范宇琛 ，陈朝阳 ，金永贵 ，华道武 ，原亚琦 ，原亚超

（1.山西农业大学 农学院，山西 太谷 030801；2.河北省农林科学院 旱作农业研究所，河北 衡水 053000；3.桃源县理公港镇农业综合服务中心，湖南常德 415711；4.桃源县佘家坪乡农业综合服务中心，湖南常德 415716）

山西被称为“世界面食之根”[1]，面食种类多样[2]，包括馒头、栲栳栳、烧麦揪片、剔尖等[3]，面食已经与山西人民饮食紧密相连。而小麦籽粒磨成的面粉是面食的主要材料之一[4]。同时，山西地处黄淮海麦区，是我国小麦的主产区之一，对于全国小麦的供应有着重要影响[5]。但随着社会环境的变迁，以及自然环境和小麦栽培技术创新[6]，虽然小麦单位面积产量屡创新高[7]，但由于播种面积的缩减[8]，导致总产量难以稳定，尤其年际间气候极端变化和小麦现代机械化推进，导致旱地小麦和小区域麦区的缩减[9]，山西小麦产量保证形势严峻。因此，明确山西省小麦播种面积与产量变化以及二者间的关系，对于政策的调控和总产量的保证有着重要意义。

前人对于山西省小麦的研究多集中在品种[10]、肥料[11-12]、播种方式[13]、播期[7]等方面。郭佳晖等[10]研究表明，太谷适宜作为黄淮北部冬麦区抗寒性鉴定试点；原亚琦等[11]、张蓉蓉等[12]研究表明，氮肥和磷肥能够提高小麦植株氮素积累量、灌浆期籽粒积累，增加籽粒产量；赵庆玲等[12]研究表明，小麦采用探墒沟播的方式可以增加花后耗水，实现增产；王江等[7]研究表明，晚播能够增加小麦有效穗数和千粒质量，增加籽粒产量。这些研究仅是局限在某一区域的小麦，而没有结合山西省小麦实际情况进行分类，如按照行政区域划分，根据不同地级市采用针对性的增产措施，进而实现山西总产量的稳定提高。因此，明确山西省小麦种植情况，对于小麦研究意义重大。

本试验以2010—2019 年山西省10 个地级市、73 个县区的小麦播种面积和产量为研究对象，分析播种面积、产量、单位面积产量随时间变化动态，以及小麦种植重心变化、播种面积与产量的关系，旨在为政府决策和小麦研究提供一定的理论基础和参考依据。

1 材料和方法

1.1 数据来源

文中省、市、县的小麦播种面积和产量数据来源于2000—2020 年《山西省统计年鉴》。

1.2 方法

1.2.1t检验 根据公式（1）进行检验[14]。

1.2.2 最小二乘法 根据公式（21）进行[15]。

1.3 数据分析

数据整理和分析采用Excel 和SPSS 20.0 软件进行。

2 结果与分析

2.1 山西省小麦播种面积、产量随时间变化动态

2010—2019 年小麦播种面积、产量t检验如表1 所示。

表1 2010—2019 年小麦播种面积、产量t 检验Tab.1 t-test of wheat sowing area and yield from 2010 to 2019

以2010—2019 年小麦平均播种面积为检验值、2010—2019 年播种面积和产量为样本进行t检验，得到表1。t值分别为-2.963、4.830，自由度均为9，双侧检验得到值分别为0.016、0.001，均小于0.05，达到显著水平；2010—2019 年样本总体达到显著水平，说明10 a 期间山西省小麦播种面积和产量变化较大。

如图1 所示，小麦播种面积逐年降低，小麦产量呈倒“W”形状。2010—2018 年小麦播种面积每年缩减；但2019 年播种面积有所回升，与2016 年面积接近。小麦产量的2 个峰值分别在2012 年和2015 年，且2012 年产量最高。可见，山西省小麦播种面积呈减少趋势；2010—2012、2012—2015 年间小麦产量上升，2015—2019 年间则是下降。

图1 小麦播种面积、产量随时间变化动态Fig.1 Change dynamics of wheat sowing area and yield over time

2.2 小麦单位面积产量变化动态

小麦单位面积产量随时间呈现倒“W”形状（图2），2 个峰值分别出现在2012 年和2017 年，且2017 年产量最高。可见，2010—2019 年间，山西省小麦单位面积产量呈先增加后降低趋势，与总产量的变化趋势一致。

图2 小麦单位面积产量随时间变化动态Fig.2 Change dynamics of wheat yield per unit area over time

2.3 播种面积与产量的拟合关系

以山西省种植小麦的10个地级市2010—2019年播种面积为横坐标、产量为纵坐标得到散点图（图3），可以根据产量高低和集中区域分为高产区和低产区；高产区的样本较少，仅20 个样本，为10 a 中运城和临汾市两地的样本数据，且分布较为零散；其余80 个样本为低产区且分布较为集中。可见，山西省小麦主产区为运城和临汾。分别进行所有样本、高产区样本、低产区样本的线性拟合，其中高产拟合方程为y=3 218.9x+3E+08（R2=0.453 6**）（P＜0.01）；低产拟合方程为y=3 902.5x+531 571，（R2=0.971 5**）（P＜0.01），说明播种面积增加，产量随之增加，且高产的离散性高于低产。整体而言，播种面积和产量拟合线性方程为y=4 256x－231 737（R2=0.971 6**）（P＜0.01），R2与低产拟合方程中更接近，可能是由于山西多地为小麦低产区。

图3 山西省小麦播种面积与产量的关系Fig.3 Relationship between wheat sowing area and yield in Shanxi province

2.4 山西省地级市小麦播种面积、产量随时间变化动态

2.4.1 地级市的播种面积动态变化 山西省在研究时间内共有10 个地级市种植小麦，运城市和临汾市种植面积远高于其他地级市，且分别计算同一地区不同年份和同一年份不同地区的变异系数，得到表2，同一年份，运城市小麦播种面积最大，临汾市次之，2 个城市约占全省种植面积的82%～90%，其他地级市面积均较小，且2014—2019 年阳泉、2013—2017 年与2019 年朔州的播种面积均为0，即没有种植小麦。不同年份的变异系数相近，均在1.59～1.81 范围内；不同地区间的变异系数差异较大，由大到小排序为朔州＞太原＞阳泉＞吕梁＞晋中＞长治＞忻州＞晋城＞临汾＞运城，最高是1.59，最低是0.08。可见，运城市和临汾市播种面积较大，且年际间变化较小。

表2 不同地级市的播种面积动态变化Tab.2 Dynamic changes in sowing area of different prefecture-level cities 万hm2

2.4.2 地级市小麦产量变化动态 运城市和临汾市小麦产量远高于其他地级市，且分别计算同一地区不同年份和同一年份不同地区的变异系数，得到表3，同一年份，运城市小麦产量最高，临汾市次之，两城市约占全省小麦产量的81%～91%，其他地级市产量均较小，且2014—2019 年阳泉、2013—2017 年和2019 年朔州的产量均为0，即没有种植小麦。不同年份的变异系数相近，均在1.56～1.78 范围内；不同地区间的变异系数差异较大，由大到小排序为朔州＞太原＞吕梁＞忻州＞晋中＞阳泉＞长治＞晋城＞运城＞临汾，最高是1.15，最低是0.09。可见，运城市和临汾市小麦产量较大，且年际间变化较小。

表3 不同地级市的小麦产量动态变化Tab.3 Dynamic changes in wheat yields in different prefecture-level cities 万t

2.5 小麦播种面积变迁

分别以2010、2019 年山西省县域小麦播种面积进行插值，并计算小麦的种植重心，得到图4，结果表明，2010、2019 年的小麦种植重心均在临汾市，但是位置不同，2 个位置相距12.12 km。与2010 年相比，2019 年小麦种植重心向西南方向移动。可见，山西省小麦种植的重心向西南方向偏移。

图4 小麦种植重心变迁Fig.4 Change in the planting center of gravity of wheat

3 结论与讨论

产量是小麦生产的重要指标[7-9,11-13]，而其播种面积直接影响其籽粒产量[16]。本研究t检验结果显示，2010—2019 年播种面积和产量总体均达显著水平，说明近10 a 小麦播种面积和产量变化较大。全省播种面积逐年下降，可能是由于省内第二、第三产业发展速度较快，对第一产业的土地产生竞争所导致[17-23]；而2019 年播种面积回升，可能是农业产品直播带货的兴起，一定程度上带动了农业的发展[19]。全省总产量和单产均呈现先增加后降低的趋势，二者变化趋势一致说明单产是影响总产量的主要因素；此外总产量峰值时间早于单产，最高总产量和单产分别在2015 年和2017 年处取得，说明降水、无机化肥、土壤肥力等是影响总产量的关键因素[24-25]，而其影响机制和效果还需要更多数据进行分析验证。值得注意的是，在种植面积减少的情况下，2012 年单产和总产量远高于前后年的情况，可能是由于该年自然降水较高，且降水高峰期在小麦需水期，促进小麦的生长发育[13-14]。可见，在播种面积逐年下降，单产突破有利于保证产量。

播种面积与籽粒产量呈显著正向关系[16,21,24,26]。本研究对2010—2019 年山西省种植小麦10 个地级市的播种面积和产量绘制散点图，根据离散性分为20 个样本的高产区和80 个样本的低产区；进一步对所有样本、高产、低产进行线性拟合，方程斜率均为正，且检验均达到极显著水平，但高产区离散性较大，方程仅能表示40%变异，且高产区是临汾市和运城市10 a 产量。因此，高产区年际间产量不稳定，这可能是长期施用无机化肥导致地力下降[25,27]，或长期播种导致小麦品种退化[28]和种子纯度下降[29]，其还需要进行进一步研究。可见，要在运城和临汾要进行稳产，其他地级市需要进行高产。

进一步对地级市的播种面积、产量的统计分析说明，年际间的变异系数差异较小，即山西省所有地级市播种面积和产量的趋势变化存在一致性；而不同地级市间的变异系数差异较大，其中临汾市和运城市的变异系数较小，且播种面积和产量较高，故运城市和临汾市为山西省小麦主产区。不同地级市间播种面积变化可能是由地理和社会的因素所导致，运城和临汾地势较为平坦，且水资源较为丰富，满足小麦机械化生产和生长发育[22-24]；朔州、忻州等水资源多为非农业用水[22]；太原作为省会城市，晋中作为临近太原城市，第二、第三产业与第一产业间竞争较大[20]；吕梁、长治、晋城麦田分散，且旱地小麦比例较大，农业机械化难以推进，人力成本较高[22-23]。不同地级市间产量差异可能是由于人力投入导致产量的经济效益降低[20,27]，忻州、朔州等地级市产量下降，而临汾和运城由于机械化推进，经济效益较高[9,20,22-23,27]，小麦产量年际间变化较小。此外，相比2010 年，2019 年山西省种植重心向西南方向移动，但均在临汾市，这也为年际间变化较小提供一定依据。综上，对高产区（运城和临汾）可以进行稳产措施的推广；其他地级市年际间变化较大，即播种面积和产量潜力未进行充分挖掘，适宜推广高产措施。

本研究通过对2010—2019 年间山西省10 个地级市的小麦种植面积和产量进行统计分析，发现10 a 间山西省播种面积随时间缓慢下降，2019 年有所回升，小麦产量和单位面积产量均是先增加后降低，单产的突破有利于保障产量；不同地级市播种面积和产量差异较大，其中运城和临汾的面积较大、产量较高，且年际间变化较小；播种面积和产量拟合方程表明，临汾和运城的高产区产量离散性较大，需要稳产，种植重心向西南方向迁移，其他地级市为低产区，则需要高产。