 544.48元。

注：Ⅰ東部山地區(qū)；Ⅱ谷地盆地區(qū)；Ⅲ黃土丘陵區(qū)；Ⅲ1 黃土溝谷丘壑亞區(qū)；Ⅲ2 黃土寬谷丘陵亞區(qū)；Ⅳ鄂爾多斯沙地區(qū)；Ⅴ內(nèi)蒙古和河套平原區(qū)；Ⅴ1 內(nèi)蒙古河套平原亞區(qū)；Ⅴ2 寧夏河套平原亞區(qū)；Ⅵ 青東高原丘陵山地區(qū)。

圖1 黃土高原地區(qū)地形及自然地域分區(qū)

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文數(shù)據(jù)主要有1985年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年、2015年黃土高原地區(qū)縣級(jí)行政單元糧食產(chǎn)量、播種面積、糧食單產(chǎn)以及人口數(shù)據(jù)，其中大部分來(lái)自《中國(guó)縣(市)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》；2000年、2005年、2015年糧食播種面積數(shù)據(jù)來(lái)自內(nèi)蒙古、陜西、山西、甘肅、寧夏、青海、河南7省(自治區(qū))統(tǒng)計(jì)年鑒，其中2015年青海省各縣級(jí)行政單元糧食播種面積缺失，因其與鄰近的年份相差不大，故用2014年數(shù)據(jù)替代。黃土高原地區(qū)縣(市、區(qū))行政區(qū)劃圖和黃土高原地區(qū)地形DEM來(lái)源于民政部2014年版行政區(qū)劃圖和美國(guó)太空總署(NASA)與國(guó)防部國(guó)家測(cè)繪局(NIMA)聯(lián)合測(cè)量的SRTM3文件。其他社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)類來(lái)源于7省(自治區(qū))統(tǒng)計(jì)年鑒和中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒。

2 研究方法

首先采用分級(jí)法和空間自相關(guān)分析法，研究黃土高原地區(qū)糧食生產(chǎn)的時(shí)空演變特點(diǎn)，然后運(yùn)用對(duì)數(shù)平均迪式分解法，計(jì)算糧食單產(chǎn)與播種面積對(duì)糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率，對(duì)比分析不同時(shí)期黃土高原地區(qū)單產(chǎn)與播種面積對(duì)糧食生產(chǎn)的影響程度。

2.1 分級(jí)法

確定閾值的方法一般有間隔法、分位數(shù)、自然間斷法(Jenks)、幾何間斷、標(biāo)準(zhǔn)差等方法。本文在糧食產(chǎn)量空間格局分析中采用自然間斷法確定閾值，根據(jù)黃土高原地區(qū)糧食生產(chǎn)空間分布及產(chǎn)量由小到大的規(guī)律，按照小于4.64萬(wàn)t，4.64～8.65萬(wàn)t，8.65萬(wàn)t～1.36×105t，1.36×105～2.10×105t以及大于2.10×105t將各縣級(jí)單元糧食產(chǎn)量劃分為低、較低、中等、較高、高5個(gè)等級(jí)類型。

2.2 空間自相關(guān)分析法

空間自相關(guān)是檢驗(yàn)?zāi)骋灰貙傩灾蹬c其相鄰空間要素的屬性值是否顯著關(guān)聯(lián)的重要指標(biāo)，包括全局空間自相關(guān)和局部空間自相關(guān)兩種測(cè)度方法。全局空間自相關(guān)分析可描述區(qū)域單元觀測(cè)值的整體分布狀況，局部空間自相關(guān)分析可確定空間集聚區(qū)域的分布，兩者相輔相成，互為補(bǔ)充。

2.2.1 全局空間自相關(guān) 本研究采用Moran′sI指數(shù)來(lái)定量分析黃土高原地區(qū)糧食產(chǎn)量空間自相關(guān)性，其計(jì)算公式如下[34]：

(1)

(2)

Moran′sI指數(shù)一般介于[-1,1]，大于0表示全局空間正相關(guān)，小于0表示全局空間負(fù)相關(guān)，等于0表示全局空間不相關(guān)，Moran′sI指數(shù)絕對(duì)值越大表示相關(guān)性越強(qiáng)。

2.2.2 局部空間自相關(guān) 采用Local Moran′s (LISA)方法，通過(guò)LISA集聚圖進(jìn)行局部空間自相關(guān)分析，其定義如下[34]：

(3)

式中：zi，zj是經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)值。wij為縣(市、區(qū))i的臨近縣(市、區(qū))j的空間權(quán)重，采用4倍鄰接關(guān)系方式確定空間權(quán)重。

2.3 對(duì)數(shù)平均迪式分解法

對(duì)數(shù)平均迪式分解法模型(logarithmic mean weigh division index method,LMDI)最初運(yùn)用于能源政策分析領(lǐng)域，因其具有結(jié)果精準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)而被學(xué)界接受。近年來(lái)國(guó)內(nèi)學(xué)者將LMDI 模型引入糧食生產(chǎn)的影響因素分解，得到廣泛認(rèn)可。本文采用LMDI 模型計(jì)算黃土高原地區(qū)糧食播種面積和糧食單位產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率，計(jì)算公式如下[31-32]：

ΔPi=ΔPsi+ΔPai

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

Csi+Cai=1

(9)

式中：ΔPi代表i縣(市、區(qū))的糧食增產(chǎn)量(t)；ΔPsi，ΔPai分別代表i縣(市、區(qū))糧食生產(chǎn)由面積增加和單產(chǎn)提升所帶來(lái)的增產(chǎn)量(t)；Poi，Pti分別代表i縣(市、區(qū))初期和末期糧食產(chǎn)量(t)；Soi，Sti分別代表i縣(市、區(qū))初期和末期糧食播種面積(hm2)；aoi，ati分別代表i縣(市、區(qū))初期和末期糧食單產(chǎn)(kg/hm2)；Csi，Cai分別代表i縣(市、區(qū))糧食播種面積和單產(chǎn)對(duì)糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率(%)。

為了衡量播種面積和單產(chǎn)對(duì)糧食增產(chǎn)貢獻(xiàn)率之間的對(duì)比關(guān)系，本文參考封志明和孫通的研究[29-30]，按照max(Csi,Cai)≤50%，50%80%將兩者貢獻(xiàn)率劃分為不顯著、較顯著、顯著和十分顯著4個(gè)等級(jí)。

3 結(jié)果與分析

3.1 糧食總產(chǎn)量與人均糧食產(chǎn)量變化

表1為不同時(shí)期黃土高原地區(qū)糧食產(chǎn)量與人均糧食產(chǎn)量，分析表1可知，黃土高原地區(qū)糧食生產(chǎn)能力顯著提高，人均糧食產(chǎn)量增加，糧食安全保障水平提高顯著。1985—2015年黃土高原地區(qū)糧食產(chǎn)量由2.26×107t增長(zhǎng)到4.45×107t，增長(zhǎng)1.97倍；人均糧食產(chǎn)量由285.79 kg提高到396.53 kg，增加了1.39倍。國(guó)內(nèi)學(xué)者一般將人均300 kg和人均400 kg分別作為溫飽水平和小康水平的糧食安全保障線[33-35]。2000年以前全區(qū)人均糧食產(chǎn)低于300 kg，尚不能解決溫飽問(wèn)題；2005年全區(qū)人均糧食產(chǎn)量達(dá)340.20 kg，解決了溫飽；2015年全區(qū)人均糧食產(chǎn)量達(dá)396.53 kg，糧食安全保障水平進(jìn)一步提高。

3.2 糧食生產(chǎn)時(shí)空分異特征

表2為1985—2015年黃土高原地區(qū)縣級(jí)單元糧食產(chǎn)量分級(jí)情況，圖2為不同時(shí)期黃土高原地區(qū)糧食生產(chǎn)空間分布，分析圖2和表2可知，1985年黃土高原地區(qū)糧食生產(chǎn)水平較低，糧食生產(chǎn)格局以低和較低2種等級(jí)類型為主。低類型包含104個(gè)縣市單元，涉及人口1.79×107人，占總?cè)丝诘?2.54%，成片分布在黃土丘陵區(qū)、鄂爾多斯山地區(qū)、青東高原山地丘陵區(qū)；較低類型包含76個(gè)縣市單元，涉及人口1.97×107，占總?cè)丝诘?4.91%，主要分布在黃土丘陵區(qū)、東部山地區(qū)中部；中等類型包含63個(gè)縣市單元，涉及人口1.94×106，占總?cè)丝诘?4.46%，集中分布于內(nèi)蒙古河套平原、寧夏河套平原南部、黃土丘陵寬谷丘陵亞區(qū)，分散分布在東部山地區(qū)與谷地盆地區(qū)；較高等級(jí)包含31個(gè)縣市單元，涉及人口1.68×107，占總?cè)丝诘?1.20%，集中分布渭河谷地、太原盆地、豫西北山區(qū)，零星分布在湟河谷地、內(nèi)蒙古和河套平原區(qū)；高等級(jí)類型僅包含10個(gè)縣市，涉及人口5.46×106，占總?cè)丝诘?.89%，零星分布在渭河谷地、汾河谷地及豫西北山區(qū)。

表1 黃土高原地區(qū)糧食產(chǎn)量與人均糧食產(chǎn)量變化

2015年黃土高原地區(qū)糧食生產(chǎn)格局發(fā)生逆轉(zhuǎn)，以高等級(jí)類型為主。高等級(jí)類型包含82個(gè)縣市，涉及人口4.75×107，占總?cè)丝诘?2.33%，廣泛于內(nèi)蒙古和寧夏河套平原、黃土丘陵寬谷丘陵亞區(qū)、東部山地區(qū)與谷地盆地南部。較高等級(jí)包含48個(gè)縣市，涉及人口1.68×107人，占總?cè)丝诘?4.99%，分布在高等級(jí)類型區(qū)周圍；中等級(jí)類型包含49個(gè)縣市，涉及人口2.02×107，占總?cè)丝诘?7.96%，集中分布在鄂爾多斯沙地區(qū)、黃土丘陵寬谷丘陵亞區(qū)，零星分布東部山地區(qū)與谷地盆地區(qū)；較低等級(jí)類型包含46個(gè)縣市，涉及人口1.16×107，總?cè)丝诘?0.32%，主要分布在青東高原山地丘陵區(qū)東部、東部山地區(qū)北部、太原盆地；低等級(jí)類型包含59個(gè)縣市，涉及人口1.62×107，占總?cè)丝诘?4.40%，主要分布在青東高原山地丘陵區(qū)西部、黃土丘陵溝壑亞區(qū)、渭河谷地。

應(yīng)用GeoDa與ArcGIS軟件對(duì)黃土高原地區(qū)糧食生產(chǎn)進(jìn)行全局空間自相關(guān)與局部自相關(guān)分析。全局空間自相關(guān)分析結(jié)果顯示，1985—2015年黃土高原糧食產(chǎn)量Moran′s I 指數(shù)為0.32～0.47，p值均為0，均通過(guò)Z值檢驗(yàn)(p<0.05)，表明黃土高原地區(qū)糧食生產(chǎn)不是隨機(jī)分布的，而是具有明顯的空間自相關(guān)性，即同類或相似類型集聚分布。圖3為局部空間相關(guān)分析LISA圖，由圖可知，高高集聚、低低集聚、高低集聚、低高集聚4種集聚類型主要以前兩者為主，1985年高高集聚區(qū)主要分布在南部關(guān)中盆地、豫西北山區(qū)一帶，低低集聚區(qū)主要分布在青東高原山地丘陵區(qū)、黃土丘陵溝壑亞區(qū)；1995—2010年南北同時(shí)出現(xiàn)2個(gè)高高集聚區(qū)，南部渭河谷地高高集聚區(qū)與北部的內(nèi)蒙古和寧夏河套平原高高集聚區(qū)，低低集聚區(qū)變化不大；2010—2015年北部高高集聚區(qū)范圍擴(kuò)大，南部高高集聚區(qū)范圍縮小，黃土高原地區(qū)西部寬谷丘壑區(qū)出現(xiàn)新的高高集聚區(qū)。以上特征表明，黃土高原地區(qū)糧食生產(chǎn)空間格局呈現(xiàn)由南向北、由東向西轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。

表2 黃土高原地區(qū)縣級(jí)單元糧食產(chǎn)量分級(jí)類型及變化

注：括號(hào)內(nèi)的數(shù)字表示所占比例(%)。

圖2 黃土高原地區(qū)糧食產(chǎn)量空間分布

3.3 糧食增產(chǎn)貢獻(xiàn)因素分析

表3為黃土高原地區(qū)1985—2015年不同時(shí)期糧食增產(chǎn)貢獻(xiàn)狀況，總體上看，黃土高原地區(qū)糧食增產(chǎn)主要依靠單產(chǎn)，1985—2015年糧食增產(chǎn)約2.19×107t，其中單產(chǎn)貢獻(xiàn)率達(dá)94.25%，面積貢獻(xiàn)率僅為5.75%。分階段看，1985—1990年、2000—2005年、2005—2010年單產(chǎn)與播種面積對(duì)糧食增產(chǎn)兼有貢獻(xiàn)，以單產(chǎn)為主導(dǎo)，單產(chǎn)貢獻(xiàn)率為62.87%～86.95%，面積貢獻(xiàn)率為13.05%～37.31%；1990—1995年和1995—2000年糧食增產(chǎn)完全由單產(chǎn)支撐，面積貢獻(xiàn)率為負(fù)，單產(chǎn)貢獻(xiàn)率高達(dá)207.09%和179.71%；2010—2015年糧食增產(chǎn)靠擴(kuò)大播種面積，單產(chǎn)貢獻(xiàn)率為負(fù)，面積貢獻(xiàn)率為142.35%。

表3 黃土高原地區(qū)糧食增產(chǎn)貢獻(xiàn)狀況

表4為黃土高原地區(qū)縣級(jí)單元1985—2015年不同時(shí)期糧食增產(chǎn)因素統(tǒng)計(jì)，圖4為黃土高原地區(qū)糧食播種面積與單產(chǎn)增產(chǎn)貢獻(xiàn)時(shí)空演變，分析表4和圖4可知，單產(chǎn)貢獻(xiàn)顯著區(qū)分布范圍較廣泛且較穩(wěn)定，播種面積貢獻(xiàn)顯著區(qū)分布范圍小且隨時(shí)間變化較大。20世紀(jì)80年代后期單產(chǎn)貢獻(xiàn)顯著區(qū)包括229個(gè)縣級(jí)單元，分布廣泛；面積貢獻(xiàn)顯著區(qū)包括45個(gè)縣級(jí)單元，呈不連續(xù)的帶狀分布在東部、南部及西部。1990—1995年單產(chǎn)貢獻(xiàn)顯著區(qū)與面積貢獻(xiàn)顯著區(qū)包括的縣級(jí)單元數(shù)量變化不大，但位置變化較大，單產(chǎn)貢獻(xiàn)顯著區(qū)成片分布在東部、北部及西部，面積貢獻(xiàn)顯著區(qū)散布于黃土丘陵區(qū)、關(guān)中盆地、內(nèi)蒙古和寧夏河套平原及豫西北山區(qū)。1995—2000年單產(chǎn)貢獻(xiàn)顯著區(qū)縣級(jí)單元數(shù)量略減少，分布范圍縮小，面積顯著區(qū)縣級(jí)單元數(shù)量增加，分布范圍向北部與西部擴(kuò)展。2000—2005年，單產(chǎn)貢獻(xiàn)率顯著區(qū)縣級(jí)單元比例減少19.32%，面積顯著區(qū)縣級(jí)單元比例增加14.44%，兩者分布位置也顯著改變，單產(chǎn)貢獻(xiàn)顯著區(qū)成片分布在北部與西南，面積貢獻(xiàn)顯著區(qū)成片分布于內(nèi)蒙古和寧夏河套平原區(qū)、隴東地區(qū)，分散分布在東南部。2005—2010年單產(chǎn)貢獻(xiàn)顯著區(qū)縣級(jí)單元數(shù)略增加，集中分布在東部與南部，面積貢獻(xiàn)顯著區(qū)縣級(jí)單元數(shù)略減少，成片分布在西北、分散分布于西南，零星分布于其他地區(qū)。2010—2015年，單產(chǎn)貢獻(xiàn)顯著區(qū)域面積貢獻(xiàn)顯著區(qū)縣級(jí)單元數(shù)量均增加，兩者的差距縮小，分布位置也有所改變。單產(chǎn)貢獻(xiàn)顯著區(qū)成片分布在黃土丘陵區(qū)與東部山地區(qū)，面積貢獻(xiàn)顯著區(qū)成片分布在鄂爾多斯沙地區(qū)、寧夏河套平原區(qū)及青東高原山地丘陵區(qū)，此外，太原盆地、關(guān)中盆地及隴東地區(qū)等也有分布。

表4 黃土高原地區(qū)縣級(jí)單元糧食增產(chǎn)因素統(tǒng)計(jì)

注：括號(hào)內(nèi)的數(shù)字表示所占比例(%)。

圖4 黃土高原地區(qū)糧食播種面積與單產(chǎn)增產(chǎn)貢獻(xiàn)時(shí)空演變

4 結(jié)論與討論

4.1 討 論

(1) 糧食生產(chǎn)能力與糧食安全保障水平對(duì)區(qū)域生態(tài)退耕政策的實(shí)施具有重要意義，糧食增產(chǎn)方式也是生態(tài)退耕政策應(yīng)考慮的重要因素。2015年區(qū)域人均糧食產(chǎn)量達(dá)到396.53 kg，糧食安全保障水平提高，擴(kuò)大退耕還林條件成熟。從糧食增產(chǎn)方式來(lái)看，黃土丘陵區(qū)與東部山區(qū)單產(chǎn)不穩(wěn)定，近年單產(chǎn)貢獻(xiàn)率降低，建議加快25°以上坡耕地退耕還林，通過(guò)修建梯田與淤地壩提高耕地質(zhì)量，穩(wěn)定單產(chǎn)。位于干旱與半干旱地區(qū)的鄂爾多斯沙地區(qū)糧食增產(chǎn)越來(lái)越依賴擴(kuò)大播種面積，這種以外延式增產(chǎn)為主導(dǎo)的糧食生產(chǎn)方式不僅增加區(qū)域水資源壓力，嚴(yán)重時(shí)甚至造成土地沙化，建議實(shí)行“退耕還水”，即通過(guò)發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)和適度減少的耕作面積等，以減少農(nóng)業(yè)用水，緩解水資源壓力。

(2) 本文研究中未考慮氣候因素對(duì)糧食產(chǎn)量的影響。在選取1985年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年、2015年7個(gè)時(shí)間斷面的糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)時(shí)，未考慮降水、自然災(zāi)害等因素對(duì)糧食產(chǎn)量的影響，研究結(jié)果與實(shí)際情況可能有出入。實(shí)際上，降水對(duì)黃土高原地區(qū)作物產(chǎn)量的影響比較顯著，黃土高原地區(qū)降水量年際差異很大，導(dǎo)致糧食產(chǎn)量年際之間豐歉波動(dòng)。未來(lái)可采用3 a平均值或5 a平均值代替各個(gè)截面數(shù)據(jù)，消除氣候等偶然因素對(duì)糧食產(chǎn)量的影響。

(3) 黃土高原地區(qū)糧食生產(chǎn)受耕地質(zhì)量提高[36-40]、農(nóng)田灌溉條件改善[21]，種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整[21,36]，良種、栽培、施肥、保墑技術(shù)等農(nóng)業(yè)科技的應(yīng)用推廣[21]，農(nóng)業(yè)政策[21]及全球氣候變暖[41-42]等多重因素共同影響。受篇幅與數(shù)據(jù)限制，文章對(duì)于黃土高原地區(qū)糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)因素分析中主要考慮播種面積與單產(chǎn)2個(gè)方面，未來(lái)有待進(jìn)一步細(xì)化其他方面的量化研究。

4.2 結(jié) 論

(1) 黃土高原地區(qū)糧食生產(chǎn)能力顯著增加，2015年區(qū)域糧食總產(chǎn)量和人均產(chǎn)量分別達(dá)4.45×107t和396.53 kg，分別為1985年的1.97，1.39倍，為推進(jìn)新一輪生態(tài)退耕政策的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

(2) 黃土高原糧食生產(chǎn)空間分布不平衡，284個(gè)縣級(jí)單元之間糧食產(chǎn)量相差較大。2015年糧食產(chǎn)量以高和較高等級(jí)類型的縣級(jí)單元廣泛于內(nèi)蒙古和寧夏河套平原、黃土丘陵寬谷丘陵亞區(qū)、東部山地區(qū)與谷地盆地南部；中等級(jí)類型集中分布在鄂爾多斯沙地區(qū)、黃土丘陵寬谷丘陵亞區(qū)，零星分布東部山地區(qū)與谷地盆地區(qū)；較低等級(jí)類型主要分布在青東高原山地丘陵區(qū)東部、東部山地區(qū)北部、太原盆地；低等級(jí)類型主要分布在青東高原山地丘陵區(qū)西部、黃土丘陵溝壑亞區(qū)、渭河谷地。

(3) 黃土高原地區(qū)糧食生產(chǎn)空間格局呈現(xiàn)由南向北、由東向西的轉(zhuǎn)移趨勢(shì)，與全國(guó)糧食生產(chǎn)空間格局變化較一致，西北地區(qū)面臨的水資源壓力增大。1985—2015年?yáng)|部山地區(qū)、內(nèi)蒙古和寧夏河套平原區(qū)、谷地盆地區(qū)大部分地區(qū)、黃土丘陵區(qū)西部以及鄂爾多斯沙地區(qū)糧食增產(chǎn)顯著，太原盆地和渭河谷地糧食產(chǎn)量下降顯著。

(4) 近30 a黃土高原地區(qū)糧食生產(chǎn)主要依靠單產(chǎn)支撐，1985—2015年糧食增產(chǎn)2.19×107t，其中單產(chǎn)貢獻(xiàn)率達(dá)94.25%，面積貢獻(xiàn)率僅5.75%。分階段看，2010—2015年糧食面積貢獻(xiàn)率高于單產(chǎn)，其他5個(gè)時(shí)期糧食單產(chǎn)貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)高于面積貢獻(xiàn)率；從空間分布看，單產(chǎn)貢獻(xiàn)顯著區(qū)分布范圍較廣泛且隨時(shí)間變化較小，播種面積貢獻(xiàn)顯著區(qū)分布范圍小且隨時(shí)間變化較大。