四川省粮食生产时空演变特征及其影响因素——基于90个粮食生产重点县视角

吕火明，赵颖文，刘宗敏，许钰莎

(1.四川省农业科学院，成都 610000；2. 四川省农业科学院农业信息与农村经济研究所，成都 610066)

【研究意义】粮食安全关乎国运民生，是国家安全的重要基础。四川省是我国西部地区唯一的粮食主产省份，粮食产量尽管表现出上升态势，但在全国粮食产量中的份额不断下跌，从2005年的6.63%降至2020年的5.27%。新时期，在城镇化、人地关系矛盾突出、生态环境持续恶化等多重压力下，研究四川粮食生产时空格局演变特征，对于保障全省粮食安全和促进经济社会稳定具有重要意义。【前人研究进展】粮食安全的关键在于粮食主产区，而主产区的县域粮食安全问题又是稳定粮食生产供给基本盘的重中之重[1]。粮食生产重点县在确保国家粮食安全和保障农产品供需动态平衡方面有着举足轻重的战略地位，是我国实现粮食产能大幅提升、确保粮食安全供给的重要抓手[2]。重视和探讨粮食生产重点县生产时空格局演变、增产潜能及其影响因素，对于确保区域和全国粮食安全意义重大[3]。粮食生产时空演化特征是学界研究的热点问题，重心迁移模型和区域差异分析等方法已被广泛应用于粮食生产空间格局、区域差异、空间集聚特征及成因分析，大多指出农业资源环境、农业生产技术、土地利用方式变化、制度政策倾斜等是影响粮食生产格局变化的重要原因[4-7]。【本研究切入点】粮食安全的关键在于粮食主产区，而主产区的县域粮食安全问题又是稳定粮食生产供给基本盘的重中之重。粮食生产重点县在确保国家粮食安全和保障农产品供需动态平衡方面有着举足轻重的战略地位，是我国实现粮食产能大幅提升、确保粮食安全供给的重要抓手。重视和探讨粮食生产重点县生产时空格局演变、增产潜能及其影响因素，对于确保区域和全国粮食安全意义重大。【拟解决的关键问题】以四川省90个粮食生产重点县为研究对象，综合运用重心迁移模型、空间自相关分析、对数平均迪氏分解法等，对研究区域2005—2020年期间粮食产能变化的时空特征进行实证测评，并探究其影响因素，提出强化四川粮食安全生产保供的对策建议，以期为科学指导四川粮食生产和优化空间布局提供决策参考。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

四川省位于中国西南内陆地区，地处长江上游，总面积48.6万km3，辖21个地级行政区，其中18个地级市、3个自治州，合计183个县级区划。四川省境内多丘陵山地，地势复杂，区域差异明显，土壤类型多样，气候垂直变化大，平原与丘区是主要的农作物产区。2020年，在四川省农村工作领导小组印发的《川粮油产业振兴工作推进方案》中，按粮食年产能3亿斤的要求，在全省范围内选定90个县(市、区)划定为粮食生产重点县(表1)。这90个县分布于成都平原经济区(34个县域单元)、川南经济区(20个县域单元)、川东北经济区(27个县域单元)以及攀西经济区(9个县域单元)，这些粮食生产重点县有着较好的粮食生产禀赋优势，多是粮食商品率较高或余粮较多的重点县(市、区)。据第七次全国人口普查数据，2020年，四川90个粮食生产重点县的常住总人口为5683.7万人，占全省总人口的67.9%；乡村常住人口数为2825.3万人，占全省乡村常住总人口的78.00%；粮食生产重点县的粮食播种面积为526.64万hm2，占全省粮食播种面积的83.43%；粮食生产重点县产出粮食3047.82万t，占全省粮食总产量的86.40%。

表1 四川省90个粮食生产重点县

1.2 数据来源及处理

研究以四川省域及90个粮食生产重点县县域的粮食产量、粮食播种面积、不同品种粮食作物产量及其播种面积、县域人口数量等作为基础数据。基础数据来源于相应年份的《四川省统计年鉴》《四川农村统计年鉴》以及相关市州统计公报和国家统计局四川调查总队等机构相关统计资料，四川省1∶100万县级行政区划数据集则来源于国家地球系统数据共享平台。借助ArcGIS 10.2软件从行政区数据中提取各粮食生产重点县几何重心，运用地理重心模型和空间自相关模型，测度90个粮食生产重点县各年度的生产重心坐标以及粮食生产空间集聚程度，据此绘制粮食生产重心迁移轨迹和LISA聚集图。其后，采用对数平均迪氏分解法对影响四川粮食增产的主要因素进行测度分析。

1.3 研究方法

1.3.1 地理重心模型 地理重心模型是探究某一类要素在一段时期内重心变动趋势的常用方法，重心模型能够较精准和直观地反映某一区域某种属性重心的轨迹变化及其走势。

(1)重心位置表达公式：

(1)

(2)重心迁移距离表达公式：

(2)

式中，k表示间隔的年份某种属性重心移动的距离，α、β表示两个不同的年份，(Xα，Yα)和(Xβ，Yβ)分别表示第α年和第β年某种属性(粮食产量、粮食播种面积)重心所在的空间位置的经纬度，k为常数，一般取值111.111。

(3)重心迁移方向表达公式：

(3)

式中，θi-j表示重心空间区位i、j年年际移动的角度，正东方向为0°，顺时针旋转为负，逆时针旋转为正。当重心向东北方向转移时0°<θ<90°；当重心向西北方向移动时90°<θ<180°；当重心向东南方向转移时-90°<θ<0°；当重心向西南方向转移时-180°<θ<-90°。

1.3.2 空间自相关模型 空间自相关反映的是某个变量或者某种地理现象的空间集聚程度及集聚中心的空间位置，是检验某一要素属性值与其相邻空间要素上的属性值是否显著关联的重要指标，可分为全局空间自相关和局部空间自相关。

(1)全局空间自相关(Global Moran’sI)。主要用于评价地理要素的空间分布是聚类模式、离散模式还是随机模式，用Ig表示，其公式表达为：

(4)

(2)局部空间自相关(Local Moran’sI)。主要用于评价空间自相关的局部异质性(非平稳性)，反映是否存在局部区域空间集聚性或分异性，其公式表达为：

(5)

式中，Ii表示局部空间自相关指数；其余参数同公式(4)。

1.3.3 对数平均迪氏分解法 对数平均迪氏分解法(LMDI)对粮食增量进行因素分解，通常认为粮食单产水平及其播种面积的变化是影响粮食产量的两大重要因素。因此，粮食增量可分解为单产提升带来的增产量和播种面积增加带来的增产量之和。其公式表达为：

(6)

式中，ΔPα表示因区域内粮食播种面积变化导致的粮食增量变化，ΔPk表示因区域内粮食单产变化导致的粮食增量变化，Pt、αt、kt分别为某区域粮食期末产量、播种面积面积和单产水平，Pb、αb、kb分别为某区域粮食期初产量、播种面积和单产水平。

2 结果与分析

2.1 四川省粮食生产重点县产能地位分析

2.1.1 粮食综合产能发展变化 2005—2020年，四川省90个粮食生产重点县粮食产量总体表现为稳中有增的发展趋势，从2005年的2758.24万t增至2020年的3047.82万t，产量增幅为10.50%，高于同期全省粮食产量增幅水平，且90个粮食生产重点县的粮食产量在全省粮食总产量中的比重始终稳定在85%以上。从人均粮食占有量水平来看，2020年四川省90个粮食生产重点县和93个非重点县的人均粮食占有量分别为440.95和329.51 kg，相比于2005年，二者分别增长了34.01和13.71 kg，重点县的人均粮食占有量增幅超出非重点县4个百分点。另从县均粮食产量来看，2020年四川粮食生产重点县的县均粮食产量为33.75万t，非重点县的县均粮食产量仅为5.26万t，重点县是非重点县的6倍以上；粮食生产重点县的县均粮食产量增幅为10.12%，同样超出非重点县增幅水平(表2)。2005—2020年，四川省粮食累计增产316.33万吨，其中，粮食生产重点县对全省的粮食增产贡献率达91.54%。据此，无论从粮食增量、增幅还是人均占有量来看，四川省粮食生产重点县均明显优于非重点县，是推动四川省粮食稳定增产的主要支撑力量。与此同时，从90个粮食生产重点县的区域分布上来看，2005—2020年，粮食生产重点县所在的四大经济区粮食产量均表现为增长态势，但成都平原经济区粮食产量增幅最小，仅0.71%，并且该区域粮食产量在全省中的比重持续下跌，从2005年的37.75%降至2020年的34.40%；攀西经济区粮食产量增幅最为显著，增幅达到36.48%，该区域粮食产量在全省的占比从4.72%升至5.82%；川南经济区和川东北经济区的粮食产量占全省比重持续稳步提升，二者粮食产量在全省中占比现已接近60%(表3)。

表2 2005—2020年四川省粮食生产重点县和非重点县的粮食生产水平比较

表3 2005—2020年四川省粮食生产重点县分区域粮食产量及其在全省中占比

2.1.2 不同粮食品种产量变化 对于四川省90个粮食生产重点县而言，2005—2020年，稻谷产量明显高于其他品种产量(表4)，且产量增势稳定，从1250.62万t增至1323.04万t，在全省稻谷总产量中的比重也从86.96%升至89.68%；相比而言，粮食重点县的小麦产量则呈现快速下跌趋势，从451.24万t降至230.73万t，但在全省小麦产量中的比重却从88.22%增至93.51%；玉米产量增势尤为明显，从486.38万t增至876.30万t，在全省玉米总产量中的占比从80.46%增至82.28%；薯类产量增幅同样显著，从358.15万t增至462.88万t，在全省薯类总产量中的占比从73.57%增至83.89%；豆类产量总体趋增，其在全省豆类总产中的比重稳定在85%左右。

表4 2005—2020年四川省粮食生产重点县不同粮食品种产量产能变化情况

四川省90个粮食生产重点县各类粮食作物的播种面积由高到低排序为：稻谷>玉米>薯类>小麦>豆类。与全省稻谷播种面积持续下降趋势不同，粮食生产重点县的稻谷播种面积较为稳定，从2005年的164.91万hm2缓速增至2020年的165.89万hm2；小麦播种面积的变化趋势与全省基本一致，呈现快速递减趋势，从114.91万hm2跌至53.86万hm2，减幅达到53.13%；玉米播种面积增势显著，从89.06万hm2增至146.18万hm2，增幅高达64.13%，超过同期全省玉米播种面积的增幅水平；薯类播种面积表现出徘徊上升趋势，并于2013年超过100万hm2，其后稳定在100万hm2以上的种植规模；豆类播种面积呈现出先降后升的趋势，在2009年降至35.39万hm2的最低值后反弹回升，于2020年增至51.14万hm2。据此测算，四川省粮食重点县不同粮食作物的单位产量由高到低排序为：稻谷>玉米>薯类>小麦>豆类。其中，稻谷单产水平在7800～7900 kg/hm2范围内波动，与全省稻谷单产水平基本持平；小麦单产已超过4200 kg/hm2，略高于全省小麦单产水平；玉米单产接近6000 kg/hm2，高于全省5800 kg/hm2的单产水平；薯类和豆类的单产水平分别稳定在4300和2300 kg/hm2，均高于全省单产水平。

综上，2005—2020年，推动四川省粮食生产重点县粮食增产的品种主要是稻谷、玉米、薯类和豆类，其中，对于粮食增量贡献最大的品种是玉米，其后依次为稻谷、薯类和豆类，而唯一对粮食增产造成负向影响的品种是小麦。

2.2 粮食生产重点县粮食生产重心迁移

通过ArcGIS 10.2软件制图得到四川省90个粮食生产重点县粮食播种面积和粮食产量的重心迁移路径(图1)。2005—2020年，粮食生产重点县粮食播种面积的重心落在四川省地理区域的东侧，位于东经105.30°～105.36°、北纬30.40°～30.47°。2005年，90个粮食生产重点县粮食播种面积的重心在东经105.3058°、北纬30.4616°；到2020年，粮食播面重心迁至东经105.3583°、北纬30.4066°，重心向东南方向偏移了112.75 km。重心纬向变化明显，表现为向南迁移；而经向变化相对较小，大体表现为向东迁移。粮食播种面积重心南向移动距离大于东向距离，表明粮食生产重点县在南向上的粮食播种面积变化相对较大。另从90个粮食生产重点县粮食产量的重心迁移变化来看，2005—2020年，粮食产量的重心在播种面积重心的东北侧位置，大体上位于东经105.31°～105.38°、北纬30.42°～30.49°。2005年，粮食生产重点县粮食产量的重心位于东经105.3138°、北纬30.4820°，到2020年，重心迁移至北纬30.4272°、东经105.3711°，重心向东南方向迁移了109.64 km。从二者重心迁移路径对比来看，粮食生产重点县的播种面积和产量重心迁移的协同性较好，均表现为先向东后向南迁移，移动路径呈现“之”字形；并且二者重心迁移的阶段性特征也较为一致，2005—2010年总体向东迁移，2010—2020年总体向南迁移，表明川东与川南地区的粮食生产重点县产能稳固，且川南地区粮食生产重点县的产能正日益增强。

图1 2005—2020年四川省90个粮食生产重点县粮食产量与播种面积重心迁移路径Fig.1 Gravity center migration path of grain yield and sown area in 90 key grain production counties in Sichuan province from 2005 to 2020

2.3 粮食生产重点县粮食生产空间特征

利用ArcGIS 10.2空间分析软件，选取Queen Contiguty邻近原则建立空间权重，测度四川省90个粮食生产重点县2005—2020年粮食产量的全局和局部Moran’sI值。从全局自相关分析(表5)来看，2005—2020年，90个粮食生产重点县的粮食产量全局Moran’sI值均为正值，且均通过了1%水平的显著性检验，表明90个粮食生产重点县粮食生产具有显著的空间自相关特征，即产量相似的地区在地理位置上趋于集聚。并且Moran’sI表现为徘徊上升趋势，说明这种空间集聚效应正逐步增强。另从空间局部自相关分析来看，2005—2020年，粮食生产重点县中分布于“高—高”型象限和“低—低L”型象限的县域数量从16个增至27个(图2)，所占比重相应地从2005年的17.78%升至30.00%。2005年，重点县中位于“高—高”型集聚区的县域数量有10个，其中，成都平原经济区6个、川南经济区2个以及川东北经济区2个；位于“低—低”型集聚区的县域数量有6个，其中，成都平原经济区2个、攀西经济区4个。到2020年，位于“高—高”型集聚区的县域数量减至9个，其中，成都平原经济区从6个减至3个，川南经济区与川东北经济区各增至3个；而位于“低—低”型集聚区的县域数量增至18个，成都平原经济区从2个增至13个，攀西经济区增至5个。与此同时，2005—2020年，四川省90个粮生产重点县中，粮食生产位于“高—低”型集聚区和“低—高”型集聚区的县域数量总体上趋于下降，表明粮食生产重点县分异演化的态势正趋于走弱。

表5 2005—2020年四川省90个粮食生产重点县粮食生产全局Moran’s I

图2 2005和2020年四川省90个粮食生产重点县粮食生产 LISA集聚Fig.2 LISA agglomeration of grain production in 90 key grain production counties of Sichuan province in 2005 and 2020

2.4 粮食生产重点县粮食增产影响因素

粮食播种面积和单产水平是影响粮食增产的两项最直接因素，其他因素的影响均能反映在播种面积和单产水平的变化上[8]。运用对数平均迪氏分解法(LMDI)对2005—2020年四川省90个粮食生产重点县粮食增产情况进行因素分解(表6)。经测算，2005—2020年，90个粮食生产重点县粮食播种面积变化对粮食增产影响为负向效应，单位产量变化对粮食增产则表现为正向效应，总体上单产提升对粮食增产带来的正向效应大于播种面积减少带来的负向效应。2005—2020年，90个粮食生产重点县的粮食增产量累计289.58万t，占同期全省粮食累计增产量的91.54%，其中，因粮食播种面积减少引致的粮食减产量为20.66万t，对全省粮食的增产贡献率为-31.39%，特别是小麦播种面积的大幅减少是造成粮食播种面积下降的最主要原因。与之相对应，2005—2020年，90个粮食生产重点县因单产水平提升带来粮食增产量达415.62万t，即单产提升对全省粮食的增产贡献率为131.39%，表明单产对于四川省粮食增产有重要支撑作用。2005—2020年，四川省粮食单产提升了14.24%，其中，玉米单产增幅最高，其后依次为薯类、小麦、水稻和豆类。

表6 2005—2020年四川90个粮食生产重点县粮食增产影响因素分析

2005—2020年，分布在川东北经济区和川南经济区的粮食重点县的粮食增产量占据90个粮食重点县增产总量的81.08%，并占据同期全省粮食增产量的74.22%，是确保四川省粮食稳定增产的重要区域。其中，川东北经济区(27个县域单元)粮食播种面积从179.31万hm2增至190.22万hm2，推动粮食增产60.20万t；粮食单产从5278.75 kg/hm2升至5757.74 kg/hm2，推动粮食增产88.51万t，二者推动粮食累计增产148.71万t，对全省粮食增产贡献率为47.01%。川南经济区(20个县域单元)的粮食增产量仅次于川东北经济区，2005—2020年，该地区粮食累计增产86.07万t，对全省粮食增产贡献率为27.21%，其中，因播种面积增加实现的粮食增产量为12.59万t，因单产提升带来的粮食增产量为73.48万t。而作为拥有粮食生产重点县数量最多且粮食生产资源禀赋最优的成都平原经济区(34个县域单元)而言，粮食产量增速却在持续放缓，15年间粮食累计增产7.35万t，对全省粮食增产贡献率仅2.32%，其中，因播种面积减少引致的粮食增产贡献率为-4131.45%，粮食播种面积的大幅度减少是抑制该地区粮食产量提增的重要原因。此外，攀西经济区(7个县域单元)在2005—2020年期间的粮食累计增产量为47.45万t，对全省粮食增产贡献率为15.00%，其中，粮食播种面积增加对于该区域的粮食增产贡献率达到88.02%。

3 讨 论

当前，国内外各种不稳定、不确定性因素相互叠加对粮食生产造成的威胁已然成为常态，这种背景下，确保粮食自求平衡，既是中央对四川的要求，也是四川对全国粮食安全肩负的重大责任[9]。基于四川省粮食生产重点县粮食产能地位和生产时空的变化特色，应从资源状况、农业科技、政策支撑等方面入手，优化粮食生产空间布局[10-14]。

(1)严守耕地底线，确保粮食播种面积不下降。把有限的耕地资源首先用于粮食生产，把最好的耕地优先用于粮食生产，切实规避城镇化无序扩张和乡村产业升级对耕地数量和质量的负面影响，防范各种名目下出现耕地占补平衡中的补充数量不到位、质量不到位的问题[15]。

(2)强化科技支撑，进一步提升粮食单产贡献率。围绕四川粮食增产共性与关键技术攻关，开展水稻、小麦、玉米、大豆和薯类等粮食作物“增粮科技攻关行动”，聚焦高产优质(宜机)良种筛选推广、高效栽培关键核心技术研发、丰产技术集成示范与推广应用等重点攻关任务，努力实现主要粮食作物单产水平显著提升。

(3)完善农业生产社会化服务体系，推进适度规模经营[16-17]。支持和鼓励农业生产社会化服务主体对接分散的小农户，降低小农户种粮成本和减少耕地撂荒。检视既有粮食补贴发放实践和粮食补贴制度，遵循“谁种粮、谁受益”原则，粮食补贴随田走而不是随户走，逐步推进粮食适度规模经营。

(4)完善政策扶持机制，加快建立粮食生产重点县利益补偿机制。在财政支农资金分配上应进一步向粮食生产重点县倾斜[18]，奖励规模应充分考虑各粮食生产重点县粮食生产的机会成本，顶层设计补偿金额、资金发放方式，确保利益补偿后粮食生产重点县人均财政一般公共预算收入水平不低于各省份平均水平，提升粮食重点县重农抓粮积极性。

4 结 论

(1)2005—2020年，四川省90个粮食生产重点县的粮食综合产能稳步提升，粮食产能地位不断突出，对全省粮食增产贡献率达到91.54%。

(2)粮食增产贡献率最高的品种是玉米，其后依次是稻谷、薯类和豆类，小麦对粮食的增产贡献率为负。

(3)从粮食播种面积和产量重心变化来看，粮食生产重心均表现出先向东后向南迁移的趋势特征。

(4)90个粮食生产重点县存在较显著的空间集聚效应，粮食生产水平相近的县域在地理空间上趋于集中分布。

(5)粮食单产提升是推动粮食增产的主要驱动力，播种面积减少对于粮食增产效应为负，这又主要归结于小麦播种面积的大幅减少。