2003～2015年河南省粮食增产格局与贡献因素研究*

张志高，娄延军，张 玉，郭馨彤，冯 森，郑美洁

(安阳师范学院资源环境与旅游学院，河南安阳 455000)

0 引言

中国是发展中的人口和农业大国，十几亿人的粮食问题始终是头等大事，粮食安全不仅关乎居民日常生活，更是关系到国民经济发展、社会稳定和国家安全，甚至对世界经济发展和安全也至关重要[1-3]。因此，中国的粮食安全问题历来为国内外学界和政界所关注[4-5]。针对之前出现的“三农”问题， 2004年开始，中央一号文件连续聚焦“三农”问题，并实行了一系列的惠农政策，激发了农民的种粮积极性，释放了农业生产力[6]。中国的粮食生产亦从2004年开始恢复增产，至2015年已经实现了“十二连增”[7]，在此背景下，大量学者基于全国、流域和省域等不同尺度，从农业、地理、经济及气候角度对我国粮食生产格局、贡献因素、增产潜力及未来发展等方面展开了大量研究[8-12]。近年来，随着GIS技术的发展，应用探索性空间数据分析法(ESDA)、GIS和空间面板计量等方法探讨中国或区域性粮食生产格局变化的研究也日益增多[13-14]。这些研究为我国粮食生产布局优化及制定粮食发展政策提供了科学依据。但是，已有研究主要集中于国家宏观尺度，缺少粮食主产区粮食生产格局及其驱动因素的研究[15]。

河南省作为农业大省和我国重要的商品粮基地，在我国农业生产中占有举足轻重的地位，随着人口的增长以及粮食播种面积扩大难度的增加，河南的粮食生产受到了一定的影响。2004～2015年得益于粮食单产等因素，河南省粮食生产与全国同步实现“十二连增”，为中国粮食供应和粮食安全做出了巨大贡献。但是，河南省粮食生产的增产格局、增产品种及其影响因素等问题还不清楚，因此，文章基于2003～2015年河南省全省和分市两个尺度粮食作物播种面积、产量等数据，运用数理统计和GIS空间分析方法，分析河南省粮食增产状况，探讨河南省粮食增产的地域格局及其贡献因素，从而为正确地认识河南粮食“十二连增”及为进一步持续提升粮食产量提供科学依据。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究方法

1.1.1 粮食作物贡献率和增产贡献率

粮食作物贡献率指某种粮食作物产量占当年粮食总产量的比例，增产贡献率为其增产量占粮食总增产量的比例，其计算公式分别为：

(1)

(2)

式(1)(2)中，Ci、ΔCi分别为第i种作物的贡献率和增产贡献率；Pi、ΔPi分别为第i种作物的产量和增产量。

1.1.2 粮食作物增产贡献因素

粮食增产一般有两种因素：一是单产提高，二是播种面积增大[7]。常用的因素分解法有STIRPAT模型、IPAT模型、迪氏对数指标分解法(LMDI)及Kaya公式[16-17]等。其中LMDI分解法可以消除残差项，分部效应加和与总效应相一致，且具有满足因素可逆的特点，因而得到广泛应用[18]。依据LMDI因素分析法，某区域粮食增产量可以分解为单位面积产量提升导致的增产量和播种面积扩大导致的增产量之和，即：

ΔPi=ΔPsi+ΔPai

(3)

式(3)中，ΔPi为i区域内某种粮食作物期间的增产量；ΔPsi、ΔPai分别为i区域某种粮食作物由面积增加和单产提升所带来的增产量。对于ΔPsi、ΔPai两项，还可将其进一步分解得到具体的贡献量。

(4)

(5)

式(4)(5)中，Poi、Pti分别代表i区域内某种粮食作物初期和末期的粮食产量；Soi、Sti分别为i区域内某种粮食作物初和末期的播种面积；aoi、ati分别为i区域内某种粮食作物初期和末期的单产水平。

利用该公式计算出单产和播种面积对粮食增产各自的贡献产量之后，将其除以粮食增产总量可得到单产和播种面积对粮食增产的贡献比例：

(6)

(7)

Csi+Cai=100%

(8)

式(7)(8)中，Csi、Cai分别为i区域内某种粮食作物播种面积和单位面积产量对粮食增产的贡献率。为了便于播种面积和单位面积产量对粮食增产贡献率之间进行对比，依据贡献比例大小划分了较显著[50%80%]3个级别，且经确认不存在Csi、Cai均为50%的区域。

1.2 数据来源

根据我国粮食统计的实际情况[19]，该文中“粮食”包括谷物、豆类和薯类。河南省及18个地市的农作物播种面积、粮食播种面积、粮食总产量和玉米、小麦两大粮食作物的播种面积和产量等数据来源于2004～2016年《河南统计年鉴》，通过粮食的产量和播种面积计算出单位面积产量。

2 河南省粮食增产格局及其贡献因素分析

2.1 粮食增产状况

2003～2015年河南省粮食总产量由3 569.47万t增至6 067.10万 t，增加了2 497.63万 t，增长69.97%，年均增长4.52%。期间，河南粮食作物播种面积由892.33万hm2增至1 026.72万hm2，增加了134.39万hm2，增长15.06%，年均增长1.18%，其占农作物播种面积的比例也有所提高，由2003年的65.21%增至2015年的71.18%(图1)。

从图1中可看出，小麦和玉米在河南粮食生产中的地位十分突出，两大粮食作物播种面积之和占粮食总播种面积的比例由2003年的80.59%增至2015年的85.41%。小麦和玉米产量占河南粮食总产量的比重大都维持在82%以上， 2006年以后更是保持在85%以上，平均占比达到了86.42%。从绝对增产量来看， 12年间河南两大粮食作物增产量之和为2 295.84万 t，占河南粮食增产总量的91.92%，这意味着两大粮食作物对河南省粮食“十二连增”贡献巨大，小麦和玉米直接推动了河南粮食产量的增长。

图1 2003～2015年河南省农作物、粮食作物、两大粮食作物生产状况

2.2 粮食增产构成分析

从作物内部来看， 2003～2015年增产量最大的是小麦，从2003年的2 292.50万t(占粮食总产量的64.23%)增至2015年的3 501.00万t(占粮食生产总量的57.70%)，增产1 208.50万 t。增产贡献最大的也是小麦，为48.39%，稍大于玉米的43.53%。增产幅度最大的是玉米，从2003年的766.31万 t(占粮食总产量的21.47%)增至2015年的1 853.65万t(占粮食生产总量的30.55%)，增幅达141.89%(图2)。

2.3 粮食增产贡献因素分析

2003～2015年，粮食播种面积增加贡献的增产量为727.92万t，占河南省粮食增产总量的29.15%(表1)，由单位面积产量提高所贡献的增产量为1 769.71万t，占粮食增产总量的70.86%。由此可见，粮食单产提升对粮食增产的贡献率远高于播种面积的贡献，但从趋势上看，“十二连增”期间播种面积贡献率总体呈上升趋势，而单产贡献率呈下降趋势。

12年来，小麦、玉米两大粮食作物播种面积分别由480.46万hm2、238.67万hm2增至542.57万hm2、334.37万hm2，分别增长12.93%、40.10%； 小麦、玉米的单产水平分别由4 771.47kg/hm2、3 210.75kg/hm2增至6 452.67kg/hm2、5 543.78kg/hm2，分别增长35.23%、72.66%。就小麦、玉米增产贡献率来说，小麦、玉米由于播种面积扩大而导致的增产贡献量分别是346.98万 t、415.02万t，占增产总量的28.71%、38.17%； 而单产贡献的产量分别为861.52万 t、672.32万 t，占增产总量的71.29%、61.83%，因此，小麦和玉米产量的增加主要得益于单产的提升。

图2 2003～2015年河南省小麦、玉米两大粮食作物生产状况

表1 2003～2015年河南省粮食增产的累计播种面积、单产贡献状况

3 河南省分市粮食增产格局及其贡献因素分析

3.1 粮食增产分市格局

表2 2003～2015年河南省各地市粮食增产状况

图3 2003～2015年河南省粮食增产因素空间格局

从粮食播种面积来看， 2003～2015年，河南省18个地市中有17个市粮食播种面积上升、1个地市下降。从粮食播种面积占农作物播种面积比例来看，西部的洛阳和平顶山前期呈下降趋势，近3年又呈现出上升态势； 三门峡和南阳虽然占比较低，但是以较快的速度增长； 中北部的郑州、许昌、漯河和济源等地区变化相对较小，值得注意的是开封市的占比较小且增长速度较慢； 北部的鹤壁、新乡、安阳、焦作和濮阳等地，占比相对较高，并且呈现出平稳上升态势； 东南部的商丘、信阳、驻马店和周口地区呈现出波动式的快速增长态势。从粮食增产量来看， 2003～2015年间，河南18个地级市粮食产量全部处于增产状态(表2)。

从增产幅度来看(表2)， 12年来，河南省整体粮食增产幅度为66.45%，各市差异较大，驻马店增产幅度最大为126.47%，郑州增产幅度最小为17.16%，驻马店等豫东南4市增产幅度超过100%，郑州等中西部5市增幅小于50%。

2003～2015年，河南省18个地市粮食增产年份都大于减产年份。其中， 11个地市与全省同步实现了“十二连增”， 13个地市增产年份在10年以上，只有郑州、洛阳、平顶山、三门峡和济源5地市增产年份在10年以下。商丘、信阳、周口和驻马店4地市在实现了“十二连增”的同时，粮食增产幅度超过100%，为河南省粮食安全做出了重要的贡献。

3.2 河南省粮食增产构成分地市分析

对河南18个地市两大粮食作物增产结构进行分析发现(表2)，主要由小麦、玉米导致增产的地市分别为3个和14个，玉米成为对粮食增产贡献最明显的作物，小麦的贡献相对较小。值得注意的是，信阳市作为河南省传统的水稻种植区， 2015年水稻产量达到了421.84万t，比2003年增长了221.08万 t，对信阳粮食增产的贡献率为71.92%。

3.3 粮食增产分市贡献因素分析

2003～2015年，河南省粮食作物播种面积增加的有17个地市，单产提升的有18个，播种面积和单产均出现提升的有17个。就单产和播种面积两大因素对粮食增产的贡献率来看，安阳和焦作2地市播种面积贡献相对较大，处于较显著水平； 其余16个地市单产贡献较大，其中郑州、漯河和平顶山3市单产贡献属于极显著水平。

从区域分布来看，单产对粮食增产贡献较大的地市较多、分布也较广，播种面积对粮食增产贡献较大的地市集中在河南北部地区(图3)。

3.4 粮食增产地市格局分析

粮食增产量超过300万t的地市主要集中在豫东南地区(图4)，其中周口增产量最高， 12年间粮食增产了432.96万t，占河南省粮食增产总量的17.33%； 增产幅度超过100%的地市也集中在豫东南地区，其中驻马店市增幅最大，增幅为126.47%，郑州、济源等中西部地区增幅多小于50%。南阳、商丘、信阳、周口和驻马店5市对全省粮食增产的贡献达72.59%，为河南省粮食生产的主力。这跟河南各地地理环境、资源禀赋、经济状况等密接相关，豫东南地区多平原，地形平坦，耕地面积大，水资源丰富，土地肥沃，农业在区域经济中所占比重较高； 豫中地区交通便利，经济发展及城市化进程较快，农业发展受到抑制，区内郑州市12年来粮食作物播种面积减少4.36%，为全省播种面积唯一下降的地市； 而豫西北地区多山地丘陵，区内耕地面积相对较小，农业发展条件相对较差。

图4 2003～2015年河南省粮食增产空间格局

4 结论与讨论

(1)2003～2015年河南省粮食产量增长了2 497.63万t，增幅达41.17%，小麦和玉米成为河南粮食增产的主要贡献作物。两大作物产量在12年间增长了2 295.84万t，对粮食增产的贡献率达91.92%，其占粮食总产量的比重由2003年的85.69%提升到2015年的88.26%。

(2)两大粮食作物中，玉米增产幅度达141.89%，远高于小麦的增幅，但玉米对粮食增产贡献率为43.53%，略低于小麦增产贡献率48.39%。就增产贡献量和贡献率来说，依旧是小麦占据主要地位，玉米地位明显提升。从增产区域角度看，河南省18个地市中， 14个地市主要由玉米增产所致，而主要由小麦增产所致的仅有3个。

(3)粮食增产的主要贡献因素为单位面积产量提升和播种面积的扩大，单位面积产量提升对粮食增产的贡献率为70.86%，大于播种面积扩大对粮食增产的贡献率29.14%。12年来，小麦和玉米两大粮食作物的增产主要得益于单产的提升。

(4)12年来，河南省所有地市粮食产量全部增加，其中商丘、信阳、周口和驻马店4市粮食增产量超过了300万t，同时增速超过100%，南阳市粮食增产274.22万t，豫东南地区周口、驻马店、商丘、信阳和南阳5市对河南省粮食增产的贡献为72.59%，为河南粮食增产的主力。

整体上看，河南省粮食产量“十二连增”是以单产提升为主，面积扩大为辅， 12年来，单产的贡献率呈下降趋势，面积扩大对粮食增产的贡献率整体呈上升趋势，播种面积扩大对于粮食增产的贡献不容忽视。但是经过连续多年的播种面积扩张，随着社会经济和城镇化的进一步发展，河南省后备耕地资源扩张的潜力已经大大降低，同时盲目开垦荒地还会对生态环境造成显著影响，因此，在稳定粮食播种面积的基础上，进一步提高粮食作物的单产水平是未来河南省稳定和提高粮食生产能力的重要举措。今后河南省需要进一步加强耕地基础设施建设切实提高耕地质量，提高农业灾害抵御能力，努力推广农业技术，促进农业科技在农业生产中的转化，从而提升粮食生产能力和增长潜力。

该文对河南省粮食增产的贡献因素分析主要集中于粮食产量的两大直接因素——播种面积和单产，资源禀赋、技术进步、制度或政策因素等深层次因素通过影响播种面积和单产进而引起粮食产量的变化，受篇幅所限，深层次因素对粮食增产的影响未考虑在内，有待以后进一步研究。