1981-2015年华北地区种植结构演变及其驱动机制分析

为明确农业生产资料投入和作物受灾面积对作物产量的影响以及作物综合比较优势指数对华北地区种植结构演变的影响。本研究利用综合比较优势指数和线性回归等方法分析1981—2015年河北、河南和山东3个华北地区粮食主产省的作物生产、农业生产投入和作物受灾面积等变化特征。结果表明:1)1981—2015年,华北地区玉米和花生种植面积均显著增加,大豆和棉花种植面积均显著减少,冬小麦和油菜种植面积保持相对稳定;冬小麦、玉米和花生总产量显著增加,大豆和棉花总产量显著下降;1981—2015年所有作物单位面积产量均显著增加,其中冬小麦、玉米和花生单位面积产量增加速率较快,大豆和棉花单位面积产量增速较慢;2)1981—2015年,华北地区氮肥、磷肥和钾肥等肥料投入和有效灌溉面积均显著增加,增长速率分别为14.3万t/年、7.2万t/年、7.3万t/年和12.2万hm~2/年;3)旱灾是影响华北地区作物生产的主要自然灾害,1981—2015年各省旱灾受灾面积显著减少;4)农业生产资料投入增加是作物单位面积产量提升的主要推动力,自然因素中旱灾是造成作物产量波动的主要因素,作物之间的比较优势是华北地区种植结构变化的主要驱动因子。     

1980—2010年东北地区种植结构时空变化特征

【目的】探讨过去30年东北地区像元尺度种植结构的时空分布特征和演变规律,为东北地区农业政策的调整提供科学基础。【方法】基于1980—2010年东北三省的玉米、大豆、水稻和小麦种植面积的县级统计数据,利用SPAM-China模型获取10 km像元尺度上种植结构的分布信息,构建以像元内种植面积比例超过30%和占比前三位的种植结构类型的判定方式,利用空间叠加方法分析种植比例及其结构类型的时空变化特征。【结果】运用像元结果初步阐明了东北地区的种植结构变化特征,首先种植规模的优先顺序在2000年左右发生了变化,由玉米大豆小麦水稻变为玉米大豆水稻小麦;其次,30年间共出现14种组合类型,包括6种水稻及其组合类型由1980年的8.30%增至2010年18.64%,主要分布于辽河平原、松嫩平原和三江平原等地;7种玉米及其组合类型占比超过三分之二,累积比例增长3.7%,主要分布在东北的中西部,是该地区的主要种植作物;5种大豆及其组合类型累积比例减少4.2%,空间上发生了显著的置换,由散布在三省的格局迅速北移集中于黑龙江;7种小麦及其组合类型累积比例从26.82%降为3.17%,是变化最为显著的种植结构类型,现有少量集中于黑龙江嫩江附近。再次,3种种植结构类型变化较多,一是由开垦耕地带来的新类型,占所有变化类型比例为20.91%,特别是黑龙江省拓荒带来的大规模水稻种植;二是单一作物型变化为两种或以上作物类型组合,占比为34.90%,组合作物主要为水稻和大豆;三是多种作物组合型变为单一作物型,将种植结构类型集聚,占比为41.36%,主要为玉米种植区的调整。【结论】过去30年种植结构类型变化规律为种植结构类型分布受玉米和大豆主导,其中大豆空间转移至黑龙江,水稻正成为东北地区重要种植类型,而小麦则持续萎缩至局部地区,种植结构类型变化趋势将以玉米、大豆和水稻为主,单一化趋势显著。种植结构调整方向应从减少单一玉米型和增加水稻和大豆组合型入手。     

21世纪以来三江平原农作物种植结构演化研究

客观分析农作物种植结构演化是优化调整农作物种植结构、推进农业供给侧改革和实现农业现代化的重要基础。基于2000—2015年遥感影像反演数据,利用数理统计分析和GIS空间分析方法,刻画三江平原农作物种植结构时空演变特征及规律。结果表明:1)2000—2015年三江平原大豆与其他作物的种植面积明显减少,而玉米和水稻种植面积显著增加。2)从时序看,15 a间三江平原县域农作物种植结构类型向水稻与玉米等单一化类型演变,且以大豆与其他作物组合型为主导的县域农作物种植结构类型向水稻和玉米组合型转变。3)从空间看,玉米与水稻的单一化类型与组合型主要扩张于东北部河流沿岸及中部地势低平的平原县域,而大豆与其他作物组合型则萎缩至西北和南部地势较高的山地丘陵县域。4)自然环境、社会经济状况、科学技术等因素共同作用推动了三江平原农作物种植面积和种植结构类型时空变化。在国家/区域农业供给侧结构性改革中,三江平原需要调减玉米种植规模,适当调增大豆种植规模,稳定水稻种植规模,形成合理种植结构与布局。     

辽宁省粮食安全状况分析与对策研究

旨在研究辽宁粮食安全状况,并提出辽宁省种植业的结构调整对策。利用系统分析方法对辽宁农业生态经济系统进行线性规划。结果表明：压缩普通玉米的种植面积,适当扩大专用玉米的种植面积,玉米的种植面积稳定在大约1800万亩;稳定水稻种植面积在800万亩左右,不适宜大规模发展水稻生产;在不放松粮食生产的同时,增加一些经济效益高的经济和其它作物,以优先发展油料作物为重点,增加花生的栽培面积,扩大高油大豆的种植面积到大约200万亩。基于规划结果应该对辽宁种植业的结构进得调整。     

东北三省粮食产量结构变动分析与对策建议——基于偏离-份额分析法

为调整优化东北三省粮食作物结构,稳固推进农业供给侧结构性改革,利用偏离-份额法对1982—2015年东北三省水稻、玉米、大豆、小麦和杂粮5种粮食作物的增长结构和竞争力差异进行实证分析,并分解1982—2015年东北三省粮食作物的播种面积和单产情况,以明确该区域粮食生产结构与竞争力缺乏的原因。研究结果表明:与粮食主产区相比,东北三省水稻不具有结构优势,主要原因是单产增长率低于主产区。大豆增长潜力与实际增长存在偏离。在玉米临时收储政策的推动下,东北地区大豆播种面积下降快及大豆单产水平低下等因素导致吉林省和辽宁省大豆生产不具备结构优势和竞争力优势,黑龙江省大豆具有竞争力优势但是缺乏结构优势。近年来,杂粮和小麦的播种面积下降迅速导致东北三省杂粮和小麦生产处于全面劣势。要优化东北三省粮食作物结构,应该加快实施水稻良种创新及产业化发展;引进优质专、特用玉米品种;划定"大豆生产特区",建立健全大豆良种繁育体系;加大对杂粮作物的科研投入并建立标准化的杂粮生产基地。     

农村劳动力价格上涨与劳动力转移对作物种植结构的区域性影响差异

利用1981—2015年29省面板数据,研究了农村劳动力价格上涨与转移对全国及不同劳动力流动类型分区农业种植结构和粮食内部结构变化的影响。结果表明:在全国层面,农村劳动力价格上涨与转移均对粮食及棉花种植比例有显著负向影响,对蔬菜及油料作物种植比例有显著正向影响。在粮食作物内部,劳动力价格上涨对水稻和小麦生产具有负向影响,对玉米生产具有正向影响;劳动力非农转移促进了小麦种植比例增加,减少了水稻和玉米种植比例。在不同劳动力流动类型分区中,农村劳动力价格上涨与转移对不同区域作物种植比例的影响存在显著差异。劳动力价格上涨对3个分区的蔬菜生产具有正向影响,对粮食作物生产具有负向影响;对劳动力流入和流出区水稻生产具有负向影响,对劳动力流动持平区具有正向影响。农村劳动力转移对3个分区的蔬菜、油料作物及小麦生产具有正向影响,对玉米生产具有负向影响;对劳动力流出和流动持平区水稻生产具有负向影响,而对劳动力流入区水稻生产具有正向影响。最后,文章提出相应优化区域种植结构布局的建议。     

我国作物秸秆资源时空变化特征及其影响因素分析

厘清农作物秸秆的时空变化特征,对秸秆资源高效利用和国家种植结构调整的宏观决策具有重要参考意义。本研究基于国家统计年鉴资料,整理了我国近20年(1999—2018)31个省(直辖市、自治区)的作物产量及草谷比,分析了农作物播种面积和秸秆资源量的时空分布特征,探讨其关键影响因素。结果表明,我国水稻、小麦、玉米和大豆的秸秆量占全国秸秆资源总量的82.3%~88.3%,而谷子、油料作物、经济作物等其它作物的秸秆资源占比11.7%~17.7%。不同秸秆资源的主要分布区域差异较大,水稻、小麦和大豆秸秆资源分别主要分布在长江中下游、华北和东北地区;玉米秸秆资源主要分布在华北和东北地区。近20年来水稻播种面积占比基本稳定在25%左右;小麦播种面积从1999年的23.1%降低到2018年的18.7%,但玉米播种面积从1999年的20.8%增加到2018年的32.5%。水稻、玉米和大豆的秸秆资源量主要受播种面积的影响,但小麦秸秆资源量变化受其影响较小。因此,在优化秸秆资源高效利用时,应该充分考虑东北、华北和长江中下游地区种植结构调整与秸秆资源利用技术推广。     

安阳市旱薄地花生高产栽培技术

花生是我国重要的经济作物和油料作物。安阳市地处黄淮海平原,光照充足,无霜期长,沙壤土面积大,非常适合花生生长。花生是安阳市仅次于小麦、玉米的第三大作物。花生种植管理简单,收益高,种植花生每667 m2收益比玉米、大豆高400~500元,农民种植花生的积极性远远高于种植玉米和大豆。     

华北地区粮食作物种植结构调整及水土资源利用效应

华北地区粮食生产种植结构调整对水土资源消耗的影响，对农业甚至国民经济的可持续发展有重要意义。利用统计数据，以初期(2001年)种植结构不变为参照情形，在末期(2019年)粮食产量一定的条件下，估算了2001—2019年华北地区粮食种植结构调整的水土资源效应。结果表明：2001—2019年华北地区粮食播种面积增加，玉米是粮食作物播种面积增加的主要因素，2001—2019年华北地区小麦播种面积增加，小麦播种面积占粮食播种面积比重降低幅度较小；2001—2019年华北地区粮食种植结构调整一定程度上缓解了耕地资源有限、水资源短缺、地下水超采压力。提出以下建议：通过加大轮作休耕、旱作雨养面积等政策措施减少高耗水作物种植面积，进一步降低华北地区水土资源消耗压力；进一步提高山东省和河南省因粮食种植结构调整播种面积节约率；进一步提高山东省、河南省、河北省粮食种植结构调整的节水效应。     

中国北方地区粮食生产格局的时空变化特征

采用定量与定性相结合的方法,以GIS技术和空间统计分析方法为主,分析了中国北方地区粮食生产格局的时空变化特征。结果表明,全国粮食总产量总体呈波动增长趋势,北方粮食产量增幅大于南方。粮食生产的区域格局发生了变化,北方粮食生产地位已超过南方,目前在全国的占比达56%。北方地区主要粮食作物总产量和单位播种面积产量在波动中实现大幅增长;从播种面积来看,北方小麦播种面积呈减少趋势,玉米面积增加明显,水稻面积增加不显著。反映了过去几十年粮食作物种植结构的变化特点,主要是小麦的种植比重下降而玉米种植比重上升。也从单产的提升潜力和后备耕地与水资源条件等方面分析了北方不同区域粮食增产的限制性因素,认为未来粮食安全保障应在稳定华北播种面积的同时,以拓展东北的生产能力为主要发展方向,而西北干旱区和中部半干旱区则主要以生态恢复和保护优先。     

中国玉米生育期变化及其影响因子研究

【目的】在全球气候变化背景下,分析中国玉米播种期和成熟期的变动情况以及气候资源变化特征。【方法】在收集整理全国2 414个县的玉米生育期数据的基础上,绘制了1970s和2000s中国玉米的播种期与收获期分布图;在整理全国618个气象站点1971-2010年气象资料的基础上,绘制了1970s时段和2000s时段中国年均温度、降雨和太阳辐射量空间分布图。以农业种植一级区为基本单位,建立不同区域农业气候资源变化与玉米生育期变化的回归方程,并将PRECIS模型中B2情景数据代入方程组预测2030s中国玉米的生育期。【结果】与1970s时段相比,2000s时段东北大豆春麦甜菜区的玉米播种期基本保持不变;其它各农业种植一级区的玉米播种期均提前约1-15 d;除东北大豆春麦甜菜区和北部高原小杂粮甜菜区春玉米的成熟期平均推迟了11 d和3 d,2000s时段其它玉米种植区域的成熟期平均提前3-12 d。2000s时段云贵高原稻玉米烟草区的玉米生育期缩短约5 d,黄淮海棉麦油烟果区、华南双季稻热带作物甘蔗区和西北绿洲麦棉甜菜葡萄区的玉米生育期基本保持不变;其它各区域玉米生育期均有所延长。与2000s时段相比,B2情景下,2030s东北大豆春麦甜菜区的春玉米播种期将推迟2-5 d,其它各农业种植一级区的玉米播种期将提前2-19 d;东北大豆春麦甜菜区、北部高原小杂粮甜菜区和华南双季稻热带作物甘蔗区的玉米成熟期将推迟4-15 d,黄淮海棉麦油烟果区、长江中下游稻棉油桑茶区、川陕盆地稻玉米薯类柑橘桑区和云贵高原稻玉米烟草区的玉米成熟期将提前2-12 d,南方丘陵双季稻茶柑橘区和西北绿洲麦棉甜菜葡萄区的玉米成熟期则基本保持不变。2030s时段黄淮海棉麦油烟果区和云贵高原稻玉米烟草区的玉米生育期则将缩短3-6 d,其它区域的玉米生育期将延长2-15 d。【结论】中国气候正朝着增温、变干和低辐射的方向发展。受温度、降雨和太阳辐射量变化的影响,中国不同农业种植区域内玉米生育期变动明显,其中除东北大豆春麦甜菜区外玉米播种期以提前为主,玉米成熟期的变动则较为复杂,玉米的生育期则以延长为主。     

基于灰色关联分析法的东北地区主要粮食作物综合效益评价

为合理布局作物生产,利用东北地区71个站点的气象资料以及年鉴资料,运用灰色关联分析法对东北地区主要粮食作物的综合效益,按产量效益、经济效益和生态效益各项指标进行综合评价。结果表明:吉林省南部和中部平原及辽宁省大部地区最适宜种植玉米;黑龙江省大部地区及辽宁省东南部地区最适宜种植水稻;而大豆适宜种植在东北北部、东部低温或多雨地区。     

中国马铃薯产业发展与食物安全

 在人口增加、耕地面积减少、水资源缺乏以及水稻、小麦和玉米三大粮食作物种植面积下降等因素的影响下，中国食物安全存在着潜在的危机。马铃薯作为一种兼用型农作物，具有较高的水分利用率和较长的产业链，种植面积逐年增加。可利用冬闲田进一步扩大马铃薯种植面积，与三大粮食作物相比，其单产还有较大的增加潜力。马铃薯产业的不断发展，将对缓解中国食物安全压力起到重要作用。     

从气候角度论农业结构调整

以重庆市丰都县为例,通过对气候特点、气候优势、气象灾害以及农业生产结构关系的分析,以"尊重自然、趋利避害、持续发展、提高效益"为原则,提出农业产业结构调整布局方案:粮食作物扩大优质水稻、玉米、甘薯的种植面积,压缩小麦、马铃薯的种植面积;经济作物扩大烤烟、蔬菜、榨菜的种植面积,压缩大豆、花生、油菜的种植面积;水果干果扩大龙眼、甜橙、红心柚、猕猴桃、核桃、板栗的种植规模,压缩葡萄、桃子、李子的种植规模;林业药材扩大速生丰产林、经济林、黄连、杜仲、红豆杉的种植规模。农业结构调整可以因地因时制宜、科学利用气候资源和有限的土地资源,对提升农林产品的竞争力和经济效益、生态效益具有现实意义。     

基于县域的三大粮食作物生产优势的空间特征分析

阐明主要粮食作物生产优势的空间特征,可以为我国粮食安全战略决策提供重要的参考依据。本研究以我国2006年县(市)作物播种面积和单产为基本单元,系统分析了水稻、小麦和玉米三大粮食作物的效率比较优势、规模比较优势和综合比较优势的空间特征。结果显示,我国三大粮食作物生产优势的空间特征明显,效率优势和规模优势在空间布局上存在明显差异。但综合分析发现,水稻生产的综合比较优势指数较高的地区为华南、华东和华中地区,其指数分别达到了1.45、1.30和1.14;小麦生产的综合比较优势指数较高的地区为西北和华北地区,优势指数分别为1.33和1.02;玉米生产的综合比较优势指数较高地区为华北和东北地区,优势指数分别为1.43和1.37。我国粮食生产布局应该走优势互补的道路,依据作物综合比较优势,稳定区域优势粮食作物生产规模,深入挖掘后备区域的生产潜力,适当调整劣势粮食作物生产规模,实现生产效率最大化,以确保中长期粮食安全。     

基于LMDI分解模型的中国粮食主产区增产格局及贡献因素研究

深入分析中国13个粮食主产省份的增产空间格局、作物结构、贡献因素,为维系其增长态势、优化粮食生产布局、调整种植结构,实现主产区粮食稳步增产提供决策依据。运用LMDI分解模型和GIS空间分析法,将主产区粮食总产量分解为播种面积和作物单产2种因素,分析其增产格局及增产贡献因素。从主产区粮食增产量的空间分布来看：北方主产区优于南方主产区,粮食增产重心呈现出较为明显的北移趋势;增产结构上看,玉米为主要贡献品种,其次为小麦,稻谷贡献率最低;主产区粮食增产贡献因素来看,单产的贡献率高于播面的贡献率,且空间差异明显。分作物看稻谷和玉米的播种面积效应为正值,玉米大于稻谷,小麦的播种面积效应产生负向影响;3种作物的单产效应均为正值,小麦的单产效应最为显著,小麦>稻谷>玉米。面积增加和单产提高都对主产区粮食产量增加产生了积极的贡献。对于主要依靠播面增加来提高产量的地区,应调整种植结构,合理轮作,挖掘优势作物,增加农业技术推广,提高土地产出;对于单产贡献显著的地区,要发展特色产业优势区,形成集群化发展,在生产、流通、销售环节提供全方位的服务,防止增产不增收的现象发生。     

我国主要粮食作物秸秆还田养分资源量及其对小麦化肥减施的启示

【目的】明确我国主要粮食作物秸秆及其养分资源特征,为秸秆肥料化利用、化肥合理减施及农业绿色生产提供科学依据。【方法】基于《中国统计年鉴》和文献资料数据,估算我国水稻、小麦和玉米秸秆及其养分资源量,分析秸秆和养分资源区域分布特征、养分资源当季释放量以及小麦生产中化肥减施量。【结果】通过文献数据加权估算,我国水稻、小麦和玉米的草谷比分别为1.01、1.14和1.25。2014—2018年,我国三大粮食作物秸秆年均产量为65 386.6万t,其中水稻、小麦和玉米秸秆产量分别占32.3%、22.7%和45.0%。秸秆资源量的73.3%分布在我国华北、长江中下游和东北农区,其中水稻秸秆主要集中在长江中下游农区（50.7%）、小麦秸秆主要集中在华北农区（59.0%）、玉米秸秆主要集中在东北农区（33.7%）和华北农区（30.4%）。我国水稻、小麦和玉米秸秆氮素（N）平均含量分别为0.78%、0.64%和0.85%,磷素（P₂O₅）平均含量分别为0.42%、0.27%和0.53%,钾素（K₂O）平均含量分别为2.31%、1.53%和1.59%,秸秆总养分含量（N+P₂O₅+K₂O）表现为水稻>玉米>小麦。三大粮食作物秸秆养分资源年均量为509.8万t（N）、284.7万t（P₂O₅）和1 183.0万t（K₂O）,不同农区总养分量分布表现为长江中下游（26.0%）>华北（25.4%）>东北（21.3%）>西北（11.1%）>西南（10.5%）>东南（5.6%）。我国水稻、小麦和玉米秸秆还田氮素当季释放率分别为54.9%、51.4%和61.9%,磷素当季释放率分别为60.9%、65.3%和73.0%,钾素当季释放率分别为90.1%、93.3%和92.3%,表现为钾>磷>氮。三大粮食作物秸秆还田养分当季归还量（化肥可替代量）年均值为294.0万t（N）、194.1万t（P₂O₅）和1 083.9万t（K₂O）,总量为1 572万t,其中以玉米秸秆养分（N+P₂O₅+K₂O）当季归还量最高,占当季养分总归还量的44.6%。秸秆还田对我国小麦生产具有较高化肥替代潜力,在小麦一年一作区,小麦秸秆全量还田理论上可替代4.6 kg N·hm ^-2、7.8 kg P₂O₅·hm ^-2和65.3 kg K₂O·hm ^-2的化肥投入量;小麦玉米轮作区,玉米秸秆全量还田理论上可替代小麦生产季39.4 kg N·hm ^-2、28.9 kg P₂O₅·hm ^-2和109.9 kg K₂O·hm ^-2的化肥投入量;稻麦轮作区,水稻秸秆全量还田理论上可替代小麦生产季29.9 kg N·hm ^-2、17.8 kg P₂O₅·hm ^-2和145.1 kg K₂O·hm ^-2的化肥投入量。【结论】我国水稻、小麦和玉米秸秆年均产量分别为21 141.5万t、14 843.1万t和29 402.0万t,总量为65 386.6万t。三大粮食作物秸秆全量还田养分当季释放量为294.0万t（N）、194.1万t（P₂O₅）和1 083.9万t（K₂O）。70%以上秸秆资源和养分当季释放量集中在长江中下游、华北和东北地区。小麦生产区,前茬作物秸秆全量还田理论上可替代 4.6—39.4 kg N·hm ^-2、7.8—28.9 kg P₂O₅·hm ^-2和65.3—145.1 kg K₂O·hm ^-2的化肥投入量。