中國(guó)耕地面積-糧食產(chǎn)量重心遷移軌跡特征及空間錯(cuò)位關(guān)系

王楠 陳從喜 郭文華 李士偉 齊書(shū)花 朱先云 蘇宇 李政 高宇

文章編號(hào)：1671-3559（2024）01-0053-08DOI：10.13349/j.cnki.jdxbn.20231109.002

摘要：為了探究糧食資源和耕地利用效率的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，利用2000—2019年中國(guó)耕地面積和糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)，以省域?yàn)檠芯繉?duì)象，基于重心模型和空間錯(cuò)位指數(shù)，系統(tǒng)分析全國(guó)耕地面積、糧食產(chǎn)量重心遷移軌跡特征及空間錯(cuò)位關(guān)系。結(jié)果表明：研究期內(nèi)耕地面積重心與糧食產(chǎn)量重心變化方向不盡相同，耕地面積重心從河南省博愛(ài)縣向東北移動(dòng)，而糧食產(chǎn)量重心則先從河南省舞陽(yáng)縣向東北后再向東向平移；全國(guó)的糧食產(chǎn)量和耕地面積主要集中在中水平區(qū)和中低水平區(qū)，且由東到西呈現(xiàn)正向錯(cuò)位到負(fù)向錯(cuò)位的分布特征；耕地面積和糧食產(chǎn)量受資源稟賦影響較大，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人口、降水量和積溫水平等因素也具有一定的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：耕地；糧食產(chǎn)量；重心模型；空間錯(cuò)位指數(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：N91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

開(kāi)放科學(xué)識(shí)別碼（OSID碼）：

Characteristics of Transfer Trajectory of Barycenter and Spatial Mismatch

Relationship Between Cultivated Land Area and Grain Yield in China

WANG Nan1， CHEN Congxi1， GUO Wenhua1， LI Shiwei2， QI Shuhua1，

ZHU Xianyun1， SU Yu1， LI Zheng1， GAO Yu1

（1. Information Center of the Ministry of Natural Resources， Beijing 100036， China;

2. School of Water Conservancy and Environment， University of Jinan， Jinan 250022， Shandong， China）

Abstract： To explore the coordination and unity of grain resources and cultivated land use efficiency， using the data of national cultivated land area and grain yield from 2000 to 2019， taking the province as the basic unit of data， and based on barycenter model and spatial mismatch index， the characteristics and spatial mismatch relationship of migration trajectory of the barycenter of national cultivated land area and grain yield was systematically analyzed. The results show that the change directions of barycenter of cultivated land area and grain yield are not the same during the study period. The barycenter of cultivated land area moved from Boai county， Henan province to the northeast， while the barycenter of grain yield first moved from Wuyang county， Henan province to the northeast and then to the east. The national grain output and cultivated land area are mainly concentrated in the middle and low-level areas showing the distribution characteristics of positive mismatch to negative dislocation from east to west. The cultivated land area and grain yield are greatly influenced by resource endowments， but many factors such as economic development level， population， precipitation， and accumulated temperature level also have a certain driving effect.

Keywords： cultivated land; grain yield; barycenter model; spatial mismatch index

收稿日期：2022-07-28????????? 網(wǎng)絡(luò)首發(fā)時(shí)間：2023-11-13T11：56：41

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41907118）；自然資源部部門(mén)預(yù)算項(xiàng)目（121101000000190003）

第一作者簡(jiǎn)介：王楠（1991—），女，北京人。助理研究員，碩士，研究方向?yàn)橥恋刭Y源利用。E-mail： nwang@infomail.mnr.gov.cn。

通信作者簡(jiǎn)介：陳從喜（1963—），男，安徽蕭縣人。研究員，博士，研究方向?yàn)閲?guó)土資源戰(zhàn)略和形勢(shì)分析。E-mail： cxchen@infomail.

mnr.gov.cn。

網(wǎng)絡(luò)首發(fā)地址：https：//link.cnki.net/urlid/37.1378.N.20231109.2120.004

耕地是糧食生產(chǎn)的基礎(chǔ)， 耕地面積的變化關(guān)系到國(guó)家糧食安全， 進(jìn)而影響國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。 雖然我國(guó)糧食總產(chǎn)量從2000年到2019年增長(zhǎng)了44.9%， 但糧食年均進(jìn)口量自2014年以來(lái)始終保持在108 t以上， 2017年中國(guó)糧食累計(jì)進(jìn)口達(dá)到1.31×108 t，創(chuàng)下歷史記錄［1］。牢牢守住“18億畝耕地紅線”，確保糧食穩(wěn)定生產(chǎn)對(duì)于我國(guó)這樣一個(gè)擁有14億人口的大國(guó)尤其重要［2］。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)， 隨著我國(guó)城市化和工業(yè)化的快速發(fā)展， 耕地被建設(shè)用地占用、后備資源不足等問(wèn)題給糧食安全帶來(lái)了嚴(yán)重威脅， 因而引發(fā)國(guó)內(nèi)學(xué)者廣泛關(guān)注［3］。 此外， 耕地和淡水資源供給明顯不足， 使得我國(guó)糧食供應(yīng)結(jié)構(gòu)性矛盾突出， 需要借助進(jìn)口來(lái)調(diào)劑需求［4-6］。 耕地面積和糧食產(chǎn)量關(guān)系密切， 如何協(xié)調(diào)兩者之間的關(guān)系， 是關(guān)系國(guó)家耕地保護(hù)和糧食生產(chǎn)穩(wěn)定和發(fā)展的重大問(wèn)題。 當(dāng)前針對(duì)我國(guó)耕地和糧食產(chǎn)量的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：1）有關(guān)耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量變化影響因素的研究主要圍繞人文因素和社會(huì)因素展開(kāi)， 有學(xué)者認(rèn)為土地復(fù)墾、整理、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整［4］、生態(tài)退耕［7］、農(nóng)田棄耕和撂荒等帶來(lái)的耕地面積的變化［8］， 而自然因素以及自然環(huán)境的改善， 如土壤質(zhì)地、土層厚度［9］變化則對(duì)耕地生產(chǎn)潛力產(chǎn)生影響［10］。 2）有關(guān)影響糧食產(chǎn)量的因素研究主要從糧食供需角度展開(kāi)， 有學(xué)者認(rèn)為糧食生產(chǎn)面臨的約束主要包括資源環(huán)境［11］、要素成本［12］、科技水平、勞動(dòng)力水平［13］、農(nóng)業(yè)投資水平［14］、農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平、農(nóng)業(yè)物資投入和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)水平［15］等方面， 而糧食的需求則受居民消費(fèi)水平的影響［16］。 3）耕地和糧食產(chǎn)量的區(qū)域特征和空間演變態(tài)勢(shì)的分析紛紛涌現(xiàn)， 如張國(guó)平等［17］根據(jù)20世紀(jì)80年代末期、1995—2000年的遙感數(shù)據(jù)， 對(duì)我國(guó)耕地時(shí)空變化進(jìn)行分析， 認(rèn)為全國(guó)耕地資源總量增加， 但耕地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降。 王凱澄等［18］利用1985—2015 年中國(guó)縣域糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)， 定量分析了基于地貌分區(qū)的中國(guó)糧食生產(chǎn)時(shí)空分異特征。 上述分析表明， 已有研究多從區(qū)域尺度對(duì)耕地面積和糧食產(chǎn)量2項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析， 對(duì)于耕地面積和糧食產(chǎn)量?jī)烧叩目臻g耦合關(guān)系進(jìn)行分析少有關(guān)注， 因此有必要從兩者的空間分布和耦合關(guān)系角度進(jìn)行探究。

本文中基于2000—2019年全國(guó)糧食產(chǎn)量和耕地面積數(shù)據(jù)，以省域尺度為數(shù)據(jù)基本單元，刻畫(huà)近20 a全國(guó)耕地面積、糧食產(chǎn)量重心變化特征，并根據(jù)重心遷移軌跡和錯(cuò)位指數(shù)分析兩者的耦合關(guān)系，以期為耕地保護(hù)和糧食安全提供新思考，實(shí)現(xiàn)糧食資源和耕地利用效率的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

1? 數(shù)據(jù)來(lái)源和研究方法

1.1? 數(shù)據(jù)的選取

考慮到研究的必要性和數(shù)據(jù)獲取的可得性，本文中選取了糧食產(chǎn)量和耕地面積2個(gè)指標(biāo)來(lái)反映兩者重心遷移變化特征、耦合和錯(cuò)位關(guān)系，耕地面積數(shù)據(jù)主要來(lái)自歷年《中國(guó)國(guó)土資源統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》，糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)來(lái)自國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的國(guó)家數(shù)據(jù)網(wǎng)站。

1.2? 重心模型

重心模型是研究區(qū)域發(fā)展過(guò)程中要素空間變動(dòng)的重要分析工具，模型通過(guò)特征數(shù)據(jù)加權(quán)的方式，識(shí)別要素的地理中心或密度中心，反映區(qū)域要素空間的集聚和位移規(guī)律。本文中利用Walker等學(xué)者開(kāi)創(chuàng)和改進(jìn)的重心模型計(jì)算了我國(guó)2000—2019年的糧食產(chǎn)量的重心位置、移動(dòng)方向和移動(dòng)距離，用于揭示全國(guó)糧食產(chǎn)量的空間變化特征。重心模型的計(jì)算公式［18-20］為

X=∑ni=1sixii=1si ，（1）

Y=∑ni=1siyii=1si ，（2）

式中：X、Y分別為重心的橫、縱坐標(biāo)；si為省份i的耕地面積或糧食總產(chǎn)量，i=1， 2， …， n， n為統(tǒng)計(jì)的省份數(shù)；xi、yi分別為省份i的重心橫、縱坐標(biāo)。

1.3? 重心偏移方向和移動(dòng)距離

重心偏移方向的計(jì)算公式［18-20］為

θ=arctanxi-xjyi-yj ，（3）

式中：θ為偏移方向的角度；xj、yj分別為省份i前一年的重心橫、縱坐標(biāo)。

根據(jù)各年重心坐標(biāo)，運(yùn)用距離公式計(jì)算重心移動(dòng)距離，以移動(dòng)速度探求耕地面積和糧食產(chǎn)量重心移動(dòng)特點(diǎn)。

d=（xi-xj）2+（yi-yj）2 ，（4）

式中d為重心移動(dòng)距離。

1.4? 重心耦合關(guān)系分析

耦合原為物理學(xué)概念，是指2個(gè)或2個(gè)以上系統(tǒng)或?qū)嶓w通過(guò)各種相互作用而彼此影響的現(xiàn)象。本文中利用重心距離和方向變動(dòng)，根據(jù)空間重疊性和空間變動(dòng)一致性來(lái)衡量2個(gè)指標(biāo)之間的重心軌跡耦合狀況，從而更好地衡量耕地面積和糧食產(chǎn)量的空間格局。

變動(dòng)重疊性公式［18-20］為

L=（xiq-xjp）2+（yiq-yjp）2 ，（5）

變動(dòng)一致性公式［18-20］為

C=ΔxpΔxq+ΔypΔyq

（Δx2p+Δy2p）（Δx2q+Δy2q） ，（6）

式中：xip、 yip分別為省份i的耕地面積重心橫、縱坐標(biāo)；

xjq、yjq分別為省份i前一年的糧食產(chǎn)量重心橫、坐標(biāo)值；Δxp、Δyp分別為耕地面積重心橫、縱坐標(biāo)；Δxq、Δyq分別為糧食產(chǎn)量重心橫、縱坐標(biāo)的差值；

L為耕地面積和糧食產(chǎn)量的重心距離，L值越大，說(shuō)明兩者重疊性越小，錯(cuò)位程度越高，反之則錯(cuò)位程度越低；C為一致性指數(shù)，取值范圍為［-1，1］，當(dāng)C=1時(shí)表示2個(gè)屬性重心完全同向移動(dòng)，當(dāng)C=-1時(shí)表示2個(gè)屬性重心完全反向移動(dòng)［21］。

1.5? 空間錯(cuò)位指數(shù)

利用Martin提出的空間錯(cuò)位指數(shù)［22］，計(jì)算中國(guó)耕地面積與糧食產(chǎn)量的空間均衡發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

Iit=100 aitc ，（7）

Ki=1t=1Iiti=1Iit×100% ，（8）

式中：Iit為省份i的t年份的空間錯(cuò)位指數(shù)；cit、ait分別為

省份i的t年份的

耕地面積和糧食產(chǎn)量；c、a分別為全國(guó)耕地面積和糧食產(chǎn)量；Ki為省份i在m年期間的空間錯(cuò)位貢獻(xiàn)度。Iit值為正表示耕地面積與糧食產(chǎn)量正向錯(cuò)位，即糧食產(chǎn)量相對(duì)于耕地面積超前發(fā)展，反之則說(shuō)明耕地產(chǎn)量相對(duì)于耕地面積滯后發(fā)展［23］。 Iit絕對(duì)值越小說(shuō)明兩者的同步性越高，數(shù)值越大則表明兩者的錯(cuò)位現(xiàn)象越顯著［24］。

2? 中國(guó)耕地面積、糧食產(chǎn)量重心的時(shí)空演變

2.1? 中國(guó)耕地面積和糧食產(chǎn)量整體變化

研究期內(nèi)全國(guó)耕地面積總量呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，其中2000—2008年全國(guó)耕地面積下降幅度明顯，從2000年的1.28×108 hm2下降到1.22×108 hm2，降幅為5.1%。2009—2017年全國(guó)耕地面積相對(duì)穩(wěn)定，但總量依舊有所下降。第三次國(guó)土調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2019年全國(guó)耕地面積為1.28×108 hm2，較2017年下降了5.2%。分區(qū)域看，2009年黑龍江、河南等區(qū)域的耕地面積占全國(guó)耕地面積比重較大，2019年耕地面積向東北部聚集。

2000—2019年全國(guó)糧食總產(chǎn)量時(shí)間序列呈現(xiàn)線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中2000—2004年糧食產(chǎn)量增長(zhǎng)率波動(dòng)較大，2004年到達(dá)峰值，此時(shí)段糧食產(chǎn)量整體增加了7.29×106 t；2004—2015年，糧食產(chǎn)量穩(wěn)定增長(zhǎng)，較歷史產(chǎn)量差距不斷拉大，此時(shí)段糧食產(chǎn)量增加了1.9×108 t；2016—2019年，糧食產(chǎn)量較為平穩(wěn)，無(wú)明顯增減，維持在6.5×108 t以上。

2.2? 耕地面積重心移動(dòng)分析

根據(jù)歷年耕地面積數(shù)據(jù)，利用式（1）、（2）計(jì)算得到我國(guó)耕地面積重心情況。從偏移距離上看，我國(guó)歷年耕地重心位移距離較小，整體格局較為穩(wěn)定。耕地重心分別在2009、2019年有2次較大幅度的移動(dòng)，移動(dòng)距離分別為83.12、132.73 km，并在2002、2014年有2次較大幅度的移動(dòng)，偏移變化率分別為104.7%和227.0%。

具體來(lái)看，耕地面積的重心偏移可以分為3個(gè)階段：第一階段是2001—2012年，耕地面積重心主要從河南省焦作市博愛(ài)縣向東北移動(dòng)至山西省晉城市陵川縣；第二階段是2013—2017年，耕地面積重心向西北方向移動(dòng)；第三階段為2018—2019年，耕地面積重心向東北移動(dòng)，且角度偏轉(zhuǎn)較大，分別位于山西省晉城市陵川縣和山西省晉中市左權(quán)縣。整體來(lái)看，全國(guó)耕地面積重心從2000—2019年整體朝向東北方向移動(dòng)。

2.3? 糧食產(chǎn)量重心移動(dòng)分析

根據(jù)歷年耕地面積數(shù)據(jù)，利用式（1）、（2）計(jì)算得到我國(guó)糧食產(chǎn)量重心情況，結(jié)果如圖1所示。由圖可知：從分布格局上看，2000—2011年我國(guó)糧食產(chǎn)量重心共偏移了244.45 km，從2011—2019年開(kāi)始偏移速度放緩，重心共移動(dòng)了61.50 km。2000—2019年的糧食產(chǎn)量偏移方向整體穩(wěn)定，部分年份有一定波動(dòng)，呈現(xiàn)朝向東北方向連續(xù)S型的移動(dòng)特征，并在2015年后呈現(xiàn)東向平移。

從移動(dòng)方向和移動(dòng)距離上看，糧食產(chǎn)量重心移動(dòng)大體經(jīng)歷了3個(gè)階段：第一階段是2000—2005年，糧食產(chǎn)量從河南省漯河市舞陽(yáng)縣先朝向東北、2003年朝向西南后繼續(xù)朝向東北移動(dòng)；第二階段是2005—2011年，重心整體朝向東北移動(dòng)，東向移動(dòng)了78.81 km，幅度較小，北向移動(dòng)了157.2 km，幅度相對(duì)較大，整體移動(dòng)距離為175.9 km；第三階段是2012—2019年，雖然各個(gè)年度重心之間存在一定距離，但整體較為聚集，整體共移動(dòng)了61.50 km，且移動(dòng)角度先朝向東北，后整體朝東向平移。

3? 耕地面積-糧食產(chǎn)量重心的耦合態(tài)勢(shì)分析

通過(guò)對(duì)2000—2019年我國(guó)耕地面積、糧食產(chǎn)量重心分析和對(duì)比可知，兩者的重心整體在方向上呈同向趨勢(shì)，但兩者的不同年份的空間分布有一定差異，階段劃分也不盡相同，存在一定的空間錯(cuò)位現(xiàn)象，因而需要進(jìn)一步利用式（3）、（4）、（5）分析兩者重心軌跡的耦合趨勢(shì)，結(jié)果見(jiàn)圖2。

由于耕地重心分別在2009、2019年有2次較大幅度的移動(dòng)， 因此需要對(duì)耕地面積和糧食產(chǎn)量的重心軌跡重疊性進(jìn)行分析， 判斷兩者重心軌跡的位置關(guān)系。 由圖2可以看出：耕地面積、糧食產(chǎn)量的重心重疊性經(jīng)歷了降低-平穩(wěn)波動(dòng)-增長(zhǎng)3個(gè)階段。 2000年為重心距離的最大點(diǎn)， 達(dá)到229.42 km， 重疊度較低；2001年開(kāi)始重心距離不斷減小，并在2005年開(kāi)始維持在160 km左右波動(dòng)，空間重疊性提升，重心區(qū)域聚集，并保持較為穩(wěn)定的狀態(tài)；2017年重心距離開(kāi)始增大，2019年兩者重心距離陡增至215.28 km。整體來(lái)看，耕地面積與糧食產(chǎn)量的重心距離呈現(xiàn)U型特征。

圖3所示為2001—2019年中國(guó)耕地面積與糧食產(chǎn)量重心一致性的變化。從圖中可以看出：耕地面積與糧食產(chǎn)量重心耦合過(guò)程中呈現(xiàn)出多次波峰波谷階段，整體呈現(xiàn)偏離-吻合交替軌跡，一致性指數(shù)正值共出現(xiàn)9次，負(fù)值出現(xiàn)10次。具體來(lái)看，2000—2001年耕地面積與糧食產(chǎn)量重心遷移一致性指數(shù)為正值，但數(shù)值較小， 呈現(xiàn)直角形態(tài)；2003年的一致性指數(shù)為0.97， 兩者呈反向遷移態(tài)勢(shì)；2004—2006年，兩者一致性指數(shù)大于0.85，2005年一致性指數(shù)達(dá)到0.99， 說(shuō)明兩者重心變動(dòng)方向趨于同步；此后， 一致性指數(shù)開(kāi)始正負(fù)交替， 2009—2011年連續(xù)呈現(xiàn)反向變動(dòng)， 并在2010年達(dá)到最小值-0.99， 2012—2016年繼續(xù)聚集-分散交替變動(dòng)，2016—2018年重心變動(dòng)再次呈現(xiàn)反向，2019年一致性指數(shù)陡增至0.85。

總的來(lái)看，全國(guó)耕地面積與糧食產(chǎn)量的重心重疊性較為穩(wěn)定，兩者重心距離基本維持在150～160 km，近幾年重心距離增大；一致性不斷波動(dòng)，但結(jié)合重心移動(dòng)分析看，兩者交替向東北-東移動(dòng)，方向大體一致。

耕地面積、糧食產(chǎn)量的重心變動(dòng)與全國(guó)不同區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人口變動(dòng)、降水量變化和積溫水平變化等眾多因素相關(guān)。從經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和人口角度看，城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展［25］與人口的增多增加了建設(shè)用地占用耕地的數(shù)量，且耕地變化區(qū)域正好多集中在經(jīng)濟(jì)速度發(fā)展較快的中國(guó)東部和東南部地區(qū)［26］，華東地區(qū)和華南地區(qū)的耕地面積從2000年的2.54×107、8.28×106 hm2分別減少至2019年的2.12×107、5.70×106 hm2，而東北耕地面積從2000年的2.14×107 hm2增加至2019年的2.99×107 hm2，因而耕地面積重心主要朝東北方向移動(dòng)。

從土地利用價(jià)值驅(qū)動(dòng)變化角度看［27］，隨著土地利用的屬性、功能及質(zhì)量的變化，導(dǎo)致耕地非糧化、非農(nóng)化加劇，耕地常年撂荒或季節(jié)性撂荒等現(xiàn)象越來(lái)越普遍。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的《2022中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展趨勢(shì)報(bào)告》顯示［28］，僅2017年全國(guó)耕地撂荒6.67×106 hm2以上，撂荒率約7%。由于經(jīng)濟(jì)作物的商品率高［29］，且經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，經(jīng)濟(jì)作物的純收益遠(yuǎn)高于糧食作物的，因此經(jīng)濟(jì)作物逐漸取代糧食作物成為主導(dǎo)性種植作物［30］。經(jīng)過(guò)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)量的重心測(cè)算，2000—2019年全國(guó)經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)量重心移動(dòng)路徑如圖4所示。從圖中可以看出：全國(guó)經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)量重心整體向西南方向移動(dòng)，并在2006—2009年加速向西南方向移動(dòng)。糧食產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)量重心相向而行，且西南部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)作物播種面積從2000年的6.69×106 hm2增加至2019年的1.04×107 hm2，而糧食作物的播種面積由2000年的1.72×107 hm2減少為2019年的1.53×107 hm2。由此可看出，經(jīng)濟(jì)作物的種植擠占了糧食作物的種植空間，導(dǎo)致糧食作物產(chǎn)量重心的移動(dòng)。

從氣候角度看， 2019年全國(guó)平均降水量達(dá)到643.4 mm，其中黑龍江省大部、吉林省中部等地區(qū)降水增長(zhǎng)較為明顯［31］。全國(guó)平均氣溫整體呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，東北、西北地區(qū)等地近年來(lái)降水偏多時(shí)氣溫卻偏低，水熱匹配不均，也是造成糧食產(chǎn)量重心變動(dòng)的主要因素之一。

4? 耕地面積與糧食產(chǎn)量空間錯(cuò)位分析

重心和空間重疊性?xún)H能在宏觀上揭示兩者存在的空間錯(cuò)位現(xiàn)象，無(wú)法闡釋局部錯(cuò)位強(qiáng)度及模式，因此本文中引入空間錯(cuò)位模型，利用式（6）、（7）、（8）揭示耕地面積和糧食產(chǎn)量之間存在的錯(cuò)位態(tài)勢(shì)和程度。參考自然斷點(diǎn)法劃分類(lèi)型，按照多年平均貢獻(xiàn)度Ki分為高水平區(qū)（Ki≥6.55）、中高水平區(qū)（3.45≤Ki＜6.55）、中水平區(qū)（1.77≤Ki＜3.45）、中低水平區(qū)（0.77≤Ki＜1.77）和低水平區(qū)（Ki＜0.77）5種類(lèi)型，并按照錯(cuò)位指數(shù)的正、負(fù)值分為正向錯(cuò)位和負(fù)向錯(cuò)位，結(jié)果如表1和圖5所示。

首先，從空間錯(cuò)位程度來(lái)看，全國(guó)的糧食產(chǎn)量和耕地面積主要集中在中低水平區(qū)、中水平區(qū)和中高水平區(qū)。2000—2019年全國(guó)糧食產(chǎn)量與耕地面積錯(cuò)位高水平區(qū)有6個(gè)，分別為湖南、山東、江蘇、甘肅、河南省和內(nèi)蒙古自治區(qū)，其中河南省Ki值最大，為10.94；全國(guó)錯(cuò)位低水平區(qū)有4個(gè)，分別為北京、上海、天津市和西藏自治區(qū)。中低水平和中水平省份共13個(gè)，占全國(guó)類(lèi)型數(shù)量的42%；中高水平省份共8個(gè)，占全國(guó)類(lèi)型數(shù)量的25.8%。

其次，結(jié)合時(shí)空演變來(lái)看，全國(guó)耕地面積與糧食產(chǎn)量由東到西呈現(xiàn)正向錯(cuò)位到負(fù)向錯(cuò)位的分布特征。全國(guó)東部地區(qū)整體呈現(xiàn)正向錯(cuò)位，即較少的耕地面積帶來(lái)較多的糧食產(chǎn)量，且正向或朝正向變化水平不斷變大［見(jiàn)圖5（a）］；中部地區(qū)除山西省外，錯(cuò)位指數(shù)均為正向，且安徽、江西、河南和湖南省正向錯(cuò)位水平穩(wěn)中有升，不斷變大［見(jiàn)圖5（b）］；西部地區(qū)除重慶市和四川省， 耕地面積與糧食產(chǎn)量整體呈現(xiàn)負(fù)向錯(cuò)位， 即較多的耕地面積帶來(lái)較少的糧食產(chǎn)量， 負(fù)向錯(cuò)位的省份中， 除西藏自治區(qū)外均呈現(xiàn)中水平以上的錯(cuò)位， 且新疆維吾爾自治區(qū)、甘肅省、內(nèi)蒙古自治區(qū)的負(fù)向錯(cuò)位水平在不斷變大［見(jiàn)圖5（c）］。 東北三省中的遼寧、吉林省在正向和負(fù)向之間不斷波動(dòng)，而黑龍江省整體呈現(xiàn)出負(fù)向錯(cuò)位水平［見(jiàn)圖5（d）］。

東、中部地區(qū)除北京、天津市和河北省等部分區(qū)域位于作物一年一熟帶以外，大部分省份處于作物一年兩熟帶或一年三熟帶區(qū)域，因而相同耕地面積的糧食產(chǎn)量有所不同，且東部地區(qū)海拔較低，坡度平緩，水土條件好［32］，部分區(qū)域耕地質(zhì)量等級(jí)較優(yōu)，有利于推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化種植和規(guī)模經(jīng)營(yíng)，因而東、中部地區(qū)的整體糧食產(chǎn)量高，耕地面積與糧食產(chǎn)量呈現(xiàn)正向匹配特征。

從西部地區(qū)看，西北地區(qū)如陜西、甘肅省和寧夏回族自治區(qū)等地區(qū)地處內(nèi)陸，氣候干旱，降水量少［33］，水資源較為緊張，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不高。近年來(lái)，隨著資金持續(xù)投入，退耕還林還草政策使西北地區(qū)土地的蓄水保濕能力不斷提高［34］，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件已經(jīng)有所改善，整體生產(chǎn)水平有所提升，但部分區(qū)域的地力條件并沒(méi)有明顯改善，糧食作物產(chǎn)量不高。新疆維吾爾自治區(qū)北部氣候濕潤(rùn)，水資源充足，農(nóng)業(yè)發(fā)展條件較好，但南部為干旱、鹽堿和高寒地區(qū)，區(qū)內(nèi)遍布戈壁和沙漠，地廣人稀，氣候干燥，沙塵暴等自然災(zāi)害頻發(fā)，因此該地區(qū)的耕地面積與糧食產(chǎn)量錯(cuò)位指標(biāo)為負(fù)值。西藏自治區(qū)受氣候、海拔、自然災(zāi)害等因素影響糧食產(chǎn)量不夠穩(wěn)定［35］。西南地區(qū)如四川盆地、云貴高原等多為盆地和丘陵，除海拔較高的地方外，多屬于作物一年二熟區(qū)，水資源豐富，但水土流失嚴(yán)重，日照時(shí)間不足，因此錯(cuò)位指標(biāo)為中等正向錯(cuò)位或波動(dòng)錯(cuò)位。

東北三省位于我國(guó)黑土地帶，適宜糧食作物生產(chǎn)，資源稟賦好，地勢(shì)平坦，適合規(guī)模經(jīng)營(yíng)和機(jī)械化種植，是我國(guó)重要的商品糧生產(chǎn)基地，但東北地區(qū)的資源優(yōu)勢(shì)并沒(méi)有帶來(lái)更多的糧食收益。一是從氣候特點(diǎn)看，東北地區(qū)受光照、溫度和水的影響，作物只能一年一熟［36］，因而基礎(chǔ)生產(chǎn)力并不突出；二是東北地區(qū)農(nóng)墾歷史較晚，多數(shù)地區(qū)的水利等農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施老化嚴(yán)重，農(nóng)耕配套設(shè)施薄弱；三是東北地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展困境使地方財(cái)政吃緊，配套的惠農(nóng)政策實(shí)施較為困難，基層財(cái)政無(wú)法負(fù)擔(dān)配套資金［33］，削弱了發(fā)展糧食產(chǎn)業(yè)內(nèi)在動(dòng)力；四是糧食連年豐收使得糧食價(jià)格不斷走低，農(nóng)民很難通過(guò)種植糧食作物獲得較大收益，影響了東北地區(qū)糧食產(chǎn)能的穩(wěn)定，形成了耕地面積與糧食產(chǎn)量正負(fù)波動(dòng)匹配的變化特點(diǎn)。

5? 結(jié)論與建議

5.1? 結(jié)論

通過(guò)對(duì)2000—2019年我國(guó)耕地面積、糧食產(chǎn)量的重心偏移和錯(cuò)位程度分析，可以得到以下結(jié)論：

從全國(guó)尺度上看，研究期內(nèi)我國(guó)耕地面積總量呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，而糧食總產(chǎn)量平穩(wěn)增長(zhǎng)；研究期內(nèi)耕地面積重心朝向東北移動(dòng)，糧食產(chǎn)量重心先朝向東北后朝東向平移，兩者在2005年開(kāi)始重心距離較為穩(wěn)定，而近幾年重疊度低，重心從中心區(qū)域發(fā)散；一致性指數(shù)正負(fù)交互變動(dòng)，重心移動(dòng)方向不斷波動(dòng)，但整體朝向基本一致。在錯(cuò)位程度上，全國(guó)的耕地面積和糧食產(chǎn)量主要集中在中低水平區(qū)、中水平區(qū)和中高水平區(qū)，且由東到西呈現(xiàn)正向錯(cuò)位到負(fù)向錯(cuò)位的分布特征。耕地面積、糧食產(chǎn)量的重心變動(dòng)和錯(cuò)位特征與全國(guó)不同區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人口變動(dòng)、降水量變化和積溫水平變化等眾多因素相關(guān)，經(jīng)濟(jì)作物的西南向移動(dòng)對(duì)兩者重心移動(dòng)也有一定推動(dòng)作用。

從區(qū)域尺度上看，東部地區(qū)受水土條件、海拔、熟制、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等影響，整體呈現(xiàn)正向錯(cuò)位，其中中部地區(qū)的河南省正向錯(cuò)位貢獻(xiàn)度最高；西部地區(qū)的地理?xiàng)l件整體偏差，生產(chǎn)水平有待提升，除西南地區(qū)部分區(qū)域外整體呈現(xiàn)負(fù)向錯(cuò)位，且西北地區(qū)，尤其是內(nèi)蒙古自治區(qū)、新疆維吾爾自治區(qū)等地區(qū)的負(fù)向錯(cuò)位水平不斷變大；東北三省的土地資源稟賦較好，發(fā)展?jié)摿Υ?，但受到?jīng)濟(jì)發(fā)展程度的制約和氣候條件的影響，遼寧、吉林省在正向和負(fù)向之間不斷波動(dòng)，而黑龍江省整體呈現(xiàn)出負(fù)向錯(cuò)位水平。

5.2? 政策建議

本文中基于我國(guó)耕地面積和糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)的研究，揭示了兩者的耦合關(guān)系。當(dāng)前在保護(hù)耕地和穩(wěn)步提升糧食產(chǎn)量的政策措施方面還存在一定問(wèn)題，因而在政策制定上提出以下建議：

1）耕地資源稟賦存在區(qū)域差異，應(yīng)因地制宜發(fā)展具有比較優(yōu)勢(shì)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，強(qiáng)化專(zhuān)業(yè)化的優(yōu)勢(shì)種植，重點(diǎn)保護(hù)和發(fā)展全國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)，以及產(chǎn)量高且穩(wěn)定的耕地區(qū)域，改造資源稟賦好、糧食產(chǎn)量增長(zhǎng)上有潛力的耕地區(qū)域。

2）對(duì)于資源稟賦好，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為薄弱的地區(qū)，可以建立健全農(nóng)民種糧收益保障機(jī)制，加大耕地地力保護(hù)補(bǔ)貼，鼓勵(lì)制定農(nóng)業(yè)專(zhuān)項(xiàng)補(bǔ)助資金、政策性農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)補(bǔ)助等惠農(nóng)惠糧政策，可采取糧食主銷(xiāo)區(qū)向糧食主產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)者進(jìn)行雙向利益補(bǔ)償?shù)确绞教嵘乇Ｗo(hù)和糧食種植的積極性，并在財(cái)政上給予支持和傾斜。

3）對(duì)于具有一定發(fā)展?jié)摿Φ牡貐^(qū)，可以改善耕地質(zhì)量，推廣綠色生態(tài)種植模式，科學(xué)、系統(tǒng)地提升耕地質(zhì)量，提升地力，加快推動(dòng)“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略落實(shí)落地。

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（責(zé)任編輯：于海琴）