王靜,方鋒,王鶯
1. 中國氣象局蘭州干旱氣象研究所/甘肅省干旱氣候變化與減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國氣象局干旱氣候變化與減災(zāi)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室,甘肅 蘭州 730020;2. 蘭州區(qū)域氣候中心,甘肅 蘭州 730020
糧食生產(chǎn)和糧食安全一直是國家發(fā)展的重要戰(zhàn)略問題,作為糧食生產(chǎn)和種植結(jié)構(gòu)調(diào)整關(guān)鍵要素的糧食作物播種面積的變化趨勢及其影響因素,是政府制定糧食政策和經(jīng)濟(jì)規(guī)劃的重要依據(jù)。近年來,“中央一號(hào)文件”也明確指出,確保糧食面積底線,優(yōu)化調(diào)整農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)是推進(jìn)農(nóng)業(yè)改革的重要保障(王衛(wèi)東等,2020)。農(nóng)作物播種面積指實(shí)際播種或移植有農(nóng)作物的面積,該指標(biāo)反映了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模,是了解農(nóng)作物種類、結(jié)構(gòu)、分布特征的重要信息,也是進(jìn)行農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化的基礎(chǔ)(劉珍環(huán)等,2016)。其次,作物播種面積是土地利用和土地覆蓋變化的重要組成部分,對(duì)區(qū)域氣候、生物地球化學(xué)循環(huán)、土壤質(zhì)量、生態(tài)環(huán)境變化等都發(fā)揮了重要作用(Xia et al.,2014;王學(xué)等,2013)。此外,作物播種面積變化受諸多因素的影響,社會(huì)需求、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境條件、科技進(jìn)步等都對(duì)作物播種面積的變化有重要作用。因此,及時(shí)了解糧食作物播種面積的時(shí)序變化特征及其影響因素,對(duì)于糧食生產(chǎn)管理、種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化、自然資源高效利用等都具有重要作用。
作物播種面積動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ),已有許多學(xué)者進(jìn)行了大量研究,一方面是采用統(tǒng)計(jì)方法獲取不同時(shí)期不同地區(qū)作物播種面積的時(shí)空變化特征(耿仲鐘等,2016),該方法可獲得長時(shí)間序列作物種植信息,但難以獲取精細(xì)的空間信息;另一方面是利用遙感技術(shù)獲取作物空間分布信息(胡瓊等,2015),但由于衛(wèi)星數(shù)據(jù)覆蓋時(shí)間短、提取作物較少且存在精度問題等原因,該技術(shù)還難以應(yīng)用于農(nóng)作物種植信息長時(shí)間演變分析。
近幾年,也有學(xué)者開始對(duì)作物播種面積和種植結(jié)構(gòu)變化影響因素和驅(qū)動(dòng)因素開展相關(guān)研究。這些因素可以歸因于以下幾個(gè)方面:第一,自然環(huán)境因素,包括氣象要素、地理位置、耕作條件、生態(tài)環(huán)境、自然災(zāi)害等,如區(qū)域地形地貌限制農(nóng)作物的種植面積與規(guī)模(安悅等,2021),全球氣候變暖使部分作物生育期延長、種植邊界北移、中晚熟品種種植區(qū)域擴(kuò)大(Liu et al.,2013)、喜溫作物向高海拔地區(qū)擴(kuò)展(陳有祿等,2018),以及水資源增加擴(kuò)大了灌區(qū)農(nóng)作物的播種面積等(柯映明等,2019);第二,科技因素,包括科技發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的投入,如新技術(shù)和新品種的應(yīng)用,以及化肥施用、機(jī)械化水平(彭繼權(quán)等,2020)、灌溉條件(米勝淵等,2020)、用電狀況等均會(huì)影響農(nóng)戶種植作物的選擇,從而影響作物的播種面積;第三,經(jīng)濟(jì)因素,包括市場需求、農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格等,如市場行情好、價(jià)格高、利潤大、勞動(dòng)力價(jià)格上漲,都會(huì)促使農(nóng)戶縮減糧棉作物種植面積,轉(zhuǎn)而種植比較優(yōu)勢大的糧食作物或者經(jīng)濟(jì)作物(鄒軍等,2019;黃瑪蘭等,2019);第四,政策因素,糧食安全戰(zhàn)略是中國的基本國策,根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況,相關(guān)政策也不斷變化,如“臨時(shí)收儲(chǔ)”(李明等,2018)、“價(jià)補(bǔ)分離”、“商品糧基地建設(shè)”等政策(李晨曦,2019),以及近幾年實(shí)施的“全國種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整規(guī)劃”等(張紅軍,2021),均通過調(diào)動(dòng)農(nóng)民積極性間接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而調(diào)整作物播種面積;第五,社會(huì)因素,包括農(nóng)業(yè)人口數(shù)量(鄒軍等,2019)、教育水平(彭繼權(quán)等,2020)、城市化率、社會(huì)生產(chǎn)總值、農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)需求變化等,如城市化率提高、耕地減少,會(huì)促使農(nóng)戶轉(zhuǎn)而種植高投入、高產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)作物,或種植更易規(guī)?;图s化的作物(許婧雪等,2016;米勝淵等,2020;林蘭穩(wěn)等,2020)。這些研究結(jié)果也說明,針對(duì)不同區(qū)域、不同作物,播種面積變化的主要影響因素也存在差異,機(jī)械化水平、灌溉條件、自然環(huán)境、政策調(diào)整等都可能對(duì)其演變有重要影響。其次,這些影響分析主要采用了以下一些方法,如多元線形回歸(胡憶雨等,2019)、通徑分析(于翔,2020)、灰色關(guān)聯(lián)度分析(宋喜芳等,2020)、主成分分析(吳美瓊,2015)、地理探測器(曲衍波等,2021)、相關(guān)性分析(高永道等,2021)、模糊綜合評(píng)價(jià)法等(許婧雪等,2016)。
上述的研究均為認(rèn)識(shí)中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植信息提供了很好的科學(xué)參考和借鑒,但總結(jié)發(fā)現(xiàn):第一,已有研究主要集中于糧食作物整體,或者主糧作物,較少考慮較長時(shí)期內(nèi)多種糧食作物品種播種面積的動(dòng)態(tài)變化情況,尤其是較少考慮非主糧糧食作物種植信息變化特征(姚成勝等,2020),且大多數(shù)研究區(qū)主要集中于北方省份,對(duì)非主產(chǎn)區(qū),尤其是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、經(jīng)濟(jì)作物比重大的華南和西南省份/自治區(qū)涉及較少;第二,大多數(shù)研究主要針對(duì)某一方面,選用個(gè)別指標(biāo)進(jìn)行分析,未綜合考慮其他影響因素的效應(yīng);第三,更多的研究側(cè)重于作物總產(chǎn)時(shí)間變化影響因素分析,雖然許多研究得出播種面積是影響作物總產(chǎn)的關(guān)鍵因素,但分析播種面積變化影響因素的研究較少。因此,本文基于長序列統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),系統(tǒng)分析了西南和華南多個(gè)省份/自治區(qū)、多種糧食作物播種面積變化的時(shí)序特征及其影響因素,以期為客觀認(rèn)識(shí)該區(qū)域糧食作物種植結(jié)構(gòu)變化和驅(qū)動(dòng)力提供參考。
中國西南和華南地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱、農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)復(fù)雜,選擇位于西南的四川、云南和貴州省,以及位于華南的廣東省和廣西壯族自治區(qū)(下文簡稱“廣西”)作為研究區(qū),開展糧食作物播種面積變化特征分析。其中,貴州省地勢西高東低,約92.5%土地為山地和丘陵地區(qū),耕地面積為4.56×104km2,該區(qū)域降水豐富、分布均勻,但土層較薄、土壤保水蓄水能力差,易發(fā)生干旱災(zāi)害。云南省地勢西北高東南低,94%的地區(qū)是山區(qū),山地多而破碎,降水分布不均,季節(jié)性干旱時(shí)有發(fā)生,嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。四川省地勢西高東低,耕地面積約6.73×104km2,西部高原年均溫4—12 ℃,東部盆地冬季寒冷干燥,夏季溫暖潮濕,年均溫 16—18 ℃。廣東省地勢北高南低,以山地和丘陵為主,屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),降水充沛但分布不均,區(qū)域干旱和季節(jié)性干旱較明顯。廣西壯族自治區(qū)屬于喀斯特地貌,耕地面積約4.39×104km2,汛期降水量較大,但土壤保水能力弱,作物分布界限十分明顯。
收集了西南和華南5個(gè)省/自治區(qū)主要糧食作物播種面積歷年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),分析其時(shí)序變化特征,待分析的作物根據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒分類列于表1。糧食作物播種面積來源于農(nóng)業(yè)部種植業(yè)網(wǎng)(http://www.zzys.gov.cn/)、國家統(tǒng)計(jì)局國家數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.stats.gov.cn/index.htm)、《新中國農(nóng)業(yè)60年統(tǒng)計(jì)資料》、《中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)資料匯編 1949—2004》,以及各省/自治區(qū)歷年統(tǒng)計(jì)年鑒(1983—2019),通過幾種資料對(duì)比,確定各省、各年、各作物的最終播種面積數(shù)據(jù)。
表1 待分析的糧食作物Table 1 The analyzed grain crops
其次,收集了各省社會(huì)經(jīng)濟(jì)和自然環(huán)境數(shù)據(jù)(1978—2018),根據(jù)相關(guān)學(xué)者關(guān)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響因素的分析結(jié)果(程葉青,2009;平怡,2019),并基于可獲取性和完整性,建立了包括 27個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和8個(gè)自然災(zāi)害指標(biāo)的播種面積變化影響因素指標(biāo)體系(圖1)。
圖1 作物播種面積變化影響因素指標(biāo)體系Fig. 1 Index system of influencing factors of crop sown area variation
相關(guān)性分析可客觀評(píng)價(jià)兩個(gè)變量間的相關(guān)性和密切程度,在搜集了社會(huì)經(jīng)濟(jì)和自然環(huán)境數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,開展了糧食播種面積與各影響因子間的相關(guān)性分析,采用Pearson相關(guān)系數(shù)(Rxy)表征,通過分析結(jié)果可探究社會(huì)經(jīng)濟(jì)和自然環(huán)境對(duì)播種面積變化的影響。
式中:
Rxy——播種面積x和影響因素y之間的相關(guān)系數(shù);
xi、yi——第i年的播種面積和影響因素;
、——播種面積x和影響因素y的年平均值;
i——年份;
n——監(jiān)測年數(shù)。
若|Rxy|=0,表示糧食作物播種面積變化與影響因素不相關(guān),0<|Rxy|≤0.2 為極弱相關(guān),0.2<|Rxy|≤0.4 為弱相關(guān),0.4<|Rxy|≤0.6,為中度相關(guān),0.6<|Rxy|≤0.8 為強(qiáng)相關(guān),0.8<|Rxy|≤1.0為極強(qiáng)相關(guān)。
為評(píng)價(jià)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)技術(shù)和自然環(huán)境各要素對(duì)糧食作物播種面積變化影響的重要程度,本研究利用灰色關(guān)聯(lián)度分析對(duì)上述影響因子的重要性進(jìn)行排序。
灰色關(guān)聯(lián)度分析法是描述兩個(gè)系統(tǒng)之間因素關(guān)聯(lián)性大小的量度,通過對(duì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線幾何形狀比較,進(jìn)而判斷因素間的關(guān)聯(lián)是否緊密。幾何曲線越接近,序列間的關(guān)聯(lián)度就越高,反之,關(guān)聯(lián)度就越低。通過關(guān)聯(lián)度排序,可以找出影響目標(biāo)變量變化發(fā)展的主要影響因素。該方法包括5個(gè)步驟:(1)設(shè)置參考數(shù)列和比較數(shù)列,在此以播種面積作為參考數(shù)列,將各影響因素(即圖1中的35項(xiàng)指標(biāo))做為比較數(shù)列;(2)無量綱化處理,由于各因素物理意義不同、量綱不同,難于比較,所以采用均值法對(duì)參考數(shù)列和比較數(shù)列進(jìn)行無量綱化處理;(3)計(jì)算參考數(shù)列和比較數(shù)列在各個(gè)時(shí)刻的關(guān)聯(lián)系數(shù);(4)根據(jù)關(guān)聯(lián)系數(shù),計(jì)算關(guān)聯(lián)度,關(guān)聯(lián)度越大,說明關(guān)聯(lián)性越好;(5)根據(jù)關(guān)聯(lián)度排序,用于評(píng)價(jià)各因素對(duì)播種面積變化影響的重要程度(鄧聚龍,1987)。
中國南方農(nóng)作物播種面積變化時(shí)序特征如圖 2所示,由圖可知,廣東省農(nóng)作物播種面積自解放后至1957 年以 29.1×104hm2·a?1的速度逐年增加,1957 年后保持穩(wěn)定,改革開放后,農(nóng)作物播種面積逐漸減少,減幅為 8.0×104hm2·a?1。廣西農(nóng)作物播種面積一直呈波動(dòng)增加趨勢,增幅為 3.7×104hm2·a?1。四川省農(nóng)作物播種面積變化分 4個(gè)階段,即 1949—1958年和1970—1996年為快速增長期,年分別增加 26.2×104hm2和10.2×104hm2;1959—1969年為快速減少期,減速為 26.9×104hm2·a?1;1997 年后農(nóng)作物播種面積快速下降,穩(wěn)定在950×104hm2左右。貴州省和云南省農(nóng)作物播種面積均呈緩慢增加趨勢,增幅分別為5.0和5.7×104hm2·a?1,在某些年份,略有波動(dòng)。相較于20世紀(jì)50年代,近10年,廣東省和四川省農(nóng)作物播種面積呈減少趨勢,分別減少了31.9%和16.6%。廣西、貴州和云南農(nóng)作物播種面積則逐漸增大,分別擴(kuò)大了53.7%、16.5%和111.9%。
圖2 中國西南和華南農(nóng)作物播種面積時(shí)序變化特征Fig. 2 Temporal variation characteristics of crop sown area in Southwest and South China
3.2.1 中國南方糧食作物播種面積變化的時(shí)序特征
中國南方糧食、夏糧和秋糧作物播種面積變化時(shí)序特征如圖3所示,由圖可知,廣東、廣西和四川省糧食、夏糧和秋糧播種面積持續(xù)減少。廣東省糧食、夏糧、秋糧減幅分別為8.6×104、0.20×104、3.9×104hm2·a?1, 廣 西 減 幅 分 別 為 0.14×104、0.18×104、0.15×104hm2·a?1,四川省減幅則分別為4.5×104、2.2×104、2.2×104hm2·a?1。貴州和云南省糧食、夏糧和秋糧播種面積則呈增加趨勢,貴州省增幅分別為 1.3×104、0.8×104、0.4×104hm2·a?1,云南省增幅分別為 2.5×104、0.4×104、2.0×104hm2·a?1。相較于20世紀(jì)50年代,近10年,廣東省糧食、夏糧和秋糧作物播種面積分別減少了62.0%、60.7%和65.9%,廣西分別減少了13.9%、54.8%和20.9%,四川省分別減少了36.1%、42.4%和31.0%。貴州和云南省糧食作物播種面積則擴(kuò)大明顯,貴州省糧食、夏糧和秋糧作物播種面積近 10年分別擴(kuò)大了41.4%、198.4%和15.5%,云南省分別擴(kuò)大了49.2%、56.4%和45.2%。
圖3 中國西南和華南糧食、夏糧和秋糧播種面積時(shí)序變化特征Fig. 3 Temporal variation characteristics of sown area for grain, summer grain and autumn grain in Southwest and South China
3.2.2 中國南方谷物作物播種面積變化的時(shí)序特征
谷物是最主要的糧食作物,中國南方谷物播種面積變化時(shí)序特征如圖4所示。廣東省谷物、稻谷、早稻、中稻和一季晚稻、雙季晚稻、谷子、高粱播種面積均呈減小趨勢,減幅分別為4.9×104、4.2×104、1.5×104、0.1×104、3.1×104、0.03×104、0.04×104hm2·a?1,冬小麥播種面積變化分2個(gè)階段,1978年前,冬小麥播種面積呈波動(dòng)增加趨勢,增幅為1.5×104hm2·a?1,1978 年后播種面積急劇下降,減幅為 1×104hm2·a?1,玉米播種面積變化也分 2個(gè)階段,1949—1995 年略增加,增幅為 0.08×104hm2·a?1,1995 年之后,急劇擴(kuò)大,增幅為 0.24×104hm2·a?1。廣西谷物、中稻和一季晚稻、雙季晚稻播種面積均呈緩慢減少趨勢,偶有波動(dòng),減幅分別為2.5×104、0.2×104、1.3×104hm2·a?1,稻谷和早稻在 1978 年前呈緩慢增加趨勢,增幅分別為 3.8×104、4.8×104hm2·a?1,1978 年后緩慢減小,減幅分別為 3.0×104、3.2×104hm2·a?1,冬小麥、谷子和高粱播種面積變化分2個(gè)階段,冬小麥在1956年前,谷子在1977年前,高粱在1972年前,呈快速擴(kuò)大階段,之后緩慢減小,減幅分別為 0.5×104、0.024×104、0.09×104hm2·a?1,而玉米播種面積總體呈增加趨勢,增幅為0.28×104hm2·a?1。
圖4 中國西南和華南谷物播種面積時(shí)序變化特征Fig. 4 Temporal variation characteristics of cereal sown area in Southwest and South China
四川省谷物、稻谷、中稻和一季晚稻、雙季晚稻、谷子、高粱播種面積均呈減小趨勢,減幅分別為 11.0×104、2.3×104、2.6×104、0.3×104、0.0167×104、0.179×104hm2·a?1,而早稻播種面積在 1954—1975年之間變化較為復(fù)雜,在1975年后逐漸減小,減幅為 1.4×104hm2·a?1。冬小麥播種面積變化分 2個(gè)階段,在 1996 年前波動(dòng)增加,增幅為 2.9×104hm2·a?1,1996 年之后逐漸減小,減幅為 7.9×104hm2·a?1,玉米面積總體變化不大,在100—200×104hm2之間波動(dòng),波動(dòng)傾向率為 0.19×104hm2·a?1。
貴州省谷物、稻谷和玉米播種面積變化不大,僅在個(gè)別年份輕微波動(dòng),早稻和雙季晚稻在個(gè)別年份波動(dòng)劇烈,其他年份變化不大,中稻和一季晚稻播種面積呈減小趨勢,減幅為 0.26×104hm2·a?1,谷子在 2016年前,播種面積呈下降趨勢,減幅為0.015×104hm2·a?1,2016 年后播種面積明顯擴(kuò)大,維持在0.4×104hm2左右。冬小麥播種面積變化分2個(gè)階段,1998年之前波動(dòng)增加,波動(dòng)傾向率為0.80×104hm2·a?1,1998 年后呈波動(dòng)下降趨勢,波動(dòng)傾向率為 2.25×104hm2·a?1。而高粱播種面積持續(xù)增加,僅輕微波動(dòng),增幅為 0.114×104hm2·a?1。
云南省谷物、稻谷播種面積較為穩(wěn)定,分別在300×104hm2和100×104hm2左右波動(dòng)。早稻播種面積變化分 4個(gè)階段,1949—1978年為快速增加階段,增幅為 0.28×104hm2·a?1,1979—1981 年為快速減小階段,減幅為 1.2×104hm2·a?1,1982—2009 年,播種面積較為穩(wěn)定,維持在5×104hm2左右,2009年后逐漸縮小,減幅為 0.15×104hm2·a?1。中稻和一季晚稻播種面積呈緩慢減小趨勢,減幅為 0.4×104hm2·a?1,雙季晚稻在 1993—2000 年,播種面積明顯增加,且波動(dòng)劇烈,2000年后,呈減小趨勢,減幅為 0.092×104hm2·a?1。冬小麥播種面積變化總體分2個(gè)階段,1949—1999年,呈波動(dòng)增加趨勢,增幅為 1.1×104hm2·a?1,1999 年后,播種面積逐漸減小,減幅為 2.0×104hm2·a?1。玉米播種面積呈緩慢增加趨勢,增幅為 1.37×104hm2·a?1。谷子播種面積較小,近20年呈緩慢增加趨勢,高粱播種面積在1974年后總體呈減少趨勢,減幅為 0.012×104hm2·a?1。
4)潞新一礦5244運(yùn)輸巷采用頂板全錨索、兩幫大延伸強(qiáng)護(hù)表的支護(hù)方案,有效控制了大變形。監(jiān)測表明,錨桿錨索受力波動(dòng)較大,兩幫錨桿由于煤層傾角、開挖方向與節(jié)理方向夾角的不同受力變化規(guī)律不同。
續(xù)圖4 中國西南和華南谷物播種面積時(shí)序變化特征Continued Fig. 4 Temporal variation characteristics of cereal sown area in Southwest and South China
3.2.3 中國南方豆類和薯類作物播種面積變化的時(shí)序特征
中國南方豆類和薯類播種面積時(shí)序變化特征如圖5所示。廣東省豆類、大豆和薯類播種面積呈減小趨勢,減幅分別為 0.34×104、0.06×104、1.07×104hm2·a?1,馬鈴薯播種面積呈增加趨勢,增幅為0.12×104hm2·a?1。
圖5 中國西南和華南豆類和薯類播種面積時(shí)序變化特征Fig. 5 Temporal variation characteristics of beans and tuber crops sown area in Southwest and South China
廣西豆類播種面積總體呈減小趨勢,減幅為0.35×104hm2·a?1,大豆播種面積在 2000 年前呈增加趨勢,增幅為 0.44×104hm2·a?1,2000 年后急劇下降,近 10 年維持在 10×104hm2·a?1。薯類在 1950—1964年播種面積明顯增加,其他年份變化不大,維持在 25×104hm2·a?1。馬鈴薯在 2010 年后,播種面積逐漸增加。
四川省豆類和薯類播種面積變化不大,尤其是近 10年,分別穩(wěn)定在 50×104hm2和 120×104hm2左右。大豆播種面積變化分為2個(gè)階段,1996年之前呈減小趨勢,減幅為 0.098×104hm2·a?1,1996 年后呈增加趨勢,增幅為 1.22×104hm2·a?1。馬鈴薯播種面積變化分 3個(gè)階段,1996年之前呈緩慢增加趨勢,增幅為 0.75×104hm2·a?1,1997 年播種面積急劇減小,1997年后,則呈快速增加階段,增幅為1.87×104hm2·a?1。
貴州省豆類播種面積從1994年后變化不大,維持在30×104hm2左右,大豆播種面積在1957年前持續(xù)增加,增幅為 0.86×104hm2·a?1,在 1958—2008 年穩(wěn)定在13×104hm2左右,在2008年后持續(xù)增加,增幅為 0.66×104hm2·a?1。薯類和馬鈴薯播種面積持續(xù)擴(kuò)大,增幅分別為 1.21×104、1.53×104hm2·a?1。
云南省豆類播種面積從 1993年后變化不大,維持在50×104hm2左右,大豆播種面積在1957年前,呈增加趨勢,增幅為 0.43×104hm2·a?1,1957—1970 年,波動(dòng)下降,減幅為 0.7×104hm2·a?1,1971—1980年,播種面積較為穩(wěn)定,維持在5×104hm2左右,1980年后持續(xù)增加,偶有波動(dòng),增幅為0.35×104hm2·a?1。薯類播種面積總體呈增加趨勢,增幅為0.6×104hm2·a?1,1958—1964 年顯著下降,減幅為3.7×104hm2·a?1,馬鈴薯播種面積持續(xù)增加,增幅為0.85×104hm2·a?1。
從廣東省糧食作物播種面積影響因素的相關(guān)性分析結(jié)果可以看出(表 2),大多數(shù)影響因素同廣東省多種糧食作物播種面積的變化有顯著相關(guān)性。除玉米和馬鈴薯外,其他糧食作物播種面積變化與常住總?cè)丝跀?shù)量、第二三產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)者人數(shù)、國民素質(zhì)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)狀況指標(biāo)以及7種農(nóng)業(yè)技術(shù)指標(biāo)呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,與人口出生率和自然增長率、第一產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)者人數(shù)、有效灌溉面積,以及 5種自然災(zāi)害指標(biāo)(農(nóng)作物受災(zāi)面積、農(nóng)作物水災(zāi)和風(fēng)雹災(zāi)受災(zāi)和成災(zāi)面積)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,與大中型拖拉機(jī)擁有量、鄉(xiāng)村辦水電站、農(nóng)作物成災(zāi)面積、農(nóng)作物旱災(zāi)受災(zāi)和成災(zāi)面積相關(guān)關(guān)系不顯著。玉米和馬鈴薯同各影響因素指標(biāo)的相關(guān)性則與其他糧食作物相反。
3.3.2 廣西壯族自治區(qū)主要糧食作物播種面積變化影響因素分析
廣西多種糧食作物播種面積變化和影響因素的相關(guān)性分析如表3所示,從表上可以看出,多數(shù)糧食作物,糧食、秋糧、谷物、稻谷、早稻、中稻和一季晚稻、雙季晚稻、小麥、冬小麥、豆類和大豆與大多數(shù)人口數(shù)量指標(biāo)和國民素質(zhì)指標(biāo),以及各經(jīng)濟(jì)狀況指標(biāo)和農(nóng)業(yè)技術(shù)指標(biāo),呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,僅與極個(gè)別人口數(shù)量指標(biāo)(人口出生率)、國民素質(zhì)指標(biāo)(小學(xué)在校學(xué)生數(shù))、自然災(zāi)害指標(biāo)(農(nóng)作物風(fēng)雹災(zāi)受災(zāi)和成災(zāi)面積)呈顯著正相關(guān)關(guān)系。而農(nóng)作物、玉米、高粱和馬鈴薯播種面積變化與大多數(shù)影響因素都存在極顯著正相關(guān)關(guān)系。相比較而言,夏糧、谷子和薯類同大多數(shù)影響因素的關(guān)系不顯著。此外,人口自然增長率,農(nóng)作物總受(成)災(zāi)、水災(zāi)和旱災(zāi)受(成)災(zāi)面積這7個(gè)影響因素指標(biāo)與大多數(shù)糧食作物無顯著相關(guān)性。
3.3.3 四川省主要糧食作物播種面積變化影響因素分析
四川省糧食作物播種面積變化和影響因素的相關(guān)性分析結(jié)果如表4所示,從表上可以看出,四川省農(nóng)作物、糧食、夏糧、秋糧、谷物、稻谷、早稻、中稻和一季晚稻、雙季晚稻、小麥、冬小麥、高粱和薯類與人口數(shù)量、國民素質(zhì)、農(nóng)業(yè)技術(shù)類指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)狀況類的 18個(gè)指標(biāo)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,與人口出生率、人口自然增長率、第一產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)者人數(shù)、小學(xué)在校學(xué)生數(shù)、有效灌溉面積、鄉(xiāng)村辦水電站、農(nóng)作物受(成)災(zāi)面積、農(nóng)作物風(fēng)雹災(zāi)受(成)災(zāi)面積等 10個(gè)指標(biāo)則呈顯著正相關(guān)關(guān)系,而大豆和馬鈴薯同以上各指標(biāo)也存在顯著相關(guān)性,但相關(guān)關(guān)系反之,玉米和豆類則與大多數(shù)影響因素?zé)o明顯相關(guān)性。
表4 四川省糧食作物播種面積和影響因素的相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis of sown area and influencing factors of grain crops in Sichuan Province
此外,3種農(nóng)業(yè)技術(shù)指標(biāo)(小型拖拉機(jī)量及拖拉機(jī)配套農(nóng)具擁有量)和4種自然災(zāi)害指標(biāo)(農(nóng)作物水災(zāi)和旱災(zāi)受(成)災(zāi)面積)對(duì)多數(shù)糧食作物播種面積變化影響不顯著。
3.3.4 貴州省主要糧食作物播種面積變化影響因素分析
從貴州省糧食作物播種面積和影響因素的相關(guān)性分析結(jié)果(表 5)可以看出,貴州省農(nóng)作物、糧食、夏糧、秋糧、冬小麥、谷子、豆類、大豆、薯類和馬鈴薯播種面積變化與人口出生率和自然增長率、鄉(xiāng)村辦水電站數(shù)量3個(gè)指標(biāo)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,與其他人口數(shù)量、國民素質(zhì)、經(jīng)濟(jì)狀況和農(nóng)業(yè)技術(shù)類指標(biāo)則呈顯著正相關(guān)關(guān)系。而谷物、稻谷、早稻、中稻和一季晚稻、雙季晚稻和玉米與各影響因素的相關(guān)關(guān)系則和以上作物相反。相比較而言,大多數(shù)影響因素對(duì)小麥和高粱播種面積變化無明顯影響。此外,自然災(zāi)害類指標(biāo)對(duì)大多數(shù)糧食作物播種面積變化的影響較小。
表5 貴州省糧食作物播種面積和影響因素的相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis of sown area and influencing factors of grain crops in Guizhou Province
3.3.5 云南省主要糧食作物播種面積變化影響因素分析
從云南省糧食作物播種面積和影響因素的相關(guān)性分析結(jié)果可以看出(表6),云南省農(nóng)作物、糧食、夏糧、秋糧、谷物、玉米、谷子、大豆、薯類、馬鈴薯播種面積變化與人口出生率和自然增長率、小學(xué)在校學(xué)生數(shù)、鄉(xiāng)村辦水電站數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,與其他人口數(shù)量、國民素質(zhì)、經(jīng)濟(jì)狀況和農(nóng)業(yè)技術(shù)類指標(biāo)呈顯著正相關(guān)關(guān)系,而早稻、中稻和一季晚稻、小麥、冬小麥、高粱播種面積變化與以上指標(biāo)也顯著相關(guān),但相關(guān)關(guān)系相反。其次,除小麥和冬小麥播種面積變化與農(nóng)作物水災(zāi)受災(zāi)和成災(zāi)面積存在極顯著正相關(guān)關(guān)系外,其他各類糧食作物與其他幾種自然災(zāi)害指標(biāo)之間無明顯相關(guān)性。此外,各影響因素對(duì)稻谷、雙季晚稻和豆類播種面積變化影響較小。
表6 云南省糧食作物播種面積和影響因素的相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis of sown area and influencing factors of grain crops in Yunnan Province
3.3.6 華南和西南主要糧食作物播種面積變化影響因素指標(biāo)重要性評(píng)價(jià)
采用灰色關(guān)聯(lián)度方法分析了各糧食作物播種面積變化影響因素的重要性。首先計(jì)算了各影響因子和各省/自治區(qū)的各糧食作物品種播種面積變化的灰色關(guān)聯(lián)度矩陣,并用各糧食作物關(guān)聯(lián)度平均值代表各省/自治區(qū)糧食作物播種面積變化影響因素的關(guān)聯(lián)度(表7),可以看出,廣西糧食作物播種面積變化和各影響因素的關(guān)聯(lián)度是最高的,平均關(guān)聯(lián)度達(dá)到0.84,98%的作物播種面積變化與影響因素的關(guān)聯(lián)度均大于0.7,且波動(dòng)較小,標(biāo)準(zhǔn)差僅為0.07,其次為廣東、貴州和云南,廣東省關(guān)聯(lián)度值主要分布在0.4—0.8,而貴州和云南主要分布在0.4—0.7,四川省這兩者之間的關(guān)聯(lián)度是最差的,平均關(guān)聯(lián)度僅為0.49,僅12%的關(guān)聯(lián)度值大于0.7。相比較而言,各影響因素對(duì)廣西各種糧食作物播種面積變化影響較大,對(duì)四川省影響較小。
表7 西南和華南各省糧食作物播種面積變化和影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度統(tǒng)計(jì)特征Table 7 Statistical characteristics of grey correlation degree between sown area and influencing factors of grain crops in Southwest and South China
其次,用5個(gè)省/自治區(qū)平均值估算西南和華南各糧食作物播種面積變化和各影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度及關(guān)聯(lián)序(表8),并對(duì)各糧食作物的關(guān)聯(lián)序進(jìn)行平均,獲得各影響因子的平均關(guān)聯(lián)序??梢钥闯?,第一產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)者人數(shù)的平均關(guān)聯(lián)序是最小的,這說明對(duì)于華南和西南糧食種植情況來說,從事農(nóng)業(yè)的勞動(dòng)者人數(shù)有重要影響,其次,小學(xué)在校學(xué)生數(shù)、有效灌溉面積、常住總?cè)丝诤腿丝诔錾室矊?duì)糧食作物播種面積有顯著影響。針對(duì)具體的農(nóng)作物來說,人口出生率和自然增長率、常住總?cè)丝凇⑿W(xué)在校學(xué)生數(shù)、有效灌溉面積是影響農(nóng)作物、糧食、以及各谷物作物播種面積變化的重要因素,其次,農(nóng)作物風(fēng)雹災(zāi)受災(zāi)情況對(duì)谷子,以及第二產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)者人數(shù)對(duì)大豆播種面積變化有明顯影響。此外,普通中學(xué)在校學(xué)生數(shù)、小型拖拉機(jī)擁有量、化肥施用量對(duì)薯類作物也有重要作用??傮w而言,5種人口數(shù)量因素和 2項(xiàng)涉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入的農(nóng)業(yè)技術(shù)因素是西南和華南各糧食作物播種面積變化的重要影響因素。
表8 中國西南和華南各糧食作物播種面積變化和影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析Table 8 Grey correlation analysis on sown area and influencing factors of grain crops in Southwest and South China
作物播種面積研究是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題的基礎(chǔ),糧食播種面積的變化會(huì)直接影響人民生活、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、糧食安全等多方面。因此,本文探討了我國西南和華南 5個(gè)省/自治區(qū)各糧食作物播種面積變化的時(shí)序特征及影響因素。
本研究中主要分析了社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素和自然災(zāi)害因素對(duì)播種面積變化的影響,可以看出,播種面積的變化是非線性的,是多因素的協(xié)同效應(yīng)。多種糧食作物播種面積變化在1957、1978、1995年左右有明顯的拐點(diǎn),從原增加趨勢轉(zhuǎn)變?yōu)闇p少趨勢,這可能是因?yàn)?1956年之后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)合作社和大躍進(jìn)運(yùn)動(dòng)嚴(yán)重影響了農(nóng)民的正常生產(chǎn)活動(dòng);1978年改革開放,在逐利的目標(biāo)下,糧田向非糧田轉(zhuǎn)變;1995年左右,通貨膨脹、生產(chǎn)資料價(jià)格上漲,這些因素均嚴(yán)重降低農(nóng)民種糧積極性,引起糧食作物播種面積減少。但也可以看出,政策雖在轉(zhuǎn)折點(diǎn)處起到了作用,但在有些時(shí)段作用并不是很大,如2006年全面取消農(nóng)業(yè)稅、2009年大幅提高農(nóng)業(yè)最低收購價(jià)格,廣東、廣西和四川僅農(nóng)作物播種面積輕微增加,糧食作物播種面積不變甚至縮小。近些年隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展,追求利益最大化等特點(diǎn)又重新影響了農(nóng)地種植結(jié)構(gòu)的格局,這也說明播種面積變化是一個(gè)多因素共同作用的、復(fù)雜的動(dòng)態(tài)變化過程。
廣東省農(nóng)作物總面積和稻谷類作物播種面積持續(xù)減小,這與廣東省主要發(fā)展經(jīng)濟(jì)有關(guān),也使廣東省成為典型的糧食輸入型省份,較其他省份/自治區(qū)糧食安全問題更加明顯;廣西農(nóng)作物播種面積持續(xù)增加,但糧食作物播種面積變化不大,主要與該省大力發(fā)展甘蔗等經(jīng)濟(jì)作物有關(guān);四川省農(nóng)作物和糧食作物播種面積總體呈減小趨勢,也主要和經(jīng)濟(jì)發(fā)展有關(guān);貴州和云南省糧食作物播種面積呈增加趨勢,說明這2個(gè)省更重視農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。此外,稻谷類作物播種面積逐漸減小,而玉米面積擴(kuò)大明顯,主要是由于南方雖然降水充沛,但時(shí)空分布不均,加上有的省份/自治區(qū)以喀斯特地貌為主,使耕地保水能力差,易旱易澇,且土地分散,難以進(jìn)行機(jī)械化和大規(guī)模生產(chǎn),所以使水稻面積逐年下降,而玉米集糧食、飼料、加工原料和能源等多種用途于一身,具有較高的經(jīng)濟(jì)效益,加之臨時(shí)收儲(chǔ)政策,使玉米播種面積逐漸擴(kuò)大。
根據(jù)相關(guān)分析,廣東省多數(shù)糧食作物播種面積,與第一產(chǎn)業(yè)人數(shù)呈顯著正相關(guān),與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素呈較強(qiáng)負(fù)相關(guān),與自然災(zāi)害要素呈弱相關(guān)或者不相關(guān),但與風(fēng)雹災(zāi)受災(zāi)情況顯著相關(guān)。相較而言,廣東省多數(shù)糧食作物與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素強(qiáng)相關(guān),這主要是因?yàn)閺V東省經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),農(nóng)業(yè)在經(jīng)濟(jì)中占比較輕,農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力大量流入經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市和高收益行業(yè),從事農(nóng)業(yè)人員明顯減少,從而對(duì)糧食生產(chǎn)時(shí)空格局變化產(chǎn)生重要影響(尚永輝,2019;黃瑪蘭等,2019)。近些年,經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,糧食種植比較收益下降,農(nóng)村勞動(dòng)力向非農(nóng)業(yè)大規(guī)模轉(zhuǎn)移現(xiàn)象更加明顯,從而導(dǎo)致糧食種植面積不斷縮小。所以雖然農(nóng)業(yè)技術(shù)類、人口類和經(jīng)濟(jì)類指標(biāo)持續(xù)增加,但廣東省多種糧食作物播種面積仍呈持續(xù)線性減少。而其他省份/自治區(qū)農(nóng)業(yè)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)中比重較大,農(nóng)業(yè)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展會(huì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)收益增大,提高農(nóng)民種糧積極性,使糧食作物播種面積增加。
其次,多數(shù)糧食作物的相關(guān)性分析中,國民素質(zhì)指標(biāo)同播種面積變化呈顯著相關(guān),這與熊吉峰(2005)認(rèn)為農(nóng)戶受教育程度、農(nóng)戶收入、非農(nóng)收入占比等因素對(duì)農(nóng)戶農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策有明顯影響的結(jié)論一致。并且多數(shù)糧食作物的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和農(nóng)業(yè)技術(shù)指標(biāo)也與播種面積變化有較強(qiáng)相關(guān)性。一般而言,生產(chǎn)總值代表地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度,生產(chǎn)總值越高的地區(qū),經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快、城市化率越高,二三產(chǎn)業(yè)較為發(fā)達(dá),而農(nóng)業(yè)則發(fā)展相對(duì)較弱;有效灌溉面積反映灌溉情況,灌溉條件優(yōu)越的區(qū)域也有利于農(nóng)業(yè)發(fā)展;農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力反映用于農(nóng)林牧副漁業(yè)的各種動(dòng)力機(jī)械的總和動(dòng)力,農(nóng)業(yè)種植需要各種耕作、排灌、收獲、運(yùn)輸機(jī)械,機(jī)械動(dòng)力投入越高,農(nóng)業(yè)種植效率也越高,也更有利于農(nóng)業(yè)種植和農(nóng)業(yè)的發(fā)展。因此,經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo)會(huì)影響作物播種面積。此外,與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素相比,自然災(zāi)害同糧食作物播種面積變化相關(guān)性較小,僅弱相關(guān)或不相關(guān),這說明自然災(zāi)害對(duì)種植選擇的影響較小。近10年,各類氣象災(zāi)害受災(zāi)和成災(zāi)面積也逐漸減少,這主要是隨著氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)提高,防災(zāi)措施不斷提出,使災(zāi)害對(duì)作物的破壞和對(duì)農(nóng)業(yè)的影響日益減小。另外,華南區(qū)域風(fēng)雹災(zāi)與農(nóng)業(yè)的相關(guān)性較其他災(zāi)害更強(qiáng)一點(diǎn),主要是風(fēng)雹災(zāi)害對(duì)作物損傷大,常造成絕收,所以風(fēng)雹災(zāi)大的危害性會(huì)促使農(nóng)戶轉(zhuǎn)而種植對(duì)風(fēng)雹災(zāi)脆弱性較小的作物。
灰色關(guān)聯(lián)分析顯示人口數(shù)量指標(biāo)和災(zāi)害因素指標(biāo),相關(guān)性分析和灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果比較一致,人口數(shù)量指標(biāo)相關(guān)性較高,灰色關(guān)聯(lián)排序也較前,而災(zāi)害因素指標(biāo)相關(guān)性較低,灰色關(guān)聯(lián)序也較后。但國民素質(zhì)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)狀況的分析結(jié)果則不一致。這種不一致的情況也出現(xiàn)在其他的研究中(楊瑋等,2013),主要是這兩種方法性質(zhì)的差異。但對(duì)最有影響和影響不大的因素,相關(guān)分析和灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果基本一致。相關(guān)性分析中,國民素質(zhì)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)狀況這兩類指標(biāo),在多數(shù)糧食作物中,與播種面積變化顯著相關(guān),但關(guān)聯(lián)序卻較靠后,這說明,雖然經(jīng)濟(jì)狀況和人口受教育水平對(duì)糧食作物播種面積變化有影響,但不是影響其變化的主要因素。此外,目前僅分析了整個(gè)時(shí)段的灰色關(guān)聯(lián)度,很多研究已經(jīng)表明,不同時(shí)段,影響因素重要性排序不一樣,在未來研究中,這也是需要考慮的一個(gè)問題。
總體而言,本研究主要客觀展示了西南和華南多種糧食作物播種面積變化的時(shí)序特征,并較為完整地分析了現(xiàn)有社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素和自然災(zāi)害因素對(duì)糧食作物播種面積的影響效應(yīng)??梢钥闯?,廣東、廣西和四川糧食作物播種面積持續(xù)減少,隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,人地矛盾、人力資源供需矛盾等矛盾會(huì)愈加突出,故需穩(wěn)定糧食作物生產(chǎn),可通過指導(dǎo)農(nóng)戶種植行為、規(guī)劃不同農(nóng)業(yè)功能區(qū)、發(fā)揮地區(qū)優(yōu)勢,以及提高復(fù)種指數(shù)和農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平、發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)、高效利用耕地資源,從而有效保障糧食安全。其次,大多數(shù)因素對(duì)糧食作物播種面積變化有較強(qiáng)的相關(guān)性和明顯影響,但是也認(rèn)識(shí)到,對(duì)于播種面積變化的突變點(diǎn),可能更多起作用的是政策因素。但無論是政策因素,還是社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素,都是通過影響農(nóng)戶種植行為來間接影響作物種植面積的。因此,在后續(xù)研究中,將從宏觀的政策到微觀的農(nóng)戶種植決策角度,嘗試全面分析各因素對(duì)播種面積變化的影響,并將重要因素整合到種植面積預(yù)測模型中,模擬和預(yù)測未來播種面積的動(dòng)態(tài)演化趨勢,并據(jù)此為政府提出科學(xué)合理的種植結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化策略和糧食安全預(yù)警建議。此外,本研究中有的因素相關(guān)性不高、關(guān)聯(lián)度較低,但是作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的一個(gè)因子,客觀認(rèn)識(shí)其和播種面積變化的關(guān)系也是有意義的。
為高效利用氣候資源,發(fā)揮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力,優(yōu)化區(qū)域種植結(jié)構(gòu),對(duì)中國西南和華南地區(qū)主要糧食作物播種面積變化時(shí)序特征和影響因素進(jìn)行了討論。結(jié)果表明,(1)廣東省農(nóng)作物、糧食、夏糧和秋糧作物播種面積逐漸減少;四川省農(nóng)作物播種面積波動(dòng)較大,糧食、夏糧和秋糧播種面積持續(xù)減少;廣西農(nóng)作物播種面積逐漸擴(kuò)大,糧食、夏糧和秋糧播種面積緩慢減少;貴州和云南省農(nóng)作物、糧食、夏糧和秋糧播種面積緩慢增加。(2)廣東、廣西和四川稻谷作物播種面積呈減小趨勢,而貴州和云南較為穩(wěn)定;除廣東和廣西小麥播種面積呈減小趨勢,其他3省均呈先增后減趨勢;西南和華南地區(qū)玉米播種面積總體呈增加趨勢;廣東薯類播種面積逐漸減小,廣西和四川保持穩(wěn)定,而貴州和云南逐漸擴(kuò)大。(3)大多數(shù)影響因素同播種面積變化都有顯著相關(guān)性,但具體到各省、各作物,不同的因素效應(yīng)不同;各影響因素對(duì)廣西各種糧食作物播種面積變化影響較大,對(duì)四川省影響較?。粡氖罗r(nóng)業(yè)的第一產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)者人數(shù)影響效應(yīng)最大;5種人口數(shù)量因素和2項(xiàng)涉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入的農(nóng)業(yè)技術(shù)因素是各糧食作物播種面積變化的重要影響因素。