甘肃省粮食作物时空格局变化特征分析

汤瑛芳，王恒炜，李红霞，白贺兰，吴瑞陶

（1.甘肃省农业科学院工程咨询研究中心，甘肃 兰州 730070；2.甘肃省农业科学院农业经济与信息研究所，甘肃 兰州 730070；3.吉林大学数学学院，吉林 长春 130012）

粮食安全关系国计民生。甘肃省地处内陆，生态环境脆弱，经济欠发达，农民人均纯收入居全国较低水平，经济购买力相对较低，依靠国际、国内市场来满足省内粮食需求风险较高。尤其是2007年以来，粮食价格上涨势头强劲，为贫困地区和经济欠发达地区粮食安全提出了巨大挑战，如遇不可抗力因素，将加剧粮食安全风险［1］。基于在全国粮食生产中的地位，甘肃省确定了“保持动态的省内基本自求平衡”的粮食安全目标，通过多种措施发展粮食生产，于上世纪90年代中期，实现了省内粮食基本自给及调出调入的动态平衡，结束了阻碍经济发展、影响人民群众生活的粮食短缺时代，但粮食自给稳定性差。近年来，以退耕还林为主的生态环境建设、以农民增收为目的的农业产业结构调整及土地流转，对已形成的粮食生产空间造成了挤压，致使1999年之前相对平稳的粮食播种面积开始大幅减少，粮食生产种类及区域结构变化明显，加剧了甘肃省粮食基本自给的不稳定性。

关于甘肃省粮食生产的研究，大多是以时序统计数据为依据对粮食生产形势的分析判断［2～7］，其次是对粮食生产能力影响因素的定性和定量分析［8～9］，即从结构调整、政策调控等宏观层面研究甘肃省粮食安全问题［10］，而以市州粮食生产区域为研究尺度，对甘肃省区域内粮食生产时空变化特征研究的较少。我们以14个市（州）粮食生产区域为单元尺度，研究甘肃省粮食生产空间差异，并对小麦、玉米、马铃薯三大粮食作物的时空格局变化特征进行分析，揭示区域内部粮食生产变化的异质性，以期从区域层面探索分析甘肃省粮食作物种植结构变化及区域布局变换的根本原因，为甘肃省粮食生产布局规划提供决策依据。

1 研究区域概况

甘肃省位于我国西部、黄河中上游，介于东经92°13′～108°46′、北纬32°11′～42°57′之间，地处黄土高原、内蒙古高原、青藏高原交汇处，西秦岭山地边缘。地形狭长，东西长 1 655 km，南北宽530 km。全省辖14个市（州），土地面积45.44万km2，占全国总面积的4.72%，人均占有土地量居全国第5位，总耕地面积353.09万hm2，2013年末全省常住人口2 582.18万人。

甘肃省地貌复杂多样，山地、高原、平川、河谷、沙漠、戈壁交错分布，山地、高原占土地面积的70%以上，是典型的山地型高原地区［11］。气候类型差异较大，从东南到西北包括了北亚热带湿润区到高寒区、干旱区的各种气候类型［12］。总体气候干燥，气温日差较大，光照充足，太阳辐射强。年平均气温在0～14℃，由西北向东南降低，河西走廊年平均气温为4～9℃，祁连山区0～6℃，陇中和陇东分别为5～9℃和7～10℃，甘南1～7℃，陇南9～15℃。无霜期一般为48～228 d。年日照时数为1 700～3 300 h，自东南向西北增多，陇南为1 800～2 300 h，陇中、陇东、甘南为2 100～2 700 h，河西走廊年日照时数为2 800～3 300 h。全省年均降水量仅为302 mm，年蒸发量达1 000～3 000 mm，降水大多集中在7、8、9月份，且时空和区域分布不均，从东南到西北递减。人均水资源量1 150 m3，是全国平均水平的47%。干旱是最主要的气象灾害，春旱、春末夏初旱、伏旱和秋旱高频率出现。大风和沙尘暴灾害较重，主要危害河西和陇中、陇东北部。年均大风日数3～69 d，沙尘暴日数1～37 d。暴雨、冰雹、霜冻和干热风各地每年均有发生。

由于自然条件多样，地域差异明显，甘肃农业生产形成了河西走廊“绿洲型”灌溉农业区，陇中、陇东“雨养型”旱作农业区，陇南及天水南部山地特色农业区，甘南及河西高寒牧区等特色不同的发展区域。种植业形成了粮、经、饲种植结构，粮食作物品种资源丰富，有小麦、玉米、马铃薯、豆类、谷子、糜子、荞麦、高粱等30多种，其中小麦、玉米、马铃薯是影响区域粮食安全的大宗作物种类，适宜种植区分布在河西灌区和陇东、陇中、陇南旱农耕作区。

2 数据来源及分析方法

以1991—2012年为研究时段，采用1991—2012年《甘肃发展年鉴》、《甘肃农村年鉴》及《甘肃农村改革开放30年资料汇编》等数据资料［13～15］，以甘肃省14个市（州）为研究尺度，运用定量分析与定性分析相结合的方法，分析研究22年来全省及14个市（州）粮食播种面积及小麦、玉米、马铃薯三大作物的时空变化格局。

3 结果与分析

3.1 粮食作物播种面积变化特征

3.1.1 全省粮食总播种面积 由图1可见，1991—2012年，甘肃全省粮食播种面积总体呈3个波动时段，即1991—1999年基本平稳，保持在280.00万～292.87万hm2；1999—2003年以3.74%的平均速度快速递减，由1999年的291.07万hm2降低到2003年的249.95万hm2，减少了41.12万hm2；2004年后逐年恢复，以平均1.43%的速度平缓增至2012年的283.94万hm2，接近于1991年，但仍较播种面积最高年份1995年少8.93万hm2。

图1 1991—2012年甘肃省粮食作物播种面积

图2 1991—2012年甘肃省各市（州）粮食作物播种面积

3.1.2 市（州）粮食播种面积变化趋势 由图2可见，1991—2012年，甘肃省14个市（州）粮食播种面积区域间差距较大，其中陇南、天水、平凉、定西、庆阳保持在30.67万～46.67万hm2；白银、兰州、武威、临夏、张掖在10.67万～22.00万hm2波动；酒泉从8.00万hm2多减少至4万hm2左右；金昌从2.67 万hm2多增至4.67万hm2左右；甘南从4.67万hm2左右减少至3.33万hm2左右；嘉峪关粮食播种面积很小，多年在0.13万hm2以下。1991—1999年各市（州）粮食作物播种面积均出现小幅波动，总体呈微减态势；1999—2003年出现较大幅度波动性递减；2004—2012年呈恢复性增长态势。与1991年相比，2012年张掖、庆阳、定西、白银、金昌、平凉粮食播种面积分别增加5.76万、3.57万、3.56万、2.29万、2.01万、0.52万hm2，以张掖增幅最大，增加了71%；酒泉、兰州、武威、天水分别下降4.71万、4.17万、3.91万、3.09万hm2，以酒泉降幅最大，达50%以上。

3.2 粮食作物播种面积占农作物总播种面积比重

3.2.1 全省粮食播种面积占农作物播种面积的比重变化 近年来，通过推动种植业结构调整，甘肃省形成了粮、经、饲三元种植结构，虽然增加了种植业的经济效益，却大规模缩减了粮食作物播种面积。由图3可见，1991—2012年，全省粮食作物占农作物播种面积的比例呈明显下降趋势，其中1991—2003年由79.18%递减到69.03%，2004年后呈平缓波动恢复态势，2012年又降至最低点68.89%。

图3 1991—2012年甘肃省粮食播种面积占当年农作物总播种面积比重

3.2.2 各市（州）粮食播种面积占农作物播种面积比重 由图4可见，1991—2012年，各市（州）粮食播种面积占农作物播种面积比重总体呈下降趋势，其中降幅最大的是嘉峪关、酒泉，分别为54.53%、46.37%，其次是武威、甘南、兰州、张掖，分别为25.72%、25.68%、24.11%、19.15%。大部分市（州）粮食播种面积所占比重最高年份出现在20世纪90年代初，最低年份出现在2000—2003年。其中1991年以酒泉占比最低，为68.98%，陇南占比最高，达91%。2002年嘉峪关出现最低占比，为17.67%。

图4 1991—2012年甘肃省各市（州）粮食播种面积占当年农作物总播种面积比重

3.3 三大粮食作物种植格局时空变化特征

3.3.1 全省三大粮食作物播种面积及其占当年三大粮食总播种面积的比重 由图5可见，1991—2012年，甘肃省小麦播种面积总体呈递减态势，由1991年145.01万hm2递减到2012年81.90万hm2，减少了63.11万hm2，其中1998—2005年降幅最大，平均递减速率为4.46%。玉米播种面积呈波动增长态势，1993年最少，为30.90万hm2，2012年增长到92.47万hm2，增加了61.58万hm2，平均增长速率为12.95%，其中2007—2012年增长最快，平均增长速率13.50%。马铃薯播种面积呈逐年递增态势，1991年最少，为29.28万hm2，2012年增长到69.66万hm2，增加了40.38万hm2，其中1998—2007年增幅最快，平均增长速率8.19%（图5a）。

图5 1991—2012年甘肃省三大粮食作物播种面积及其占当年三大粮食总播种面积比重的变化

甘肃省小麦播种面积占当年三大粮食作物播种面积的比重呈递减态势，由1991年的70.23%下降到2012年的33.56%，下降了36.67百分点，以1998—2012年降幅最大，下降了26.98百分点。玉米播种面积占当年三大粮食作物播种面积的比重总体呈明显的波动性上升趋势，由1993年的15.37%上升至2012年的37.89%，增长了22.52百分点。马铃薯播种面积占当年三大粮食作物播种面积的比重以1991年最低，为14.18%，2007年最高，达31.61%（图5b）。

3.3.2 各市（州）三大粮食作物播种面积 1991—2012年，甘肃省各市（州）小麦播种面积均呈波动性减少趋势，庆阳、平凉、天水小麦播种面积在波动减少趋势下多年保持在13.33万hm2以上，陇南基本保持在10万hm2以上，金昌、甘南、嘉峪关播种面积较小，多年保有量均在3.33万hm2以下；减幅以嘉峪关、武威最大，均在80%以上，酒泉、定西、兰州、张掖均减少60%以上（图6）。

图6 1991—2012年甘肃省各市（州）小麦播种面积变化特征

玉米播种面积均呈波动增加趋势，其中大多数市（州）1991—1993年小幅增加，1994—2000年呈先增后减的波动状态，2000—2007年波动平稳，2007年后大幅度增加。陇南平缓减少，多年保持在6.67万hm2左右；天水平稳增加，由90年代的6万hm2左右增加到2012年的8万hm2以上；临夏增速较快，由20世纪90年代初的1.33万hm2扩展到2012年的5.33万hm2以上；嘉峪关、甘南多年在0.33万hm2以下。2007年后，庆阳、定西增幅最大，播种面积均超过了13.33万hm2；白银、平凉、张掖、武威增幅较大，播种面积均超过6.67万hm2（图7）。

图7 1991—2012年甘肃省各市（州）玉米播种面积变化特征

马铃薯播种面积均呈增加态势，其中定西市增幅波动较大，1994年为6.67万hm2左右，2007年增至最大面积24.40万hm2，2009年后平缓递增，2012年为21.61万hm2，占当年全省马铃薯播种面积的30%以上；天水增幅相对平稳，多年保持在4.67万hm2以上，2011年超过6.67万hm2；陇南多年保持在4.00万hm2以上，2006年后快速增长，2012年达8.67万hm2；临夏多年在4.00万hm2左右平稳增长；白银、平凉、庆阳多年保持在3.33万hm2以下，2005年后增至4.00万hm2以上；其余市（州）播种面积相对较小（图8）。

图8 1991—2012年甘肃省各市（州）马铃薯播种面积变化特征

3.3.3 各市（州）三大粮食作物播种面积占当年全省同类作物总播种面积的比重 1991—2012年，各市（州）小麦播种面积占当年全省小麦播种面积的比重，庆阳、平凉、天水以波动增长态势由10%～15%增至15%以上；陇南增幅较大，由9%增至12%；兰州、白银、张掖多年在5%～8%波动；定西降幅较大，由15%减至8%；武威由90年代初的8.12%递减到2009年的7.21%后，再迅速减至2012年的2.84%；临夏、嘉峪关、金昌、酒泉、甘南多年保持在5%以下（图9）。

图9 1991—2012年甘肃省各市（州）小麦播种面积占当年全省小麦播种面积比重

玉米播种面积占当年全省玉米播种面积的比重，陇南、天水、平凉、酒泉、甘南呈递减态势，其中陇南、天水、平凉分别由22.55%、18.98%、12.53 %降至7.18%、9.35%、8.89%，酒泉由6.66%减至2.15%；庆阳、定西、白银、张掖、武威、临夏、兰州、金昌呈递增态势，其中庆阳、定西分别由12.23%、3.44%增加至18.55%、15.71%，白银、张掖、武威、临夏多年保持在6%～9%。

马铃薯播种面积占当年全省马铃薯播种面积的比重，定西最低值为1993年的22.26%，此后大幅度波动增长，多年保持在30%以上，2004年达到最高值42.76%；天水由15%以上递减至10%左右；陇南呈波动递减态势保持在12%～15%；平凉平稳保持在8%～10%；白银由5%递增至10%；庆阳在5%～7%波动增长；临夏呈递减态势保持在6%左右；兰州由7%波动递减至5%；武威、张掖以递增态势多年保持在4%以下；甘南直线递减至0.6%；金昌波动递减至0.23%；嘉峪关、酒泉在0.05%以下。

图10 1991—2012年甘肃省各市（州）玉米播种面积占当年全省玉米播种面积比重

图11 1991—2012年甘肃省各市（州）马铃薯播种面积占当年全省马铃薯播种面积比重

4 小结与讨论

1）甘肃省粮食生产的地域性差异较大，粮食主产区呈由西向东转移的态势。河西地区张掖、酒泉、武威、金昌等市，光热资源丰富、土地质量好，灌溉农业发达，是甘肃省历史上的商品粮基地，但随着2 000年前后农业经济结构的调整以及粮食产业化经营格局的形成，饲经作物和种子生产的数量和比例都呈明显的快速增长趋势，粮食生产被弱化，致使粮食播种面积大幅下降。2007年后，甘肃省大力发展旱作农业，扭转了粮食生产下滑的局面，粮食产区由河西地区向陇中、陇东地区转移，庆阳、定西、陇南、天水、平凉等陇东、陇中旱作雨养农业区发展为甘肃省粮食主要产区。

2）小麦、玉米、马铃薯三大类作物播种面积的波动趋势影响着甘肃省粮食播种面积的变化态势。1991—1999年，玉米、马铃薯两大秋粮作物播种面积的增加规模与小麦播种面积减少的规模基本相当，使粮食播种面积保持了基本平稳状态；1999—2003年是甘肃省小麦播种面积大规模减少时段，虽然玉米、马铃薯的播种面积增加（2000年除外），但增加规模小于小麦的减少规模，又由于种植业结构调整、生态退耕等因素对粮食播种面积的挤压，导致了粮食播种面积的大幅度减少［16］；2004年后，主粮小麦播种面积仍然以较快态势递减，粮经兼用的玉米、马铃薯递增幅度大于小麦缩减幅度，尤其是2007年后，全省在旱作区推广的玉米全膜双垄沟播技术，大幅度增加了玉米播种面积，使甘肃省粮食播种面积得以逐年恢复。

3）甘肃省粮食生产品种类型及区域结构变换更替明显。在全省及其它各市（州）小麦播种面积逐年减少趋势下，庆阳、平凉、天水多年占当年全省小麦播种面积的比重保持在15%以上，陇南在8%以上，成为目前甘肃省小麦主要种植区域，定西、武威、兰州、白银、张掖多年在5%～8%，临夏、嘉峪关、金昌、酒泉、甘南保持在5%以下。全省玉米主产区域为陇南、天水、平凉、庆阳、定西，并且明显逐步由陇南、天水、平凉向庆阳、定西转移；白银、张掖、武威、临夏多年保持在6%～9%，居中间水平；酒泉、兰州、金昌、甘南、嘉峪关属玉米种植最少区域。定西是甘肃省马铃薯优势主产区，其次天水、陇南、平凉、白银、庆阳、临夏、兰州等区域，武威、张掖、甘南、金昌、嘉峪关、酒泉种植较少。

4）种植业比较收益高低是决定粮食品种及区域变化的主因。基于自然资源禀赋不同和农业生产条件差异的决定性作用，甘肃省粮食生产的地域差异性显著。由于以退耕还林为主的生态环境建设、农民增收为目的的结构调整及土地利用的流转加快，对已形成的粮食生产空间造成了挤压，致使1999年之前相对平稳的粮食播种面积开始大幅减少。粮食品种及区域变换更替更重要的原因源于种植收益的高低。玉米、马铃薯、小麦之间的收益相比较，小麦收益最低，所以呈现明显的“两增一减”，即粮、经兼用玉米、马铃薯播种面积增加，主粮小麦播种面积直线下降。

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