过去65年中国小麦种植时空格局变化及其驱动因素分析

摘要

粮食安全是直接关系人民生活、社会稳定和国民经济发展的重大战略问题。特别是对于拥有十几亿人口的中国来说，粮食安全更是成为了国内外广泛研究的热点。农作物空间格局时空动态演变信息反映了人类在空间上对农业土地资源的利用状况，是研究农田生态系统对生物地球化学循环贡献、全球变化对粮食生产系统影响的重要基础，对于保障国家粮食安全和优化土地利用格局具有十分重要的意义。小麦是我国北方地区居民的主要口粮，统计数据显示，2014年我国小麦播种面积达到2406万公顷，占当年全国粮食总播种面积的21.35％。除海南省，我国其余省市均有小麦种植。主要包括西南麦区、长江中下游麦区、黄淮海麦区和西北麦区，集中主产区位于黄淮海地区。近年来我国小麦单产和总产水平稳定发展，全国总量基本可以满足小麦供需平衡，然而由于各地气候条件、土壤类型、种植制度、品种类型、生产水平和管理技术存在差异，全国区域间的小麦生产存在明显的失衡现象。明晰长时间序列、大区域尺度我国小麦种植格局的变化特征，研究影响小麦种植区域变化的驱动因素，对于小麦安全生产具有重要意义。
　　本文以小麦为研究对象，以省为研究单元，首先利用统计方法刻画了1949-2014年小麦种植空间格局的基础变化信息，然后结合农业经济数据以及气候数据，采用面板回归模型评估了促使小麦空间格局变化的驱动因素，尤其是气候因素。全文主要结论如下:
　　(1)我国小麦生产具有明显的“波动中增长”的特征，波动性随着时间的推移被“熨平”，河南和安徽两省的小麦产量波动以及小麦单产因素对全国小麦总产波动的影响最大。同时，小麦种植空间分布省际分异性明显，20世纪80年代是其集散分布特征发生方向性变化的重要转折点。1949-1980年小麦种植面积分布总体上呈中部减少边缘增加的扩散趋势，同时这种发散的显著程度随时间变化是逐渐减弱的，1981-2014年小麦种植面积分布明显呈中部优势大省增加边缘省市减少的集中趋势，这种集中趋势使得小麦种植分布的不均衡性更加明显。
　　(2)1949-2014年中国小麦种植重心分布在山西和河南交界线附近，65年间小麦种植重心沿西北方向迁移的直线距离为104km。1949-2014年中国冬小麦种植重心全部分布在河南境内，65年间冬小麦种植重心沿西北方向迁移的直线距离为31km。20世纪70年代之前，全国冬小麦种植面积以0.89×104ha/year的速率减少，冬小麦种植面积增加主要发生在四川、云南和河北，而缩减主要出现在河南、安徽和江苏。因此，该阶段冬小麦种植重心向西南迁移89km，70年代之后，全国冬小麦种植面积以1.99×104ha/year的速率减少，冬小麦种植面积缩减主要出现在四川、陕西和山西等北部地区，而增加仅出现在河南、江苏和安徽。因此，该阶段冬小麦种植重心向东北迁移66km。春小麦种植重心分布在内蒙古北部边境地区，其沿西南方向迁移的直线距离为692km。20世纪70年代之前，全国春小麦年增长面积绝对值为8.17×104ha，其年增长面积绝对值最高的省出现在黑龙江;70年代之后，种植面积以8.46×104ha/year的速率减少，其种植面积缩减主要出现在黑龙江、甘肃和新疆等地区。
　　(3)小麦种植面积主要受社会经济因素的影响，同时气候因素的影响作用也较为显著。冬小麦面积主要受灌溉面积、城市化水平、每公顷耕地的耗电量、小麦纯收益以及农业总产值等社会经济因素的影响，其中65年间农业总产值变化对冬小麦面积变化的贡献率最高，达到了1938％，而温度和降水变化对冬小麦面积变化的贡献率分别为9.69％和11.05％。研究发现，温度对冬小麦面积重心迁移具有正效应且空间驱动作用明显，冬小麦生长季温度每上升1％,同期冬小麦面积增加0.09％，降水每增加1％,同期冬小麦面积减少0.56％。春小麦面积同样主要受城市化水平、小麦纯收益、每公顷耕地的耗电量、灌溉面积以及研发投入等社会经济因素的影响，65年间城市化水平的变化对春小麦面积变化的贡献率最高，达到了18.93％，而温度和降水变化对春小麦面积变化的贡献率分别为14.12％和13.19％。同时，温度对春小麦面积重心迁移具有负效应且空间驱动作用较为明显，春小麦生长季温度每上升1％，同期春小麦种植面积减少641％,降水每增加1％，同期春小麦种植面积减少1.95％。

目录

声明

摘要

英文缩略表

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究进展概况

1．2．1 农作物时空格局变化研究现状

1．2．2 农作物时空格局变化驱动因素研究现状

1．2．3 相关研究存在的主要问题

1．3 研究方案

1．3．1 拟解决关键科学问题

1．3．2 研究目标

1．3．3 研究内容

1．3．4 研究思路与技术路线

1．4 论文结构安排

2．1 数据来源

2．2 研究方法

2．2．1 波动机理测量方法

2．2．2 重心计算模型

2．2．3 空间洛伦兹曲线

2．2．4 基尼系数

2．2．5 空间面板模型

2．2．6 气候分离模型

第三章 小麦种植空间格局变化

3．1 小麦产量波动特征

3．1．1 小麦产量的波动性与阶段因素分解

3．1．2 小麦产量的波动性与区域因素分解

3．1．3 小麦产量的波动性与影响因素分解

3．2 小麦面积变化特征

3．3 小麦集散变化特征分析

3．3．1 洛伦兹曲线分析

3．3．2 基尼系数分析

3．3．3 小麦面积时空演变进程

3．3 本章小结

第四章 小麦种植分布的地理空间特征

4．1 小麦种植面积重心

4．2 冬春小麦种植面积重心

4．3 本章小结

第五章 小麦种植分布驱动因素分析

5．1 小麦种植面积变化的驱动因素

5．2 气候因素对小麦重心的影响

5．3 冬春小麦种植面积变化的驱动因素

5．4 气候因素对冬春小麦重心的影响

5．5 本章小结

第六章 全文结论与讨论

6．1 主要结论

6．2 研究创新点

6．3 讨论与研究展望

参考文献

致谢

作者简历