甘肅省糧食作物時空格局變化特征分析

湯瑛芳，王恒煒，李紅霞，白賀蘭，吳瑞陶

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院工程咨詢研究中心，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與信息研究所，甘肅 蘭州 730070；3.吉林大學數(shù)學學院，吉林 長春 130012）

糧食安全關(guān)系國計民生。甘肅省地處內(nèi)陸，生態(tài)環(huán)境脆弱，經(jīng)濟欠發(fā)達，農(nóng)民人均純收入居全國較低水平，經(jīng)濟購買力相對較低，依靠國際、國內(nèi)市場來滿足省內(nèi)糧食需求風險較高。尤其是2007年以來，糧食價格上漲勢頭強勁，為貧困地區(qū)和經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)糧食安全提出了巨大挑戰(zhàn)，如遇不可抗力因素，將加劇糧食安全風險［1］?；谠谌珖Z食生產(chǎn)中的地位，甘肅省確定了“保持動態(tài)的省內(nèi)基本自求平衡”的糧食安全目標，通過多種措施發(fā)展糧食生產(chǎn)，于上世紀90年代中期，實現(xiàn)了省內(nèi)糧食基本自給及調(diào)出調(diào)入的動態(tài)平衡，結(jié)束了阻礙經(jīng)濟發(fā)展、影響人民群眾生活的糧食短缺時代，但糧食自給穩(wěn)定性差。近年來，以退耕還林為主的生態(tài)環(huán)境建設(shè)、以農(nóng)民增收為目的的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及土地流轉(zhuǎn)，對已形成的糧食生產(chǎn)空間造成了擠壓，致使1999年之前相對平穩(wěn)的糧食播種面積開始大幅減少，糧食生產(chǎn)種類及區(qū)域結(jié)構(gòu)變化明顯，加劇了甘肅省糧食基本自給的不穩(wěn)定性。

關(guān)于甘肅省糧食生產(chǎn)的研究，大多是以時序統(tǒng)計數(shù)據(jù)為依據(jù)對糧食生產(chǎn)形勢的分析判斷［2～7］，其次是對糧食生產(chǎn)能力影響因素的定性和定量分析［8～9］，即從結(jié)構(gòu)調(diào)整、政策調(diào)控等宏觀層面研究甘肅省糧食安全問題［10］，而以市州糧食生產(chǎn)區(qū)域為研究尺度，對甘肅省區(qū)域內(nèi)糧食生產(chǎn)時空變化特征研究的較少。我們以14個市（州）糧食生產(chǎn)區(qū)域為單元尺度，研究甘肅省糧食生產(chǎn)空間差異，并對小麥、玉米、馬鈴薯三大糧食作物的時空格局變化特征進行分析，揭示區(qū)域內(nèi)部糧食生產(chǎn)變化的異質(zhì)性，以期從區(qū)域?qū)用嫣剿鞣治龈拭C省糧食作物種植結(jié)構(gòu)變化及區(qū)域布局變換的根本原因，為甘肅省糧食生產(chǎn)布局規(guī)劃提供決策依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

甘肅省位于我國西部、黃河中上游，介于東經(jīng)92°13′～108°46′、北緯32°11′～42°57′之間，地處黃土高原、內(nèi)蒙古高原、青藏高原交匯處，西秦嶺山地邊緣。地形狹長，東西長 1 655 km，南北寬530 km。全省轄14個市（州），土地面積45.44萬km2，占全國總面積的4.72%，人均占有土地量居全國第5位，總耕地面積353.09萬hm2，2013年末全省常住人口2 582.18萬人。

甘肅省地貌復(fù)雜多樣，山地、高原、平川、河谷、沙漠、戈壁交錯分布，山地、高原占土地面積的70%以上，是典型的山地型高原地區(qū)［11］。氣候類型差異較大，從東南到西北包括了北亞熱帶濕潤區(qū)到高寒區(qū)、干旱區(qū)的各種氣候類型［12］?？傮w氣候干燥，氣溫日差較大，光照充足，太陽輻射強。年平均氣溫在0～14℃，由西北向東南降低，河西走廊年平均氣溫為4～9℃，祁連山區(qū)0～6℃，隴中和隴東分別為5～9℃和7～10℃，甘南1～7℃，隴南9～15℃。無霜期一般為48～228 d。年日照時數(shù)為1 700～3 300 h，自東南向西北增多，隴南為1 800～2 300 h，隴中、隴東、甘南為2 100～2 700 h，河西走廊年日照時數(shù)為2 800～3 300 h。全省年均降水量僅為302 mm，年蒸發(fā)量達1 000～3 000 mm，降水大多集中在7、8、9月份，且時空和區(qū)域分布不均，從東南到西北遞減。人均水資源量1 150 m3，是全國平均水平的47%。干旱是最主要的氣象災(zāi)害，春旱、春末夏初旱、伏旱和秋旱高頻率出現(xiàn)。大風和沙塵暴災(zāi)害較重，主要危害河西和隴中、隴東北部。年均大風日數(shù)3～69 d，沙塵暴日數(shù)1～37 d。暴雨、冰雹、霜凍和干熱風各地每年均有發(fā)生。

由于自然條件多樣，地域差異明顯，甘肅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形成了河西走廊“綠洲型”灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，隴中、隴東“雨養(yǎng)型”旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，隴南及天水南部山地特色農(nóng)業(yè)區(qū)，甘南及河西高寒牧區(qū)等特色不同的發(fā)展區(qū)域。種植業(yè)形成了糧、經(jīng)、飼種植結(jié)構(gòu)，糧食作物品種資源豐富，有小麥、玉米、馬鈴薯、豆類、谷子、糜子、蕎麥、高粱等30多種，其中小麥、玉米、馬鈴薯是影響區(qū)域糧食安全的大宗作物種類，適宜種植區(qū)分布在河西灌區(qū)和隴東、隴中、隴南旱農(nóng)耕作區(qū)。

2 數(shù)據(jù)來源及分析方法

以1991—2012年為研究時段，采用1991—2012年《甘肅發(fā)展年鑒》、《甘肅農(nóng)村年鑒》及《甘肅農(nóng)村改革開放30年資料匯編》等數(shù)據(jù)資料［13～15］，以甘肅省14個市（州）為研究尺度，運用定量分析與定性分析相結(jié)合的方法，分析研究22年來全省及14個市（州）糧食播種面積及小麥、玉米、馬鈴薯三大作物的時空變化格局。

3 結(jié)果與分析

3.1 糧食作物播種面積變化特征

3.1.1 全省糧食總播種面積 由圖1可見，1991—2012年，甘肅全省糧食播種面積總體呈3個波動時段，即1991—1999年基本平穩(wěn)，保持在280.00萬～292.87萬hm2；1999—2003年以3.74%的平均速度快速遞減，由1999年的291.07萬hm2降低到2003年的249.95萬hm2，減少了41.12萬hm2；2004年后逐年恢復(fù)，以平均1.43%的速度平緩增至2012年的283.94萬hm2，接近于1991年，但仍較播種面積最高年份1995年少8.93萬hm2。

圖1 1991—2012年甘肅省糧食作物播種面積

圖2 1991—2012年甘肅省各市（州）糧食作物播種面積

3.1.2 市（州）糧食播種面積變化趨勢 由圖2可見，1991—2012年，甘肅省14個市（州）糧食播種面積區(qū)域間差距較大，其中隴南、天水、平?jīng)觥⒍ㄎ?、慶陽保持在30.67萬～46.67萬hm2；白銀、蘭州、武威、臨夏、張掖在10.67萬～22.00萬hm2波動；酒泉從8.00萬hm2多減少至4萬hm2左右；金昌從2.67 萬hm2多增至4.67萬hm2左右；甘南從4.67萬hm2左右減少至3.33萬hm2左右；嘉峪關(guān)糧食播種面積很小，多年在0.13萬hm2以下。1991—1999年各市（州）糧食作物播種面積均出現(xiàn)小幅波動，總體呈微減態(tài)勢；1999—2003年出現(xiàn)較大幅度波動性遞減；2004—2012年呈恢復(fù)性增長態(tài)勢。與1991年相比，2012年張掖、慶陽、定西、白銀、金昌、平?jīng)黾Z食播種面積分別增加5.76萬、3.57萬、3.56萬、2.29萬、2.01萬、0.52萬hm2，以張掖增幅最大，增加了71%；酒泉、蘭州、武威、天水分別下降4.71萬、4.17萬、3.91萬、3.09萬hm2，以酒泉降幅最大，達50%以上。

3.2 糧食作物播種面積占農(nóng)作物總播種面積比重

3.2.1 全省糧食播種面積占農(nóng)作物播種面積的比重變化 近年來，通過推動種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，甘肅省形成了糧、經(jīng)、飼三元種植結(jié)構(gòu)，雖然增加了種植業(yè)的經(jīng)濟效益，卻大規(guī)?？s減了糧食作物播種面積。由圖3可見，1991—2012年，全省糧食作物占農(nóng)作物播種面積的比例呈明顯下降趨勢，其中1991—2003年由79.18%遞減到69.03%，2004年后呈平緩波動恢復(fù)態(tài)勢，2012年又降至最低點68.89%。

圖3 1991—2012年甘肅省糧食播種面積占當年農(nóng)作物總播種面積比重

3.2.2 各市（州）糧食播種面積占農(nóng)作物播種面積比重 由圖4可見，1991—2012年，各市（州）糧食播種面積占農(nóng)作物播種面積比重總體呈下降趨勢，其中降幅最大的是嘉峪關(guān)、酒泉，分別為54.53%、46.37%，其次是武威、甘南、蘭州、張掖，分別為25.72%、25.68%、24.11%、19.15%。大部分市（州）糧食播種面積所占比重最高年份出現(xiàn)在20世紀90年代初，最低年份出現(xiàn)在2000—2003年。其中1991年以酒泉占比最低，為68.98%，隴南占比最高，達91%。2002年嘉峪關(guān)出現(xiàn)最低占比，為17.67%。

圖4 1991—2012年甘肅省各市（州）糧食播種面積占當年農(nóng)作物總播種面積比重

3.3 三大糧食作物種植格局時空變化特征

3.3.1 全省三大糧食作物播種面積及其占當年三大糧食總播種面積的比重 由圖5可見，1991—2012年，甘肅省小麥播種面積總體呈遞減態(tài)勢，由1991年145.01萬hm2遞減到2012年81.90萬hm2，減少了63.11萬hm2，其中1998—2005年降幅最大，平均遞減速率為4.46%。玉米播種面積呈波動增長態(tài)勢，1993年最少，為30.90萬hm2，2012年增長到92.47萬hm2，增加了61.58萬hm2，平均增長速率為12.95%，其中2007—2012年增長最快，平均增長速率13.50%。馬鈴薯播種面積呈逐年遞增態(tài)勢，1991年最少，為29.28萬hm2，2012年增長到69.66萬hm2，增加了40.38萬hm2，其中1998—2007年增幅最快，平均增長速率8.19%（圖5a）。

圖5 1991—2012年甘肅省三大糧食作物播種面積及其占當年三大糧食總播種面積比重的變化

甘肅省小麥播種面積占當年三大糧食作物播種面積的比重呈遞減態(tài)勢，由1991年的70.23%下降到2012年的33.56%，下降了36.67百分點，以1998—2012年降幅最大，下降了26.98百分點。玉米播種面積占當年三大糧食作物播種面積的比重總體呈明顯的波動性上升趨勢，由1993年的15.37%上升至2012年的37.89%，增長了22.52百分點。馬鈴薯播種面積占當年三大糧食作物播種面積的比重以1991年最低，為14.18%，2007年最高，達31.61%（圖5b）。

3.3.2 各市（州）三大糧食作物播種面積 1991—2012年，甘肅省各市（州）小麥播種面積均呈波動性減少趨勢，慶陽、平?jīng)?、天水小麥播種面積在波動減少趨勢下多年保持在13.33萬hm2以上，隴南基本保持在10萬hm2以上，金昌、甘南、嘉峪關(guān)播種面積較小，多年保有量均在3.33萬hm2以下；減幅以嘉峪關(guān)、武威最大，均在80%以上，酒泉、定西、蘭州、張掖均減少60%以上（圖6）。

圖6 1991—2012年甘肅省各市（州）小麥播種面積變化特征

玉米播種面積均呈波動增加趨勢，其中大多數(shù)市（州）1991—1993年小幅增加，1994—2000年呈先增后減的波動狀態(tài)，2000—2007年波動平穩(wěn)，2007年后大幅度增加。隴南平緩減少，多年保持在6.67萬hm2左右；天水平穩(wěn)增加，由90年代的6萬hm2左右增加到2012年的8萬hm2以上；臨夏增速較快，由20世紀90年代初的1.33萬hm2擴展到2012年的5.33萬hm2以上；嘉峪關(guān)、甘南多年在0.33萬hm2以下。2007年后，慶陽、定西增幅最大，播種面積均超過了13.33萬hm2；白銀、平?jīng)觥堃?、武威增幅較大，播種面積均超過6.67萬hm2（圖7）。

圖7 1991—2012年甘肅省各市（州）玉米播種面積變化特征

馬鈴薯播種面積均呈增加態(tài)勢，其中定西市增幅波動較大，1994年為6.67萬hm2左右，2007年增至最大面積24.40萬hm2，2009年后平緩遞增，2012年為21.61萬hm2，占當年全省馬鈴薯播種面積的30%以上；天水增幅相對平穩(wěn)，多年保持在4.67萬hm2以上，2011年超過6.67萬hm2；隴南多年保持在4.00萬hm2以上，2006年后快速增長，2012年達8.67萬hm2；臨夏多年在4.00萬hm2左右平穩(wěn)增長；白銀、平?jīng)?、慶陽多年保持在3.33萬hm2以下，2005年后增至4.00萬hm2以上；其余市（州）播種面積相對較?。▓D8）。

圖8 1991—2012年甘肅省各市（州）馬鈴薯播種面積變化特征

3.3.3 各市（州）三大糧食作物播種面積占當年全省同類作物總播種面積的比重 1991—2012年，各市（州）小麥播種面積占當年全省小麥播種面積的比重，慶陽、平?jīng)?、天水以波動增長態(tài)勢由10%～15%增至15%以上；隴南增幅較大，由9%增至12%；蘭州、白銀、張掖多年在5%～8%波動；定西降幅較大，由15%減至8%；武威由90年代初的8.12%遞減到2009年的7.21%后，再迅速減至2012年的2.84%；臨夏、嘉峪關(guān)、金昌、酒泉、甘南多年保持在5%以下（圖9）。

圖9 1991—2012年甘肅省各市（州）小麥播種面積占當年全省小麥播種面積比重

玉米播種面積占當年全省玉米播種面積的比重，隴南、天水、平?jīng)觥⒕迫?、甘南呈遞減態(tài)勢，其中隴南、天水、平?jīng)龇謩e由22.55%、18.98%、12.53 %降至7.18%、9.35%、8.89%，酒泉由6.66%減至2.15%；慶陽、定西、白銀、張掖、武威、臨夏、蘭州、金昌呈遞增態(tài)勢，其中慶陽、定西分別由12.23%、3.44%增加至18.55%、15.71%，白銀、張掖、武威、臨夏多年保持在6%～9%。

馬鈴薯播種面積占當年全省馬鈴薯播種面積的比重，定西最低值為1993年的22.26%，此后大幅度波動增長，多年保持在30%以上，2004年達到最高值42.76%；天水由15%以上遞減至10%左右；隴南呈波動遞減態(tài)勢保持在12%～15%；平?jīng)銎椒€(wěn)保持在8%～10%；白銀由5%遞增至10%；慶陽在5%～7%波動增長；臨夏呈遞減態(tài)勢保持在6%左右；蘭州由7%波動遞減至5%；武威、張掖以遞增態(tài)勢多年保持在4%以下；甘南直線遞減至0.6%；金昌波動遞減至0.23%；嘉峪關(guān)、酒泉在0.05%以下。

圖10 1991—2012年甘肅省各市（州）玉米播種面積占當年全省玉米播種面積比重

圖11 1991—2012年甘肅省各市（州）馬鈴薯播種面積占當年全省馬鈴薯播種面積比重

4 小結(jié)與討論

1）甘肅省糧食生產(chǎn)的地域性差異較大，糧食主產(chǎn)區(qū)呈由西向東轉(zhuǎn)移的態(tài)勢。河西地區(qū)張掖、酒泉、武威、金昌等市，光熱資源豐富、土地質(zhì)量好，灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)達，是甘肅省歷史上的商品糧基地，但隨著2 000年前后農(nóng)業(yè)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及糧食產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營格局的形成，飼經(jīng)作物和種子生產(chǎn)的數(shù)量和比例都呈明顯的快速增長趨勢，糧食生產(chǎn)被弱化，致使糧食播種面積大幅下降。2007年后，甘肅省大力發(fā)展旱作農(nóng)業(yè)，扭轉(zhuǎn)了糧食生產(chǎn)下滑的局面，糧食產(chǎn)區(qū)由河西地區(qū)向隴中、隴東地區(qū)轉(zhuǎn)移，慶陽、定西、隴南、天水、平?jīng)龅入]東、隴中旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)發(fā)展為甘肅省糧食主要產(chǎn)區(qū)。

2）小麥、玉米、馬鈴薯三大類作物播種面積的波動趨勢影響著甘肅省糧食播種面積的變化態(tài)勢。1991—1999年，玉米、馬鈴薯兩大秋糧作物播種面積的增加規(guī)模與小麥播種面積減少的規(guī)?；鞠喈敚辜Z食播種面積保持了基本平穩(wěn)狀態(tài)；1999—2003年是甘肅省小麥播種面積大規(guī)模減少時段，雖然玉米、馬鈴薯的播種面積增加（2000年除外），但增加規(guī)模小于小麥的減少規(guī)模，又由于種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、生態(tài)退耕等因素對糧食播種面積的擠壓，導(dǎo)致了糧食播種面積的大幅度減少［16］；2004年后，主糧小麥播種面積仍然以較快態(tài)勢遞減，糧經(jīng)兼用的玉米、馬鈴薯遞增幅度大于小麥縮減幅度，尤其是2007年后，全省在旱作區(qū)推廣的玉米全膜雙壟溝播技術(shù)，大幅度增加了玉米播種面積，使甘肅省糧食播種面積得以逐年恢復(fù)。

3）甘肅省糧食生產(chǎn)品種類型及區(qū)域結(jié)構(gòu)變換更替明顯。在全省及其它各市（州）小麥播種面積逐年減少趨勢下，慶陽、平?jīng)?、天水多年占當年全省小麥播種面積的比重保持在15%以上，隴南在8%以上，成為目前甘肅省小麥主要種植區(qū)域，定西、武威、蘭州、白銀、張掖多年在5%～8%，臨夏、嘉峪關(guān)、金昌、酒泉、甘南保持在5%以下。全省玉米主產(chǎn)區(qū)域為隴南、天水、平?jīng)?、慶陽、定西，并且明顯逐步由隴南、天水、平?jīng)鱿驊c陽、定西轉(zhuǎn)移；白銀、張掖、武威、臨夏多年保持在6%～9%，居中間水平；酒泉、蘭州、金昌、甘南、嘉峪關(guān)屬玉米種植最少區(qū)域。定西是甘肅省馬鈴薯優(yōu)勢主產(chǎn)區(qū)，其次天水、隴南、平?jīng)?、白銀、慶陽、臨夏、蘭州等區(qū)域，武威、張掖、甘南、金昌、嘉峪關(guān)、酒泉種植較少。

4）種植業(yè)比較收益高低是決定糧食品種及區(qū)域變化的主因?；谧匀毁Y源稟賦不同和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件差異的決定性作用，甘肅省糧食生產(chǎn)的地域差異性顯著。由于以退耕還林為主的生態(tài)環(huán)境建設(shè)、農(nóng)民增收為目的的結(jié)構(gòu)調(diào)整及土地利用的流轉(zhuǎn)加快，對已形成的糧食生產(chǎn)空間造成了擠壓，致使1999年之前相對平穩(wěn)的糧食播種面積開始大幅減少。糧食品種及區(qū)域變換更替更重要的原因源于種植收益的高低。玉米、馬鈴薯、小麥之間的收益相比較，小麥收益最低，所以呈現(xiàn)明顯的“兩增一減”，即糧、經(jīng)兼用玉米、馬鈴薯播種面積增加，主糧小麥播種面積直線下降。

［1］ 湯瑛芳，王恒煒，白賀蘭，等.甘肅省糧食生產(chǎn)波動規(guī)律及原因分析［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2014（3）：53-56.

［2］ 張宗軍，竇學誠.甘肅省糧食安全影響因素及相關(guān)對策研究—基于1985—2008年數(shù)據(jù)的實證分析［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學，2012，51（4）：852-854.

［3］ 張小平，陳世林，李軍芳.甘肅省糧食安全問題：挑戰(zhàn)、思路與對策［J］. 蘭州大學學報，2010，38（3）：132-137.

［4］ 于法穩(wěn)，王茯泉.實現(xiàn)甘肅省糧食安全的政策建議［J］. 開發(fā)研究，2005（3）：7-9.

［5］ 耿小娟.甘肅省耕地資源變化與糧食安全問題研究［J］. 甘肅科技縱橫，2009，38（3）：54.

［6］ 李銀霞，閻述乾.甘肅省耕地數(shù)量變化與糧食安全分析［J］. 河西學院學報，2010，26（2）：59-63.

［7］ 王莉霞.從耕地的可持續(xù)利用透視甘肅省糧食安全［J］. 安徽農(nóng)業(yè)科學，2006，34（20）：5 340-5 341，5 373.

［8］ 段小紅，王化俊.甘肅省糧食綜合生產(chǎn)能力不同階段的影響因素分析［J］.中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，32（6）：50-55.

［9］ 張秀娟，段小紅.甘肅省糧食綜合生產(chǎn)能力影響因素分析［J］. 湖南農(nóng)業(yè)科學，2010（17）：167-170.

［10］ 吳文恒，牛叔文，曲 瑋，等.甘肅省生態(tài)建設(shè)、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與糧食安全的關(guān)系剖析［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2006，20（5）：139-144.

［11］ 許開錄.甘肅省農(nóng)業(yè)區(qū)域差異分析及經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)發(fā)展對策［J］. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2009，30（2）：159-163.

［12］ 羅 君，張學斌.甘肅省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的區(qū)域差異研究［J］. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2013，34（6）：712-716.

［13］ 甘肅發(fā)展年鑒編委會.甘肅發(fā)展年鑒［M］.北京：中國統(tǒng)計出版社，1978—2013.

［14］ 甘肅農(nóng)村年鑒編委會.甘肅農(nóng)村年鑒［M］.蘭州：甘肅鑫統(tǒng)印務(wù)有限責任公司，1978—2013.

［15］ 楊新民，路民生，謝 德.隴原鄉(xiāng)村巨變—甘肅農(nóng)村改革開放30年資料匯編［M］.蘭州，甘肅人民出版社，2008：239-243.

［16］ 潘竟虎，鄭鳳娟，石培基.甘肅省縣域糧食可持續(xù)生產(chǎn)能力空間分異分析［J］.農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2010，31（4）：434-438.