廣東省糧食作物發(fā)展趨勢研究
——基于廣東省第三次全國農(nóng)作物種質(zhì)資源普查與收集行動

吳柔賢 鐘明生 黎梓茵 解 昊 戴彰言

（廣東省農(nóng)作物種質(zhì)資源保存與利用重點實驗室/廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物基因研究中心，廣州 510642）

廣東省是我國改革開放以來經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度最快的省份之一，是我國最大的糧食主銷區(qū)，也是全國第一經(jīng)濟(jì)大省和常住人口大省，糧食自給率2020 年僅為23%[1]。黨的十八大以來，我國實行最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度，實施“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略，持續(xù)推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和種業(yè)振興戰(zhàn)略。近年來，中央一號文件也明確指出，確保糧食面積底線，優(yōu)化調(diào)整農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)，打好種業(yè)翻身仗，保障糧食安全。種質(zhì)是生產(chǎn)糧食的基石，是保證農(nóng)作物可持續(xù)生長的“芯片”，因此，保障糧食安全要從基礎(chǔ)做起，從保護(hù)種質(zhì)資源做起[2-3]。

廣東省的自然條件，日照長、氣溫高、雨量多、土壤肥沃、水資源豐富，具有孕育豐富多彩農(nóng)作物種質(zhì)資源的優(yōu)勢天然資源。但距第二次全國作物品種資源補充征集與重點考察（1978-1983 年）已有30多年，剛好是改革開放的30 年，農(nóng)作物種質(zhì)資源賴以生存的大環(huán)境發(fā)生了翻天覆地的變化，這導(dǎo)致了全省農(nóng)作物種質(zhì)資源的種類、分布及種植等情況也發(fā)生較大改變，因此家底不清是主要問題之一。按照國家部署要求，廣東省2016 年開展“第三次全國農(nóng)作物種質(zhì)資源普查與收集行動”，在此行動中全省產(chǎn)生了80 個縣的普查數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析這些數(shù)據(jù)是摸清廣東省農(nóng)作物種質(zhì)資源家底的依據(jù)和基礎(chǔ)。特別是在廣東省糧食作物自給率比較低的情況下，很有必要針對糧食作物種質(zhì)資源進(jìn)行系統(tǒng)分析和研判，為糧食安全方面提供決策參考依據(jù)。

已有很多學(xué)者利用《廣東統(tǒng)計年鑒》和《廣東農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》等統(tǒng)計資料獲取相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從糧食播種面積與單產(chǎn)、復(fù)種指數(shù)、農(nóng)業(yè)技術(shù)及農(nóng)業(yè)投資、作物種植結(jié)構(gòu)等方面研究廣東省糧食作物種植結(jié)構(gòu)的變化特征及影響因素，一致認(rèn)為糧食播種面積是糧食作物種植結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵要素[4-7]。糧食總產(chǎn)量作為糧食安全的衡量指標(biāo)[8]，其變化趨勢能從一定程度反映出廣東省糧食種植結(jié)構(gòu)變化特征。也有部分學(xué)者基于調(diào)研的數(shù)據(jù)對種植結(jié)構(gòu)的相關(guān)因素進(jìn)行分析[9-10]。對于種植結(jié)構(gòu)的變化特征，有學(xué)者通過時序變化比較分析，一般以新中國成立之初與21 世紀(jì)情況進(jìn)行比較[4-5]；也有通過空間區(qū)域比對分析來反映南方與北方或同區(qū)域不同時間上的變化[11-12]。對于種植結(jié)構(gòu)變化影響因素的分析，主要采用多元線形回歸分析[13]、通徑分析[14]、灰色關(guān)聯(lián)度分析[5，15]、相關(guān)性分析[16]。

作物種質(zhì)資源是進(jìn)行作物新品種選育和從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)[17]，是農(nóng)業(yè)科技原始創(chuàng)新、新型現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是保障糧食安全、建設(shè)生態(tài)文明、支撐農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性資源[18]?！吨腥A人民共和國種子法》明確規(guī)定了種質(zhì)資源是指選育植物新品種的基礎(chǔ)材料，包括各種植物的栽培種、野生種的繁殖材料以及利用上述繁殖材料人工創(chuàng)造的各種植物的遺傳材料。雖然糧食種植結(jié)構(gòu)受到很多綜合因素的影響[19]，而作物種質(zhì)資源是調(diào)整種植結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是根本。從糧食作物資源品種的興衰變化情況出發(fā)能從根本上了解廣東省種質(zhì)資源的變化趨勢，借助農(nóng)業(yè)科技力量，結(jié)合鄉(xiāng)村振興因地制宜地發(fā)展優(yōu)勢糧食作物，優(yōu)化糧食種植結(jié)構(gòu)，推動糧食產(chǎn)業(yè)發(fā)展，解決好吃飯問題。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)域廣東省在第三次全國農(nóng)作物種質(zhì)資源普查與收集行動中對80 個農(nóng)業(yè)縣（市、區(qū)）開展各類農(nóng)作物種質(zhì)資源的全面普查，普查時間節(jié)點分別為1956 年、1981 年和2014 年，每個縣（市、區(qū)）分別產(chǎn)生3 個時間節(jié)點的普查表格，內(nèi)容包括了各類作物的種植歷史、栽培制度、品種更替、社會經(jīng)濟(jì)和環(huán)境變化，種質(zhì)資源種類、分布、多樣性及其消長狀況等基本信息，以及重要作物的野生近緣植物種類、地理分布、生態(tài)環(huán)境和瀕危狀況等重要信息。信息分別由80 個農(nóng)業(yè)縣（市、區(qū)）的相關(guān)農(nóng)業(yè)部門于2016 年通過查找地方年鑒和縣志，走訪老農(nóng)技人員等途徑獲取。

1.2 研究方法利用作物種質(zhì)資源普查與征集數(shù)據(jù)填報系統(tǒng)錄入240 份普查表數(shù)據(jù)并匯總，按照作物種類（表1）和資源品種名稱及年份歸類統(tǒng)計糧食作物的播種面積、平均單產(chǎn)、來源地、不同物種分布縣情況、不同年份資源品種數(shù)等指標(biāo)信息。同時，為評價社會經(jīng)濟(jì)、自然環(huán)境各要素（圖1）對糧食作物種植面積、平均單產(chǎn)和資源品種數(shù)量的變化影響的重要程度，本研究利用灰色關(guān)聯(lián)度分析對上述影響因子的重要性進(jìn)行排序。

圖1 糧食作物變化影響因素指標(biāo)

表1 廣東省普查表涉及到的糧食作物種類

灰色關(guān)聯(lián)度分析法是描述兩個系統(tǒng)之間因素關(guān)聯(lián)性大小的量度，通過對時間序列數(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，將各影響因素作為比較數(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，所以采用均值法對參考數(shù)列和比較數(shù)列進(jìn)行無量綱化處理；（3）計算參考數(shù)列和比較數(shù)列在各個時刻的關(guān)聯(lián)系數(shù)；（4）根據(jù)關(guān)聯(lián)系數(shù)，計算關(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，用于評價各因素對播種面積變化影響的重要程度。

2 結(jié)果與分析

2.1 廣東省不同糧食作物變化特征根據(jù)1956年、1981 年和2014 年80 個縣（市、區(qū)）普查表匯總統(tǒng)計信息分析發(fā)現(xiàn)，全省耕地面積從1956 年到1981 年間減少了11%，經(jīng)歷耕地加速減少的危險，2014 年耕地面積有所增加，比1981 年增加了6%，比1956年則減少了5.6%。在這個過程中，廣東省糧食作物種植結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化（圖2）：水稻種植面積減少了51%，甘薯則減少了69%，但由于單產(chǎn)一直在增加，保證了水稻的總產(chǎn)量總體呈上升趨勢，而甘薯則沒能保持住，總產(chǎn)量減少了22%；小麥則在這60 年間退出了大面積種植舞臺，據(jù)初步統(tǒng)計，1956 年小麥尚有25.8 萬hm2種植面積且擁有約80 個資源品種，到了2014 年基本沒有種植且已很難找到小麥資源品種（第三次全國農(nóng)作物種質(zhì)資源普查與收集行動僅找到3 份，經(jīng)查詢國家?guī)毂４嬗袕V東省小麥種質(zhì)資源170 份）；大豆種植面積在1981 年大幅提高，2014 年則又減少到1956 年的大概種植面積，但由于大豆單產(chǎn)在不斷提高，因此保證了大豆總產(chǎn)量保持平穩(wěn)上升；馬鈴薯和玉米種植面積則快速增長，馬鈴薯種植面積增加了10 多倍，玉米則增加3 倍；高粱、蕎麥、薏苡、谷子、綠豆、小豆、飯豆等雜糧類作物的種植面積在不斷減少，雖然單產(chǎn)有大幅度提高，但彌補不了種植面積的減少；有菜用價值的豇豆、扁豆、菜豆和豌豆的種植面積和總產(chǎn)量在增加。

圖2 不同糧食作物總產(chǎn)量及種植面積在不同年份的變化情況

從糧食作物資源品種數(shù)及分布范圍（表2）發(fā)現(xiàn)，廣東省小麥資源在1956 年和1981 年較豐富，2014 年急劇減少，到2014 年尚存3 份小麥種質(zhì)資源，自然而然，其分布范圍也減少到2014 年僅信宜市和英德市有種植；占主導(dǎo)地位的水稻即使保持了原有的分布范圍，但資源品種數(shù)也呈減少趨勢；玉米和馬鈴薯的資源品種數(shù)及分布范圍擴(kuò)大，與種植面積類似；有菜用價值的豇豆、扁豆、菜豆和豌豆的資源品種數(shù)及分布范圍也是逐漸增加；大豆和甘薯的資源品種數(shù)在1956-1981 年處于快速增加階段，1981-2014 年呈減少趨勢；其他雜糧類作物情況與種植面積類似，呈不斷減少趨勢甚至處于消失的邊緣。

表2 廣東省糧食作物普查涉及的資源品種數(shù)及分布范圍情況統(tǒng)計

根據(jù)資源品種來源統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，廣東省糧食作物1956 年記錄899 個資源品種中82.87%為地方種（含特殊用途品種）、16.69%為培育品種、0.44%為引入品種；1981 年有1001 個，比例分別為61.04%、38.06%、0.90%；2014 年有895 個，比例分別為46.48%、52.96%、0.56%?？梢?，隨著時間推移，廣東省培育品種占有量越來越高，地方種比例下降較快。糧食作物能延用60 年的資源品種有174 個（表3 列舉了部分目錄），其中，有96.55%為地方種，3.45%為培育品種；1956 年和1981 年都有記錄信息的資源品種有224 個，80.36%為地方種，18.75%為培育品種，0.89%為引入種；1981 年和2014 年都有記錄信息的資源品種有92 個，63.04%為地方種，36.96%為培育品種?？梢?，地方種的延用壽命要比培育品種長，可能與地方種長期適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境有關(guān)，而引入種使用壽命則沒有明顯的優(yōu)勢，后期在培育品種不斷提高占有額的情況下，其使用壽命相對延長了。

2.2 廣東省糧食作物變化影響因素分析據(jù)統(tǒng)計，廣東省在1956-2014 年近60 年期間，果樹和蔬菜的種植面積不斷增加（果樹增加了近30%、蔬菜則在6%左右），種植的資源物種增加有限，資源品種數(shù)反而明顯增加（果樹增加了1 倍，蔬菜2 倍），說明了廣東省近60 年來不斷地擴(kuò)大果樹和蔬菜的培育，使得資源品種數(shù)成倍增加，豐富了菜籃子。經(jīng)濟(jì)作物在1956-1981 年期間處于快速發(fā)展階段，后30年則基本穩(wěn)定，物種和資源品種數(shù)則有所減少。在總體耕地面積減少的基礎(chǔ)上，果樹、蔬菜和經(jīng)濟(jì)作物的種植面積都有所提高，這也導(dǎo)致了廣東省糧食作物種植面積減少。

采用灰色關(guān)聯(lián)度方法分析了各糧食作物的種植面積、平均單產(chǎn)和資源品種數(shù)變化影響因素的重要性。首先計算了各影響因子和各糧食作物在這3方面的灰色關(guān)聯(lián)度矩陣，并用各糧食作物關(guān)聯(lián)度平均值代表糧食作物在這3 方面的變化影響因素的關(guān)聯(lián)度（表4），可以看出，糧食作物的種植面積、平均單產(chǎn)和資源品種數(shù)這3 方面和各影響因素的關(guān)聯(lián)度一致。

其次，將各糧食作物的種植面積、平均單產(chǎn)和資源品種數(shù)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（表5、表6、表7）?？梢钥闯觯h總面積對糧食作物種植面積的關(guān)聯(lián)序是最小的，其次是草場面積、耕地面積、糧食生產(chǎn)總產(chǎn)值和年均氣溫等，說明糧食作物種植面積受縣總面積、草場面積、耕地面積和平均氣溫的影響較大；初等教育對糧食作物平均單產(chǎn)的影響最大，其次為中等教育、平均氣溫、平均降水量和少數(shù)民族數(shù)等；縣總面積對糧食作物資源品種數(shù)的影響最大，其次是平均氣溫、平均降水量、草場面積和初等教育等。針對具體作物而言，國民素質(zhì)是影響水稻、麥類、豆類、玉米和馬鈴薯變化的主要因素，在平均單產(chǎn)和資源品種數(shù)方面，中等教育水平促使正增長，初等教育水平則下降。面積類型是制約水稻、馬鈴薯和玉米發(fā)展的關(guān)鍵因素。同時，氣候因素則對水稻和豆類發(fā)展變化有重要影響。

表5 廣東省糧食作物種植面積變化和影響因素的關(guān)聯(lián)序

表6 廣東省糧食作物平均單產(chǎn)變化和影響因素的關(guān)聯(lián)序

表7 廣東省糧食作物資源品種數(shù)和影響因素的關(guān)聯(lián)序

總而言之，國民素質(zhì)特別是中等和初等教育水平、面積類型中的縣總面積和自然環(huán)境中的氣候情況是廣東省糧食作物變化的主要影響因素。

3 討論與結(jié)論

從各糧食作物的種植面積和資源品種數(shù)的變化趨勢可以劃分成兩個組別：處于下降階段的水稻、麥類和雜糧類以及處于上升階段的玉米、馬鈴薯和菜用食用豆，綜觀其影響因素，國民素質(zhì)、氣候情況、面積類型是關(guān)鍵的三大要素。

據(jù)統(tǒng)計，1986-2014 年廣東省年均氣溫提升了0.57℃，年均降雨量增加了118.93mm。雖然氣候不是最主要的影響因子，但氣候的變化使得全省部分資源品種失去了適合生長的環(huán)境，從而導(dǎo)致部分資源品種消失[20]。氣候情況和面積類型屬于短時間內(nèi)無法改變的因素，隨著糧食作物物種數(shù)（主要是小麥、燕麥、大麥）和資源品種數(shù)的減少，糧食作物的豐富度將減弱，雖然馬鈴薯和玉米上升加快，但是由于這兩者的占比有限，影響力不足以支撐；同時，由于廣東省早期在種質(zhì)庫圃建設(shè)和保存方面處于弱勢，麥類資源僅保存于國家?guī)?，因此，要大力建設(shè)和完善省級種質(zhì)資源保護(hù)體系，加快農(nóng)作物種質(zhì)資源的調(diào)查收集和保存?？傮w而言，廣東省糧食作物的資源品種數(shù)經(jīng)歷了1981 年大幅度增加，到了2014 年反而下降。目前，全省雜糧資源豐富，但基本都是零星分布，正處于慢慢消失的邊緣。

本研究與國內(nèi)相關(guān)學(xué)者的研究結(jié)果[5，21]一致的是都認(rèn)為國民素質(zhì)對糧食作物的發(fā)展有明顯影響。水稻、麥類和雜糧類作物種質(zhì)資源主要保存在受過初等教育水平的老農(nóng)手里，這類老農(nóng)普遍在50 歲以上，廣東省第三次全國農(nóng)作物種質(zhì)資源普查與收集行動的結(jié)果也正說明了這點[22]，隨著該群體正逐漸喪失田間勞動力，這類糧食作物種質(zhì)資源也在逐漸減少，甚至消失。玉米、馬鈴薯和菜用豆類在廣東省算是新起之秀，據(jù)統(tǒng)計，這類糧食作物種質(zhì)資源主要掌握在受過中等教育的中年農(nóng)戶手里，他們有意識地通過多種途徑去增加產(chǎn)量，提高效益，這也促使玉米、馬鈴薯和菜用豆類發(fā)展壯大。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵因素還在于農(nóng)戶的種植行為，所以，提高種植戶的教育水平或者鼓勵受高水平教育的中間群體有意識地去從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是振興廣東省糧食作物發(fā)展的關(guān)鍵途徑。

通過分析發(fā)現(xiàn)：（1）廣東省糧食作物中麥類資源已經(jīng)退出歷史舞臺，雜糧類資源處于消失邊緣，大豆和甘薯平穩(wěn)減少，水稻因單產(chǎn)的提高保持了總產(chǎn)量，玉米和馬鈴薯及菜用豆類則在上升；地方品種占有額在減少，但由于其具有使用壽命長的優(yōu)勢，能促進(jìn)糧食作物種質(zhì)資源的可持續(xù)發(fā)展。（2）種植戶的教育水平、氣候特點及土地類型是影響廣東省糧食作物發(fā)展的關(guān)鍵因素。基于以上的結(jié)果，建議提高種植戶文化水平和主動種植的意識，同時要建立健全全省種質(zhì)資源保護(hù)體系，加大種質(zhì)資源的收集保存和鑒評及地方種資源的開發(fā)利用。

以上結(jié)果和討論、結(jié)論基于廣東省80 個縣（市、區(qū)）的普查數(shù)據(jù)，未全面覆蓋，有一定的局限性，僅供參考。