基于LMDI模型的新疆糧食生產(chǎn)時空變化特征及其成因分析

顧云志，曹月娥，張珍珍，趙 猛

(1.新疆大學 資源與環(huán)境科學學院，新疆 烏魯木齊 830046；2.綠洲生態(tài)教育部重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830046；3.上海師范大學 環(huán)境與地理科學學院，上海 200234；4.山東理工大學 建筑工程學院，山東 淄博 255049)

0 引言

糧食安全是國家生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，隨著世界政治局勢的變化及經(jīng)濟發(fā)展不穩(wěn)定因素的影響，糧食生產(chǎn)及儲備成為各國政府面臨的重大挑戰(zhàn)。新中國成立以來，黨和國家高度重視糧食生產(chǎn)，一直著力于提升糧食生產(chǎn)能力。中國的糧食產(chǎn)量由1949年1.13億t增加到2019年的6.64億t，實現(xiàn)了由供給不足向供求基本平衡的歷史性轉(zhuǎn)變。中國以世界7%的耕地面積養(yǎng)活了世界20%的人口，但人均耕地面積只有0.09 hm2，不足世界平均水平的40%。更加嚴峻的情況是中國后備耕地資源很少，現(xiàn)有大部分耕地土壤有機質(zhì)含量低，從而導致產(chǎn)量一直位于較低水平，中低產(chǎn)量耕地占比很大，高標準農(nóng)田僅占中國耕地面積的7.14%，因此，耕地資源稟賦成為糧食產(chǎn)量的硬性約束?！吨袊募Z食安全》白皮書顯示，2015年中國主要糧食谷物自給率超過95%；《中國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告2020》指出，2019年中國水稻、小麥、玉米三大谷物自給率達到98.75%，主要糧食作物的自給率不斷提高，為經(jīng)濟社會穩(wěn)定發(fā)展及抵御突發(fā)災害提供了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)，但糧食安全問題依然存在。糧食生產(chǎn)涉及多個方面的因素，眾多學者已經(jīng)從不同角度對其進行分解研究。在自然條件方面，降水、氣溫、地形、土壤等因素，對糧食生產(chǎn)及種植類型發(fā)揮了基礎(chǔ)性作用；當前眾多研究結(jié)合不同分辨率的遙感影像與葉面積指數(shù)對糧食產(chǎn)量進行模擬[1]；自然災害種類及強度對糧食產(chǎn)量也產(chǎn)生了重大影響[2]。在社會經(jīng)濟方面，通過農(nóng)村勞動力人口數(shù)量及年齡構(gòu)成[3-4]、經(jīng)濟發(fā)展水平[5-6]、農(nóng)藥化肥施用量[7]及農(nóng)業(yè)政策[8]等動態(tài)影響因素[9]，對糧食種植面積及糧食單產(chǎn)變化進行了長時間的序列動態(tài)分析[10]。近年來，隨著中國經(jīng)濟發(fā)展速度及城鎮(zhèn)化率的不斷提高，中東部建設(shè)用地面積不斷擴張，周邊原有耕地更多地轉(zhuǎn)為種植蔬菜瓜果等高附加值的農(nóng)產(chǎn)品，糧食作物種植比重逐年下降，糧食生產(chǎn)區(qū)域發(fā)生了顯著變化[4]，主產(chǎn)區(qū)重心逐步向北方移動。

耕地利用因素對糧食生產(chǎn)影響一直是農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)及土地可持續(xù)利用研究的熱點，主要是利用不同模型進行多種生產(chǎn)要素與糧食生產(chǎn)關(guān)系的研究。研究模型主要包括層次分析[11]、主成分分析[12]、灰色系統(tǒng)預測模型[13]、空間面板計量經(jīng)濟學模型[14]、C-D(Cobb-Douglas production function)函數(shù)模型[15]、GAEZ(Global Agro-ecological Zones)模型[16]等。面對眾多影響因素錯綜復雜的現(xiàn)狀，因素分解作為分析整體事物最為簡單有效的方法被廣泛應用，當前因素分解法中主要包括拉氏因素分解模型和迪氏因素分解模型(LMDI，log mean decompostion index)。迪氏因素分解模型相比于拉氏因素分解模型，其在分解若干個關(guān)鍵要素計算時不會出現(xiàn)殘差和余值，能夠更好地分析每個因子對總體變化的影響程度。因此，將LMDI模型作為糧食生產(chǎn)變化分析的方法比較合適。LMDI模型用于分解糧食生產(chǎn)影響因素的作用機制，能夠充分利用現(xiàn)有農(nóng)業(yè)資源，幫助提高糧食作物生產(chǎn)力，優(yōu)化農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)和空間布局[17]。

新疆維吾爾自治區(qū)作為中國西北最大的農(nóng)耕區(qū)及主要糧倉，其糧食生產(chǎn)安全對于維護民族團結(jié)和邊疆穩(wěn)定具有重要的作用。本研究從耕地利用因素分解的角度出發(fā)，基于2000～2019年新疆糧食生產(chǎn)時空變化，探討新疆糧食產(chǎn)量主要影響因素及其作用機制，以期為新時代新疆綠洲農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展及糧食安全提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

新疆維吾爾自治區(qū)(以下簡稱新疆)位于中國西北內(nèi)陸，屬于溫帶大陸性氣候，耕地資源分布不均勻，主要為綠洲農(nóng)業(yè)分布在河流沖積平原及其兩岸，水土資源不匹配[18]，農(nóng)作物生產(chǎn)受到很大限制，尤其是糧食作物生產(chǎn)同時受自然條件制約和經(jīng)濟作物生產(chǎn)擠壓雙重影響。但新疆后備土地資源較為豐富，糧食作物以其較低的生產(chǎn)條件在未來擁有良好的前景。2019年新疆糧食產(chǎn)量為1875.97萬t，相比于2000年增產(chǎn)了176.98%，同期糧食作物種植面積增加了61.04%，農(nóng)作物播種面積增加了76.79%，人口增長了36.69%，人均糧食產(chǎn)量由366.92 kg提升到743.48 kg，糧食安全得到進一步保障。

1.2 數(shù)據(jù)來源

社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于《新疆統(tǒng)計公報》(2000～2019)、《新疆統(tǒng)計年鑒》(2000～2019)。為了消除數(shù)據(jù)統(tǒng)計口徑不一致的影響，本文以新疆統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，依據(jù)統(tǒng)計公報中的農(nóng)業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)差值進行修正。由于行政區(qū)劃調(diào)整，導致數(shù)據(jù)不一致，因此以現(xiàn)有行政區(qū)劃為準，將2002年新疆的區(qū)轄市(五家渠市、阿拉爾市、圖木舒克市)及現(xiàn)有新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團所轄地剔除研究區(qū)以外；2008年米泉市合并成為烏魯木齊市米東區(qū)，將2000～2007年米泉市的數(shù)據(jù)合并到烏魯木齊市的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中。

1.3 研究方法

1.3.1 對數(shù)平均迪氏分解法 因素分解法主要是能源消費及污染排放的研究方法[19]，近年來被應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)分解領(lǐng)域[20-21]。本文以Ang等[22-23]提出的對數(shù)平均分解指數(shù)法對新疆糧食總產(chǎn)量進行因素分解，將耕地規(guī)模、復種指數(shù)、糧作比例及糧食單產(chǎn)作為4項分解因子[24-25]。

G=L×M×S×P

(1)

其中，G為糧食總產(chǎn)量；L為耕地規(guī)模，即耕地面積；M為復種指數(shù)，即農(nóng)作物播種面積于耕地面積的比值，表示土地利用程度的頻率；S為糧作比例，即糧食作物種植面積與農(nóng)作物播種面積的比值，表示種植結(jié)構(gòu)的變化，比值越大說明耕地糧化現(xiàn)象顯著；P為糧食單產(chǎn)，是糧食總產(chǎn)量與糧食作物種植面積的比值，顯示土地利用強度的大小及單位面積生產(chǎn)要素的投入水平。

以Gt為時間段末期的糧食產(chǎn)量，G0為時間段初期的糧食產(chǎn)量，F(xiàn)x為分解因子，利用如下公式進行計算。

(2)

(3)

在Ang等[22-23]提出的LMDI模型中，因素Fx對糧食生產(chǎn)量變化的貢獻量為Fx-e。

(4)

由式(4)可以計算得到基于耕地利用因素分解的因子：U1-e即Le表示耕地規(guī)模對糧食生產(chǎn)的貢獻度；U2-e即Me表示復種指數(shù)對糧食生產(chǎn)的貢獻度；U3-e即Se表示糧作比例對糧食生產(chǎn)的貢獻度；U4-e即Pe表示糧食單產(chǎn)對糧食生產(chǎn)的貢獻度。

1.3.2 重心分析法 重心模型是研究區(qū)域發(fā)展過程中要素空間移動的重要分析工具，被廣泛應用于經(jīng)濟、人口空間變化等方面。近年來，重心移動模型也被應用到農(nóng)作物空間格局研究中[13，18]，計算公式如下。

(5)

(6)

式中，Xt、Yt分別為t年新疆糧食產(chǎn)量重心的經(jīng)緯度，Xi、Yi分別為第i個區(qū)域中心的經(jīng)緯度，mi表示第i個區(qū)域的糧食產(chǎn)量。

重心轉(zhuǎn)移距離計算公式如下。

(7)

其中，d表示間隔年份某種要素重心移動距離，α、β分別表示2個相間隔年份，(Xα，Yα)、(Xβ，Yβ)分別表示第α年和第β年糧食重心所在空間位置的經(jīng)緯度；c為常數(shù)，一般為111(每個經(jīng)線跨度之間的距離)。

2 結(jié)果與分析

2.1 新疆糧食生產(chǎn)變化及其影響因素分解

2.1.1 全疆糧食產(chǎn)量及其影響因素變化分析 2000～2019年新疆糧食產(chǎn)量總體呈現(xiàn)上升趨勢，但在2003年出現(xiàn)較大波動，2003年成為近20年產(chǎn)量最低的年份，除此之外，2007、2011、2016、2017年糧食產(chǎn)量也出現(xiàn)下降的情況(圖1)。在2007～2015年新疆糧食產(chǎn)量實現(xiàn)高速增長，年均增速達到16.71%，其中2009年增速高達38.01%。2016～2017年連續(xù)2年產(chǎn)量減少與復種指數(shù)及糧作比例降低有關(guān)，但是在2018年糧食產(chǎn)量開始回升，并在2019年達到歷史最高產(chǎn)量1875.97萬t。

2000～2019年耕地規(guī)模基本呈擴大趨勢，共計增加300.88萬hm2，2003～2019年耕地規(guī)模持續(xù)平穩(wěn)擴大(圖1)。2009～2017年耕地面積年均保持在6%左右的增長速度，為糧食增產(chǎn)提供了堅實的耕地保障。2018年隨著農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展策略的實施，耕地面積開始保持合理有序的增長態(tài)勢。從復種指數(shù)變化分析來看，復種指數(shù)2000～2007年穩(wěn)定在1.12的水平；在2008年復種指數(shù)開始上升，并在2016年以前維持在1.23的水平；2016年指數(shù)逐年下降，2019年降至0.94的水平。從種植結(jié)構(gòu)方面分析來看，糧作比例在20年間主要分為3個階段：2000～2007年保持在0.45，但在2007年降至最低比例0.39；2008～2013年比例保持在0.47，糧作比例呈現(xiàn)上升趨勢；2014～2019年比例降至0.43左右，表明近幾年糧食作物種植比例呈現(xiàn)下降趨勢。糧食單位面積產(chǎn)量逐年增長趨勢顯著，除了2008～2009年出現(xiàn)波動外，之后糧食單產(chǎn)連年提高并維持在年均2.49%的增速。

耕地利用因素描述性統(tǒng)計分析顯示(表1)，糧食總產(chǎn)量與耕地面積的標準差非常大，表明這2個數(shù)據(jù)在研究時間段內(nèi)波動較大，復種指數(shù)、糧耕比例、糧食單產(chǎn)3個指標的離散程度較小，說明數(shù)據(jù)分布均勻，數(shù)據(jù)變動小。從平均數(shù)與中位數(shù)指標看，糧食總產(chǎn)量中位數(shù)大于平均值，形成左偏態(tài)分布，表明指標中高數(shù)值偏多，存在極小的數(shù)值，使得總體數(shù)據(jù)偏左分布，并且小于均值的數(shù)據(jù)較離散，大于均值的數(shù)據(jù)較集中；耕地面積、復種指數(shù)、糧食單產(chǎn)平均值大于中位數(shù)，數(shù)值曲線呈現(xiàn)右偏態(tài)分布，指標中小數(shù)值偏多，小于均值的數(shù)據(jù)較集聚，大于均值的數(shù)據(jù)較分散；糧耕比例指標數(shù)據(jù)則呈現(xiàn)正態(tài)分布，數(shù)據(jù)分布較均勻。耕地面積的偏度系數(shù)最大，表明其數(shù)值出現(xiàn)異常變化。所有指標的峰度系數(shù)均小于3，表明數(shù)據(jù)分布曲線較扁平，中心聚集程度好。

表1 2000～2019年糧食產(chǎn)量與耕地利用因素統(tǒng)計分析

2.1.2 全疆糧食生產(chǎn)影響因素分解 依據(jù)糧食生產(chǎn)的時間序列變化特征將整個進程分為4個階段2000～2004年、2005～2009年、2010～2014年、2015～2019年。通過LMDI模型對不同階段糧食生產(chǎn)影響因素進行分解(圖2)，分析糧食產(chǎn)量變化。

第一階段糧食總產(chǎn)量小幅增加，糧食單產(chǎn)因子成為糧食增產(chǎn)的主要動力來源。復種指數(shù)、糧作比例共同成為糧食增產(chǎn)的阻力因子，主要是因為該階段全國正處于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整時期[26]，部分糧食作物種植區(qū)域轉(zhuǎn)為開始種植經(jīng)濟作物。

第二階段糧食總產(chǎn)量大幅提升，糧食增產(chǎn)達到66.99%。耕地規(guī)模、復種指數(shù)、糧作比例、糧食單產(chǎn)因子均為正向作用，其對總產(chǎn)量的貢獻度依次降低。耕地規(guī)模因子貢獻度為43.97%，成為最大影響因素；復種指數(shù)、糧作比例及糧食單產(chǎn)因子貢獻度分別為27.86%、14.17%和14.10%。這一階段糧食增產(chǎn)主要原因為耕地面積擴大及耕地利用程度提高。

第三階段糧食總產(chǎn)量持續(xù)增加，增長幅度較第二階段放緩。耕地規(guī)模因子貢獻度持續(xù)大幅增加，糧食增產(chǎn)因子貢獻度為：耕地規(guī)模>糧食單產(chǎn)>復種指數(shù)，而糧作比例因子減產(chǎn)效應則十分明顯。糧食作物種植面積比重減少，主要是由于糧食作物生產(chǎn)效益較低，并且隨著交通運輸業(yè)的快速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐漸完善，新疆瓜果品牌效應享譽海內(nèi)外，林果作物等經(jīng)濟作物產(chǎn)業(yè)的附加值升高，其種植比例逐年提升。

第四階段糧食總產(chǎn)量增長處于低速階段，復種指數(shù)、糧作比例2個負向因子與耕地規(guī)模、糧食單產(chǎn)2個正向因子產(chǎn)生的作用相互抵消，使得這一階段糧食產(chǎn)量增長幅度變小。糧食單產(chǎn)連續(xù)4個階段作為增產(chǎn)貢獻因子，顯示出單位面積糧食種植投入的人力、物力不斷增加。隨著生態(tài)環(huán)境保護的推行，耕地進行輪耕與休耕，復種指數(shù)出現(xiàn)下降趨勢，加之林果業(yè)兼具生態(tài)與經(jīng)濟效應，導致該階段的復種指數(shù)、糧作比例成為負向因子。

通過分析可知，在研究期間內(nèi)(2000～2019年)糧食總產(chǎn)量呈上升趨勢，每個階段產(chǎn)量的增幅受影響因子貢獻度不同而各異(圖2)?？傮w來說，耕地規(guī)模、糧食單產(chǎn)成為增產(chǎn)因子，而復種指數(shù)、糧作比例因子則產(chǎn)生減產(chǎn)效應。從4個階段的累積效應來看，對糧食生產(chǎn)發(fā)揮積極效應最明顯的為耕地規(guī)模因子，其次是糧食單產(chǎn)因子。耕地規(guī)模因子歷經(jīng)“負正”2個過程，第一階段“負”主要是由于全國實施生態(tài)退耕政策及城鎮(zhèn)化進程擠占大量耕地引起；第二、三、四階段“正”與國家“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略實施及耕地配套水利設(shè)施大規(guī)模修建有關(guān)，將閑置、缺乏灌溉的土地納入可利用耕地范圍內(nèi)。糧食單產(chǎn)成為保障糧食生產(chǎn)安全最不可忽視的因子，主要是由于化肥農(nóng)藥、機械動力等生產(chǎn)要素[27]及氣象預報、防災減災措施的完善為糧食連年單產(chǎn)的提高提供了堅強保障。復種指數(shù)作為主要的負向影響因子，在最近5年負向效應明顯，反映了土地生產(chǎn)潛力在逐步下降，在實際生產(chǎn)過程中開始對耕地進行可持續(xù)性利用。糧作比例因子成為次要負向效應因子，主要由于耕地規(guī)模不斷增長，糧食作物種植面積總體保持穩(wěn)定，農(nóng)民對耕地種植結(jié)構(gòu)進行多樣化調(diào)整，在2010年后隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)日益與市場需求掛鉤，經(jīng)濟作物種植面積進一步擴大[28]。

圖2 新疆糧食產(chǎn)量影響因子的貢獻度變化

2.2 區(qū)域糧食產(chǎn)量及其影響因素變化分析

2.2.1 區(qū)域糧食產(chǎn)量變化 新疆地域面積廣闊，區(qū)域氣候環(huán)境各異，因此依據(jù)氣溫、光照、地形地貌及社會認同度，將新疆劃分為北疆、南疆、東疆3個區(qū)域進行分區(qū)研究。北疆包括烏魯木齊市、克拉瑪依市、昌吉回族自治州(昌吉州)、博爾塔拉蒙古自治州(博州)、伊犁哈薩克自治州直屬(伊犁州直屬)、阿勒泰地區(qū)、塔城地區(qū)7個地州市；南疆包括巴音郭楞蒙古自治州(巴州)、阿克蘇地區(qū)、喀什地區(qū)、和田地區(qū)、克孜勒蘇柯爾克孜自治州(克州)5個地區(qū)(州)；東疆包括哈密市、吐魯番市2個地市，最終形成3個農(nóng)業(yè)區(qū)(圖3)。

圖3 區(qū)域糧食產(chǎn)量的變化

2000～2019年總體來看，南疆與北疆是新疆糧食主要產(chǎn)區(qū)，東疆只占很少的一部分。南疆和北疆糧食生產(chǎn)格局以2010年為時間節(jié)點發(fā)生轉(zhuǎn)變，北疆地區(qū)糧食產(chǎn)量占比從2000年的39.92%上升到2019年的59.23%，南疆地區(qū)則從最高2005年的58.96%下降到最低2019年的40.00%。東疆地區(qū)具有獨特光溫條件，特色瓜果作物(哈密瓜、葡萄)是區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展的支柱，同時有限的灌溉水源及較少人口，使得東疆的糧食作物種植面積逐年減少，糧食產(chǎn)量占全疆比例由2.65%降到0.77%。在糧食產(chǎn)量方面，北疆地區(qū)20年間增產(chǎn)310.97%，南疆地區(qū)增產(chǎn)92.93%，東疆為-19.85%，3個地區(qū)共同保障了全疆糧食儲備穩(wěn)定及供需平衡。通過各地州市近20年糧食產(chǎn)量變化分析(圖4、圖5)，北疆地區(qū)昌吉州、伊犁州直屬、塔城地區(qū)3地的糧食產(chǎn)量大幅增加，促使北疆糧食總產(chǎn)量提升；南疆阿克蘇地區(qū)、喀什地區(qū)、和田地區(qū)3地糧食產(chǎn)量增長較快，帶動了整個南疆糧食產(chǎn)量穩(wěn)步提升；東疆哈密市糧食產(chǎn)量穩(wěn)中有升，吐魯番市糧食種植面積則是大幅下降。

圖4 各地州市糧食產(chǎn)量的變化

圖5 新疆20年糧食產(chǎn)量及種植面積的變化

近20年糧食生產(chǎn)重心逐步向北轉(zhuǎn)移(圖6)，2000～2010年重心向東北方向偏移距離77597 m，2010～2019年重心繼續(xù)向東北方向偏移距離47953 m，2000～2019年20年間糧食產(chǎn)量重心向東北轉(zhuǎn)移距離125414 m。這種格局的轉(zhuǎn)變是由于天山北坡城市群快速發(fā)展，先進生產(chǎn)技術(shù)、高效管理模式被率先應用到北疆地區(qū)而形成的。同時，南北疆的耕地生產(chǎn)條件不同也是出現(xiàn)重心轉(zhuǎn)移的重要因素。南疆自然條件相對惡劣，耕地破碎化比較嚴重，休耕地較多。北疆耕地總體較平整，規(guī)?；r(nóng)場種植比重大，農(nóng)業(yè)水利設(shè)施、機械設(shè)施十分完善。但隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化及土地整治的逐步推進，新疆整體糧食生產(chǎn)將會繼續(xù)呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的局面。

圖6 新疆糧食產(chǎn)量重心遷移的變化

2.2.2 區(qū)域糧食生產(chǎn)影響因素分解 基于耕地利用要素分解新疆各地州市的糧食產(chǎn)量變化影響因素(表2)，結(jié)果顯示：2000～2019年除烏魯木齊、吐魯番2市糧食產(chǎn)量出現(xiàn)下降外，其他各地州市糧食產(chǎn)量均呈上升趨勢。其中，阿克蘇地區(qū)、喀什地區(qū)糧食增產(chǎn)100萬t左右，昌吉州、伊犁州直屬、塔城地區(qū)糧食增產(chǎn)200多萬t。耕地規(guī)模擴大、糧食單產(chǎn)提高是新疆糧食產(chǎn)量增加的關(guān)鍵特征。北疆糧食累積增產(chǎn)3.11倍，復種指數(shù)產(chǎn)生了重大的負向效應；南疆累積增產(chǎn)0.93倍，糧作比例降低影響了產(chǎn)量的提升；東疆累積增產(chǎn)-0.20倍，糧作比例成為產(chǎn)量減少的重大阻礙。

表2 2000～2019年地州市糧食產(chǎn)量影響因素分解

在北疆地區(qū)，烏魯木齊市糧食生產(chǎn)總量減少主要是復種指數(shù)與糧作比例2個負向效應導致的。昌吉州、伊犁州直屬、塔城地區(qū)作為3個糧食增產(chǎn)最快的地區(qū)，復種指數(shù)是糧食減產(chǎn)的唯一因子，其他因素均起到增產(chǎn)效果。南疆地區(qū)作為新疆傳統(tǒng)的糧食主產(chǎn)區(qū)，各地州糧食總產(chǎn)均有較大提升，耕地規(guī)模、復種指數(shù)、糧食單產(chǎn)作為主要增產(chǎn)因子促進了糧食生產(chǎn)水平的不斷提升。南疆各地州基本以耕地規(guī)模為主要增產(chǎn)因子，糧作比例為增產(chǎn)負向因素。阿克蘇地區(qū)糧作比例降低對糧食生產(chǎn)負向作用最為明顯，喀什地區(qū)耕地規(guī)模擴大對糧食增產(chǎn)效果最為顯著。東疆地區(qū)在耕地規(guī)模增加、糧食單產(chǎn)增長的基礎(chǔ)上總產(chǎn)量降低，糧作比例調(diào)整對其產(chǎn)生的負向作用極大。吐魯番市由于糧作比例的大幅調(diào)整，經(jīng)濟作物比重上升，一定程度上加重了糧食生產(chǎn)負擔，糧食生產(chǎn)量呈逐年下降趨勢。

通過各地州市耕地利用績效形成的全疆糧食生產(chǎn)主要影響因素正負向貢獻度分布如圖7所示。耕地規(guī)模對糧食生產(chǎn)產(chǎn)生首要正向效應的區(qū)域為除伊犁州直屬以外的全疆其他各地州市，主要原因是水利基礎(chǔ)設(shè)施改善，耕地灌溉保證率得到極大提高。北疆地區(qū)復種指數(shù)普遍降低，與產(chǎn)業(yè)非農(nóng)化以及混合農(nóng)牧區(qū)擴大有關(guān)。南疆地區(qū)糧作比例貢獻度為負值，主要原因是瓜果、棉花等經(jīng)濟作物產(chǎn)值逐年高于糧食作物。三大區(qū)域非糧化耕地種植主要誘導因素為種植糧食收益降低，隨著經(jīng)濟作物市場需求的提升及收益的提高，越來越多的農(nóng)民轉(zhuǎn)變糧食作物與經(jīng)濟作物生產(chǎn)比重，開始更多地追逐經(jīng)濟效益，這種現(xiàn)狀在一定程度上會降低農(nóng)民種糧積極性，從而影響糧食生產(chǎn)的穩(wěn)定。糧作比例成為糧食生產(chǎn)主要負向影響因子在烏魯木齊市、阿勒泰地區(qū)、巴州、阿克蘇地區(qū)、喀什地區(qū)、吐魯番市表現(xiàn)十分明顯，復種指數(shù)因素在昌吉州、克拉瑪依市、博州、伊犁州直屬、塔城地區(qū)、和田地區(qū)成為最主要的負向影響因子。

圖7 新疆各地州市糧食生產(chǎn)主要影響因素的正負向貢獻度分布

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

糧食生產(chǎn)格局歷經(jīng)市場經(jīng)濟沖擊及生態(tài)環(huán)境保護的影響已經(jīng)逐步穩(wěn)定，并逐漸依靠種植技術(shù)及田間管理提高了糧食產(chǎn)量。新疆糧食生產(chǎn)及耕地規(guī)模維持在一個較高水平，并逐步向農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。

從時間變化來看，20年間新疆糧食增產(chǎn)1.77倍，2009年增速高達38.01%。2000年以來，糧食生產(chǎn)經(jīng)歷了2003、2007、2011、2016、2017的波動，影響較小，糧食產(chǎn)量穩(wěn)步增長的趨勢沒有改變。但在2016～2017年連續(xù)2年產(chǎn)量下降，相比于2015年累積下降幅度達到7.89%，主要是由于這2年糧食種植面積持續(xù)下降，說明產(chǎn)量階段性波動依舊存在。耕地規(guī)模擴大、單產(chǎn)提高2個因素起到關(guān)鍵促進作用，尤其以耕地規(guī)模為主要正向影響因素。但復種指數(shù)、種植結(jié)構(gòu)改變對產(chǎn)量產(chǎn)生了減產(chǎn)效應，糧食作物種植面積短期內(nèi)存在較大波動，因此，需要保持對糧食作物種植面積的持續(xù)監(jiān)測，保證“藏糧于地”。

從空間變化看，2000～2019年20年間糧食產(chǎn)量重心向東北轉(zhuǎn)移距離125414 m。從分區(qū)域來看，呈現(xiàn)北疆糧食增產(chǎn)數(shù)量多、速度快，南疆地區(qū)增產(chǎn)數(shù)量少、速度緩的現(xiàn)象，東疆產(chǎn)量呈現(xiàn)負增長趨勢，新疆全疆糧食生產(chǎn)重心逐漸向北轉(zhuǎn)移?？傮w來看，除烏魯木齊、吐魯番市外，其他地州市糧食產(chǎn)量均有不同幅度提升。北疆糧食生產(chǎn)重心在伊犁州直屬地區(qū)，南疆重心則在喀什地區(qū)，兩者在各自區(qū)域內(nèi)糧食種植面積及產(chǎn)量均處于領(lǐng)先地位，也是引領(lǐng)糧食生產(chǎn)的先行區(qū)。

從耕地利用因素分解的角度來看，耕地規(guī)模因素在新疆各地州市都是增產(chǎn)的主要影響因子。糧食單產(chǎn)貢獻度在全疆都呈現(xiàn)正值，在伊犁州直屬地區(qū)增產(chǎn)最為明顯，對于全疆各地總產(chǎn)影響一直都是正向效應，這也是國家實施“藏糧于技”策略的體現(xiàn)。復種指數(shù)在烏魯木齊市、昌吉州、伊犁州直屬地區(qū)、塔城地區(qū)、和田地區(qū)貢獻度為負值，導致減產(chǎn)最明顯。糧作比例變化幾乎在全疆形成減產(chǎn)效應，僅在昌吉州、伊犁州直屬地區(qū)、塔城地區(qū)出現(xiàn)較強正向作用，大部分地州市都是“糧減經(jīng)擴”，顯示出耕地糧食生產(chǎn)功能逐漸被弱化的現(xiàn)狀。

3.2 討論

新疆糧食生產(chǎn)重心北移，主要是北疆地區(qū)耕地面積不斷擴張，糧食作物種植面積也大幅增加導致。而南疆地區(qū)糧食生產(chǎn)處于脆弱生態(tài)環(huán)境，風沙侵蝕和水資源供給一直是當?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展的最大瓶頸，使其產(chǎn)量增幅較小。耕地規(guī)模擴大作為粗獷式農(nóng)業(yè)發(fā)展方式帶來了一系列問題，如生態(tài)用地被占用；耕地被風沙侵蝕[2]，出現(xiàn)大面積拋荒、輪耕、休耕的現(xiàn)象；糧食作物種植周期需水量較多，生長期間大量抽取地下水灌溉，使得地區(qū)干旱程度加劇。如何平衡土地利用強度與生態(tài)保護是糧食生產(chǎn)過程中需要慎重考慮的問題，也是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展必須要解決的難題。工業(yè)化時代的到來，糧食增產(chǎn)逐漸依賴化肥農(nóng)藥的使用，但是高效的農(nóng)化用品會帶來病蟲害變異、土地污染加劇及土壤養(yǎng)分流失等危害。因此，創(chuàng)新、節(jié)能、綠色、環(huán)保成為農(nóng)業(yè)新發(fā)展方向。隨著優(yōu)良育種及高效田間管理模式的推廣，糧食單產(chǎn)提高得到保證。農(nóng)業(yè)技術(shù)人員、機械動力投入等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素保障了糧食生產(chǎn)合理有效開展。水利、道路等基礎(chǔ)設(shè)施完善成為糧食增產(chǎn)的重要支撐。

近年來，我國實行了最嚴格的耕地保護制度，但是隨著城市化進程的不斷加快，耕地面積減少是不可否認的事實。不僅是城鎮(zhèn)建設(shè)用地擠占耕地，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入成本加大、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值較低[6]、青壯年勞動力流失[3]都成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不穩(wěn)定性因素，尤其作為人們賴以生存的糧食作物，其生產(chǎn)受糧耕比例降低而面臨重大危機。為保障全國糧食有序生產(chǎn)，國家采取農(nóng)業(yè)稅補貼[8]、農(nóng)藥化肥補貼[7]、穩(wěn)定糧食購買價格等措施，提升了農(nóng)民種糧積極性，但穩(wěn)定有序的糧食增產(chǎn)仍然要提高復種指數(shù)及單產(chǎn)水平。因此，發(fā)揮科技創(chuàng)新在復種及單產(chǎn)2個方面的轉(zhuǎn)化成果，實施“藏糧于技”措施，才能保證社會發(fā)展與糧食生產(chǎn)相協(xié)調(diào)，提高我國糧食生產(chǎn)及儲備的安全性。