张锦宗，朱瑜馨，赵 飞， 2，钱 誉

(1.淮阴师范学院城市与环境学院,江苏淮安 223300; 2.聊城大学环境与规划学院，山东聊城 252059)

·粮食安全·

我国粮食生产格局演变及增产贡献研究*

张锦宗1※，朱瑜馨1，赵 飞1， 2，钱 誉1

(1.淮阴师范学院城市与环境学院,江苏淮安 223300; 2.聊城大学环境与规划学院，山东聊城 252059)

目的通过测算各省区粮食增产潜力和各省区可比耕地资源量，揭示不同阶段我国及各省区粮食生产及增产的特点及原因，揭示我国今后粮食增产的方向。方法结合生产力相对指数与耕地面积分析我国各省耕地资源量，测算了复种指数和单产对我国及各省区粮食增产的贡献率，测算了我国各省区粮食增产的潜力。结果我国各省区人均粮食产量差异明显扩大。1985～1998年间，粮食单产对粮食产量增加的贡献率为85.35%； 1998～2003年间，我国粮食总产量下降，播种面积减少是主要原因； 2003～2013年间，单产增加依然是增产主因，但播种面积增加的贡献明显提高。1985年相对生产力耕地资源的省际差异明显大于2013年，据该文估算，我国可增产粮食22.9%～43%，复种指数对于粮食增产的潜力十分可观。结论近30年来，我国粮食生产格局是“南降北升”，播种面积差异是粮食生产省际差异的主因。1985～2013年间，粮食播种面积仅占农作物增播面积的15.48%。大多省区耕地复种指数提升空间较大，但多数省区现实的复种指数却在下降，原因是农业生产比较利益低下。进一步提高单产的边际约束效应明显凸显，提高复种指数应该是我国提高粮食产量的方向。

粮食生产格局 耕地相对生产力 增产贡献 可比耕地资源 增产潜力

0 引言

土地是最根本、最稳定的资源和财产。耕地更是人类赖以生存的战略自然资源和生产资料。我国人均耕地面积不足世界均值的一半，各省区耕地的产出能力存在很大差异。李茂，张洪业首次利用耕地粮食生产力相对指数客观评价了我国耕地生产力的空间格局特点[1]。提供科学地认识我国耕地生产能力的方法。张晋科、张凤荣、张琳等从充分发挥气候资源潜力的角度，基于农业生态小区试验，计算出2004年全国耕地粮食总生产能力[2]。方修琦、殷培红、陈烽栋也从相对生产力的角度，分析了1985～1987和2002～2004的耕地生产力空间变化情况[3]。李子良、王树涛、张利等通过建立耕地生产能力核算模型，分析了唐山市理论产能、可实现产能和实际产能的空间分布及局部空间自相关特点[4]。邓祥征、姜群鸥、殷芳等基于遥感解译的土地利用数据，应用生产力估算模型(ESAP)估算耕地生产力，并与土地利用数据叠加分析了耕地用途转移对耕地生产力总量的影响[5]。陈印军、王晋臣、肖碧林等研究了我国耕地质量变化态势[6]。金涛运用LMDI方法，分解中国粮食生产规模、结构、强度、程度变化对粮食生产的累积效果。揭示了耕地面积、复种指数、单产对粮食生产的作用及粮食生产的时空格局变化[7]。

辜智慧基于高光谱数据分析技术的交叉拟和度检验法，计算出了以遥感影像像素为单位的全国农作物复种指数[8]。范锦龙，吴炳方利用时间序列NDVI曲线的周期性，提出复种指数遥感监测方法，用VGT合成NDVI时间序列数据集提取了经过检验的高精度的复种指数[9]。闫慧敏、刘纪远、曹明奎应用多时相遥感观测数据和峰值特征点检测法提取并分析从20世纪80年代初到90年代末全国尺度的复种指数及大地理区域的复种指数变化的格局[10]。朱孝林、李强、沈妙根等提取了1999～2004年中国北方17省市区农用地的复种指数[11]。汪涌、王滨、马仓等基于订正后耕地面积数据序列重新计算了1980～2006年的复种指数[12]。徐昔保、杨桂山结合多期卫星数据和土地利用数据，利用傅里叶变换技术的HANTS方法重建农作物生长NDVI曲线，结合差分算法提取各时期太湖流域相复种指数空间变化特点[13]。

上述研究从总体上认识我国耕地资源、粮食生产保障提供了科学参考，同时从大区域角度揭示的复种指数的升降变化，也为粮食安全保障如何自主保障敲响警钟。我国各省区经济水平相差较大，粮食种植的积极性有较大差距，研究各省耕地的利用状况，分析其影响因素，指出发挥我国耕地生产潜力的利用方向，可为国家制定耕地利用政策，保障国家粮食供给提供参考。

1 数据和方法

文章采用数据来自于《中国统计年鉴》和《新中国60年统计资料汇编》。总体思路是统计分析我国1985、2013年的粮食生产格局，进而分析粮食生产格局演变特点，定量分析粮食生产的省际差异，分析粮食增产的贡献，计算可比的耕地资源量[3]与增产潜力，提出我国粮食生产的方向。

首先计算各省区1985、2013年粮食产量比例、粮食生产的区位商(粮/人比例)、增产粮食占全国比例、人均增加粮食、粮食自给率。计算各省人均粮食产量倍比(最高均产与最低均产比)、人均粮食产量极差(最高均产与最低均产之差)、人均粮食产量标准差来衡量省际间人均粮食产量、人均粮食播种面积、粮食单产差异。分析各阶段播种面积增加和单产增加对国家和各省区粮食增产的贡献，分析各省区粮食用耕地占耕地比例的变化。从耕地复种潜力的角度测算各省区粮食增产潜力和各省区可比耕地资源量。揭示不同阶段我国及各省区粮食生产及增产的特点及原因，揭示我国今后粮食增产的方向。

2 人、地、粮的区域格局

2013年我国粮食总产为6.019 3亿t，比1949年1.131 8万t提高了4.32倍。2013年与1985年相比，我国人口增加了3.02亿，耕地减少了346.5万hm2，减少了2.77%； 粮食产量增加了2.228 3亿t，增加了58.78%，人均粮食增加24.36%。在耕地面积减少的前提下，我国的粮食产量获得了显著增长。

2.1 粮食生产格局

1985年，我国粮食生产排名前10的省区依次是鲁、苏、川、豫、湘、鄂、皖、冀、浙、赣，产量占国家的63.95%，粮食的人口集中度为1.15。2013年，我国粮食生产排名前10的省区依次是黑、豫、鲁、吉、苏、川、冀、皖、湘、蒙，产粮占国家的比例上升为64.71%，粮产的人口集中度上升为1.36。12个省区粮食产量占全国比例上升，黑、蒙、吉、豫、辽、新上升幅度较大，黑龙江粮产量占全国比例由3.76%大幅上升为9.97%，超过吉林省2013年粮食总产量。19个省区粮产量占全国比例下降，浙、苏、川、湘、鄂、闵、鲁粮食产量占全国比例下降明显。传统的产粮大省产量占全国的比例下降明显，粮食生产重心明显北移(表1)。

尽管国家粮食产量获得了很大的提高，但仍有浙、闵、京、沪4省区粮食总产量减少。包括浙、京、沪、闵、苏、青、粤、津、鄂、湘10省区人均粮食产量减少，浙江减少量为全国之最，人均269kg。其余21省区人均粮食产量均有增加，黑、蒙、吉3省人均粮食产量增加750kg以上。

表1首列数值是各省区粮食产量占国家的比例，粮/人比表示各省粮食产量比例与人口比例的比值，即各省粮食产量相对于国家的区位商。粮/人比例能够反映各省区粮食的自给程度。1985年各省区的“粮/人比”的最高值和最低值分别是1.49和0.49， 2013年各省区的“粮/人比”的最高值和最低值分别是3.52和0.1。这表明我国粮食生产极化格局形成，省区间粮食自给率差异巨大。

2004年，我国首次成为粮食净进口国。2013年我国共进口谷物1458万t、大豆6338万t、植物油810万t、食糖455万t，据此计算我国粮食对外依存度为13.08%。由于大豆、植物油、食糖价格高，故以比价计算， 2013年我国进口粮食相当于1.522 2亿t，则我国粮食的比价对外依存度为20.18%。利用表1中的“粮/人比”ד国家粮食的自给率”就可估算各省区的粮食自给率，如表2。

表1 粮食产量占全国的比例、粮人比、粮食产量增加 %，kg

表2 2013年各省粮食生产自给率 %

粮食实物生产能自给的省区有8省区，自给率接近90%的有3省，自给率80%～90%的省区有5个，自给率70%～80%的省区有3个，自给率60%～70%的省区有3个，自给率低于60%的省区有9个； 比价的粮食自给率则更低。7个余粮省区余粮占国家粮食总产量的18.08%； 南方仅安徽1省有余粮， 94.47%的余粮来自北方。2014年我国进口粮食进一步增长为1.06亿t，粮食的对外依存度进一步提高。

2.2 粮、地的省际差异分析

1985～2013年间，我国耕地面积变化不大，但是各省区耕地面积与粮食播种面积的绝对、相对量发生了明显变化； 同时因为各省区土地单产能力差异较大，导致我国各省区粮食产量的绝对量和相对量存在显著的差异性。以各省人均粮食产量倍比(最高均产与最低均产比)，人均粮食产量极差(最高均产与最低均产之差)，人均粮食产量标准差衡量省际间粮食生产的差异，如表3。

从表3可见， 1985年我国粮食生产的省际差异小于2013年的省际差异，各省区人均粮食产量差异明显扩大，人均播种面积的差异也明显扩大，各省土地生产能力的绝对差异有轻微增长，但土地生产的相对差异有明显下降。粮食产量标准差增长了163.5%，播种面积标准差增长了64.8%，地均粮食产量标准差增长了2.4%。可见我国各省区粮食生产的省际差异主要是因播种面积差异引起。

2.3 粮食增产的贡献分析

假设1985年各省区粮食播种面积为S1，粮食单产P1， 2013年各省区粮食播种面积增加ΔS，粮食单产增加ΔP，则2013年较之于1985年粮食增产ΔY可有下面公式计算得出：

ΔY=(P1+ΔP)(S1+ΔS)-P1S1

(1)

则，ΔY=S1ΔP+ΔSΔP+P1ΔS

(2)

面积增加和单产增加对粮食增产的贡献相同，粮食产量年增长率为播种面积与单产年增长率之和。这与我国粮食增产历年数据完全吻合，可计算播种面积增加和单产增加对粮食增产的贡献，如表4。

表3 1985年、2013年粮食生产省际差异

人均粮食产量人均播种面积地均粮食产量人均耕地面积19852013198520131985201319852013倍比30534445974322812247953053极差3586151972684422127274399447标准差999263205408962766429121089

表4 1985～2013年播种面积增加和单产增加对粮食增产的贡献 %

较之于1985年， 2013年我国共18个省区的播种面积有所减少，浙江、福建、北京、上海4省区因播种面积减少导致粮食减产超过因单产提高而增加的粮食产量，使其粮食产量减少。粮食单产提高对国家粮食增产的贡献为94.02%。虽然国家粮食产量逐年增加，但有18个省区播种面积减少，也反映出粮食生产在各省区的重要性差异较大。

以粮食播种面积除以复种指数可计算出粮食播种用耕地的面积，从而计算出粮食用地占耕地比例，也可以计算出其它农业用地占耕地的比例(表5)。可算出我国粮食播种面积、其它农作物播种面积的数量及比例变化。1985～2013年间，国家粮食用地占耕地面积的比例减少7.55%。耕地面积减少了346.5万hm2。由于复种指数提高了18.8%，所以在耕地面积和粮食用地占耕地面积的比例均减少的前提之下， 2013年我国农作物的播种面积和粮食作物的播种面积分别比1985年提高了14.62%和2.99%。复种指数使我国农作物播种面积增加了2 099.8万hm2，相当于山东和四川两省农作物播种面积之和。新增粮食作物播种面积占新增农作物播种面积的15.48%，经济作物占比为84.52%。

表5 各省区粮食用地占耕地面积的比例及变化 %

我国粮食生产具有阶段性特点。根据我国不同阶段粮食生产的特点，粮食播种面积与粮食单产增加在不同时期对我国粮食增加的贡献有很大的不同，见表6。

表6 1985～2013年播种面积增加和单产增加对我国粮食增产的贡献 %

根据历年总产量、播种面积和单产增加数据分析， 1985～1998年间，粮食单产对粮食产量增加的贡献率为85.35%； 1998～2003年间，我国粮食总产量下降，播种面积减少是粮食总产量减少的主要原因； 2003～2013年间，单产增加依然是增产主因，但播种面积增加的贡献明显提高。在此期间，国家粮食生产趋势是“一波动、两减少，两极分化”：粮食播种面积波动，粮食用地占耕地面积的比例减少，耕地面积减少，粮食播种面积在省区间有升有降。下降的省区是原来粮食生产基础好且经济比较发达的省区。经济作物、蔬菜等较高预期收益，非农行业的预期收益等市场与政策因素的角力，造成我国粮食种植的比较预期收益下降，影响力农民的种植积极性。

3 相对指数省区耕地的资源量测算

以单位耕地面积的粮食产量作为衡量耕地基本生产力的指标，通过计算各省耕地生产力相对指数来反映耕地生产力现实水平，用各省区耕地粮食生产力除以全国同期的平均水平，得出耕地粮食生产力相对指数来反映各省区耕地粮食生产力的差异，结合耕地生产力相对指数与绝对耕地面积分析我国各省耕地资源量。耕地生产力相对指数的计算公式[3]为：

(3)

Pi为各省耕地粮食生产力相对指数，Yi为各省粮食单位面积产量(粮食总产量除以粮食播种面积)，Mi为该省的复种指数，Yi*Mi 为各省耕地生产力，Yq为全国平均粮食单产，Mq为全国平均复种指数。Pi值大于1，说明该省耕地生产力高于全国平均水平，值越大，单位面积耕地生产力越高[3]。

3.1 各省区现实可比耕地资源量测算

以单位耕地面积的生产力相对指数与各省区人均耕地和耕地总量的绝对值乘积衡量各省可比的耕地资源量，见表7。

1985年相对生产力的省际差异明显大于2013年，原因是原先生产力较低省区耕地单产水平和复种指数都大幅提高。自然条件优越省区的耕地相对生产能力下降的原因有二：一是原耕地单产水平较高，使2013年单产的相对优势下降； 另一是耕地的复种指数下降。有10省区复种指数下降，其中苏、赣、晋、陕、甘、浙、津、京复种指数下降明显，反映出农业生产与其它经营对比的收益优势在逐渐降低造成了复种指数的下降。

人均相对耕地量下降明显的省区依次是甘、蒙、黑、贵、藏、晋、陕、青、宁、云、琼； 人均耕地量上升明显的依次是湘、豫、赣、鄂、苏、鲁、新、闽、川等省区。这种格局的根本前提是耕地的自然生产力差异，也和人们的种植意愿有关。自然条件差的省区很难提升相对生产力，条件较好的省区却比较容易提高土地生产力。相对生产力能更客观地评价各省区耕地资源状况。比如2013年甘肃省人均耕地绝对值为0.18hm2，江苏省人均耕地绝对值为0.06hm2； 但从相对生产力衡量，甘肃省人均耕地0.09hm2，江苏省人均耕地0.08hm2，二者大体相当。黑龙江是耕地绝对量最高的省区，但其相对耕地量比其绝对量要减少26.32%； 湖南的相对耕地量要增加86.17%。

3.2 各省区粮食增产潜力测算

我国各省区耕地在提高单产水平与提高复种指数方面均可有所作为。在不改变耕地质量的前提下，粮食单产提高的难度远高于复种指数提高的难度，结合最新的有关我国复种指数研究的成果[8-13]，主要参考范锦龙、吴炳方测算的我国各省区复种指数，结合1985、2013年复种指数值，参考2013年各省区耕地单产水平，估算我国各省区粮食相比自身2013年产量增产的比例及增产数量，如表8。因各省区耕地单产水平未变动，故各省区粮食增产的比例与复种指数增加比例相同。

表7 各省区耕地相对生产力、可比人均耕地和耕地资源量总量 667m2,万hm2

表8 复种指数提高后各省可增产粮食比例 %，万t

以范、吴复种指数计算，我国可增产粮食43%，以笔者采用的平均值估算，可增产粮食22.9%，复种指数作用等同于同比例耕地面积，对于粮食增产的潜力十分可观。1985～2013年，我国共增产粮食2.286 9亿t，黑、豫、吉、蒙、冀、鲁、辽、皖、云、新、甘11省区粮食播种面积增加了1 094.7万hm2，共增产粮食1.959 5亿t，占比85.69%。若以笔者估计的复种指数计，全国可比2013年增产粮食1.378 6亿t，川、云、苏、皖、鲁、桂、鄂、浙、豫、辽、赣11省区增产粮食占比66.20%。

随着社会经济及技术水平的不断发展提高，土地的单产在稳步提高，但耕地的复种指数在各省有升有降。一方面，大多省区耕地复种指数提升空间较大，同时多个省区现实的复种指数却在下降。这显然不是耕地的自然属性限制和经济技术水平限制的结果，而是我国各省区农业生产比较利益导致的种植积极性差异表现的结果。

农业部的一名官员提出未来我国粮食增产的3个方向：品种更新提高单产，实施高标准农田建设，减少灾害损失粮食。预计到2020年，粮食单产可以提高15～20kg。就算实现了单产提高20kg，也仅是每年提高1.1%。实际上， 2011～2014年，我国粮食单产增加速度由3.9%迅速下降至0.2%， 2014年是“11连增”期间首次单产增速低于播种面积增速，单产增产的贡献也只有22.2%。1985～2013年间我国粮食单产已经大幅提高54.37%，进一步提高单产的边际约束效应明显显现； 据范、吴的研究表明，我国复种指数尚有63.5%的增产潜力，提高复种指数应该是我国提高粮食产量的方向。屈宝香，李文娟，钱静斐的研究也认为粮食播种面积对我国粮食生产的影响程度在逐年加强，有可能在不久的将来替代单产成为第一主要因素[14]。

4 结论

进30年来，国家粮食生产重心明显北移，省区间粮食自给率差异巨大。各省区粮食产量差异明显扩大，粮食生产的省际差异主要是因播种面积差异引起。2013年粮食的实物对外依存度上升为13.08%，比价对外依存度则高达20.18%。

1985～2013年间，我国耕地面积减少了2.77%，粮食用地占耕地面积的比例减少7.55%，复种指数提高使我国农作物和粮食作物的播种面积大幅提高，但粮食作物播种面积占比仅为15.48%。大多省区耕地复种指数提升空间较大，但多数省区现实的复种指数却在下降。这是农业生产比较利益低下导致的结果。1985～2013年间，国家粮食生产是“南降北升”； 以笔者估计的复种指数计算，自2014年，我国粮食生产的潜力是“北降南升”。

1985～1998年间，粮食单产增加是粮食总产量增加的主要原因； 1998～2003年间，播种面积减少是粮食总产量减少的主要原因； 2003～2013年间，单产增加依然是增产主因，但播种面积增加的贡献明显提高。2011～2014年，我国粮食单产增产的贡献只有22.2%，进一步提高单产的边际约束效应明显显现，而提高复种指数来扩大播种面积应该是我国提高粮食产量的方向。

[1] 李茂， 张洪业.中国耕地和粮食生产力变化的省际差异研究.资源科学， 2005, 25(3): 49～56

[2] 张晋科， 张凤荣，张琳，等.中国耕地的粮食生产能力与粮食产量对比研究.中国农业科学， 2006, 39(11): 2279～2285

[3] 方修琦， 殷培红，陈烽栋.过去20年中国耕地生产力区域差异变化研究.地理科学， 2009, 29(4): 470～476

[4] 李子良， 王树涛，张利，等.经济快速发展地区耕地生产力空间格局.农业工程学报， 2010, 26(4): 323～331

[5] 邓祥征， 姜群鸥，殷芳，等.中国耕地生产力变化及其区际保护策略.农村金融研究， 2011，(12)： 5～10

[6] 陈印军， 王晋臣，肖碧林，等.我国耕地质量变化态势分析.中国农业资源与区划， 2011, 32(2): 1～5

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[8] 辜智慧. 中国农作物复种指数的遥感估算方法研究——基于SPOT/VGT多时相NDVI遥感数据.北京：北京师范大学， 2003

[9] 范锦龙， 吴炳方.复种指数遥感监测方法.遥感学报， 2004, 8(6): 628～636

[10]闫慧敏， 刘纪远，曹明奎.近20年中国耕地复种指数的时空变化.地理学报， 2005, 60(4): 559～566

[11]朱孝林， 李强，沈妙根，等.基于多时相NDVI数据的复种指数提取方法研究.自然资源学报， 2008, 23(3): 534～544

[12]汪涌， 王滨，马仓，等.基于耕地面积订正的中国复种指数研究.中国土地科学， 2008, 22(12): 46～52

[13]徐昔保， 杨桂山.太湖流域1995～2010年耕地复种指数时空变化遥感分析.农业工程学报， 2013, 29(3): 148～155

[14]屈宝香， 李文娟，钱静斐.中国粮食增产潜力主要影响因素分析.中国农业资源与区划， 2009, 30(4): 34～39

SPATIAL-TEMPORALEVOLUTIONOFCHINESEGRAINPRODUCTIONPATTERNANDARABLELANDPRODUCTIONCAPACITY*

ZhangJinzong1※，ZhuYuxin1，ZhaoFei1， 2，QianYu1， 2

(1.College of Urban and Environment, Huaiyin Normal University, Huaian, Jiangsu 223300, China; 2.College of Urban and Environment, Liaocheng University, Liaocheng, Shandong 252059, China)

The purpose of this study is to measure the grain production potential and the comparative cultivated land resources, and reveal the grain production reason of different stages in China. Based on the perspective of comparative productivity, this paper studied the spatial-temporal pattern of grain production in China, measured the contribution of multiple crop index and per unit area yield of grain in different periods, evaluated the comparable cultivated land resources, and explored the development direction of China′s grain production. The results showed that: over the past 20 years, the grain production proportion in the traditional major grain-producing provinces declined obviously with a pattern of "south low north high", planting area was the main reason for provincial differences of grain production. The provinces with the relative productivity less than 1 mainly distributed in these regions where the hydrothermal conditions were poor. The actual multiple crop index decreased obviously. From 1985 to 2013, the increase of per unit area yield of grain contributed greatly to the total grain output increase, but only 22.2% in 2014. The marginal constraint effect for further improving of per unit area yield was obvious. Therefore, to improve multiple crop index may be the direction of improving grain production of China.

grain production pattern; comparative productivity of cultivated land; contribution of production increase; comparative cultivated land; potential productivity

F326.11

A

1005-9121[2017]07010-08

10.7621/cjarrp.1005-9121.20170702

2016-06-15

张锦宗(1972—)，男，甘肃天水人，博士、副教授。研究方向：区域经济发展。Email：zhangjinzong_722@163.com

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山东省社会科学规划研究项目“山东相对欠发达地区经济格局演变及机制的实证研究”(11CJJJ01)； 江苏高校哲学社科研究项目“江苏省农民财产性收入时空特征与障碍因素研究”(2015SJB683)