影响我国气候旱区粮食生产能力的灰色关联分析*

李志红，谢东辉

(1.唐山学院，河北唐山　063000； 2.河北大学，保定　071002)



·粮食安全·

影响我国气候旱区粮食生产能力的灰色关联分析*

李志红1，谢东辉2※

(1.唐山学院，河北唐山063000； 2.河北大学，保定071002)

文章根据投入产出分析的相关理论，结合其他学者的研究成果，确定了影响气候旱区粮食生产能力的主要因素。包括粮食作物播种面积、粮食作物种植结构、粮食单位面积产量、有效灌溉面积、农业从业人数、农用化肥施用折纯量、农业机械总动力及受灾面积、财政对粮食直接补贴资金额、年均降水量等。通过选取2000～2013年统计数据，运用灰色关联分析法，对这些因素与气候旱区粮食总产量进行相关性分析，表明财政对粮食直接补贴资金额、农用化肥施用折纯量、粮食单位面积产量、玉米播种面积占粮食作物播种面积比例及受灾面积与粮食产量高度相关，对提升粮食生产能力的影响较大； 小麦播种面积占粮食作物播种面积比例、农业机械总动力、有效灌溉面积、农业从业人数、粮食作物播种面积、年均降水量都与粮食产量中度相关，对提升粮食生产能力的影响较小。因此应继续推行政府对粮食直接补贴政策、增加政府对粮食直补资金，同时，增加物质投入、提高农业科技水平、改善农业灌溉条件、调整粮食种植结构、提高粮食单位面积产量、减少受灾面积来提升粮食生产能力，增加粮食产量。

旱区农业粮食生产能力影响因素灰色关联分析关联度

1　旱区的含义及范围

1.1旱区的含义

关于干旱的含义，一般是从气候干旱与气象干旱两方面来解释，气候干旱指蒸发量远大于降水量的一种气候类型，而气象干旱指某一区域或某几个区域在某一具体时间段内降水量比通常年份的降水量显著偏少，导致该地区的经济活动、农业生产活动及人们的日常生活都受到危害的一种现象，比如季节性干旱。

关于旱区的定义，目前还没有统一的解释或界定，通常指气候干旱的地区，也指气象干旱的地区。旱区农业一般是指在该地区从事农业生产活动时降水量远小于蒸发量且水分明显的不足，并直接影响农业生产[1]。

1.2旱区的范围

我国旱区主要分为2种类型：北方气候性干旱形成的旱区与南方的季节性干旱形成的旱区，其中北方气候性干旱区主要是指昆仑山脉—秦岭—淮河以北地区，从地图上看主要包括藏、青、新、陕、甘、宁、晋、蒙、豫、冀、鲁、皖、苏及黑、吉、辽三省的西部地区； 南方季节性旱区分布主要集中在川、渝、滇、黔、藏、桂及陕南与陇南，零散分布在鄂、粤、琼、台等省，以及豫南、苏南、皖南与闽、浙等山区[2]。

我国旱区范围大，文章所指的旱区主要是由于气候性干旱形成的旱区，该旱区面积超过了全国国土总面积的1/2，其中干旱区面积占国土总面积的1/3，半干旱区面积占国土总面积的1/5。

2　旱区农业发展对我国粮食生产的贡献分析

进入21世纪以来，我国气候旱区粮食种植面积出现了先减少后又逐步上升的趋势， 2000～2004年，气候旱区粮食种植面积总体呈下降趋势， 2005～2013年气候旱区粮食种植面积出现逐步上升的趋势。气候旱区粮食种植面积占全国粮食种植面积的比重呈增长的趋势， 2008～2013年更是连续6年保持在66%； 气候旱区粮食产量从2000年2.650 6亿t增长到2013年的4.045 0亿t，产量增长了53%，粮食单位面积产量从2000年的399t/hm2提高到2013年的549 t/hm2，单位面积产量增长了38%； 气候旱区粮食产量占全国总产量的比例从2000年的57%上升到2013年的67%(表1)。这些数据说明，气候旱区粮食生产取得了可喜的成就，对我国粮食产量的贡献最大，不仅实现了粮食的自给自足而且实现了北粮南运，从根本上改变了南粮北调的格局，更作为国家粮食储备的主力军，保障了国家粮食安全。因此，发展气候旱区农业对我国粮食生产具有非常重要的作用，必须合力深挖气候旱区的农业潜能，努力提升粮食生产能力，促进粮食进一步增收增产。

表1　 2000～2013年全国与气候干旱区粮食播种面积及产量对比分析

年份全国播种面积(亿hm2)气候干旱区播种面积(万hm2)气候干旱区播种面积占全国比例(%)全国产量(亿t)气候旱区产量(亿t)气候干旱区粮食产量占全国比例(%)20001.084636638.6614.62182.65065720011.060806540.9624.52642.66915920021.038916477.7624.57062.77246120030.994106209.5624.30702.56566020041.016066331.9624.69472.87446120051.042786537.3634.84022.98406220061.049586836.5654.98043.23946520071.056386919.2655.01603.21216420081.067936998.7665.28713.42716520091.089867145.2665.30823.39676420101.098767214.7665.46483.57726520111.105737261.8665.71213.79326620121.112057305.4665.89583.92356720131.119567360.7666.01944.045067 数据来源:《中国统计年鉴2001～2014》相应数据整理

表2　影响粮食生产能力的主要因素指标表

序号项目衡量指标1自然资源粮食作物播种面积、有效灌溉面积2劳动力用农业从业人数3物质农用化肥施用折纯量4技术农业机械总动力5基础设施受灾面积6粮食作物种植结构小麦、玉米占粮食作物播种面积的比例7产出效率用粮食单位面积产量8政策环境财政粮食直补支出资金额9气候干旱因素年均降水量

3　影响气候旱区粮食生产能力的相关因素分析

3.1因素确定

粮食生产是一个复杂的系统工程。影响粮食

生产能力的因素非常多，一般而言，主要有自然资源、人力投入、物力投入、技术水平、基础设施及政策环境等，通过因子分析法对影响粮食生产能力的各因子进行了初步的筛选与分析，最终确定了以下几个因素进行定量分析[4-10]，具体见表2。

3.2影响粮食生产能力的各因素与粮食产量的灰色关联分析

该文主要通过灰色关联分析法来确定粮食产量与各因素之间的相关性，并对相关性的大小进行排序。选取2000～2013年气候旱区的粮食播种面积、单位面积产量、有效灌溉面积等11个因素为子序列，气候旱区粮食产量为母序列，来分析母序列与各子序列之间的相关性。

3.2.1灰色关联分析模型

运用灰色关联分析法，来分析母序列与各子序列之间的关系，为了分析简便，建立的灰色系统数学模型，该文主要相采用的数学模型如下；

3.2.2数据选取及说明

该文选取气候旱区16个省2000～2013年的粮食产量、粮食作物种植面积、小麦播种面积、玉米播种面积等相关数据作为基础数据，进行汇总处理得到整个气候旱区的数据。整理后的原始数据序列见表3。

表3　2000～2013年气候旱区粮食产量及各影响因素原始数据

年份粮食产量(X0)(亿t)粮食作物播种面积(X1)(万hm2)有效灌溉面积(X2)(万hm2)农业从业人数(X3)(亿人)农用化肥施用折纯量(X4)(万t)农业机械总动力(X5)(亿W)小麦播种面积占粮食作物播种面积比例(X6)(%)玉米播种面积占粮食作物播种面积比例(X7)(%)受灾面积(X8)(万hm2)粮食单位面积产量(X9)(kg/hm2)财政粮食直接补贴资金额(X10)(亿元)年均降水量(X11)(mm)20002.65066638.63554.62.378725153643.00.32840.26453897.4399379.5180856920012.66916540.93595.12.383825893837.10.31050.293583.5408180.0730755320022.77246477.73610.52.406626404041.40.30590.32820.4428083.1720890120032.56566209.53598.62.428026824217.00.29580.30713537.3413276.96801011720042.87446331.93646.82.459428204481.60.28740.32032428.9454086.2320905320052.98406537.33697.22.484829094761.70.29430.32162150.4456589.5200863920063.23946836.53769.42.501130185006.90.29520.33802415.7473897.1820833520073.21216919.23833.92.522231445249.00.29150.34693378.7464296.3630884120083.42716998.73912.52.549532135602.80.28790.34681810.64897102.8130895820093.39677145.23976.52.575333245938.00.29140.35513497.84754101.9010892420103.57727214.74060.32.603834416244.60.28840.36771863.04958107.3160983120113.79327261.84164.62.619435306542.30.28650.37821642.85224113.7960861620123.92357305.44275.12.618436346822.00.28470.39411588.15371115.7050930720134.04507360.74378.52.601136987079.00.28120.39871629.45495117.21318834 数据来源:《中国统计年鉴2001～2014》及2001～2014各省统计年鉴相应数据整理

3.2.3影响因素分析

运用灰色系统理论建立灰色模型，计算粮食产量与各影响因素之间的关联度，确定关联序，具体的计算过程主要包括初始化(无量纲化)、求序列的初值像、始点零化像等步骤，具体计算过程不再叙述[11]，计算结果见表4。

表4　气候干旱区粮食总产量影响因素的灰色关联分析

项目粮食作物播种面积(X1)(万hm2)有效灌溉面积(X2)(万hm2)农业从业人数(X3)(万人)农用化肥施用折纯量(X4)(万t)农业机械总动力(X5)(亿W)小麦播种面积占粮食作物播种面积比例(X6)(%)玉米播种面积占粮食作物播种面积比例(X7)(%)受灾面积(X8)(万hm2)粮食单位面积产量(X9)(kg/hm2)财政粮食直接补贴金额(X10)(万元)年均降水量关联度0.630.740.690.970.760.780.90.830.920.990.65排序1189276453110

从灰色关联分析的结果可以看出，粮食产量与各影响因素的关联序依次为：财政粮食直接补贴额>农用化肥施用折纯量>粮食单位面积产量>玉米播种面积占粮食作物播种面积比例>受灾面积>小麦播种面积占粮食作物播种面积比例>农业机械总动力>有效灌溉面积>农业从业人数>年均降水量>粮食作物播种面积。

(1)策环境对提升粮食生产能力的影响

该文用国家财政对粮食直接补贴的金额来反映国家政策对提升粮食生产能力的影响。研究结果表明，粮食直接补贴政策与粮食产量的关联度为0.99，二者高度相关。可见国家政策鼓励对农户进行粮食种植、从事粮食生产活动起着决定作用。

(2)物质投入对提升粮食生产能力的影响

该文用农用化肥施用折纯量来反映粮食生产中的物质投入，从灰色关联分析的结果可以看出，农用化肥施用折纯量与粮食产量的关联度为0.97，表明二者高度相关。因此，必须在保证耕地面积的情况下，提供充足的物质投入尤其是合理化肥的使用量来从事农业生产活动，才有可能获得较高的粮食总产出，反之，则影响粮食产出。

(3)粮食单位面积产量对提升粮食生产能力的影响

粮食单位面积产量与粮食总产量的关联度为0.92，表明二者高度相关。2000～2013年，气候旱区粮食单位面积产量总体呈增长的趋势，到2013年，气候旱区粮食单位面积产量比2000年提高1.38倍，全国同期粮食单位面积产量比2000年提高1.26倍，虽然气候旱区粮食单位面积产量高于全国同期水平但仍低于世界农业发达国家水平，因此必须深挖内潜，综合各种投入要素，努力提高粮食单位面积产量，才能增产，才能提升粮食生产能力。

(4)粮食作物种植结构对提升粮食生产能力的影响

调整粮食作物种植结构是增加粮食产量的有效措施之一，也在一定程度上提升了粮食生产能力。2000年气候旱区小麦播种面积占粮食作物播种面积比例为32%，到2013年此比例下降到28%，相反， 2000年气候旱区玉米播种面积占粮食作物播种面积比例为26%，到2013年此比例上升到39.87%。在这段时期内，气候旱区粮食总产量增长了53%，而玉米播种面积占粮食作物播种面积比例与粮食总产量的关联度为0.9这明显高于小麦播种面积占粮食作物播种面积比例与粮食总产量的关联度0.78，充分说明，调整粮食作物种植结构可以增加粮食产量，提升粮食生产能力。

(5)农业基础设施投入对提升粮食生产能力的影响

受灾面积与粮食产量的关联度为0.83，表明改善农业基础设施的投入，可以减少受灾面积，减少损失，气候旱区2000年的受灾面积为3 897.4万hm2， 2013年受灾面积为1 629.4万hm2，与2000年相比，受灾面积减少了2 268.0万hm2。因此，政府要支持农业基础设施的改善，以减少受灾面积，保证粮食稳产增产。

(6)农业科技投入对提升粮食生产能力的影响

农用机械总动力与粮食产量中度相关，表明可以一方面努力增加农业机械的研发，促进农业生产的机械化程度，另一方面政府对购买农用机械实行补贴政策，鼓励农民提高粮食种植的机械化程度，来提升粮食生产能力。

(7)自然资源投入对提升粮食生产能力的影响

有效灌溉面积与粮食产量的关联度为0.74，表明发展灌溉是保证粮食稳产、增产的有效途径之一。2000年气候旱区有效灌溉面积占粮食作物播种面积的比例为53.5%，到2013年，有效灌溉面积占粮食作物播种面积的比例为59%，说明需要进一步建设农田水利工程，改善农田灌溉条件，为增加粮食产量提供有利的自然资源条件。

在该文选取的几个因素中，虽然粮食作物播种面积与粮食产量的关联度最低，为0.63，但粮食播种面积是基础，只有保证有效的粮食种植面积，才有可能利用各种投入，来达到最大的粮食产出。因此必须保障粮食播种面积这条红线不能越过。

(8)劳动力投入对提升粮食生产能力的影响

农业从业人数与粮食总产量的关联度为0.69，必须在保证粮食播种面积的情况下，提供充足的人力、物力投入来从事农业生产活动，尤其是粮食生产经营活动，才有可能获得较高的粮食总产出，反之，影响粮食产出。

(9)气候因素对提升粮食生产能力的影响

虽然年均降水量与粮食产量的相关度为0.65，但气候因素为不可控因素，也无法改变其对粮食作物的影响，但可以做好防涝防旱工作，尽最大努力减小气候因素对粮食生产的影响。

4　结论与对策

4.1结论

气候旱区农业发展对提升我国粮食生产能力具有重要作用。实证分析表明，财政对粮食直接补贴资金额、农用化肥施用折纯量、粮食单位面积产量、玉米播种面积占粮食作物播种面积比例及受灾面积与粮食产量高度相关，对提升粮食生产能力的影响较大； 小麦播种面积占粮食作物播种面积比例、农业机械总动力、有效灌溉面积、农业从业人数、粮食作物播种面积都与粮食产量中度相关，对提升粮食生产能力的影响相对较小。由于耕地资源有限，粮食生产又是一个复杂的系统工程，必须使各投入要素合理配置，才能达到最大的产出，所以，努力增加物质投入、提高农业科技水平、改善农业灌溉条件、调整粮食种植结构、提高粮食单位面积产量、减少受灾面积是提升粮食生产能力的有效途径。

4.2对策

4.2.1实行各种惠农政策，提高农民种粮的积极性

(1)在国家财政承受范围内，继续推行政府对粮食直接补贴政策，增加粮食直接补贴资金额，调动农民生产积极性。民以食为天，粮食是人民生活最基本的必需品。广大农民作为粮食的最主要的生产者，肩负着保障人民基本生活与国家粮食安全的重任。因此，加大对粮食直接补贴政策，进一步提高农民生产积极性，对促进粮食的稳产增产具有决定作用。

(2)继续实行对农用机械的补贴政策。对农民购买农用机械进行补贴政策，一方面可以减轻农民负担，提高农业生产的机械化程度，有利于提高粮食生产能力； 另一方面，更体现了党中央、国务院对农民的关怀、关心农业生产。

(3)进一步改善农业基础设施建设，促进粮食生产。政府增加对农业基础设施建设的扶持力度，一方面完善政策，尤其支持农业交通建设与水利设施的建设，确保农业发展基础设施先行，做好基础设施建设的保障工作； 另一方面，继续增加对农业基础设施建设的资金、人力扶持力度，确保各项农业基础设施建设在计划内完工，为农业生产奠定良好的基础。

(4)支持农业科技的发展，大力推广农业科技在粮食生产中应用。实践证明科学技术是第一生产力。政府出台鼓励政策促进农业科技的研发，并将研究成果在农业生产中推广应用，有利于提高粮食生产效率。在农业科技成果推广应用过程中，要通过典型示范、政府补贴等各种方式，让农民朋友切实看到新科技的好处，这样有利于农业新科技的推广，从而有利于提高粮食生产能力。

4.2.2优化粮食种植结构

实证分析表明，调整粮食种植结构，可以提升粮食生产能力，增加粮食产量。因此，根据各地的气候、温度、土壤、降水量、日照等实际情况，因地制宜，合理调整与优化粮食种植结构，从而达到稳产增产的目的。

[1]山立，邹宇锋.我国旱区农业的地位和发展潜力及政策建议.农业现代化研究， 2013，(4)： 425～430

[2]王立祥， 张永科，高茂盛.关注旱区农业发展提升我国粮食生产能力.中国农作制度研究进展, 2008，(1)： 008～009

[3]李茂. 河南省耕地和粮食灰色关联分析.地理科学进展, 2002，(2)： 163～167

[4]郝慧梅， 任志远.影响区域粮食生产的主要相关因素分析——以包头市为例.干旱区研究， 2005, 22(3): 391～394

[5]刘思峰等. 灰色系统理论及其应用.科学出版社, 2010，(5)： 152～153

[6]段小红， 王化俊.甘肃省粮食综合生产能力不同阶段的影响因素分析.中国农业资源与区划， 2011，32(6)： 50～55

[7]王国强， 宋艳华.基于耕地质量数量的河南省粮食生产能力研究.中国农业资源与区划， 2012, 33(1): 49～55

[8]周惠秋. 影响东北地区粮食综合生产能力的因素分析.调研世界, 2006，(2)： 47～49

[9]冯彬彬. 河南省耕地变化对粮食生产能力的影响.咸阳：西北农林科技大学， 2010： 38～41

[10]刘永忠， 刘齐霞等气候干旱与作物干旱指标体系.山西农业科学， 2005, 33(3): 50～52

[11]燕晓红. 陕西省能源消费及构成与经济增长的灰色关联分析.西安：西北大学， 2011： 42～45

GREY CORRELATION ANALYSIS OF THE EFFECT OF GRAIN PRODUCTIONCAPACITY IN CHINA′S ARID RIGION*

Li Zhihong1，Xie Donghui2※

(1.Tangshan College，Tangshan 063000，China； 2.Hebei University，Baoding 071002，China)

Based on the related theory of input-output analysis, in combination with the research achievements of other scholars, this paper determined the main factors affecting grain production capacity in arid regions, including food crops planting area, planting structure of grain, grain yield per unit area, effective irrigated area, agricultural workers, net agricultural fertilizer quantity, total power of agricultural machinery,disaster-stricken area, government subsidy policy for grain and average annual precipitation.According to statistical data selected from 2000 to 2013, it analyzed the total grain output in arid regions by using the grey correlation analysis. The results showed that the factors such as the government subsidy policy for grain,net agricultural fertilizer amount, per unit area yield of grain, corn planting ratio in grain planting area, and the disaster-stricken,were highly related to raising grain production capacity. Whereas, to some extent, other factors such as wheat planting ratio in grain planting area, total power of agricultural machinery, effective irrigation area, number of farmers, and crops planting area are associated with grain production capacity had less impact to improve grain production. To sum up, It put forward some suggestions, such as to continue to implement the government′s direct subsidy policy, increase the government′s grain subsidy funds, at the same time,enhance the grain production capacity, increase material inputs, improve the level of agricultural science and technology, perfect the agricultural irrigation condition, adjust grain plant structure, increase grain yield per unit area, and reduce the disaster-stricken planting area.

agriculture in arid area; grain production capacity; grain output; grey correlation analysis; connection

10.7621/cjarrp.1005-9121.20160818

2015-05-22

李志红(1980—)，女，河北唐山人，硕士研究生、经济师。研究方向：产业经济。※通讯作者：谢东辉(1976—)，女，河北任县人，统计师。研究方向：经济统计。Email：hbuxdh@163.com

F307.11; F224

A

1005-9121[2016]08-0124-06

*资助项目：河北省社会科学基金项目“白洋淀流域生态承载力预警与国土空间利用研究”(HB16LJ008)阶段性成果;2016年度河北省软科学研究计划项目“京津冀科技创新激励政策比较研究”(16456223D) 资助。