陕西省粮食生产时空格局变化及其对乡村聚落发展的影响

2020-11-28马琰雷振东屈雯

小城镇建设 2020年8期

马琰雷振东屈雯

摘要：本文基于陕西省“粮食基本自给”生产目标，利用2002-2017年陕西省区县单元统计数据，分2002—2007年、2007—2012年、2012—2017年三期，基于ArcGIS空间分级法研究陕西省陕北、关中、陕南三大地区粮食生产空间格局及时空演变特征；运用对数均值迪氏指数法研究不同时期各区域粮食产量变化的影响因素，以及粮食播种面积、单产对粮食增产的贡献率。研究结论为：陕西省粮食生产异化特征明显；扩大关中地区粮食种植面积将缓解陕西粮食安全与陕北、陕南生态安全矛盾；乡村聚落空间结构、空间形态整合将促进农业现代化条件下关中地区耕地从分散破碎转向集中连片。

关键词：粮食安全；粮食生产格局；增产贡献因素；乡村聚落；陕西省

doi：10.3969/j.issn.1009-1483.2020.08.007 中图分类号：TU982.29

文章编号：1009-1483（2020）08-0043-09 文献标识码：A

Spatial and Temporal Pattern Change of Grain Production and Its Influence on Rural Settlement Development in Shaanxi Province

MA Yan， LEI Zhendong， QU Wen

[Abstract] Facing the production goal of grain basically self-sufficiency in Shaanxi Province， this paper firstly used the statistical data of county-level units in Shaanxi Province from 2002 to 2017， and divided the research data into three stages： 2002-2007， 2007-2012， 2012-2017. Based on ArcGIS spatial classification method to study the spatial pattern and spatial-temporal evolution characteristics of grain production in Northern Shaanxi， Guanzhong and southern Shaanxi. Then it utilized the logarithmic mean Divination decomposition method to study the influencing factors of grain yield changes in different periods， as well as the contribution rate of grain planting area and yield to grain yield increase. The analytical results showed that： The spatial alienation characteristics of grain production in Shaanxi Province are obvious. Expanding the grain planting area in Guanzhong will ease the contradiction between grain security in Shaanxi Province and ecological security in northern Shaanxi and southern Shaanxi. The spatial structure and spatial form adjustment of rural settlements will promote the transformation of cultivated land in Guanzhong area from scattered and fragmented pattern to centralized contiguous conditions pattern under the conditions of agricultural modernization.

[Keywords] grain security； pattern of grain production； contributing factor for grain production increase； rural settlement； Shaanxi Province

引言

近期新冠疫情蔓延至全球，國际市场部分国家限制粮食出口[1]，粮食安全再次成为全球关注的热点问题。我国作为国际人口大国，粮食生产不仅关系国计民生，而且影响国际粮食战略安全[2]。2010年，Godfray等发表在Science上的文章指出全球人口的增长对粮食的需求至少再持续增加40年[3]。我国粮食安全战略的基本保障是区域粮食安全，即确保区域内能够为所有人口生产和供应足够量的粮食[4]。陕西省于1998年粮食产量达到了1300万t的历史最高水平，而2003年受退耕还林耕地面积减少、农民种粮意愿下降等多方面因素影响，粮食产量下跌至968万kg，人均粮食占有量仅为262kg，与我国20世纪60年代水平相当。2012年以后，陕西省粮食产量基本稳定在1200万t，2019年增至1231万t[5]，人均318kg，达到“基本自给”的区域粮食安全战略目标。

陕西省自然地貌分异特征明显，自北向南覆盖了黄土沟壑、关中平原、秦巴山区三大自然地貌区，农业生产条件差异巨大。关中、陕北、陕南耕地面积占陕西省总耕地面积的比例分别为47%、35%、18%，粮食产量比例则为关中占比60%，陕北、陕南各20%左右。陕北、陕南地形条件复杂，25°坡以上耕地仍有1413万亩，占耕地总量的23.65%，按照国家退耕还林政策属于退耕耕地。陕西省15°～25°陡坡耕地共760万亩，占总耕地的12.71%[6]，较难实施机械化耕作、灌溉成本高，种植粮食作物易导致水土流失、环境恶化，与陕北生态修复、陕南生态涵养的生态安全战略矛盾突出。从“生态文明”长远发展目标看，陕北、陕南生态安全战略主导区内15°～25°坡耕地将纳入退耕范围或鼓励非粮生态化种植，这意味着陕西省现状1/3耕地面积将以生态安全保障为主。

农业、农民和农村“三农”问题研究不可分割。传统农耕文明下形成的“小集中、大分散”的村落空间分布实态格局，已严重不适应现代农业生产力与生产方式的发展需求；叠加新型城镇化冲击，乡村人口减少而农宅建设量不减反增[7]。据统计，陕西省户均拥有2套宅基地以上的农户占10%，乡村聚落空废并伴随低质量无序蔓延发展状态，严重影响了粮食种植面积与标准化农田建设。由此可以看出，陕西省耕地空间格局受到了生态安全战略、粮食安全战略及新型城镇化战略三重格局影响。随着2020年陕西省各地区土地利用总体规划到达期末年限，国土空间规划工作全面开展，三部委联手协调整合“三生”空间，面向乡村振兴整合与重构的转型关口，研究并解决粮食生产与“三生”空间矛盾无疑成为行业重要任务。

为进一步明确陕西省粮食生产空间分异特征，本论文以县级单元为研究尺度，选取粮食产量、耕地面积、粮食播种面积、每公顷粮食产量、农业机械总动力及化肥使用量6个影响粮食生产的主要因子，分析陕西省2002—2017年粮食生产整体态势、增产及减产分布区域，以及主要影响因素，明确陕北、陕南生态安全战略与陕西省“粮食自给”总体目标的关系；分析关中粮食增产策略及对陕西省粮食生产格局的战略意义；根据粮食增产空间格局，提出关中粮食增产格局下乡村聚落整合与重构发展策略，引导乡村“人—地—业”在各区域均衡发展，以期为乡村聚落空间规划提供理论依据。

1陕西省粮食生产空间格局特征

1.1研究区域概况

陕西省国土总面积20.58万km2，按照自然地理特征分为陕北黄土沟壑区、关中平原区、陕南秦巴山区，共107个区县级行政单元。陕西省海拔为168～3772m，陕北多集中在800～1300m、关中400～700m、陕南1000～1800m（见图1）。主要粮食作物有玉米、小麦、水稻。

1.2 数据来源与研究方法

1.2.1 数据来源

依据2002—2018年陕西省统计年鉴数据，选取2002、2007、2012、2017年陕西省县级行政单元粮食产量、耕地面积、粮食播种面积、每公顷粮食产量、农业机械总动力及化肥使用量。统计数据根据对应年份的《陕西省统计年鉴》、各区县统计年鉴整理。陕西省區县行政区划来源于民政部2017版行政区划图，DEM数据来源于中国科学院计算机网络信息中心科学数据中心建立的“地理空间数据云”平台。由于2002、2007年无西安市碑林区粮食生产相关统计数据，统计区县单元为106个；2012、2017年无西安市碑林区、新城区、莲湖区、雁塔区统计数据，统计区县单元为103个。

1.2.2 研究方法

以2002—2007年、2007—2012年、2012—2017年三期，基于GIS分级法研究陕西省粮食生产的空间演变特征，运用LMDI模型计算粮食增产影响程度。LMDI模型即对数均值迪氏指数法（Logarithmic Mean Divisia Index Method），是由Ang在Divisia指数分解的基础上进一步提出的优化模型，最早应用于资源、能源领域，近年来被国内学者引入研究粮食生产的影响因素。周志刚等研究了1996—2012年播面单产、种植结构、复种指数、耕地面积各因素对粮食增产波动的影响[8]，封志明等分析了2003—2013年中国粮食增产贡献因素[9]，孙通等基于县级单元重点对我国粮食增产空间格局进行了分析[10]。

粮食增产因素可分解为粮食单产提升和播种面积增加，对数均值迪氏指数法计算公式如下[9]：

2粮食安全空间格局下的关中乡村转型建设路径

2.1 陕西省粮食生产空间格局时空分异特征

2002—2017年，陕西省粮食总产量总体呈增长趋势，15年间增产106万t。2007年陕西省人均粮食占有量287.77kg，低于300kg“温饱需求”线水平[11]，是粮食生产和生态保护矛盾突出时期。2012年、2017年粮食人均占有量稳定在320kg以上，实现了陕西省粮食安全战略目标（见表1）。

通过对2002—2017年陕西省县级单元粮食产量分级及空间分布情况分析可知，总体上陕西省粮食生产水平较低，主要分布在低产、较低产和中产类型格局区（见图2、表2）。

2002年低产类型包含21个县级单元，涉及人口467.8万人①，占总人口的12.96%，主要分布在陕北地区中部、关中西南部及陕南北部秦岭山区；较低产类型包含29个县级单元，涉及人口规模618.16万人，占总人口的17.12%，主要分布在陕北中部及北部、关中西北部、陕南秦巴山区；中产类型包含30个县级单元，涉及人口规模1038.93万人，占总人口的28.77%，空间分布在陕北北部、关中北部和陕南汉中平原、安康平原。

到2007年，受退耕政策影响，陕西省粮食生产为低产和较低产类型大幅度增加，低产类型包含24个县、较低产类型包含36个县，较2002年增加了10个县，增加低产类型主要分布在陕南地区东部、陕北中部。

2012年，陕西省低产类型明显减少，包含11个县，高产类型增加，包含16个县，主要是水利灌溉设施完善、机械化推广，以及陕北干旱半干旱地区粮食种植面积增加提高了粮食生产能力，增加高产类型主要分布在关中东部及陕北北部地区。

2017年，陕西省粮食总产量有所下降，高产、较高产类型空间分布趋于稳定，受生态保护及农业种植结构调整影响，陕北中部及陕南地区粮食生产能力下降，低产类型县城数量增加到18个。

2.2 陕西省粮食产量时空格局变化及影响因素分析

陕西省2002—2017年粮食产量有一定波动，从粮食产量变化空间格局看，经历了减产—增产—减产的过程，不同时期各区县粮食生产空间格局变化差异较大（见图3）。分析陕西省各区县粮食增产、减产幅度（F），影响因素及空间格局，计算2002—2017年粮食增产县平均增产幅度和减产幅度，以此为基准，划分“大幅减产”“小幅减产”“小幅增产”“同步增产”“大幅增产”5个级别，并结合农业机械总动力及化肥使用量空间变化格局，分析各地区增产、减产的影响因素（见表3、表4、图4—7）。

2002—2007年，陕西省粮食产量减少了54.82万t。陕北粮食增产县9个，关中增产县24个，陕南增产县6个，增产县与减产县之比为1：1.72。39个增产县平均增产幅度为36.59%，大幅增产县包括陕北定边县、靖边县，关中三原县、泾阳县、蓝田县、岐山县，陕南各县均增幅较小。大幅增产县增产贡献因素均显示为单产提升处于极显著水平，主要是由于化肥使用量的增加提高了粮食产量。67个减产县平均减产幅度20.68%，陕北地区中部、关中及陕南西南部地区的减产影响因素显示播种面积负增长处于极显著水平，与这一期退耕政策影响有关；陕北北部及陕南东南部地区减产影响因素显示单产降低处于极显著水平，且分布区域集中，主要是受气候灾害影响。

2007—2012年，陕西省粮食产量增加212.47万t，陕北增产县为25个（全部增产），关中增产县41个，陕南增产县28个（全部增产），增产县与减产县之比为7.83：1。94个增产县平均增产幅度30.65%，大幅增产县主要分布在陕北北部、关中东部，增产贡献因素显示单产提升为极显著水平，水利灌溉设施建设提升了土地生产能力。12个减产县全部位于关中中部及西南部秦岭北麓山区，平均减产幅度38.33%，减产因素均显示为播种面积的负增长处于极显著水平，这一时期关中西南部秦岭北麓山区县进行了非粮化种植业结构调整，在周至、太白、凤县等地区建设了猕猴桃、葡萄、蔬菜等大规模集中连片种植基地。

2012—2017年，陕西省粮食总产量减少了51.52万t，粮食增产县分别在陕北15个、关中4个、陕南19个，增产县与减产县之比为1：1.71。38个增产县主要分布于陕北、陕南，但增产幅度多为小幅增产，增产平均幅度仅8.58%，大幅增产县增产贡献因素多显示单产提升为极显著水平，同步增产及小幅增产县的增产贡献因素显示单产提升为中等显著水平或播种面积增加为中等显著水平。65个减产县主要位于关中地区，陕北中部及陕南东部，减产幅度多为小幅减产，平均减产幅度为11.92%。减产因素主要为一部分农户经营果业或设施农业，一部分农户弃耕抛荒外出务工，这是关中粮食减产的主要因素。

2.3 陕西省粮食安全生产空间格局及关中乡村空间优化策略

由陕西省粮食生产时空变化格局可以看出，陕北、陕南耕地受地形、气候、土壤、水利等因素影响，粮食增产已接近极限。关中河谷平原区土地平坦、农耕历史悠久，是陕西省粮食安全保障主体区。但近年来关中粮食持续减产，主要是由于农民非粮化种植导致粮食播种面积减少。经过调研得知，耕地面积与耕地空间格局影响着粮食种植格局。适度规模化的家庭农场是支撑以粮食种植为主的大田农业现代化转型的经营主体，当前生产力水平下家庭农场最优土地经营规模为50～150亩[12]。关中现状农户耕地面积不足10亩，仅为最优规模的1/10左右；这10亩耕地通常由2～3块、甚至多达10块耕地组成，耕地破碎化程度极高，阻碍了关中粮食生产适度规模化、机械化发展，因此有条件的农户多选择在破碎、小规模分散的土地上种植果树或建设设施大棚，通过增加劳动投入以获得农业带来的最大收益。

近年来，关中蔬果销售市场逐步稳定、饱和，关中平原地区以苹果为主的水果种植面积增长缓慢，部分地区甚至出现减少趋势。由于非粮化种植前期投入大、种植周期长，同时受区位条件、交通条件、经营组织化程度等因素影响，其以供应市场为核心在一定辐射区域内的空间分布位置及种植规模将形成稳定的格局。非粮化种植的劳动密集型特征能够适应关中地区人地关系，在现有乡村聚落斑块基础上进一步完善现代化农业配套设施及交通设施、改善人居环境，实现农业、农村的协同发展。

保障糧食安全是国家、地区的长期目标，农业种植结构调整应在粮食总量供给稳定的前提下进行，关中地区粮食种植面积应占总耕地面积的七成左右。随着陕西省高标准农田建设全面展开[13]，粮食生产在产前、产中、产后全产业链环节的社会化服务体系日趋完善，再加上农业政策托底保障，将引导关中粮食生产空间集中连片，促进关中渭河平原区农户种粮意愿，从而扩大粮食种植面积。关中粮食产量的提升将释放陕北、陕南粮食种植压力，为退耕还林生态战略的进一步实施提供保障。

关中人口稠密、乡村聚落斑块规模小且呈高离散分布的空间特征，与机械化、规模化粮食种植空间存在错位矛盾。“生产力—生产关系”经典理论指出，农业生产格局影响着乡村聚落空间形态，乡村聚落空间形态反过来也作用于农业生产格局[14]。粮食种植由小农经济时期的生产力水平转变为大机械、大规模生产力水平，对应的乡村聚落人地关系在空间上发生根本性变化。小农经济时期形成的小规模、分散化聚落形态逐步向适度集约化方向发展。农业生产格局与乡村聚落斑块调整是互为影响、互相关联的整体，由于农业设施及乡村人居环境建设从规划、实施到管理分属不同学科、不同部门，一方面，固化在土地上的乡村聚落斑块调整滞后于农业生产空间格局调整，带来了农业与农村发展不同步的问题；另一方面，高标准农田建设一旦实施，为乡村聚落斑块的调整带来更多刚性空间限制，农业与农村矛盾将更为突出。面向农业现代化发展趋势下关中粮食生产空间格局变化，本文提出以下乡村聚落空间优化策略（见图8）。

（1）关中户均耕地面积小、破碎化程度高主要受制于农地流转。目前关中土地流转形式为小规模熟人间流转，流转价格仅为每亩200元左右，或交换100斤粮食，流转收益低、周期不稳定，流转动力不足。需要国家扶持推进以家庭农场为主体的土地流转政策，在县域层面结合国土空间总体规划，合理确定适宜机械化生产的高标准农田建设区域，提高农民种粮意愿，扩大农户粮食种植面积，提高关中粮食种植规模，并形成现代化农业生产单元；在镇域层面确定高标准农田路网格局与乡村居民点集中建设区域，统筹组织生产道路与生活道路空间形态、景观格局，为下一层级乡村建设提供空间引导；在村域层面，将农田林网建设、土地全域综合整治、村庄人居环境建设进行统筹，通过集体经营性建设用地入市盘活村域土地资源[15]，挖潜存量空间，促进一二三产融合高质量发展。

（2）整合乡村聚落，从“小集中、大分散”均质化聚居形式，转向新职业农民通勤时空关系、公共服务适度集约化及粮食生产社会化服务空间关系下的“适度集聚、多层级、多结构”的聚居模式；基于农业生产用地与农业人口的“人—地”对应关系，研究适应农业生产逻辑的乡村人口规模测算方法与集聚模式，促进“农业生产、社区生活”在空间上协调发展。

（3）改变现有交通道路导向的线型离散式聚集动因，发展公共服务设施导向下的社区组团式集聚模式。加强政府自上而下的调控，科学确定公共服务设施配套内容、配建位置、服务半径、服务规模与乡村聚落的合理空间关系，实现乡村聚居从旧稳态到新稳态的聚居转型，促进农业空间集中连片现代化高效生产。

3结论与展望

3.1 结论

（1）陕西省粮食增产贡献因素呈现出显著的时空分异特征。陕西省粮食增产主要集中在2007—2012年，陕北大幅增产地区为定边、靖边、横山和榆阳，粮食增产主要依靠单产提高，通过增加化肥使用量、建设灌溉设施提高土地肥力。陕北中部沟壑区、陕南秦巴山区增产幅度小。关中大幅增产地区主要集中在渭河平原中部和东部地区，粮食增产贡献因素显示单产提升为极显著水平。陕西省单产提升是近年来粮食增产地区的主要贡献因素，播种面积减少是粮食减产地区的主要影响因素。近年来，农业科技进步与政策合理引导，陕西省陕北北部、关中地区粮食增产，缓和了2002—2007年陕北中部沟壑区、陕南秦巴山区大面积退耕的矛盾。

（2）2012—2017年关中46个区县粮食产量降低，陕北北部同步增产，陕北沟壑区、陕南秦巴山区粮食产量变化为小幅增产及小幅减产。关中地区减产的影响因素主要是种植结构调整和耕地被建设用地侵占所导致的粮食播种面积减少。陕北干旱区扩大粮食生产面积将消耗更多的水资源，与生态保护矛盾突出。近5年，陕北增产贡献因素显示单产提高为中等显著和一般显著，说明陕北粮食亩产效率低且无增产潜力。

（3）关中渭河平原无论从单产提升还是粮食播种面积扩大都具有巨大的潜力空间。通过统筹农业生产空间格局与乡村聚落斑块调整，释放粮食增产潜力。关中应通过整理土地、促进土地流转，适度扩大家庭经营土地规模；结合高标准农田建设，完善灌溉设施、提升中等地单产，增加农民种粮积极性，从而提升关中粮食生产能力，释放一定退耕指标，缓解陕北、陕南粮食生产与生态保护的矛盾，保障地区生态安全；以粮食生产空间格局发展趋势为引导，改变传统小规模、分散化聚居模式，通过现代化生产、生活设施及交通体系建设引导乡村聚落转型为“适度集聚、多层级、多结构”的社区化住区。

3.2 展望

关中乡村聚落斑块高密度、离散式分布现状阻碍了基本农田的连片集中程度。关中农业生产格局由传统农业向现代农业转型，传统村落空间分布应相应调整，需要科学引导。三农问题研究不可分割，忽视农业生产空间变化对人居环境建设的影响，就农业论农业、就人居环境论人居环境的建设模式将导致乡村农业农村“人—地”空间的发展错位。关中乡村聚落的空间整合应与粮食生产空间格局、高标准农田建设、农业生产社会化服务体系等统筹进行。

注：

①本文涉及人口规模均为常住人口数。

②研究生叶四方协助完成本文数据统计及分析工作。

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