基于LMDI的山东省粮食产量影响因素分解

乔秀杰 吕晓 张全景

摘要：为定量探寻不同因素对山东省粮食产量的影响，分析粮食产量波动的内在原因，本文选用对数平均迪式分解指数（LMDI）模型，将山东省1994-2013年粮食产量变化原因分解为耕地面积、复种指数、粮作比例、粮食单产四个因素进行分析。结果表明：①近20年间山东省粮食产量呈现波动式增加，且粮食单产的变化趋势与粮食总产趋势大致相符；②省级尺度上，耕地面积与粮作比例为抑制粮食增产的主要原因，粮食单产为促进粮食增产的主要原因；③从市域尺度，各因素对粮食产量的作用方向和作用力度均存在较大差异，表现出较强的个体差异。

关键词：粮食产量；影响因素；LMDI模型；山东省

中图分类号：F326.11文献标识号：A文章编号：1001-4942（2016）07-0164-05

粮食安全关乎世界的和平与稳定，长期以来倍受国际社会关注[1，2]。提高粮食产量主要有两种途径，一是扩大播种面积，二是提高单产[3]。相关研究表明，单产驱动力大于播种面积[4]。我国粮食产量近几年逐年递增，然而这种增长背后却表现出总量增长但波动剧烈的态势，从而影响到粮食有效供给及粮食安全水平[5]。研究影响粮食产量的主要因素，可为粮食增产探寻有效途径。

目前，已有一些学者从气候变化[6]、耕地数量变化[7]、化肥施用量[8]、种植结构[9]等单一因素来解释粮食生产的时空变化，缺乏综合性的定量研究；且多选用一期或几期的断面数据，运用灰色关联分析、因子分析法、时间序列等方法，但分解过程中的残差和“0”值问题对结果存在较大影响[10，11]。Ang[12] 提出的对数平均迪氏分解指数（LMDI）法有效地解决了该问题，提高了结果分析的精确度。LMDI在国内外多运用于碳排放[13]等领域并取得较大进展，金涛等[14]运用该方法对江苏省的粮食单产进行因素分解以揭示粮食生产与耕地利用的关系；刘玉等亦运用该方法分别对黄淮海地区粮食生产[15]、河南省粮食生产[16]、我国粮食产量和作物构成[10]进行了因素分解研究。

山东省是我国重要的产粮基地，2013年粮食播种面积为729.46×104 hm2，粮食总产量为4 528.23×104 t，分别占全国的6.50%和7.50%。山东省粮食生产的稳定，对于中国粮食安全保障具有重要意义[17]。鉴于此，本研究首先计算山东省粮食生产的增加量，对时空格局进行估计；在此基础上再运用LMDI模型，将粮食产量变化分解为播面单产（粮食单产）、种植结构（粮作比例）、复种指数、耕地面积[18]四个因素，并对各因素贡献进行比较分析，以明确影响山东省粮食产量变化的主要因素。

2结果与分析

2.11994-2013年粮食产量变化分析

对1994-2013年相关数据整理分析可知，2013年粮食产量为4 528.23×104 t，较1994年增长437.09×104 t，涨幅为10.68%。总体来看，山东省粮食单产与粮食总产均呈现增长趋势且变化基本一致（图1），但增长过程中存在一定的波动性，大致可分为3个阶段，1994-1996年为缓慢增长期，粮食产量增幅缓慢；1996-2003年为剧烈波动期，粮食产量波动较大，平均产量较低；2004-2013年为稳步增长期，粮食产量逐渐提高，但增幅逐渐下降。

对耕地面积、复种指数、粮作比例分析可知，1994-2013年间，山东省耕地面积逐年下降，由1994年的801.61×104 hm2下降至2013年的751.08×104 hm2，降幅为6.30%；而复种指数与粮作比例变化幅度较小，处于相对稳定的状态（图2）。

2.21994-2013年各因素对粮食产量变化的贡献度

2.2.1各因素对粮食产量总贡献度运用LMDI模型，对1994-2013年山东省粮食总产量进行因素分解，分别计算各因素对粮食总产的贡献度，结果如图3所示。可知，复种指数与粮食单产表现为正效应，促进了粮食的增产，其中复种指数对粮食总产的贡献为319.92×104 t，粮食单产对粮食总产的贡献为842.32×104 t。而耕地面积和粮作比例表现为负效应，对粮食增产存在抑制作用，其中耕地面积对粮食总产的贡献为-280.38×104 t，粮作比例对粮食总产的贡献为-444.62×104 t。总体来看，复种指数、粮食单产对粮食增产的正效应大于耕地面积、粮作比例带来的负效应，因此山东省粮食总产量在1994-2013年间整体仍呈增长趋势。

2.2.2各因素对粮食产量贡献度变化分析运用LMDI模型，以一年为周期，逐年探寻耕地面积、复种指数、粮作比例和粮食单产各因素对粮食产量的贡献值。由图4可见，在自然、人文等要素的共同作用下，各因素对粮食总产的贡献方向和贡献强度表现出极强的波动性，但近年来趋于平稳。

（1）耕地面积对山东省粮食总产贡献较低且总体为负，20年间仅3年表现为正效应，其余年份均为负效应；除1995-1996年度，其余年度波动均较小，这与我国实行的严格的耕地保护政策有直接关联，近年来耕地面积下降速度减缓，耕地面积对粮食总产的影响逐渐削弱。

（2）复种指数对粮食增产的贡献呈现出“正-负-正”效应的趋势，并趋于平稳，整体表现为促进了山东省的粮食增产，表明，一方面山东省耕地利用程度逐渐趋于稳定；另一方面虽然复种指数对山东省粮食总产的贡献值逐渐下降，但整体仍表现出持续的促进作用。

（3）粮食单产对粮食总产的贡献最大，与粮食总产的变化趋势基本一致，为山东省粮食增产的主要推力。1994-2007年间粮食单产表现出了强烈的波动性，近年来波动幅度较小，且贡献值有逐渐降低的趋势。通过提升农业技术普及程度和增加农业资本投入提高粮食单产，可有效促进山东省粮食总产的提升。

（4）粮作比例对粮食增产的负效应较为明显，成为粮食增产的最大阻力。1994年以来，山东省粮作比例逐年下降，至2004年下降至0.586，年均降幅达2.06%。近年来，随着国家和山东省一系列政策的颁布，有效地促进了粮作比例的回升，但截至2013年，仍比1994年低0.072。对粮作比例的整体趋势分析，其波动性也较强，对粮食增产的贡献不稳定。

2.3各市粮食产量变化因素分解

运用LMDI模型对山东省17地市粮食产量进行因素分解，分别计算各因素对粮食总产的贡献度，如表1所示。

（1）从总贡献值分析，四个因素对各地区粮食增产的总贡献值差异较大，对9个市的粮食增产存在正效应，其余均为负效应。其中德州、聊城、菏泽三市的粮食增产最为显著，占粮食总增加量的110.00%。

（2）从分类贡献分析，市域范围内各因素对粮食生产的促进方向、力度有较大差异，规律性较弱。复种指数、粮食单产总贡献值为正值，耕地面积、粮作比例总贡献值为负值，与山东省整体情况一致。

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3讨论与结论

基于对1994-2013年山东省粮食产量的因素分解，得出以下结论：

（1）1994-2013年间山东省粮食产量呈现波动式增加，粮食单产的变化趋势与粮食总产基本一致，粮食主产区主要分布于内陆地区。

（2）运用LMDI模型将影响山东省粮食产量的因素进行分解，结果表明耕地面积与粮作比例为抑制山东省粮食增产的主要因素，而复种指数与粮食单产促进了粮食产量的增加。其中粮食单产的促进作用尤为明显，20年间对粮食总产增加的贡献率为192.71%；复种指数对粮食增产的促进作用次之，对粮食增产的贡献率为73.19%，虽然山东省的粮食复种指数已处于较高水平，但受自然灾害等的影响，在个别年份对粮食增产表现出了抑制作用。粮作比例是引起山东省粮食减产的最主要因素，其对粮食增产的贡献率为-101.72%；耕地面积的抑制作用次之，对粮食增产的贡献率为-64.15%。除耕地面积外，其他各因素对粮食增产的贡献值均表现为两个阶段，1994-2006年间波动幅度较大，2006年后趋于平稳，可预测未来山东省粮食产量将逐渐趋于平稳，增长率将持续下降。因此，今后提升粮食总产可以通过以下几条途径：首先，通过加大对农业的科技、资本投入，减少其波动性，稳步提升粮食单产；其次，应注重防灾减灾的基础设施普及率，有效降低突发自然灾害造成的粮食产量波动；第三，通过加大政策扶植、加速农地流转、粮食补贴向种粮大户倾斜等措施促进农地集约经营，提升粮作比例，促进粮食增产；第四，严格土地用途管制制度，确保耕地红线不被打破。

（3）从市域层面，各地市范围内各因素对粮食产量的作用方向和作用力度均存在较大差异，各因素对17地市的粮食产量影响表现出了较强的个体差异。研究其空间布局发现，粮食主产区主要集中于山东省内陆平原地区或工业化进程较低的地区。针对上述情况，山东省应着力提升沿海地区粮食生产潜力，促进粮食增产；针对粮食主产区应加大农业综合开发力度，配合中低产田改造、农业基础设施建设等措施，着力提升山东省粮食产量。

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