日照市粮食生产的时空特征演变——基于耕地因素分解的视角

史洋洋,李 敏,吕 晓,陈昌玲(.曲阜师范大学 地理与旅游学院,山东 日照 276826;2.国土资源部海岸带开发与保护重点实验室,江苏 南京 20024;3.南京农业大学 土地管理学院,江苏 南京 20095)

日照市粮食生产的时空特征演变
——基于耕地因素分解的视角

史洋洋1,2,李 敏1,吕 晓1,2,陈昌玲2,3
(1.曲阜师范大学 地理与旅游学院,山东 日照 276826;2.国土资源部海岸带开发与保护重点实验室,江苏 南京 210024;3.南京农业大学 土地管理学院,江苏 南京 210095)

“藏粮于地”是新时期我国保障粮食安全的重要战略决策。分析山东省日照市粮食生产的时空演变规律,基于LMDI方法对影响粮食生产的耕地利用因素进行分解,可为优化地方耕地保护策略、保障粮食安全提供决策依据。结果表明:自2005年以来,日照市粮食生产地域分化特征显著,各区县影响粮食生产变化的主导因子不同:粮食单产减少是东港区粮食减产的首要因子;复种指数增加是拉动岚山区粮食生产的主要因素;耕地面积变化是造成东港区和莒县粮食变化的主导因子。政府应严格落实耕地占补平衡、土地用途管制,保证耕地质量,提升规划管控效果;不断提升耕地的规模化经营水平,走节约集约化道路;促进耕地利用转型升级,挖掘耕地资源潜力。

粮食生产;耕地因素分解;时空特征;日照市

1 引言

耕地资源对稳定社会经济秩序、保障粮食生产和生态环境安全至关重要[1]。改革开放以来,我国经济发展迅速,非农产业的土地需求日益增长,尤其是伴随着新型工业化、城镇化的快速推进,建设占用耕地和生态退耕导致耕地利用“非粮化”趋势日益明显[2,3]。虽然耕地占补平衡、土地用途管制在一定程度上保护了耕地资源,但是补充耕地存在来源广与质量低等问题,部分地区特别是沿海地区“占优补劣”现象十分明显[4-6],加之耕地重用轻养,化肥和农药的过度滥用导致土壤板结、耕地质量下降和生态环境退化，严重威胁到粮食安全[7]。为此,《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》明确提出要实施“藏粮于地,藏粮于计”的粮食安全战略[8],特别是2017年我国提出在进一步深化农业供给侧结构改革的大背景下[9,10],辨识区域粮食生产的时空特征,厘清耕地利用因素与粮食生产之间的作用机制,保障该战略高效实施以及我国粮食生产安全具有重要的理论意义和现实意义。

当前,耕地利用与粮食安全已经成为研究土地的热点问题[11]。围绕该问题,已有研究多是基于H-P滤波法、粮食产量趋势预测等分析粮食产量的波动[12-14],但这些方法仅能反映粮食产量的时间阶段特征,无法辨识粮食产量的空间格局及其地域分化特征。根据已有研究[15,16],基于LMDI的分解方法能够把粮食生产的耕地利用因素分解为规模、结构、强度、程度4种效应,能更全面地反映区域粮食生产的耕地因素响应。在该方法的基础上,分析全国和省级层面耕地利用与粮食生产关系的成果大量涌现[17-19],而市县级层面的研究相对较少。基于此,本文选择山东省日照市作为研究区域,通过分析2005—2014年日照市粮食产量的时间阶段性特征,比较各县(区)粮食生产空间格局。基于LMDI方法对影响粮食产量的耕地利用因素进行分解,结合社会发展阶段与区位特征分析耕地利用方式变化的原因,提出相应的发展策略以期合理利用耕地资源,为区域粮食生产安全和农业供给侧结构改革提供科学依据和参考。

2 研究区概况

日照市位于118°25′—119°39′E、35°04′—36°04′N,地处中国大陆沿海中部、山东半岛东南部,东临黄海,与日本、韩国隔海相望,西接临沂市,北与青岛市、潍坊市接壤,南与江苏省连云港市毗邻。日照市下辖东港区、岚山区、五莲县和莒县,土地总面积5350km2,其中莒县面积最大,占日照市土地总面积的36.44%。该市地处温带季风气候和海洋性气候交汇区域,气温适中、光热水充足、无霜期长、四季分明,综合自然条件优越,素有“水上运动之都”与“东方太阳城”的美誉,是联合国宜居城市之一。

该地区是山东半岛城市群、山东半岛蓝色经济区的重要组成部分,经济发展水平较高、临海产业发达、区位优势显著。2016年末，全市总人口299.72万人,城镇化率为56.86%;地区生产总值(GDP)达1802.49×108元,较上年增长了8.1%,增速高于全国同期水平,人均地区生产总值为62358元;产业结构不断优化升级,第一、二产业和第三产业所占比例分别为8.1%、47.3%和47.6%;全市农用地面积42.89×104hm2,其中耕地面积23.08×104hm2,人均耕地面积0.08hm2,十分逼近联合国粮农组织(FAO)划定的0.05hm2警戒线,粮食生产和耕地资源保护形势不容乐观。

3 研究方法与数据来源

3.1 研究方法

粮食总产量Q计量模型为[20]:

Qc=Pc×Ac=Pc×Lc×qc×kc

(1)

式中,Q为粮食总产量(kg);P为单位播种面积粮食单产(kg/hm2);A为粮食播种面积(hm2);L为耕地面积(hm2);q为粮耕指数(%);k为复种指数(%);c为日照市各县(区)。

借鉴经济合作与发展组织(OECD)对GDP取对数的因素分解思路[21],分解日照市粮食产量模型,研究影响粮食生产的4种耕地因子对粮食产量的影响,方法是基于LMDI方法[22]对c地区基期到末期粮食产量模型两边取对数:

Q0=P0×L0×q0×k0lnQ0=lnP0+lnL0+lnq0+lnk0

(2)

Qt=Pt×Lt×qt×ktlnQt=lnPt+lnLt+lnqt+lnkt

(3)

由式(3)可得:△lnQc=△lnPc+△lnLc+△lnqc+△lnkc

(4)

粮食产量模型中的4个因子构成表征耕地利用的规模、强度、广度和结构4个指标:①耕地面积。可用耕地的规模及其数量是粮食生产的基本要素之一。②粮食单产。即单位播种面积粮食产量,反映了耕地集约化利用强度及水平。粮食单产除了受光温水热等自然因素的影响外,还与农业劳动力、化肥、机械等人工劳动投入有关。③复种指数。农作物的总播种面积与耕地面积的比值。指数变化不仅可以反映劳动力投入量和耕地利用广度的变化,还能反映农产品生产功能的变化状况。④粮耕指数。表示粮食作物播种面积占农作物总播种面积的比例,是反映粮食生产在整个耕地作业中的比例结构指标,可用来表示耕地的粮食生产功能变化。

粮食产量与农业生产重心的转移趋势基本一致。一般而论，粮食生产重心的迁移也是从城镇化水平普遍较高地区向城镇化水平较低地区迁移。耕地的压力大部分来自工业化和城镇化的深入推进对非农用地、休闲娱乐空间、瓜果蔬菜以及周围环境变化的需求,这也对日照市粮食生产格局的空间重构起了重要的推动作用。因此,研究耕地利用的规模、强度、广度和结构4个指标变化的时空差异,能更好地了解粮食生产的变化过程。

3.2 数据来源

本研究涉及的日照市各县(区)的粮食总产、单产、农作物播种面积、粮食播种面积和耕地面积均来自于2005—2014年的《日照市统计年鉴》。将收集到的数据按照2005—2014年的时序逐年排列,然后应用Excel、Spss等统计分析软件对各指标数据信息进行处理。此外,为排除自然灾害等非耕地利用因素对粮食生产的影响,基于LMDI方法对各区县的耕地因子分解取2003—2012年、2004—2013年、2005—2014年三组数据的平均值,并由此重新生成对应年份的粮食总产量,以保证因素完全分解时的可解释性[16]。

4 粮食生产的时空变化特征

4.1 粮食生产的时间变化特征

以2005年的粮食生产指标值为基数,以2008年和2010年为两个时间节点,日照市的粮食生产经历了一个由平稳增长到快速增长再到快速下降的过程。2005—2008年为第一阶段,这一阶段粮食产量稳定增长。由于城镇化过程的快速推进,大量耕地被占用的同时也影响了粮食产量,但同期由于生产水平的提高特别是化肥、农药、机械等人力的投入,增加了土壤肥力,导致粮食单产的增加进而拉动了粮食总产量,因此粮食总产量仍处于稳中有升的状态。2008—2010年是第二阶段,这一阶段粮食产量快速增长。2008年以后由于耕地保护成效开始显现,日照市通过土地整理、土地开发等使研究区内耕地面积上升,并保持在一个相对稳定的水平。相较于上一阶段,耕地面积和粮食单产的增加一并拉动粮食总产量,使粮食产量快速增长。2010—2014年是第三阶段,这一阶段粮食产量快速减少。耕地面积基本稳定,粮食单产、复种指数和粮耕指数共同影响粮食总产量,2010—2012年复种指数和耕作指数变化不明显,日照市的粮食总产量随着粮食单产的降低而减少,2012年后粮食单产趋于稳定,日照市粮食总产量随着粮耕指数和复种指数的快速下降而急剧减少(图1)。

图1 2005—2014年日照市粮食生产因子过程

4.2 粮食生产的空间演化特征

根据日照市的行政区划,将日照市划分为东港区、岚山区、五莲县和莒县四个区域。从图2可见,以2005年的指标值为基数,东港区粮食波动走势出现两个明显的峰值;岚山区和五莲县粮食波动相似,即2005年起粮食产量平稳上升,2012年骤降,2013年达到最小值;莒县在2011年之前粮食产量上升,2011年后粮食产量急剧下降,2013年趋于稳定。对各区域进行分析,东港区粮食单产在2005—2010年稳定上升,2010—2011年急剧下降,此后在0.72左右波动,对粮食总产量影响显著;耕地面积持续减少,2013—2014年有所回升;粮耕指数基本稳定,降低不明显;粮食总产量受复种指数的影响显著,随复种指数的波动而响应。岚山区耕地面积和粮耕指数变化不大,粮食单产呈波动减少趋势,2013年复种指数降低导致粮食产量降低。

图2 2005—2014年日照市四大区域粮食生产因子过程

五莲县粮耕指数和粮食单产波动幅度较小,相较于2008—2009年复种指数大幅度的降低,耕地面积同期大幅增加,导致粮食总产量减少速度放缓,2012—2014年粮食总产量受复种指数影响显著。2005—2012年莒县粮食总产量受粮食单产的作用较大,随着粮食单产的波动而响应;2012—2014年粮食总产量下降主要是耕地面积和粮耕指数下降所致,其中耕地面积是主要原因。

4.3 粮食生产的地域分化特征

根据粮食产量的增减趋势分析,2005年以来日照市粮食生产呈现明显的地域分化特征。根据粮食总产量的变化可以划分为粮食增产区(△Qgt;0)和粮食减产区(△Qlt;0),其中东港区和莒县属于粮食减产区,五莲县和岚山区属于粮食增产区(表1)。粮食减产区——东港区的粮食减产是因为强度、广度和结构3种因素的叠加效应所致;莒县粮食总产量降低的主要原因是城镇化进程快速推进,建设用地占用耕地导致耕地面积减少。粮食增产区——岚山区粮食总产量增加是由于广度和结构两种因素共同作用的结果;五莲县粮食总产量增加主要是由于土地整理、土地开发等增加了耕地面积,使粮食总产量提升。

表1 2005—2014年日照市粮食生产变化的耕地因子分解

注:*表示影响粮食产量变动的首要因子项。

5 粮食生产的耕地利用因子分解

5.1 耕地利用强度

2005—2014年,基于全市的平均水平,耕地面积增加对粮食产量的正向作用总体上难以抵消粮食单产对粮食产量的负向作用,粮食总产量有所减少。耕地利用强度是影响全市粮食产量的首要因子项,粮食单产下降直接导致全市平均水平粮食总产的下降(表1)。各区域粮食单产变动差异明显:莒县是传统的粮食生产基地,农业生产的条件好、单产水平高,在研究期内只有莒县的粮食单产总体处于增长趋势。东港区和岚山区的粮食单产水平在全市处于较高的水平,但在2010年以后,两个区域的粮食单产开始急剧下滑,这与该地区经济快速发展、城镇化水平的提升和产业结构优化升级紧密相关,尤其是这两个区域第三产业——旅游服务业的快速发展,对农业稳定发展产生一定的冲击,导致粮食单产急剧下降。2005—2014年五莲县的粮食单产一直处于较低水平且波动幅度较小,分析主要是该地区耕地质量较低所致。

5.2 耕地面积

2005—2014年,基于全市平均水平来看,日照市的耕地面积呈现出增加趋势,但增加量不大,主要是通过土地整治项目增加耕地数量,其中五莲县增加的耕地面积最多。通过分析可见,土地整治项目整理出的耕地面积不仅弥补了莒县和岚山区耕地减少的数量,还使日照市耕地面积整体增加,进一步验证了土地整治是增加区域耕地面积的有效手段[23]。2005—2014年，日照市通过土地整治项目共增加了耕地面积3995.44hm2,有效促进了粮食产量提高。土地整治增加区域耕地面积的同时,工业化、城镇化的快速推进导致大量耕地被建设用地占用,因此耕地占补平衡政策决定了研究区域耕地面积的增量较小,特别是莒县和岚山区,耕地面积不增反减。值得注意的是,耕地数量是影响区域粮食产量的一个重要因素,在五莲县和莒县4个影响粮食产量的耕地因子中,耕地数量因子是对粮食变动影响最大的首要因子,因此耕地保护是有效提高粮食产量的重要手段,政府应严格落实耕地占补平衡、土地用途管制,在保证耕地数量同时兼顾耕地质量,确保粮食生产安全。

5.3 耕地利用结构

从全市来看,耕地利用结构调整对日照市粮食减产的作用明显,其负向影响仅次于粮食单产,主要表现在全市平均水平粮耕指数的调低。从各个区县层面来看,作用有正有负,成为粮食生产地域分化的重要影响因素。粮食结构性调减加剧了东港区粮食产量减少,粮耕指数降低进一步反映了东港区产业结构优化升级对粮食生产的冲击。岚山区粮耕指数的变化较小,对岚山区粮食产量的影响也相对较小。五莲县的粮耕指数降低不利于本区域的粮食生产,但由于五莲县耕地面积增加对粮食生产的正向作用弥补了粮耕指数降低对粮食生产的负向作用,因此五莲县的粮食总产量不减反增。莒县与五莲县情况相反,莒县的粮耕指数调增对粮食生产的正向作用不及耕地面积减少对粮食生产的负向作用,因此莒县的粮食总产量不增返降。

结构分化的原因主要是:①地区间耕地质量水平差异。耕地质量主要包括耕地种植农作物时对该农作物是否适应、种植环境是否污染、作物生产力大小以及耕地利用后经济效益四个方面。如五莲县粮食单产长期处于全市最低水平,原因是五莲县耕地的适应性差,作物产量小致使耕地生产粮食的禀赋下降。②城镇化水平的快速提高对种植结构产生了新的影响。由于城市的人口密度大,城市对瓜果蔬菜等生鲜农产品的需求量较大,而城市外围的耕地资源相对稀缺,导致以生产粮食产品为主的土地密集型结构向生产经济作物的园地和菜地转型升级，以满足城市生产生活的需要。

5.4 耕地利用广度

从全市平均水平看,复种指数对全市粮食总产量影响最为显著,各县区有正有负。2005—2014年,岚山区在耕地面积、粮食单产和粮耕指数都减小的情况下粮食总产依旧保持上升趋势,这主要是由于复种指数对岚山区粮食产量的正向作用。东港区的复种指数减小,很大程度上是以一种生态导向型和耕地利用功能转型为基础的结构调整。随着城镇化水平的快速提升,水土资源环境面临着极大压力,城镇居民日益增长的物质需求迫使东港区政府做出减少粮油种植面积,扩大经济作物和林木种植的决策。五莲县复种指数减小,主要由于以旅游业为代表的第三产业发展,借助五莲山、九仙山等风景观光区,减少农耕作物的种植,转而种植观赏性作物,以促进旅游业的发展。莒县是传统的粮食生产基地,农业生产的条件好,因此复种指数变化不明显。

6 结论与政策建议

6.1 结论

从粮食生产的时空演变过程上看,2005—2012年耕地面积和粮食单产是影响日照市粮食总产的主要因素,其中2005—2008年耕地面积对粮食生产起负作用,原因是工业化和城镇化快速发展导致大量耕地向建设用地转型。2008—2012年由于耕地保护成果显现,研究区内耕地面积上升,耕地总量处于相对平稳的状态,粮食单产成为影响总产的主要因素。2012年以后影响粮食产量变化的因素变为复种指数和粮耕指数共同作用的结果。2005年以来,粮食生产的地域分化显著,耕地面积减少导致莒县粮食生产萎缩;粮食单产、粮耕指数和复种指数调减,导致东港区粮食生产减少。复种指数调高,促使岚山区粮食生产功能渐趋强化;耕地面积增加使五莲县粮食总产量增加。

从粮食生产的耕地因素分解上看,2005—2014年日照市平均粮食产量水平降低,全市平均水平的粮食单产降低成为影响全市粮食总产降低的首要贡献因子;同期各县区粮食单产变化有负有正,其中东港区粮食单产减少最快,粮食单产已经成为构成东港区粮食减产的首要贡献因子。东港区和五莲县耕地面积增加,岚山区和莒县耕地面积减少,其中五莲县和莒县耕地面积变化最大,耕地面积成为两地粮食总产量变化的首要贡献因子。各区县复种指数正负分化显著,复种指数成为岚山区粮食产量增加的主导因子。粮食结构性变化对各县区粮食总产量的影响不大。

6.2 政策建议

主要是:①五莲县和岚山区由于耕地资源丰富,通过土地整治、土地开发等使得耕地面积进一步扩大,是日照市粮食主产区。这两个地区发展潜力巨大,未来在一定时期非农人口及产业应尽量向沿交通轴线的中小城镇和大城市集聚,以减少耕地资源的压力;大力推进城镇经济发展,使更多农业人口转化为非农人口,努力实现耕地的规模化经营,走节约集约化道路。②东港区作为日照市政府驻地,具备较高的城镇化水平,耕地面积总量趋于稳定并有少量增加。这一区域人口密度大,对耕地的生态环境功能和果蔬品需求旺盛,所以应当在保全耕地粮食生产能力的前提下,促进耕地生产功能向生活服务和生态功能转型升级,不断挖掘耕地资源的潜力。③莒县粮食生产的水土资源优势明显,粮食单产、复种指数和粮耕指数较高。近年来该区域城镇化高速发展,耕地资源面临极大压力,耕地面积有减少的趋势。政府应严格落实“耕地占补平衡、土地用途管制”,通过划定永久基本农田稳定粮食生产面积,不断提升耕地保护的规划管控绩效以减少土地资源的压力,通过完善法律法规严惩违法占用耕地。

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EvolutionofTemporal-spatialCharacteristicsofGrainProductioninRizhaoCityofShandongProvince——FromthePerspectiveofFactorDecompositionofArableLandUse

SHI Yang-yang1,2,LI Min1,LXiao1,2,CHEN Chang-ling2,3
(1.School of Geography and Tourism,Qufu Normal University,Rizhao 276826,China;2.Key Laboratory of the Coastal Zone Exploitation and Protection,Ministry of Land and Resource,Nanjing 210024,China;3.College of Land Management,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China)

“Storing grain on the ground” was a great important strategies for grain security in the new era of China.To analyze the spatio temporal variations of grain production in Rizhao City of Shandong Province,this paper used the LMDI approach and decomposed the factors of arable land use of grain production.The results showed that the regional disparity of grain production in Rizhao City was remarkable since 2005.The leading factors of grain production change in different districts and counties were different such as the intensive cultivation was the most remarkable factor in Donggang,the increase of multiple-crop index was the main factor driving grain production in Lanshan and the change of arable land area had the greatest impact on the change of grain production in Donggang and Juxian.The government should strictly implement the policy of arable land occupation-supplement balance,place a strict control on the usages of land,ensure arable land resources quantity did not reduce and the quality did not decline,and improve planning control effect,and constantly upgrade the scale of arable land and take the road of economical and intensive utilization,promote the transformation of arable land use and tap the potential of cultivated land resources.

grain production;arable land use;temporal-spatial characteristics;Rizhao City

10.3969/j.issn.1005-8141.2017.10.006

F307.11

A

1005-8141(2017)10-1183-05

2017-08-17；

2017-09-21

国家级大学生创新创业训练计划项目(编号:201410446035)。

及通讯作者简介：史洋洋(1994-),男,山东省新泰人,硕士研究生,研究方向为土地利用管理与GIS研究。