河南省粮食核心区耕地生产能力空间分布特征研究

2018-05-14任彧田洁玫陈杰

安徽农业科学 2018年22期

任彧田洁玫陈杰

摘要在河南省耕地质量等级调查与评价的基础上，测算了粮食核心区的生产能力特征以及空间分布。结果显示：河南省粮食核心区实际生产能力总产为4 560.94万t，平均单产为11 647.9 kg/hm2，实际单产最高的区域位于豫北豫西山前平原区，实际总产最高的区域位于黄淮海平原核心区。河南省粮食核心区可实现生产能力总产为10 929.80万t，平均单产为16 260.0 kg/hm2。河南省粮食核心区近期总产增产潜力能达到约1 800万t，其中黄淮平原核心区最高，达1 000万t以上，是重要的增产区域。

关键词粮食核心区；耕地生产能力；产能核算；空间分布

中图分类号 S-9 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）22-0193-05

Abstract Based on survey and evaluation of the farmland quantity grade of Henan，the paper calculated spatial distribution characteristics and production capacity of Henans core grain production region.The results are concluded as follows：The actual capacity of grain production is 45 million 609 thousand and 400 tons with an average of 11 647.9 kg per hectare.The piedmont plain of northwest Henan is the highest average yield.The highest total production yield is the core area of the Huang Huai Hai Plain.The total production capacity of grain core area in Henan Province is 109.298 million tons，and the average yield is 16 260.0 kg/ha.The grain yield increasing potential is 18 million tons with Huang Huai Hai Plains 10 million tons outstanding the most.

Key words Core grain production region；Production capacity；Productivity accounting；Spatial distribution

粮食是关系国计民生的重要商品，是关系经济发展、社会稳定和国家自立的基础，保障国家粮食安全始终是治国安邦的头等大事。耕地作为构成粮食综合生产能力的最基本要素，耕地生产能力是国家综合国力的重要组成部分，是保障国家粮食安全的基础和保证[1]。

国土资源部完成对全国耕地质量等级调查与评定工作后，国内相关专家在耕地质量等级调查的基础上，开展耕地生产能力相关方面研究。国土资源部土地整理中心结合耕地质量等别调查成果，开展了耕地生产能力核算理论方面的研究。很多学者运用3S 技術手段，开展耕地产能核算监测、信息系统开发等研究[2-7]。一些学者以农用地分等因素指标区为研究单元来核算农用地综合生产能力，分析了耕地产能的空间格局及其分异规律，探讨了各二级区内耕地产能提升的主导影响因子[8-10]。还有一些学者以农用地分等成果在产能核算中的应用为目的，探讨耕地如何做到精细化管理[11-14]。上述研究从理论方法、信息数据库构建及实践应用等方面开展耕地产能核算研究工作，得耕地产能核算工作日趋完善。

河南粮食生产核心区是河南省粮食生产的主战场，其耕地生产能力的高低对河南省粮食总产的影响举足轻重[15]。笔者依托河南省耕地质量等别调查与评定成果，首先测算了粮食核心区目前实际生产能力，对河南省粮食生产重点区域的耕地生产能力进行摸底；其次通过研究了粮食生产能力与耕地质量（等别）的关系，分区构建耕地生产能力测算数学模型，实现河南省粮食核心区不同区域可实现生产能力的计算，最后通过分析不同区域增产潜力，划定了今后河南省粮食增产的重点区域和各核心区增产的主要目标，为河南省粮食增产提供科学依据。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

河南粮食生产核心区涉及的范围较广，区内自然、社会、经济等条件差异很大，为了生产能力评价更接近实际，根据自然条件的相似和空间的连续性，结合河南省耕地质量等别评定成果，将河南粮食生产核心区划分为豫北豫西山前平原区、豫东北低洼平原区、黄淮平原核心区、南阳盆地区和淮南山地丘陵区5个分区（图1），主体范围覆盖全省的93个县（市、区），耕地面积661.76万hm2，占全省耕地面积的83.5%、基本农田面积的85%，其中国家认定的粮食生产大县68个。2014年，粮食核心区主体范围内粮食总产量482.36亿kg，占全省的比例为92%。其中黄海海平原粮食总产量378.73亿kg，占全省的72.2%；山前平原粮食总产量48.59亿kg，占全省的9.3%；南阳盆地粮食总产量55.04亿kg，占全省的10.5%。根据国土资源部发布的《全国耕地质量等别调查与评定成果》，河南省耕地质量等别范围为4～12等，平均等别为7.44等，其中粮食核心区耕地质量平均等别为7.31等，高于全省平均水平。

1.2 耕地生产能力计算方法

耕地产能包括实际产能、可实现产能及理论产能等3个方面，实际产能是耕地目前已经实现的生产能力。可实现产能是在农业生产条件得到基本保证，其他环境因素均处于正常状态时，在当地实际光、热、水、土等资源条件下，平均投入农作物所形成的正常年景能够达到的粮食产量。理论产能是在农业生产条件得到充分保证，其他环境因素均处于最优状态时，在当地实际光、热、水、土等资源条件下，农作物所能达到的最高产量。实际产能和可实现产能分别代表耕地当前的产能和耕地的近景生产能力，是该研究重点关注的内容。

1.2.1 耕地实际产能计算。

依据农业统计数据和标准粮换算系数（河南省标准粮为冬小麦，冬小麦产量换算系数为1，夏玉米标准粮换算系数为0.890 1），将各行政区指定作物统计单产换算为标准粮实际单产，再根据行政区标准耕作制度及指定作物播种面积计算实际产能，实际产能除以行政区内耕地面积得到实际单产。

1.2.2 耕地可实现产能计算。

可实现产能是目前需要重点关注的耕地生产能力，以粮食生产核心区不同区域为单位，建立抽样单元的可实现单产和相应耕地分等单元的利用等指数函数关系（表1），将所有分等单元的耕地利用等指数代入函数方程，可以获取耕地的可实现单产。依据所有分等单元的农用地可实现单产乘以相应的分等单元耕地面积核算耕地可实现总产。

2 结果与分析

2.1 耕地实际生产能力

2.1.1 分区域单产及总产。从表2可以看出，河南省粮食核心区耕地实际总产为4 560.94万t，占2014年河南省粮食总产的85%以上，是河南省粮食生产的主要区域，粮食核心区内实际生产能力平均单产为11 647.9 kg/hm2，也高于全省平均水平。其中黄淮海平原核心区实际总产和单产均为5个分区中最高，分别为2 663.94万t和12 049.17 kg/hm2，总产占粮食核心区总产比例的58.41%，黄淮平原核心区是河南省平原的主体，分布范围大，耕地质量高，是河南省粮食生产的重点区域；豫北豫西山前平原虽然实际总产位于5个分区中的倒数第二，但实际单产却在5个分区中排在第二位，说明豫北豫西山前平原耕地质量较好，但由于地处山区，耕地面积较少；淮南山地丘陵区下辖7个县（市、区），面积最小，实际单产也较低，因此实际总产在5个分区中最低；南阳盆地西部区域多为山地，多受地形、土壤等自然条件限制限制，耕地利用程度偏低，实际单产最低。

2.1.2 空间分布特征。

粮食核心区内93个县级单位实际总产总计为4 560.94万t，永城市实际总产最高，为112.10万t，南阳市西峡县实际总产最低，为8.05万t。根据93个县实际总产绘制频率直方图，以直方图上的突变位置（28.90万、52.60万、72.45万t）作为分界点，将全区93个县级的实际总产划分为4个等级，从高到低依次为一、二、三、四等（图2）。分析图2得出，实际产能总产的一等区主要分布在黄淮平原区的东南部，南阳盆地区的中南部；二等产能区主要分布在黄淮平原区中北部、冀鲁豫低洼平原区、南阳盆地东北部和淮南山地丘陵区的中北部；三等产能区主要分布在豫北和豫西的山前平原区；四等产能区主要分布在西部山区。

依据Natural Breaks（Jenks）方法，对取整之后的实际单产绘制频率直方图，以直方图上的突变位置（9 566.4、11 364.0、12 688.2 kg/hm2）作为分界点，将93个县级单位划分为4个等级区，分别将其命名为实际单产的优产区、高产区、中产区和低产区（图3）。分析图3得出，实际单产的优产区主要分布在黄淮平原中东部和太行山山前平原区，实际单产平均为13 226.49 kg/hm2。高产区主要分布在农业生产条件相对较好的黄淮平原区中部优产区周围、太行山山前平原区的东部地区及冀鲁豫低洼平原区，实际单产平均为11 899.27 kg/hm2。中产区主要分布在黄淮平原区的北部和南部、豫西山地丘陵区的东部、淮南山地丘陵区和南阳盆地的东南部，实际单产平均为10 660.94 kg/hm2。实际单产的低产区主要分布在太行山区、豫西、豫南的山区，实际单产平均为8 760.54 kg/hm2。主要原因在于实际单产的中低产区主要分布在黄泛区和山区，多受地形、土壤等自然条件限制，耕地利用程度偏低。

2.2 耕地可实现生产能力

2.2.1 分区域单产及总产。

图4是河南省粮食核心区分区域农用地可实现产能总产及单产。黄淮海平原核心区可实现总产为3 710.02万t，明显高于其他4个分区，另外4个分区农用地可实现总产由大到小依次为南阳盆地区、冀鲁豫低洼平原区、豫北豫西山前平原区、淮南山地丘陵区。而农用地可实现单产则有所不同，豫北豫西山前平原区单产为16 840.3 kg/hm2，在5个粮食核心区分区中最高，原因在于豫北豫西山前平原区耕地面积较少，多集中在水肥条件较好的区域，可实现单产较高。黄淮海平原核心区可实现单产与豫北豫西山前平原相差不大，黄淮海平原核心区作为河南省粮食的主产区，农用地产能整体水平较高。其他3个区域可实现单产排序由大到小为冀鲁豫低洼平原区、南陽盆地区、淮南山地丘陵区。

2.2.2 空间分布特征。

粮食核心区可实现单产为16 260.45 kg/hm2，明显高于全省平均水平。豫北山前平原的武陟县可实现单产最高，为19 027.77 kg/hm2，南阳盆地西部的西峡县理论单产最低，为13 029.20 kg/hm2。依据Natural Breaks（Jenks）方法，以直方图上的突变位置（15 000、16 300、17 600 kg/hm2）作为分界点，将93个县级单元的可实现单产划分为4个等级区，分别将其命名为可实现单产的优产区、高产区、中产区和低产区，如图5所示。

从图5可以看出，优产区主要分布豫北豫西山前平原区中南部的6个县（市）。该区域位于太行山山区倾斜平原，该区土体深厚，质地适中，内外排水良好，土壤肥力普遍较高，同时该区地下水资源比较丰富，优越的水土条件，使该区成为了全省理论单产最高的地区之一。高产区也主要分布在农业生产条件相对较好的黄淮海平原核心区和豫北豫西山前平原区的中部、东部地区。中产区主要分布在冀鲁豫低洼平原区和黄淮海平原核心区南部，其中冀鲁豫低洼平原区尽管地势比较平坦，但由于黄河等河流的多次泛滥，土地质量较差，因此可实现单产位于中游；黄淮海平原核心区南部的高地区地势较低，排水不畅，容易发生洪涝灾害，使该区的可实现单产受到了一定程度的影响。低产区主要分布在南阳盆地和淮南山地丘陵区。该区域虽然气候条件相对优越，但由于位于山区，土壤黏重，瘠薄上浸，适耕期短，导致该区农业生产不稳定，可实现单产相对较低。

同样依据Natural Breaks（Jenks）方法，根据可实现产能总产将河南省粮食核心区的县级单元划分为一、二、三、四等（分界点分别为45.0万、62.8万、102.5万t）。从图6可以看出，河南省粮食核心区可实现产能一等县在除了豫北豫西山前平原的其他4个分区都有分布，其中黄淮海平原核心区分布最多，为9个县；二等县主要分布在一等县的周围；三、四等县主要分布在豫北豫西山前平原区和南阳盆地北部山区；造成上述分布的原因，总产不但受产能单产影响，更受耕地面积影响，是由耕地面积和可实现单产两方面决定的。豫北豫西山前平原区单产水平高，但县域面积小，耕地面积少，所以总产不具有优势。

3 讨论与结论

3.1 讨论

耕地可实现生产能力作为近景生产能力，其与耕地实际生产能力之间的差值，可以反映耕地资源的增产潜力。通过计算可实现生产能力与实际生产能力的差值，分析不同区域单产和总产可提升潜力（图7）。从图7可以看出，豫北豫西山前平原区单产增产潜力最高，达到5 092.8 kg/hm2；其次为南阳盆地区，单产增产潜力也超过了5 000 kg/hm2；黄淮海平原核心区和冀鲁豫低洼平原区增产潜力超过4 000 kg/hm2；单产增产潜力最低的区域为淮南山地丘陵区。总产增产潜力由于受耕地面积和单产潜力两方面的影响，分布趋势与单产增产潜力有所不同。黄淮海平原核心区由于耕地面积最大，总产增产潜力也最高，达到1 046.08万t，是近期河南省增产潜力最大的区域。南阳盆地区总产潜力居第二位，一方面说明南阳盆地农用地的利用程度尚不充分，通过开展土地综合整治等工程，实际单产尚有较大的提升空间；另一方面，南阳盆地也是全省粮食产量提升的重点区域。豫北豫西山前平原虽然单产增产潜力较高，但一方面耕地面积较小，另一方面当前耕地单产已经处于较高水平，再度提升的难度相对较大。淮南山地丘陵区多种植水稻，单产潜力最低，又由于耕地面积较小，因此总产潜力也不高，说明该区近期单产和总产增产空间不大。因此，近期河南省粮食总产和单产提升的重点区域是黄淮海平原核心区和南阳盆地区域。

3.2 结论

该研究在河南省耕地质量等别调查与评价的基

础上，补充调查所需资料，首先测算河南省粮食生产核心区耕地的实际生产能力，河南省粮食核心区实际生产能力总产为4 560.94万t，平均单产为11 647.9 kg/hm2，实际单产最高的区域位于豫北豫西山前平原区，而实际总产最高的区域位于黄淮海平原核心区；其次测算了河南省粮食核心区县级、分区域和整体的耕地可实现生产能力。全区可实现生产能力总产为10 929.80万t，平均单产为16 260.0 kg/hm2，总产生产能力接近河南粮食生产核心区2020年达到6 500万t的规划目标；最后通过增产潜力分析，计算河南省粮食核心区近期总产增产潜力能达到约1 800万t，其中黄淮平原核心区最高，达1 000万t以上，是重要的增产潜力区域。

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