陕西省粮食播种面积及其产量动态与预测

刘妍妮

(陕西交通职业技术学院，陕西 西安 710018)

0 引言

在全球粮食储备减少和国际粮价高涨的严峻形势下，着眼于耕地保护、粮食生产的阶段性和区域差异性，揭示区域耕地安全和粮食生产变化及其成因，是当前农业地理学亟需探讨的科学命题和实现国家及区域粮食安全的必然选择[1]。近年来，众多学者基于不同角度和时空尺度,分析了粮食供需关系及成因、耕地生产能力变化、影响粮食安全的因素、区域粮食安全预警、粮食产量模型及其预测、产量波动、耕地与粮食产量关系等[2]。在省域尺度上基于统计数据研究粮食产量的成果较多[3-4]，但研究内容没有分析粮食产量结构、种植结构等，不足以说明粮食产量变化特征；且对于未来粮食产量变化通常采用回归模型或GM(1，1)模型进行预测[5-7]，缺乏对两者预测结果的比较与分析。 因此,基于上述省域尺度上粮食产量研究存在的问题，以陕西省为例，利用统计数据分析建国以来全省农作物播种面积、粮食播种面积、主要作物播种面积、粮食总产量和主要作物产量变化及影响粮食产量的因素，并利用模型预测未来10年的粮食产量趋势，以期为全省农业生产和粮食安全战略提供依据。

1 研究区域概况与研究方法

1.1 研究区域概况

陕西省(31°42′～39°35′ N，105°29′～111°15′ E)地处我国黄河中游，地域狭长，地势南北高、中间低，包括山地、平原、高原、盆地和峡谷等多种地形，南北长870 km，东西宽200～500 km，面积20.58×104km2，辖10 市1 区。从北到南可分为陕北高原、关中平原、秦巴山地3 个地貌区。全省以秦岭为界，南北河流分属长江水系和黄河水系。该区受季风气候和大陆性气候的影响较明显，由南至北具有北亚热带湿润气候、暖温带半湿润气候和暖温带、温带半干旱气候的特征；陕北黄土高原的年均气温为9 ℃，关中平原为13 ℃，陕南汉江谷地则达15 ℃；全省年均降水量680 mm，南北差别较大，陕北仅400 mm，陕南则在900～1000 mm以上[8]。2010年，全省总人口3735 万，全年生产总值10123.48亿元，人均生产总值27133元。据抽样调查，全年粮食播种面积315.97×104hm2，其中夏粮132.07×104hm2、秋粮183.9×104hm2；粮食总产量1164.90×107kg，其中夏粮449.3×107kg、秋粮715.6×107kg。

1.2 研究方法

研究所用数据主要来源于《陕西省统计年鉴》(1981～2011年)[8]，使用Excel 2003软件进行统计分析；使用DPS软件建立回归分析模型和GM(1，1)模型预测未来10年全省粮食产量状况，并应用参数分析法探讨了不同影响因素与粮食产量之间的相关关系，回归分析模型用判定系数R2来确定模型的可用性。

2 结果与分析

2.1 播种面积变化

全省播种面积变化较为剧烈。由图1可知，全省农作物面积在波动变化中呈降低趋势；1949～1960年是农作物耕种面积第一个增加阶段，这一时段内，经历了农民等对战后废弃农地进行恢复和开垦、3年经济恢复时期等，土改运动极大地提高了农民的生产积极性，播种面积从1949年的474.34×104hm2增加到1960年的569.03×104hm2，净增加94.96×104hm2，年均增加8.63×104hm2。1960～1962年出现了短暂的农作物播种面积下降，这主要是由3年自然灾害影响造成的。1962～1965年农作物播种面积进入第二个增长阶段，增加了28.73×104hm2。1966～1985年农作物播种面积进入了第二个下降阶段，这一时期经历了文化大革命和改革开放；文化大革命使耕地面积减少了44.36×104hm2，而改革开放使耕地面积减少了58.32×104hm2。1985～1992年是农作物播种面积第3个增加阶段，播种面积增加了20.61×104hm2，这是由于该时期全省土地开发、土地整理和复垦以及农业结构调整的力度较大，耕地面积增加，播种面积也相应有所增长。1993～2003年，播种面积进入了第三个下降阶段，其中以1998～2003年下降最明显，这主要与国家和地方1998年实施退耕还林还草工程有关。2003～2007年播种面积进入了第四个增长阶段，主要原因是耕地占补平衡政策的大力实施，共增加44.22×104hm2。2008～2010年进入了第四个下降阶段，主要是由于全省城市化进程加快造成的。

粮食播种面积的变化与农作物播种面积的变化基本一致，总体呈现下降趋势。1949年全省粮食播种面积为421.21×104hm2，1956年增加到493.31×104hm2，建国后7年时间粮食播种面积增加了72.10×104hm2；随后开始下降，1959年面积为432.83×104hm2，接着进入第二个增加阶段，到1966年，增加到491.19×104hm2。1967～2003年呈现持续下降趋势，其后到2007年进入第三个增长阶段，随后又进入下降期，2010年全省粮食播种面积为315.97×104hm2。61年时间里，全省粮食播种面积下降了105.24×104hm2，年均下降1.73×104hm2(图1)。粮食播种面积占农作物播种面积的比例体现了粮经比状况，事关一个地区粮食安全问题。全省的粮食播种面积占农作物播种面积的比例呈现下降趋势，从1949年的88.8%下降到2010年的75.49%。

陕西省粮食由夏粮和秋粮构成。1949～2010年，夏粮和秋粮播种面积整体均呈现下降趋势，播种面积分别减少了70.33×104和34.7×104hm2，年均减少量分别为1.13×104和0.56×104hm2，夏粮播种面积减少量是秋粮减少量的2倍(图2)。夏粮播种面积占粮食播种面积比例呈下降趋势，从1949年的48.1%下降到2010年的41.8%，下降了6.3个百分点；秋粮播种面积占粮食播种面积的比例呈上升趋势，从1949年的51.9%上升到2010年的58.2%，上升了6.3个百分点(图3)。

图1 农作物与粮食播种面积

图2 粮食播种面积

图3 不同粮食播种面积占总粮食播种面积比例

2.2 粮食产量变化

全省粮食总产量基本呈增长趋势，从1949～2010年增长了833.9×107kg，年均增长13.67×107kg(图4)。陕南、陕北和关中3个地区的粮食产量研究时段内基本呈增加趋势，其中关中粮食产量占全省产量比例在60%～70%之间，陕南呈下降趋势，陕北呈增加趋势；如1985年陕南、陕北和关中3个地区的粮食产量占当年全省粮食产量的比例分别为27.4%、11.36%和61.24%，2010年则分别为19.43%、17.26%和63.3%。各地市的产量差异较大，产量由大到小的顺序基本是渭南、西安、咸阳、宝鸡、榆林、汉中、安康、商洛、延安和铜川；1985～2010年间，粮食产量增加超过50×107kg的有榆林(107.33×107kg)、渭南(107.09×107kg)、西安(71.55×107kg)、咸阳(71.12×107kg)、宝鸡(65.27×107kg)，延安、安康、商洛和铜川分别增加了32.14×107、15.79×107、15.55×107和10.93×107kg，汉中减少了12.77×107kg，这与该市坡耕地较多且多位于林区，在实施天然林保护和退耕还林还草工程后，不适合的耕地全部退耕还林有直接关系。总体来看，位于关中地区的地市粮食产量要比其他地区产量高。

夏粮和秋粮的总产量与粮食总产量变化趋势基本一致，1949年全省秋粮159×107kg，夏粮172×107kg，2010年秋粮和夏粮总产量为715.6×107和449.3×107kg，61年来秋粮和夏粮产量分别增加了556.6×107和277.3×107kg，年均增加了9.12×107和4.55×107kg，秋粮增加量占粮食增加总量的66.75%(图4)。夏粮和秋粮占粮食总量的比例，除了个别年份外，其余均是秋粮高于夏粮；1949年秋粮和夏粮产量占粮食总产量的比例分别为48.09%和51.01%，到了2010年两者比例为61.43%和38.57%，秋粮比例增加了13.34个百分点，夏粮比例降低了13.34个百分点(图5)。因此，秋粮的总产量、总增加量、年均变化量和比例高于夏粮的相应指标。

图4 不同粮食产量及粮食总产量变化

图5 夏秋粮产量占粮食总产量的比例

小麦是夏粮的主要作物之一，小麦产量基本呈增加趋势，从1949年的133.5×107kg增加到2010年的403.8×107kg，增加了270.3×107kg，年均增加4.43×107kg；从多年比例看，小麦产量占夏粮总产量的74%以上，特别从1978年改革开放后，小麦产量占夏粮总产量的比例在80%～90%之间(图6、图7)。玉米是全省秋粮的主要作物之一，其产量变化趋势与小麦基本一致，从1949年的56×107kg增加到2010年的532.2×107kg，增加476.2×107kg，年均增加7.81×107kg；多年占秋粮产量的比例亦呈增加趋势，从1949年的35.22%增加到2010年的74.37%(图6、图7)。由此可知，小麦和玉米是全省的主要粮食作物，这与陕西农用地分等及产能核算结果一致。

图6 小麦和玉米产量变化

图7 小麦和玉米产量比例变化

2.3 粮食产量相关关系及预测

影响粮食产量的因素有很多，根据现有数据，选择了水浇地、水田、旱地、耕地、粮食播种面积、机耕面积、复种指数和折纯后化肥使用量8个因素来探讨与粮食产量之间的关系(表1)。与粮食产量呈正相关关系的5个因素中，机耕面积影响最大，其次是水浇地面积、化肥施用量和复种指数，水田影响最小。而旱地、耕地和粮食播种面积3个因素与粮食产量呈负相关关系。

对未来的粮食产量变化分别使用回归分析和GM(1，1)模型获得。利用DPS软件建立线性、对数、多项式、乘幂、指数和移动平均6种回归模型，通过比较R2，最终确定了使用多项式中的二次回归模型进行粮食产量预测，其模型为x(t)=-0.072×t2+19.395×t+281.749 (R2=0.895)。而GM(1，1)模型预测结果进行检验的常用方法是后验差检验法；如果方差比C<0.35且小误差概率P>0.95，那么模型是可靠的，结果是可信的；其模型为x(t+1)=25999.507546e0.017526t-25668.177546，方差比C=0.3498<0.35，小误差概率P=1.0000>0.90，满足预测分析的要求。根据预测，二次回归分析模型的2015年全省粮食总产量为1258.01×107kg，2020年为1304.94×107kg，GM(1，1)模型的2015年全省粮食总产量为1436.19×107kg，2020年为1567.73×107kg。2个模型预测的结果均是未来粮食产量会有所增加，这与粮食产量随着管理水平、耕作技术水平、粮食品种、水利设施、肥料使用等不断提高而增加相符。根据全省历年来的粮食产量来看，只有1998年粮食产量超过了1300×107kg，达到了1303.1×107kg，1993和1996年的粮食产量超过了1200×107kg，达到了1215.6×107和1217×107kg，其余年份均在1200×107kg以下，特别是1999年以后的11年，粮食产量基本维持在1000×107～1200×107kg之间；而在耕地面积缩小、粮食播种面积亦减少的背景下，尽管技术水平等不断提高，但粮食产量不会有大幅度增加；同时与2015年陕西省粮食产量1227×107kg相比，二次回归模型预测的粮食产量误差较小，因此二次回归分析模型预测的全省粮食产量较符合实际。

表1 粮食产量与各因素之间的相关分析

注：**表示双侧检验，在0.01水平上具有显著的统计学意义。

3 结论

通过对陕西省61年来播种面积、粮食产量随时间变化特点、未来10年粮食产量进行分析，得出以下结论。

(1)全省农作物、粮食、夏粮和秋粮播种面积在波动变化中呈降低趋势；相应的播种面积分别减少了55.78×104、105.24×104、70.33×104和34.7×104hm2，年均减少量分别为0.90×104、1.73×104、1.13×104和0.56×104hm2，夏粮播种面积减少量是秋粮减少量的2倍，且夏粮比例下降，秋粮比例上升。

(2)全省粮食总产量、夏粮和秋粮产量基本呈增长趋势，关中粮食产量占全省粮食产量最高，各地市的产量差异较大，渭南最高，铜川最低。秋粮的总产量、总增加量、年均变化量和比例均高于夏粮。小麦和玉米分别是全省夏粮和秋粮的主要作物，产量基本呈增加趋势，分别增加了270.3×107和476.2×107kg，玉米年均增加量高于小麦。

(3)根据模型预测，2015年全省粮食产量为1258.01×107kg，2020年为1304.94×107kg。