广东省粮食作物发展趋势研究——基于广东省第三次全国农作物种质资源普查与收集行动

吴柔贤 钟明生 黎梓茵 解 昊 戴彰言

（广东省农作物种质资源保存与利用重点实验室/广东省农业科学院农业生物基因研究中心，广州 510642）

广东省是我国改革开放以来经济发展速度最快的省份之一，是我国最大的粮食主销区，也是全国第一经济大省和常住人口大省，粮食自给率2020 年仅为23%[1]。党的十八大以来，我国实行最严格的耕地保护制度，实施“藏粮于地、藏粮于技”战略，持续推进农业供给侧结构性改革和种业振兴战略。近年来，中央一号文件也明确指出，确保粮食面积底线，优化调整农作物种植结构，打好种业翻身仗，保障粮食安全。种质是生产粮食的基石，是保证农作物可持续生长的“芯片”，因此，保障粮食安全要从基础做起，从保护种质资源做起[2-3]。

广东省的自然条件，日照长、气温高、雨量多、土壤肥沃、水资源丰富，具有孕育丰富多彩农作物种质资源的优势天然资源。但距第二次全国作物品种资源补充征集与重点考察（1978-1983 年）已有30多年，刚好是改革开放的30 年，农作物种质资源赖以生存的大环境发生了翻天覆地的变化，这导致了全省农作物种质资源的种类、分布及种植等情况也发生较大改变，因此家底不清是主要问题之一。按照国家部署要求，广东省2016 年开展“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”，在此行动中全省产生了80 个县的普查数据，系统分析这些数据是摸清广东省农作物种质资源家底的依据和基础。特别是在广东省粮食作物自给率比较低的情况下，很有必要针对粮食作物种质资源进行系统分析和研判，为粮食安全方面提供决策参考依据。

已有很多学者利用《广东统计年鉴》和《广东农村统计年鉴》等统计资料获取相关统计数据，从粮食播种面积与单产、复种指数、农业技术及农业投资、作物种植结构等方面研究广东省粮食作物种植结构的变化特征及影响因素，一致认为粮食播种面积是粮食作物种植结构的关键要素[4-7]。粮食总产量作为粮食安全的衡量指标[8]，其变化趋势能从一定程度反映出广东省粮食种植结构变化特征。也有部分学者基于调研的数据对种植结构的相关因素进行分析[9-10]。对于种植结构的变化特征，有学者通过时序变化比较分析，一般以新中国成立之初与21 世纪情况进行比较[4-5]；也有通过空间区域比对分析来反映南方与北方或同区域不同时间上的变化[11-12]。对于种植结构变化影响因素的分析，主要采用多元线形回归分析[13]、通径分析[14]、灰色关联度分析[5，15]、相关性分析[16]。

作物种质资源是进行作物新品种选育和从事农业生产的物质基础[17]，是农业科技原始创新、新型现代种业发展的物质基础，是保障粮食安全、建设生态文明、支撑农业可持续发展的战略性资源[18]。《中华人民共和国种子法》明确规定了种质资源是指选育植物新品种的基础材料，包括各种植物的栽培种、野生种的繁殖材料以及利用上述繁殖材料人工创造的各种植物的遗传材料。虽然粮食种植结构受到很多综合因素的影响[19]，而作物种质资源是调整种植结构的物质基础，是根本。从粮食作物资源品种的兴衰变化情况出发能从根本上了解广东省种质资源的变化趋势，借助农业科技力量，结合乡村振兴因地制宜地发展优势粮食作物，优化粮食种植结构，推动粮食产业发展，解决好吃饭问题。

1 研究区域与研究方法

1.1 研究区域广东省在第三次全国农作物种质资源普查与收集行动中对80 个农业县（市、区）开展各类农作物种质资源的全面普查，普查时间节点分别为1956 年、1981 年和2014 年，每个县（市、区）分别产生3 个时间节点的普查表格，内容包括了各类作物的种植历史、栽培制度、品种更替、社会经济和环境变化，种质资源种类、分布、多样性及其消长状况等基本信息，以及重要作物的野生近缘植物种类、地理分布、生态环境和濒危状况等重要信息。信息分别由80 个农业县（市、区）的相关农业部门于2016 年通过查找地方年鉴和县志，走访老农技人员等途径获取。

1.2 研究方法利用作物种质资源普查与征集数据填报系统录入240 份普查表数据并汇总，按照作物种类（表1）和资源品种名称及年份归类统计粮食作物的播种面积、平均单产、来源地、不同物种分布县情况、不同年份资源品种数等指标信息。同时，为评价社会经济、自然环境各要素（图1）对粮食作物种植面积、平均单产和资源品种数量的变化影响的重要程度，本研究利用灰色关联度分析对上述影响因子的重要性进行排序。

图1 粮食作物变化影响因素指标

表1 广东省普查表涉及到的粮食作物种类

灰色关联度分析法是描述两个系统之间因素关联性大小的量度，通过对时间序列数据进行曲线几何形状比较，进而判断因素间的关联是否紧密。几何曲线越接近，序列间的关联度就越高，反之，关联度就越低。通过关联度排序，可以找出影响目标变量变化发展的主要影响因素。该方法包括5个步骤：（1）设置参考数列和比较数列，在此以播种面积作为参考数列，将各影响因素作为比较数列；（2）无量纲化处理，由于各因素物理意义不同、量纲不同，难于比较，所以采用均值法对参考数列和比较数列进行无量纲化处理；（3）计算参考数列和比较数列在各个时刻的关联系数；（4）根据关联系数，计算关联度，关联度越大，说明关联性越好；（5）根据关联度排序，用于评价各因素对播种面积变化影响的重要程度。

2 结果与分析

2.1 广东省不同粮食作物变化特征根据1956年、1981 年和2014 年80 个县（市、区）普查表汇总统计信息分析发现，全省耕地面积从1956 年到1981 年间减少了11%，经历耕地加速减少的危险，2014 年耕地面积有所增加，比1981 年增加了6%，比1956年则减少了5.6%。在这个过程中，广东省粮食作物种植结构发生了变化（图2）：水稻种植面积减少了51%，甘薯则减少了69%，但由于单产一直在增加，保证了水稻的总产量总体呈上升趋势，而甘薯则没能保持住，总产量减少了22%；小麦则在这60 年间退出了大面积种植舞台，据初步统计，1956 年小麦尚有25.8 万hm2种植面积且拥有约80 个资源品种，到了2014 年基本没有种植且已很难找到小麦资源品种（第三次全国农作物种质资源普查与收集行动仅找到3 份，经查询国家库保存有广东省小麦种质资源170 份）；大豆种植面积在1981 年大幅提高，2014 年则又减少到1956 年的大概种植面积，但由于大豆单产在不断提高，因此保证了大豆总产量保持平稳上升；马铃薯和玉米种植面积则快速增长，马铃薯种植面积增加了10 多倍，玉米则增加3 倍；高粱、荞麦、薏苡、谷子、绿豆、小豆、饭豆等杂粮类作物的种植面积在不断减少，虽然单产有大幅度提高，但弥补不了种植面积的减少；有菜用价值的豇豆、扁豆、菜豆和豌豆的种植面积和总产量在增加。

图2 不同粮食作物总产量及种植面积在不同年份的变化情况

从粮食作物资源品种数及分布范围（表2）发现，广东省小麦资源在1956 年和1981 年较丰富，2014 年急剧减少，到2014 年尚存3 份小麦种质资源，自然而然，其分布范围也减少到2014 年仅信宜市和英德市有种植；占主导地位的水稻即使保持了原有的分布范围，但资源品种数也呈减少趋势；玉米和马铃薯的资源品种数及分布范围扩大，与种植面积类似；有菜用价值的豇豆、扁豆、菜豆和豌豆的资源品种数及分布范围也是逐渐增加；大豆和甘薯的资源品种数在1956-1981 年处于快速增加阶段，1981-2014 年呈减少趋势；其他杂粮类作物情况与种植面积类似，呈不断减少趋势甚至处于消失的边缘。

表2 广东省粮食作物普查涉及的资源品种数及分布范围情况统计

根据资源品种来源统计发现，广东省粮食作物1956 年记录899 个资源品种中82.87%为地方种（含特殊用途品种）、16.69%为培育品种、0.44%为引入品种；1981 年有1001 个，比例分别为61.04%、38.06%、0.90%；2014 年有895 个，比例分别为46.48%、52.96%、0.56%。可见，随着时间推移，广东省培育品种占有量越来越高，地方种比例下降较快。粮食作物能延用60 年的资源品种有174 个（表3 列举了部分目录），其中，有96.55%为地方种，3.45%为培育品种；1956 年和1981 年都有记录信息的资源品种有224 个，80.36%为地方种，18.75%为培育品种，0.89%为引入种；1981 年和2014 年都有记录信息的资源品种有92 个，63.04%为地方种，36.96%为培育品种。可见，地方种的延用寿命要比培育品种长，可能与地方种长期适应当地气候环境有关，而引入种使用寿命则没有明显的优势，后期在培育品种不断提高占有额的情况下，其使用寿命相对延长了。

2.2 广东省粮食作物变化影响因素分析据统计，广东省在1956-2014 年近60 年期间，果树和蔬菜的种植面积不断增加（果树增加了近30%、蔬菜则在6%左右），种植的资源物种增加有限，资源品种数反而明显增加（果树增加了1 倍，蔬菜2 倍），说明了广东省近60 年来不断地扩大果树和蔬菜的培育，使得资源品种数成倍增加，丰富了菜篮子。经济作物在1956-1981 年期间处于快速发展阶段，后30年则基本稳定，物种和资源品种数则有所减少。在总体耕地面积减少的基础上，果树、蔬菜和经济作物的种植面积都有所提高，这也导致了广东省粮食作物种植面积减少。

采用灰色关联度方法分析了各粮食作物的种植面积、平均单产和资源品种数变化影响因素的重要性。首先计算了各影响因子和各粮食作物在这3方面的灰色关联度矩阵，并用各粮食作物关联度平均值代表粮食作物在这3 方面的变化影响因素的关联度（表4），可以看出，粮食作物的种植面积、平均单产和资源品种数这3 方面和各影响因素的关联度一致。

其次，将各粮食作物的种植面积、平均单产和资源品种数的关联序进行平均，获得各影响因子的平均关联序（表5、表6、表7）。可以看出，县总面积对粮食作物种植面积的关联序是最小的，其次是草场面积、耕地面积、粮食生产总产值和年均气温等，说明粮食作物种植面积受县总面积、草场面积、耕地面积和平均气温的影响较大；初等教育对粮食作物平均单产的影响最大，其次为中等教育、平均气温、平均降水量和少数民族数等；县总面积对粮食作物资源品种数的影响最大，其次是平均气温、平均降水量、草场面积和初等教育等。针对具体作物而言，国民素质是影响水稻、麦类、豆类、玉米和马铃薯变化的主要因素，在平均单产和资源品种数方面，中等教育水平促使正增长，初等教育水平则下降。面积类型是制约水稻、马铃薯和玉米发展的关键因素。同时，气候因素则对水稻和豆类发展变化有重要影响。

表5 广东省粮食作物种植面积变化和影响因素的关联序

表6 广东省粮食作物平均单产变化和影响因素的关联序

表7 广东省粮食作物资源品种数和影响因素的关联序

总而言之，国民素质特别是中等和初等教育水平、面积类型中的县总面积和自然环境中的气候情况是广东省粮食作物变化的主要影响因素。

3 讨论与结论

从各粮食作物的种植面积和资源品种数的变化趋势可以划分成两个组别：处于下降阶段的水稻、麦类和杂粮类以及处于上升阶段的玉米、马铃薯和菜用食用豆，综观其影响因素，国民素质、气候情况、面积类型是关键的三大要素。

据统计，1986-2014 年广东省年均气温提升了0.57℃，年均降雨量增加了118.93mm。虽然气候不是最主要的影响因子，但气候的变化使得全省部分资源品种失去了适合生长的环境，从而导致部分资源品种消失[20]。气候情况和面积类型属于短时间内无法改变的因素，随着粮食作物物种数（主要是小麦、燕麦、大麦）和资源品种数的减少，粮食作物的丰富度将减弱，虽然马铃薯和玉米上升加快，但是由于这两者的占比有限，影响力不足以支撑；同时，由于广东省早期在种质库圃建设和保存方面处于弱势，麦类资源仅保存于国家库，因此，要大力建设和完善省级种质资源保护体系，加快农作物种质资源的调查收集和保存。总体而言，广东省粮食作物的资源品种数经历了1981 年大幅度增加，到了2014 年反而下降。目前，全省杂粮资源丰富，但基本都是零星分布，正处于慢慢消失的边缘。

本研究与国内相关学者的研究结果[5，21]一致的是都认为国民素质对粮食作物的发展有明显影响。水稻、麦类和杂粮类作物种质资源主要保存在受过初等教育水平的老农手里，这类老农普遍在50 岁以上，广东省第三次全国农作物种质资源普查与收集行动的结果也正说明了这点[22]，随着该群体正逐渐丧失田间劳动力，这类粮食作物种质资源也在逐渐减少，甚至消失。玉米、马铃薯和菜用豆类在广东省算是新起之秀，据统计，这类粮食作物种质资源主要掌握在受过中等教育的中年农户手里，他们有意识地通过多种途径去增加产量，提高效益，这也促使玉米、马铃薯和菜用豆类发展壮大。农业生产的关键因素还在于农户的种植行为，所以，提高种植户的教育水平或者鼓励受高水平教育的中间群体有意识地去从事农业生产是振兴广东省粮食作物发展的关键途径。

通过分析发现：（1）广东省粮食作物中麦类资源已经退出历史舞台，杂粮类资源处于消失边缘，大豆和甘薯平稳减少，水稻因单产的提高保持了总产量，玉米和马铃薯及菜用豆类则在上升；地方品种占有额在减少，但由于其具有使用寿命长的优势，能促进粮食作物种质资源的可持续发展。（2）种植户的教育水平、气候特点及土地类型是影响广东省粮食作物发展的关键因素。基于以上的结果，建议提高种植户文化水平和主动种植的意识，同时要建立健全全省种质资源保护体系，加大种质资源的收集保存和鉴评及地方种资源的开发利用。

以上结果和讨论、结论基于广东省80 个县（市、区）的普查数据，未全面覆盖，有一定的局限性，仅供参考。