中国粮食生产力研究的若干问题与展望

第34卷第6期2012年6月2012，34（6）：1175-1183Resources ScienceVol.34，No.6Jun.，2012文章编号：1007-7588（2012）06-1175-09中国粮食生产力研究的若干问题与展望韩荣青1,2,3，戴尔阜1，吴绍洪1（1.中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101；2.山东师范大学人口资源与环境学院，济南250014；3.中国科学院研究生院,北京100049）摘要：中国的粮食生产和安全一方面关系着国家安全和社会稳定，另一方面对世界粮食安全具有重要影响。

围绕中国粮食生产力问题学术界已经有许多研究成果。

本文总结粮食生产力的计算指标、粮食生产力格局与驱动机制三个方面的研究进展，发现：目前提出的生产力计算方法和指标可以全面反映区域生产力水平和区域差异；区域差异作为中国生产力格局的最突出特征，其主要表现为各种地域层次和生产能力的差异，粮食生产力格局的变化主要是粮食生产重心和粮食主要生产区的变化以及某一时间点的潜在生产力变化；同时，影响粮食生产格局与变化的因素众多，各种自然环境的差异和人类的开发利用活动深刻地影响着粮食生产力。

各种因素对粮食生产的影响程度不同，所起作用有别，并且在不同时段影响因素不同。

各种因素对不同区域的影响也不同。

特别是气候变化和土地利用/覆被变化（LUCC ）过程对现实生产力和潜在生产力都有很大影响。

今后关于粮食主产区粮食生产潜力及其变化趋势、粮食生产力的产量差及其变化趋势、土地利用面积变化以及影响潜在粮食生产力的地域差异因素的研究等方面应成为研究的重要内容。

关键词：粮食生产力；格局；驱动机制；进展；中国1引言作为人口大国，中国的粮食生产和粮食安全不仅事关社会稳定和国家安全，也影响着世界粮食安全形势。

目前全球粮食资源供求紧张，粮食市场波动加剧，可供中国粮食调剂的空间有限[1-4]；而人口增长和经济发展使中国粮食需求刚性增长，粮食产需缺口扩大[5]；土地资源的有限性影响了依靠粮食播种面积增长来增产的能力。

同时，在中国，由于气候变化和诸如耕地非农占用、弃耕、生态退耕等土地利用变化等多因素影响，中国粮食生产格局发生了很大的变化。

自20世纪90年代以来，中国粮食生产格局由传统的南粮北运逐渐转变为北粮南调[6-7]，粮食产能越来越向主产区和产粮大县集中，粮食主产区粮食产量占全国的比重由1991年的72.19%增加到2008年的77.72%，由主产区提供的商品粮数量逐年增多[8]。

因此粮食生产力研究受到越来越多的关注。

粮食生产力格局的变化反映了粮食生产能力的变化。

粮食生产能力也即耕地生产力，其含义随不同学者的研究目的不同而不同。

从土地能生产人们可利用的能量和蛋白质的角度，有学者认为相对粮食作物来说其含义即指单位面积耕地生产粮食的能力或数量[9]，但这种产出能力没有指明其生产条件，同一地域在不同的生产条件下其产出能力会有不同。

为避免因农业结构调整、作物品种变化等对以作物产量衡量农田生产力的干扰，也有学者以农田生态系统净初级生产力(NPP)来反映粮食潜在生产力[10]。

虽然能以统一的尺度标准体现生态系统生产力，但是所计算结果相对于粮食作物来说不是仅指的粮食籽粒数量，还包括了其他植物部分，收稿日期：2012-04-17；修订日期：2012-05-20基金项目：国家科技支撑计划课题（编号：2008BAH31B01）；国家自然科学基金项目(编号：40830741，41071060，40701009）；中国科学院知识创新工程重要方向项目（编号：kzcx2-yw-322-5）。

作者简介：韩荣青，山东德州人，博士生，讲师，主要从事自然地理综合研究。

E-mail ：hanrq.09b@ 通讯作者：戴尔阜，E-mail:daief@第34卷第6期资源科学大于通常人们定义的粮食产量，更高于人们认为的土地可能产出的粮食量（在某种性状及管理水平条件下所能达到的生产食物的能力）。

也有学者把这种产出能力限定为是在某种性状及管理水平条件下所能达到的，并将其划分为潜在的和现实的两类[11]，这种划分和定义粮食生产力的方式能更明确区域土地生产潜力的利用程度，为未来土地利用规划提供决策依据。

其中，粮食现实生产力多用粮食作物单位面积产量乘以复种指数来表示[12-16]，粮食潜在生产力也叫做农田生产潜力或者农田的作物生产潜力，是一种理论上的最大生产力，是耕地资源在充分合理利用条件下所能达到的最大产量，它由光、热、水、土和作物生物学特性共同决定，构成农田生产潜力的阶梯系列：光合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力和农田生产潜力[17]。

在多视角定义粮食生产力含义的同时，很多学者从多层次、多角度、多种方法对中国粮食生产力格局开展了研究，包括：探讨反映粮食生产力大小的计算指标；刻画粮食生产力格局与时空演变特征；分析影响粮食生产力的驱动因素等，这些研究对于严格保护耕地和保障粮食安全、优化中国粮食生产布局以及相关区域的规划决策制定提供了重要依据。

2粮食生产力计算指标与方法研究2.1粮食现实生产力计算指标粮食现实生产力是对耕地的粮食实际产出能力的一种度量。

其计算指标主要有四种：（1）直接体现粮食现实生产力含义的指标。

多用粮食作物单位面积产量乘以复种指数来表示[12-15]；或者是在先计算出种粮耕地面积并据此求出粮食播种面积单产的基础上，再用复种指数加以订正[16]。

这些指标考虑了热量资源的区域差异导致的作物熟制的不同，相对准确地表现了区域现实的生产力差异。

（2）根据粮食现实生产力含义引申出来的指标。

如粮食生产集中度、集中化指数、绝对差异指数和相对差异指数等[18-19]。

这些指标既能从横向全面考察不同区域对整个研究区域粮食生产的贡献情况，又能纵向比较各区域间粮食生产的差别，多作为分析区域粮食生产力格局的指标。

（3）根据粮食现实生产力含义引申的指标进一步拓展而来的指标。

如粮食自给能力相对指数[13]、粮食生产风险评价指标等[20]。

以粮食自给能力指数为例，首先根据粮食现实生产力指标加以引申，计算出耕地粮食生产力相对指数，然后再用各区人均耕地面积比例系数加以修正[13]。

这类指标多是针对特定目的评价区域粮食生产状况。

（4）和粮食现实生产力密切相关的指标：如复种指数、粮食播种面积、粮食总产量和耕地产出效率等[21-25]。

这类指标多用于粮食现实生产力分析。

综上所列，直接反映粮食现实生产力含义的指标简洁明了，可直接体现不同区域生产力的大小差异。

但是，只根据生产力指标不能表现出各地生产力差异背后的原因。

而根据粮食现实生产力引申和进一步拓展出来的指标，可以从整体上表现生产力的内部差异程度。

和粮食现实生产力密切相关的指标，则可从多个侧面反映生产力的区域差异。

根据不同的研究目的，将上述指标加以综合运用，可全面反映区域生产力水平和内部差异及其动态变化。

2.2粮食潜在生产力计算方法对粮食潜在生产力的计算，目前已经有很多的模型方法，概括起来主要有四类（表1）。

（1）趋势外推法。

该法以统计的产量为数据基础，利用指数平滑等方法，按历史发展趋势顺延外推，以确定所计算年份的现实生产潜力[26-29]。

（2）气候因子综合法（即经验法）。

该法通过统计某种因子与产量的关系，主要利用经验公式来计算气候生产潜力。

在所建模型中，最著名的是Lieth 等人所建模型，主要有迈阿密模型、筑后模型等[30-31]。

在该类模型中，选取适当的指标来反映因子与产量的关系十分重要。

（3）潜力衰减法（又称机制法）。

即环境因子逐段订正模型。

该类方法以农业生态区模型等为代表[29,32-34]。

通过对光合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力、土地生产潜力的逐步订正来计算，被公认为估算生产力的最基本方法。

在中国比较早的有黄秉维光合生产潜力研究[35]。

其后候光良、于沪宁、邓根云、李世奎、孙惠南等学者进一步从生长阶段、温度条件和作物类型角度完善了光温和气候11762012年6月韩荣青等：中国粮食生产力研究的若干问题与展望生产潜力的计算，更有许多学者进行了生产潜力的模型验证和参数修正[36-46]。

（4）作物生长模拟法。

该法根据作物光合作用过程、生理生态特性和外界环境因子来计算土地生产潜力，反映了作物生长和发育的基本生理生态机理和过程。

从1970年荷兰科学家De Wit 研制出第一个作物计算机模拟模型EL-CROS 以来，国内外相继开发出如CERES 等的作物生长模拟模型[47-53]。

综合来看，上述生产潜力计算方法各有优缺点，各方法计算结果不同，适用区域范围也不一样。

当研究区较大时，适合选用潜力衰减法模型。

并且该方法可以分阶段分析不同生产潜力的差异。

而要针对具体地点分析且区域范围较小时，作物生长模拟法能更好地反映区域生产力差异。

3中国粮食生产力格局研究3.1粮食现实生产力格局与变化（1）中国粮食现实生产力格局特征。

中国国土面积广大，各地自然条件和社会经济条件差异很大，粮食现实生产力格局的突出特征就是区域差异，主要表现为两个方面：①不同地域层次的格局。

第一，南北格局。

目前北方地区粮食比重高，南方低。

2008年北方地区粮食播种面积占全国的54.12%，粮食产量占全国的53.47%，而南方地区则相反1）。

第二，东中西格局。

耕地生产力最低的地带位于夏季风尾闾区的农牧交错带,农牧交错带以东,自西北向东南耕地生产力逐渐增高,农牧交错带以西耕地生产力远低于东南部[16]。

第三，大区格局。

2008年粮食产量最高为华东和中南地区，其次是东北、西南和华北地区，华南地区最少2）。

第四，流域格局。

到2000年代初全国主要的粮食调出区是松辽河区和淮河区[54]。

第五，省域格局。

2008年粮食产量比重最高的是河南省，占10.11%，其次是四川和山东，接下来是黑龙江、江苏、安徽、湖南、河北、吉林，粮食生产比重都在5%以上，西藏最少3）。

这些地域格局分析方式分别从不同角度、依据不同产出指标分析了区域格局。

或者从区域总体经济发展水平，或者从自然地理格局差异，或者从历史上形成的大的区划角度，或者从行政分区角度。

分析格局差异的指标有的是根据粮食产量，也有的是根据粮食单产，或者根据粮食调出量差异，或者根据粮食产量和播种面积的综合；②不同生产能力的格局。

第一，粮食生产地位格局。

表现为主产区和非主产区的不同。

根据2008年粮食产量，目前的粮食主产区包括河南省、四川、山东、黑龙江、江苏、安徽、湖南、河北、吉林、湖北、内蒙古、江西、辽宁等省。

第二，粮食生产安全程度格局。

根据粮食获取能力和粮食安全保障阈值，全国可划分出粮食充分保障区、粮食保障次安全区、具有小康水平经济补1）据《新中国六十年资料汇编》统计数据得到.2）据《新中国六十年资料汇编》统计数据得到.3）据《新中国六十年资料汇编》统计数据得到.名称代表模型计算结果特点不足趋势外推法指数平滑、自然增长、回归方程、Logistic 曲线、灰色模型现实生产潜力简单易算，一般不需要详尽的基础资料，且计算结果直接与具体年份对应计算结果为推算值，难提出因子对产量的作用，计算远期结果准确性欠佳气候因子综合法（经验法）迈阿密模型、筑后模型、瓦赫宁根法气候生产潜力能反映因子与产量的关系，公式简单，比较适于大范围概略研究考虑因子较少，不适于小尺度研究，不能精确解释各地区生产力状况，有些参数无法在其它区域应用潜力衰减法（机制法）光温阶乘模型、瓦赫宁根模型、农业生态区模型光合、光温、气候、土地等层次生产潜力建立在生理生态学研究基础上，宏观尺度估算生产力的最基本有效方法不很适合微观尺度的评价作物生长模拟法EL-CROS 、CERES 、EPIC 、CROPGRO 等土地生产潜力具有系统性、动态性、机制性与预测性，基于单点的系统，大部分输入数据也是针对具体地点的包含参数多，获取及其可靠性影响到模型的应用表1粮食生产潜力计算方法总结Table 1Methods of caculating food production potential1177第34卷第6期资源科学偿能力的等共6种类型的粮食安全区[55]。