基于经验模态分解的中国粮食单产波动特征及影响因素

探索中国粮食单产的多尺度波动特征及其影响因素,进而有针对性地采取措施来稳定和提高粮食单产对保障中国粮食安全有重要意义。该文对1978-2012年中国粮食及其主要构成作物稻谷、小麦和玉米的单位面积产量,利用经验模态分解方法进行了多尺度波动分解,并分析了改革开放以来中国粮食单产波动的多尺度特征及其主要影响因素。结果表明:1)应用经验模态分解方法可以将1978年以来中国的粮食和三大作物的单产分解为1个趋势项和2个波动项,分别反应了科技、政策和气候对于中国粮食单产波动的影响。其中技术趋势为主导,2个尺度的波动都较小。2)粮食趋势单产年增长率从1997年前的2.28%下降到之后的0.69%,明显放缓。稻谷的趋势单产与粮食走势最为接近,但1997年以后几乎走平。玉米和小麦的趋势单产增速1997年后虽有所下降,但目前上升依然明显。3)中期波动项包括了3个完整的周期和1个进行中的周期,且与中国粮食政策的重大调整及其所产生的后效在时段上具有很好的一致性。总体看粮食生产领域政策的影响大于气候的影响,但不同作物对各种政策的响应也有所不同,土地、税收、补贴、奖励和保险政策的普惠性和同步性较价格政策更强。小麦的中期波动率明显大于其他作物,显示其对政策更加敏感。4)粮食单产的短期波动率为1.80%,其中玉米为3.38%,高于小麦(2.55%)和稻谷(1.06%),显示中国的粮食生产系统有较强的抵御气象灾害的能力,但玉米防灾能力不及稻谷和小麦。5)综合长期趋势和中短期波动来看,3大作物中稻谷最为稳产。稻谷的主要问题是1998年以后单产的趋势产量上升乏力,玉米的主要问题是短期波动较大,受气象灾害的影响大,而小麦的政策波动大于玉米和稻谷。当前中国的农业已经进入了新的发展阶段,农业政策的调整势在必行,该研究结果可为新阶段农业宏观调控政策的制定提供决策依据。     

农机总动力增长波动影响因素分析

为了明确农机总动力增长波动变化的特征,分析不同因素对农机总动力增长波动影响的大小,进而采取有效的措施来稳定和加快农机总动力增长。针对农机总动力增长波动的复杂性与非线性的特点,采用经验模态分解法对1986-2013年农机总动力增长及其影响因素进行多层次、多尺度分解,得到各本征模态函数分量和趋势量,并采用集对分析理论分析农机总动力增长各本征模态函数分量与其相对应影响因素之间的联系度,进而计算得到各影响因素对农机总动力增长波动的综合影响率。结果表明,政府投入、劳均(每个劳动力)播种面积、燃料价格指数、粮食单产、非农产业的发展和第一产业从业人员数对农机总动力增长波动的综合影响率分别为23.89%、23.73%、23.67%、7.13%、7.41%和14.17%,农民人均纯收入、农业劳均产值、机械化农具价格指数、初中文化以上农村劳动力比例4个影响因素对农机总动力增长波动不产生影响,只对增长趋势量有影响。该研究成果为农业机械化发展政策的调整和制定提供了参考。     

基于对数均值迪氏指数法的中国粮食产量影响因素分解

为了明确不同因素对粮食产量变化影响的大小,分析粮食产量波动变化的机理,该文采用对数均值迪氏指数法建立了粮食产量无残差因素分解模型,将中国粮食产量的波动分解为播面单产、种植结构、复种指数和耕地面积变化的贡献。基于1996-2012年数据,对该期间影响中国粮食产量波动的因素进行了分解,结果表明:播面单产和复种指数的变化表现为增长效应,种植结构和耕地面积的变化表现为减量效应,其中播面单产变化促进粮食产量增长8 592.25万t,对粮食产量增长的贡献率为101.03%;复种指数变化促进粮食产量增长6 926.97万t,对粮食产量增长的贡献为率81.45%;种植结构变化导致粮食产量减少3 909.11万t,对粮食产量增长的贡献率为-45.97%;耕地面积变化导致粮食产量减少3 105.61万t,对粮食产量增长的贡献率为-36.52%。各影响因子的作用具有阶段性,1996-2003年种植结构效应对粮食产量波动的影响较大;2004-2007年,播面单产、种植结构、复种指数的贡献相互交替,2004年播面单产的贡献最大,2005年、2007年复种指数的贡献最大,2006年则是种植结构的贡献最大;2008年开始播面单产效应起着主导作用。该研究可为政府有关部门粮食生产发展规划和相关产业政策的制定提供数据参考和理论依据。     

主要气象灾害对福建粮食生产影响的灰色关联分析

利用1980-2004年福建省气象灾害统计资料,采用灰色关联分析方法分析了4种气象灾害包括旱灾、水灾、风雹灾和低温冻害对福建粮食生产的危害性。结果表明,影响福建早稻生产的主要气象灾害是风雹灾,影响晚稻、单季稻和甘薯的主要气象灾害为旱灾。通过对1995年前后福建粮食总产与4种灾害受灾面积关联分析发现,总体上看,旱灾和寒害一直是影响福建粮食生产的主要气象因子,1995年以后,旱灾和水灾的影响有所增加。     

农牧交错带牧业系统波动性及影响因子分析

牧业系统波动是影响到农牧交错带农户生计和生态安全的重大问题。该研究以羊只总数为牧业系统特征变量,选取年降水量、年平均气温、有效灌溉面积、粮食播种面积、粮食总产量、当年造林面积、草地面积、植被指数、农业劳动力人数和农民人均纯收入为影响因子。用经验模态分解法获得羊只总数及其10个影响因子的波动分量和趋势量;进而运用集对分析法对羊只总数与其影响因子的相应波动分量进行对比分析。结果表明,1954—2013年盐池县羊只总数波动较大,羊只总数及其10个影响因子存在3~4、7~15、22~26、40~45 a的准周期性波动,22~26 a准周期是羊只总数波动中最重要的。对羊只总数波动影响最大的因子是粮食播种面积,其次是年降水量,二者的综合影响率占75%。年平均气温、粮食总产量和造林面积也有一定影响。羊只总数波动分量的周期越长,受农业的影响越大;越短则受气候的影响越大。经济社会对羊只总数的波动影响很小。气候因子在3、7~9和30 a准周期上影响羊只总数波动,是其主控因子;而粮食总产量、当年造林面积是羊只总数波动的反向调节因子,其他6个因子兼有主控和反向调节两方面的作用。基于以上各主要影响因子的作用机理,构建有效的农林牧复合系统将是实现盐池县牧业系统稳定发展的必然出路。     

近40年来我国粮食产量变化特征初步分析

根据我国粮食产量资料及影响因子的时间变化特征，分析了近４０年来粮食产量的变化特征及其与各影响因子的关系。结果表明：近４０年来，我国粮食总产和单产逐步提高，单产对总产平均年际波动的影响很大。技术水平对单产的影响呈平稳、逐步加速增长的变化趋势，社会因素的影响呈较为连续的三峰型波动，气象条件的影响年际差异很大，其作用约占单产平均年际波动的一半。从预报的角度看，预测天气、气候因素对作物的影响是准确预测作物产量的关键。     

广东省1949~2006年粮食生产的时序变化研究

利用1949～2006年广东省粮食生产的长时间序列统计数据, 分析了全省50多年来粮食生产的变化趋势, 并从粮食单产与播种面积、作物种植结构、复种指数、农业技术及农业投资等方面剖析了全省粮食生产变化的主要机制.结果表明:建国以来, 随着人口增加和产业发展, 在耕地与粮食播种面积逐年减少的情况下, 广东省粮食总产量一直在波动中增长, 主要原因在于:(1)影响粮食生产的主要因子--粮食单产的提高使全省粮食总产保持稳步增长;(2)广东省粮食作物以稻谷为主, 其种植面积的波动不大, 且单产逐年增加;(3)在耕地面积减少的情况下, 提高复种指数可提高区域的粮食生产;(4)农业机械总动力、化肥和农药的施用等农业技术的提高及农业基本建设投资的增加很大程度上促进了粮食生产的良好发展.     

广东省1949-2006年粮食生产的时序变化研究

利用1949-2006年广东省粮食生产的长时间序列统计数据, 分析了全省50多年来粮食生产的变化趋势, 并从粮食单产与播种面积、作物种植结构、复种指数、农业技术及农业投资等方面剖析了全省粮食生产变化的主要机制。结果表明：建国以来, 随着人口增加和产业发展, 在耕地与粮食播种面积逐年减少的情况下, 广东省粮食总产量一直在波动中增长, 主要原因在于：（1）影响粮食生产的主要因子——粮食单产的提高使全省粮食总产保持稳步增长;（2）广东省粮食作物以稻谷为主, 其种植面积的波动不大, 且单产逐年增加;（3）在耕地面积减少的情况下, 提高复种指数可提高区域的粮食生产;（4）农业机械总动力、化肥和农药的施用等农业技术的提高及农业基本建设投资的增加很大程度上促进了粮食生产的良好发展。     

淮北砂姜黑土区小麦单产变化及影响因素分析

砂姜黑土是黄淮海平原三大低产土壤之一,研究低产区粮食产量的影响因子,对于提高低产区的粮食生产具有重要意义。以阜阳地区为例,分析1949年以来淮北砂姜黑土区小麦单产、光温生产潜力及差距变化,运用灰色关联法分析小麦单产同各要素的关联度。结果表明,1970～2000年各因素的关联序依次为钾肥>复合肥>农机总动力>磷肥>氮肥>有效灌溉面积。钾肥是小麦单产的限制因子,农机总动力与小麦单产关系密切,氮、磷肥对小麦单产的影响下降,有效灌溉面积的关联序呈上升趋势。各要素对小麦单产的关联度均较高,但在不同阶段各要素的关联序也不同。最后提出淮北砂姜黑土区可持续发展的基本途径。     

基于因子分析法的盐池县粮食生产影响因素分析

在构建盐池县粮食总产量评价指标体系的基础上,应用因子分析法首先对盐池县25 a粮食总产量与影响因子进行分析与评价:影响单产的主要5个主成分,因子1由投入因子决定;因子2由光温因子决定;因子3由生育期因子决定;因子4由降水量因子决定;因子5主要Fh风害因子决定.各因子各自占的比例分别为38.755 9%、17.985 2%、10.872 8%、11.888 4%、10.479 9%,盐池县粮食总产量主要是依靠第一因子.总体评价最好为2004年,最差为1984年.并针对盐池县粮食总产量发展的现状的提出相应的对策.     

基于LMDI模型的黄淮海地区县域粮食生产影响因素分解

实现粮食的持续稳定增长是保障区域粮食安全的关键。分解各因素对粮食生产的作用及影响强度,识别其主导因素,对提升粮食产量具有积极意义。该文运用对数平均迪氏分解方法（logarithmic mean weigh division index method,LMDI）建立因素分解模型,定量评价并对比分析1980-2010年间黄淮海地区县域粮食生产变动的区域因素。结果表明,1）1980-2010年间,黄淮海地区粮食产量增加了1.01亿t,县域粮食产量“南高北低”的空间分异格局明显,苏北、皖北、豫东和鲁西地区的粮食增产显著;2）4个因素中,粮食单产对粮食产量变化起到显著的正向促进作用,复种指数次之,而粮作比例和耕地面积在较大程度上抑制了黄淮海地区粮食产量的增加;3）县域粮食生产因素分解结果表明,县域之间在耕地面积、复种指数、粮作比例和粮食单产效应方面存在明显差异。总体而言,粮食单产效应叠加上复种指数效应使苏北、皖北和豫东多数县域粮食总产量显著增加;而粮作比例效应、复种指数效应和粮食单产效应的叠加使鲁西县域的粮食总产量增加明显。     

粮食主产区耕地生态安全障碍诊断及调控策略

生态安全作为耕地“三位一体化”的核心保护任务,越来越得到政府、公众及学术界广泛关注,耕地生态安全评价视为关键技术及重要依据。基于PSR模型构建耕地生态安全评价指标体系,以国家粮食主产区安徽省为例,综合运用改进熵权法、TOPSIS模型、ESDA模型及障碍诊断模型,评价安徽省2000年以来,以及分市级2000年、2010年、2018年3个年份的耕地生态安全度,剖析耕地生态安全时空分异特征,进一步诊断耕地生态障碍因子及对应调控策略。结果表明：(1)安徽省耕地生态安全度具有一定波动性,总体呈现上升趋势,由2000年的0.234 1增至2018年的0.724 7,大致分为低位震荡阶段、快速增长阶段及高位爬坡阶段;(2)近20年来耕地生态安全状态进一步呈现不平衡、不均衡演变趋势,导致全省耕地生态安全空间格局差异显著,尤其是以高风险、安全两类区域分布空间集中区域发生很大改变,基本呈现皖南地区安全程度高并由皖中地区过渡至皖北地区风险程度高的空间梯度格局,耕地生态安全空间集聚情况并未显著;(3)从全省维度分析,障碍因子以建成区绿化覆盖率、污水处理率等响应准则层为主,逐渐转变至复种指数、单位耕地粮食产量、...     

安徽省粮食安全及现代农业发展战略

安徽省从一个灾害频发的穷省,经过60多年的艰苦奋斗,目前具有350亿kg的粮食生产能力,是解放初期63.9亿kg的5.5倍,已经成为我国五大粮食调出大省之一,粮食总产到2020年有望达到400亿kg,在我国农业区域发展和粮食安全保障中占有重要地位。但安徽省农田水利建设薄弱、多数地区靠雨养农业,中低产田面积占耕地面积的60%左右;农业机械化发展缓慢,农业管理粗放,单产普遍较低;远远没有发挥其自然资源禀赋的生产潜力,是我国未来中低产田重点改造的地区。本文提出安徽省粮食安全和现代农业的发展战略是:在绿色提质增产增效的总体方针指导下,在区域治理方面,重点改造淮北砂姜黑土中低产田面积,扩大建设淮河流域吨粮县市;在区域发展模式方面,主抓沿江淮(水稻-小麦)和淮北平原(小麦-玉米)粮食生产及深加工主体功能区农业现代化建设,拓展江淮丘陵发展经济林果业和特色养殖业,加快发展皖南及皖西大别山区绿色生态产业;在农业基础建设方面,突出农田水利工程建设,加快投资大中型农业机械化普及,创建绿色提质增效防灾减灾体系;在种植业结构调整方面,继续坚持水稻提升,小麦高产、玉米振兴,兼顾油料作物(油菜、大豆)调节;在作物品种优化布局方面,淮南地区减籼稻扩粳稻稳定油菜,沿淮和淮北地区是减弱冬小麦扩半冬性优质小麦,改中晚熟玉米为中早熟籽粒脱水快优质品种。创建出具有安徽省特色、水热资源高效利用(800~1 000 mm降水)、投入少、快速改造大面积中低产田、延伸绿色优质高效农产品产业链,是保障粮食安全的现代农业发展之路。     

中国粮食和水资源安全协同战略

我国粮食总产"九连增", 但粮食进口量也在增加, 北粮南运规模也在增大, 中国粮食安全处于紧平衡状态。本文针对我国大豆进口和高油高蛋白质食品过量消费的问题, 提出了中国粮食产业和消费结构协同战略。针对我国粮食生产能力和粮食供给量的发展趋势, 提出在重视中国农业走出去, 在国外建立粮食生产和供给基地的同时, 更要立足和加快国内后备耕地的开发, 挖掘我国粮食生产潜力。针对中国水资源南北分布不平衡和近年来干旱洪涝灾害频发, 提出中国粮食安全要建立在水资源安全的基础上。针对我国粮食主产区即长江中下游平原、华北平原、东北平原和西北地区4大粮仓的存在问题和发展潜力, 提出了相应的水资源安全和粮食安全的协同战略。强调水资源安全是粮食安全的基础, 在耕地面积日趋减少, 靠增加单位面积产量保障中国粮食总产的情况下, 只有进一步加强中国水利建设和提高水资源利用效率, 加快南水北调工程, 才能实现与北粮南运的协同, 特别是加快西线调水工程, 开发西部粮仓, 中国粮食新增潜力还可能有很大的提高。     

考虑耕地质量差异影响的江苏省耕地集约利用评价

为了耕地集约利用评价在不同区域间具有可比性,该研究首先阐释了耕地集约利用评价的可比性问题,然后利用耕地可实现产能利用强度指标消除耕地质量差异对粮食产出的影响,分析江苏省不同地区耕地可实现生产能力的发挥程度,在此基础上评价了江苏省的耕地集约利用水平。研究结果表明：耕地质量较优的苏南地区耕地可实现产能利用强度普遍较低,苏中、苏北部分耕地质量较差地区较高;江苏省耕地集约利用水平一般,苏中地区耕地集约度高于苏南和苏北,集约度较高的地区主要集中在沿江、环太湖及盐城、徐州的部分地区。耕地集约利用水平较均衡的是南京、常州、淮安等市,差异较大的是无锡、苏州、盐城等市,苏南各地耕地集约利用水平相比苏中、苏北更不均衡。     

安徽省沿江地区耕地利用集约度及粮食安全相关分析

利用1989—2008年的耕地资源与粮食统计数据,运用主成分分析和回归模型预测的研究方法,分析了近20 a安徽省沿江地区耕地利用集约度、粮食安全水平以及二者的相关性。结果表明：（1）耕地利用集约度时序变化明显,为＂两升两降＂4个变化阶段,其空间差异显著,以北高南低为主要特征;（2）粮食安全指数大体处于安全状态,指数波动起伏上升,区域发展不均衡;（3）耕地利用集约度与粮食安全指数二者相关性系数较大,相关性明显。该研究结果可为安徽省沿江地区耕地资源合理利用和保障粮食安全提供理论依据。     

近25年临汾市耕地资源与粮食安全动态分析

利用耕地、人口和粮食统计数据,采用耕地相对变化率和敏感度分析模型,研究了山西省临汾市近25a县域尺度耕地资源时空变化规律和粮食安全趋势。结果表明:(1)耕地总面积呈增加趋势,而人均耕地面积却呈减少趋势;(2)耕地资源空间变化差异明显,东西部山区相对变化较大,而中部平原区相对变化较小。东西部山区耕地资源对粮食产量的敏感度高,而中部平原区由于科技水平提高,单产增加,耕地面积对粮食产量变化不敏感。人口数量和粮食总产量持续增加,而人均粮食占有量减少,劳动力资源对粮食产量和耕地面积影响很大。保障粮食安全的主要措施是保护基本农田、提高耕地质量和科技水平等。     

黑龙江省耕地资源安全综合评价研究

黑龙江省是我国重要的商品粮基地,耕地总面积、人均占有耕地面积、粮食商品率均居全国首位,黑龙江省耕地资源安全与否直接影响国家耕地与粮食安全。以全国最大的商品粮基地——黑龙江省为研究区域,从耕地自身安全、经济安全、社会安全以及生态安全角度出发,结合黑龙江省耕地资源的实际,构建耕地资源安全评价指标体系,运用层次分析法,对黑龙江省1998-2007年间耕地资源安全状态进行定量分析与综合评价。结果表明:不同时期黑龙江省的耕地安全状态并不一致,1998-2001年耕地资源安全处于持续恶化阶段,2002-2007年耕地资源安全处于波动变化阶段,整体处于相对安全状态。全部评价值仅在2001年进入稍不安全行列,其余均处于相对安全值区间,耕地资源社会功能与生态功能评价结果基本与综合评价值整体态势相一致。     

中国粮食安全评价指标体系构建及实证分析

运用食物系统的观点,结合中国实际,从粮食生产资源、粮食可供量与稳定性、粮食获取能力和粮食利用水平等4个层面出发,构建了中国粮食安全评价指标体系,并对中国1990-2011年来的粮食安全状况进行了定量评价。结果表明:中国粮食安全系统的发展呈现出稳步上升、快速下降和快速上升3个发展阶段,粮食安全系统的4个子系统也呈现出显著的阶段性变化特征,其中粮食生产资源和粮食可供量与稳定性2个子系统对粮食安全系统的影响占主要地位。粮食安全系统的障碍因素诊断分析表明,在1990-2000年,财政支农支出、粮食总产量和道路密集度3个指标是粮食安全系统的最大障碍因素,但在2000-2010年,三者对粮食安全系统的障碍度不断下降,但人均耕地面积的障碍度不断增加。2010年,人均耕地面积已成为粮食安全系统最大的障碍因素,其次分别为粮食净进口量和粮食价格水平。最后,从3个方面出发,就如何提高中国粮食安全水平进行了讨论。     

1990-2012年淮河流域粮食生产的时空演进及驱动机制

[目的]动态研究粮食连增及农业政策调整背景下淮河流域1990—2012年的粮食产量时空变化进程及影响因素,为淮河流域科学合理粮食安全政策构建提供理论参考。[方法]采用区域重心计算模型和空间自相关技术。[结果]（1）淮河流域粮食总产量及县域均值持续增长。高产县域集中在流域中游皖北地区,中高产县域逐步向中上游推进,低产县域日趋边缘化。（2）淮河流域粮食产量重心呈西进南移态势变动,西进速率减缓,南北波动幅度较小,空间格局趋向稳定。（3）县域粮食产量分布呈显著空间聚集性特征,且有持续增强趋势。高产县域聚集于流域中游豫皖交界及下游苏中沿海地区;低产县市逐步集中连片聚集于流域上游豫西北边缘地区;高—低与低—高聚集县域规模较小,空间分布变化剧烈。[结论]水土资源变化、农业新技术及政策倾斜、种粮比较效益等主导因素共同驱动流域粮食产量空间格局演进。