中国粮食生产格局演变及城镇化与膳食结构变化的影响（英文）

粮食生产格局是国家粮食安全的基础。自从1978年改革开放以来,中国社会经济的快速发展推动城市化进程不断加快,城乡居民的膳食结构亦发生了显著变化。在这样的背景下,粮食生产格局也发生了较大变化。一是传统的粮食生产南北格局发生变化,"北移"特征明显。1980年南方省区粮食产量占比60%,北方省区占比40%,到2015年北方省区占比56%,南方省区下降为44%;二是东中西部粮食生产呈现"东缩中扩"特征,东部沿海省区粮食生产明显萎缩,中部粮食生产呈扩大态势。1980年东中西部粮食占比分别为38%、36%和26%,到2015年则为27%、46%和27%;三是粮食生产空间集中度增大。1980年全国13个粮食主产省区的总产量占比为69.27%,到2015年达到76.18%,粮食主产区对国家粮食安全的影响力增强。城市化快速发展对粮食播种面积的影响具有显著的区域差异。随着城市化水平提高,东中部和南北方粮食播种面积此消彼长,增减幅度在7%–8%之间。膳食结构变化对粮食生产格局的影响表现在两个方面,一方面粮食消费总量减少,粮食播种面积占农作物播种面积比重从1980年的82%下降为2015年的68%;另一方面,粮食消费结构发生变化,人口直接消费的粮食减少,动物消费的饲料粮扩大。表现为稻谷和小麦种植面积占比下降,饲料粮(主要是玉米)种植面积占比从1980年代的20%增大到36%。未来随着国家粮食生产功能区的建立,粮食生产的空间格局将合理回归,饲料粮需求持续增加但生产扩大的空间有限。     

中部地区粮食生产比较优势分析与基地建设

中部地区是中国重要的粮食主产基地,在分析中部地区粮食生产规模优势、效率优势、综合比较优势和集中度的基础上,进一步探讨了中部地区粮食生产基地建设对策。结论如下:① 1978 年以来,中部地区水稻和小麦具有稳定的比较优势,而玉米和大豆没有比较优势。其中水稻生产的综合优势指数均在1.10 以上;小麦综合优势表现为稳中有升,从1978 年为1.00 上升到2012 年为1.16;玉米的综合优势指数小于0.80;大豆的综合优势呈现下降趋势,从1978 年为0.90 下降到2012 年为0.80。② 整体从横向来看,水稻、小麦、玉米、大豆四大粮食作物的比较优势结构发生了变化。1978 年规模优势大小顺序为:水稻 > 大豆 > 小麦 > 玉米;效率优势为:小麦 > 水稻 > 玉米 > 大豆;综合优势为:水稻 > 小麦 > 大豆 > 玉米。2012 年规模优势为:水稻 > 小麦 > 大豆 > 玉米;效率优势为:小麦 > 水稻 > 大豆 > 玉米;综合优势为:小麦 > 水稻 > 大豆 > 玉米。③ 中国四大区域中的东部地区、西部地区和东北地区粮食生产的集中度均有波动,唯有中部地区的粮食集中度保持稳定上升,其粮食、水稻、小麦、玉米的集中度由1978 年的28.65%、38.13%、28.83%、16.16%分别上升到2012 年的30.08%、39.87%、42.40%、17.16%,2012 年中部地区粮食、水稻、小麦的集中度位于四大区域之首。④分析表明,中部地区粮食生产在全国的地位越来越重要,应采取各项措施促进中部地区粮食生产的稳定与增长。     

近50年基于农作物种植结构的新疆绿洲农田蒸散发时空变化分析

基于农作物种植结构准确估算绿洲农田蒸散发,对中国西北干旱区水土资源优化配置和生态环境可持续发展有重要意义。利用1960-2010年县级农业统计数据和基于遥感提取的绿洲耕地分布数据,产生逐年的新疆绿洲三种农作物(棉花、小麦、玉米)种植比例时空分布数据集,并在此基础上利用Penman-Monteith单作物系数法估算农作物蒸散发。结果表明:1960-2010年全疆绿洲耕地面积持续增加,粮食作物占优势的单一种植结构类型已被经济作物替代,形成南疆棉花快速增加、北疆小麦快速减少的种植格局。近50年全疆三种农作物总蒸散发量增加了47.85%,棉花贡献率最高,其次为玉米,小麦最低。耕地面积和结构变化对绿洲农作物蒸散发时空分布和组成结构变化具有重要影响。     

1989-2009年河南省农作物地理集聚及其演化机制

以河南省17 种农作物为对象,采用1989-2009 年的地市级数据,对农作物的集聚特点、专业化格局及其演化机制进行分析。研究结果表明:河南省农作物的集聚水平低且整体增长缓慢,尤其是遍在农作物;部分农作物有分散化的趋向,而水稻的集聚程度一直很高,较大程度上影响了河南省农作物整体的集聚水平;经济作物的集聚与区域专业化程度均高于粮食作物,且分布格局变化不大,仍集聚于研究时段初始时的优势区域;蔬菜类作物专业化程度较低,其空间分布与城市化水平高度相关,不断向郑汴地区集聚;水果类作物不断向豫西山地尤其是三门峡市集中,而部分水果类作物如葡萄、桃等则出现分散化的趋势。总体来说,各市域间农作物结构相似度高,分工与专业化生产初现雏形。在此基础上,构建了基于演化经济地理学的“稳定—变化—选择—适应”过程分析框架,对河南省农作物集聚与专业化格局的形成演化机制进行阐释。     

近30年云南省主要粮食作物种植面积与产量变化分析

基于云南省1989―2018年的农业数据资料,采用LMDI分解法、重心迁移模型等方法研究粮食种植面积和产量的时间变化趋势与空间演化格局,并探究主要粮食作物（小麦、稻谷、玉米、薯类）生产的变化差异;进一步采用人均粮食产量、粮食波动系数等指标分析粮食安全水平。研究发现：1）近30年云南省粮食种植面积和总产量均表现为显著上升的变化趋势,其中总产量增长率高达97%,且各作物单产量的增加和种植结构的调整是全省粮食总产量增产的主要贡献因素;稻谷和小麦的种植面积在30年内分别下降了16%和36%,总产量和单产量变化不大;玉米的种植面积、总产量及单产量的增长率最明显;稻谷和玉米在1989—1998年增产的主要贡献因素均为单产量的增加,而1999―2018年3种谷物增产则均是由于种植面积的变化;薯类在研究时段内总产量增加了228%,这一变化是由种植面积变化导致的。2）云南省粮食种植面积总体呈现东多西少的分布规律,最多的地区为曲靖市,最少的为迪庆藏族自治州;粮食生产重心有向东北方向迁移的趋势;稻谷产量由东南向西北递减,小麦产量高值区由四周向中部聚拢;玉米和薯类发展较快,高产区均主要分布在滇东北。3）近30...     

东北西部粮食生产时空格局变化及优化布局研究

利用2003~2013年东北西部各县市粮食生产统计数据,运用聚类分析、粮食贡献度和PSR模型方法,分析东北西部粮食生产格局变化及其影响因素,根据国家“镰刀弯”地区规划提出的玉米种植面积调减目标,对各县市具体调减值进行核算,得出以下主要结论。从2003年以来,粮食播种面积和产量明显向玉米、水稻两种作物集中,而相对低产的大豆所占比例明显下降;粮食生产格局发生明显变化,多数地区被以玉米为主的类型区取代。2003~2013年东北西部粮食增产主要归因于种植面积扩大,其次是粮食单产提高,受粮食作物结构影响较小。东北西部耕地生态安全评价值均小于0.6,处于不安全级至临界安全级阈值范围内,其中不安全级和较不安全级所占比重为97.01%,集中呈片状分布,亟待调整区域种植结构以提高耕地生态安全。东北西部玉米播种面积调减总目标为145.20万hm²,其中农牧交错带调减113.23万hm²,冷凉区调减31.97万hm²,调减地区主要集中在赤峰市、通辽市、兴安盟、吉林西部和辽宁西部地区的部分县市等玉米为主的类型区。东北西部各县市在调减玉米种植面积的过程中,应充分考虑耕地生态安全、农民的生计替代和利益补偿等问题,做到科学、合理、有序地调减玉米种植面积。     

中国能源生态效率的空间格局与空间效应

能源生态效率兼顾能源利用中的生态效益与经济效益,是对能源—环境—经济3E系统效率的度量。基于考虑非期望产出的SBM模型对中国1997-2012年省际能源生态效率进行测度,从空间格局规模、格局强度与格局纹理三个方面分析能源生态效率的空间分布特征和演变规律,运用空间计量模型验证中国省际能源生态效率的空间溢出效应及其影响因素。研究表明:1中国能源生态效率整体偏低,低效率省份约占40%,广东、海南、福建位于能源生态效率值的最前沿,宁夏、甘肃、青海、新疆为主要的低能效地区。全国能源生态效率总体上呈U型演变格局,局部地区主要有增长型、波动型、突变型和平稳型等4种演变类型;2中国能源生态效率在省际尺度上表现出显著的全局与局部空间集聚特征,高高集聚区主要分布在东部沿海和南部沿海地区,低低集聚区主要分布在西北地区和黄河中游地区。空间格局的变化主要发生在高低集聚区与低高集聚区,其中又以京津冀地区的集聚类型演变最为显著;3中国能源生态效率存在着明显的空间效应,某一地区的能源生态效率对相邻地区的空间溢出程度均强于相邻地区的误差冲击对该地区的影响程度;在影响能源生态效率空间效应的诸多因素中,产业结构的影响最大。     

基于人口集聚度的中国人口集疏格局

人口集聚和疏散是人口空间分布格局最直观和最集中的体现,研究一个地区人口集疏的空间格局,不仅可以揭不该地区人口集疏的内在规律,也有利于深入研究该地区的整体人口分布的态势和规律,更能够体现出区域内经济格局以及城市化格局的发展.基于人口集聚度的中国人口集疏空间格局的研究,有助于准确把握中国人口空间分布的基本脉络,具有一定的学术价值和实践意义.本研究采用了人口集聚度分级评价的方法,依据人口集聚度的不同,将各个地区划分为不同等级的人口集聚区,并对其分别讨论.在此基础上,结合中国人口分布格局、自然条件空间格局、人居环境自然适宜性评价结果以及经济发展格局和城市化格局,对中国的人口集疏的空间格局进行了归纳,得出了中国人口分布"西疏东密"的传统空间格局突出,人口集聚以平原地区为依托并呈现"沿海、沿江、沿线"高度集聚的特征的结论.     

1980~2010年中国集中连片特困地区公路可达性演化研究

以14个中国集中连片特困地区为研究对象,基于1980年、1995年、2010年的公路网络数据,定量分析公路网络结构及公路可达性的演化,并通过对公路可达性的空间自相关分析,探讨14个中国集中连片特困地区的公路可达性空间格局演化趋势。研究结果表明：1995~2010年,14个中国集中连片特困地区的公路网络结构不断优化,但优劣排名具有较稳定的继承性。1980~2010年,网络可达性有不同程度地改善,网络可达性的优劣排名具有稳定性;栅格可达性相对较好的为罗霄山区、吕梁山区、大别山区等,相对较差的西藏、四省藏区、新疆南疆三地州;根据1980~2010年网络可达性的空间集聚关系,将14个中国集中连片特困地区的可达性空间格局演化趋势划分为维持原样型、趋于集聚型、趋于均衡型3个类型。     

2005年中国流动人口的空间分布及其与区域经济发展的关系

以2005年全国1％人口抽样调查数据、中国人口统计年鉴（2006）、中国统计年鉴（2006）及其相关文献资料为依据,从三大经济地带和省际层面考察2005年中国流动人口的空间分布格局,并通过运用多元回归分析方法探讨了流动人口的空间分布格局与区域经济发展之间的关系及其作用。研究结果表明,流动人口的空间分布格局与区域的经济总量、产业结构、城市化水平等存在着显著的正相关性,即流动人口分布越多的地区,经济越发达,固定资产投资的总量越大,“三资”企业所占的比例越大,同时城市化的水平也越高。     

Spatiotemporal changes of cropping structure in China during 1980-2011

Understanding the spatial and temporal variations of cropping systems is very important for agricultural policymaking and food security assessment, and can provide a basis for national policies regarding cropping systems adjustment and agricultural adaptation to climate change. With rapid development of society and the economy, China’s cropping structure has profoundly changed since the reform and opening up in 1978, but there has been no systematic investigation of the pattern, process and characteristics of these changes. In view of this, a crop area database for China was acquired and compiled at the county level for the period 1980-2011, and linear regression and spatial analysis were employed to investigate the cropping structure type and cropping proportion changes at the national level. This research had three main findings: (1) China’s cropping structure has undergone significant changes since 2002; the richness of cropping structure types has increased significantly and a diversified-type structure has gradually replaced the single types. The single-crop types—dominated by rice, wheat or maize—declined, affected by the combination of these three major food crops in mixed plantings and conversion of some of their planting area to other crops. (2) In the top 10 types, 82.7% of the county-level cropping structure was rice, wheat, maize and their combinations in 1980; however, this proportion decreased to 50.7% in 2011, indicating an adjustment period of China’s cropping structure. Spatial analysis showed that 63.8% of China’s counties adjusted their cropping structure, with the general change toward reducing the main food types and increasing fruits and vegetables during 1980-2011. (3) At the national level, the grain-planting pattern dominated by rice shifted to coexistence of rice, wheat and maize during this period. There were significant decreasing trends for 47% of rice, 61% of wheat and 29.6% of maize cropping counties. The pattern of maize cropping had the most significant change, with the maize proportion decreasing in the zone from northeastern to southwestern China during this period. Cities and their surroundings were hotspots for cropping structural adjustment. Urbanization has significantly changed cropping structure, with most of these regions showing rapid increases in the proportion of fruit and vegetables. Our research suggests that the policy of cropping structural adjustment needs to consider geographical characteristics and spatial planning of cropping systems. In this way, the future direction of cropping structural adjustment will be appropriate and scientifically based, such as where there is a need to maintain or increase rice and wheat cropping, increase soybean and decrease maize, and increase the supply of fruit and vegetables.     

基于作物生长期的江苏省沿海地区气候生产潜力估算

江苏沿海地区是中国重要的耕地后备资源基地之一,气候生产潜力能够反映该地区粮食安全保障能力大小。考虑作物不同生长期光温水协调程度,对现有气候生产潜力模型基于作物生长期进一步改进,估算江苏沿海地区14个县市三大粮食作物气候生产潜力。结果表明：基于作物生长期的气候生产潜力模型具有可行性。江苏省沿海地区水稻和小麦作物气候生产潜力受太阳有效辐射、温度和降水因素共同影响;玉米气候生产潜力主要受太阳有效辐射和温度影响,不受降水因素限制。从地域分布特征看,江苏沿海地区水稻和玉米气候生产潜力南北方向呈现梯度递增规律;小麦气候生产潜力南北方向差异不大。     

基于FAO-GAEZ模型的中国马铃薯县域种植空间布局优化

马铃薯“主粮化”战略要求在不挤占三大主粮的前提下提升国家马铃薯种植面积和产量。已有关于马铃薯种植空间布局的研究缺少定量支撑的相关优化证据。本文结合统计数据分析中国马铃薯的消费结构及其消费量的变化趋势,应用ARMA模型预测中国2022—2040年马铃薯年均需求量。结合耕地空间分布数据和马铃薯县域种植面积数据,应用GAEZ模型以适宜性等级作为优先级对未来中国马铃薯种植布局进行县域尺度空间推演,提出未来中国马铃薯县域尺度的种植空间布局优化方案。结果表明：① 1961—2019年,中国马铃薯的总消费量由1290万t增加到了9152.5万t,其中食用消费结构变化最为显著。② 2022—2040年,中国马铃薯年均需求量为1.10亿t,基本适宜及以上程度马铃薯种植区域共计5423万hm²,种植其中532万hm²可满足相应消费需求。③ 基于适宜度指数的未来中国马铃薯最优生产布局为东北一季作区、华北一季作区、西北一季作区和西南一二季混作区（包含55个县级区域）。建议坚持整体推进与重点突破相统一的原则,推动马铃薯种植布局优化升级。研究结果能够为中国粮食安全政策制定和马铃薯种植空间布局提供理论参考。     

基于Logit 模型的世界主要作物播种面积变化模拟

农作物播种面积动态变化因其重要性已经引起了国内外学者的广泛关注。从“人-地 关系”中人的角度出发, 利用多元Logit 模型初步建立了全球尺度的农作物播种面积变化模 拟系统, 分析研究了未来30 年内世界主要农作物播种面积变化的数量特征和空间格局。模型建立思路是: 作物播种面积变化是农户作物选择行为的直接结果, 而选择何种作物进行播种是由作物效用决定的。因此, 利用离散选择理论, 选择影响作物效用大小的主要解释变量建立效用函数, 动态模拟农户作物选择行为, 并得到这种选择行为所带来的农作物播种面积变 化的时空特征。模型建立后, 利用联合国粮农组织(FAO) 2001-2003 年统计数据和2001 年MODIS 全球土地覆盖数据产品对模型结果进行验证, 结果表明模型运行可靠, 和实际状况吻合较好, 可以应用于未来情景模拟分析。其后, 以5 年为步长, 模型对世界四大作物(水稻、玉米、小麦和大豆) 在2005-2035 年间的播种面积动态变化进行了模拟, 从全球作物总播种面 积变化差异、四大作物播种面积变化的区域差异和不同区域内四大作物播种面积变化差异等方面进行了分析研究, 结果表明: 不同作物播种面积变化的数量特征和空间格局是不相同的。 虽然目前模型还存在一些不确定性, 但仍然能够在一定程度上为理解现在和未来农业土地利用的复杂动态变化提供帮助, 模拟结果可为有关部门提供决策支持和信息服务。     

基于Landsat8影像时间序列NDVI的作物种植结构提取

为提高内蒙古平原灌区作物种植结构遥感监测精度和效率，提出一种基于时序NDVI曲线的作物种植结构提取方法。以内蒙古土默特右旗平原区为研究区域，以2015年覆盖作物生育期的多时相Landsat影像为数据源，根据不同地物其NDVI值范围不同，将研究区地表分为植被覆盖地表，无植被覆盖地表和水体3类。在植被覆盖区域内，根据林地和荒草地时序NDVI曲线特征，提取林地和荒草地，其余区域即为农田。根据小麦、玉米、葵花和西葫芦的时间序列NDVI曲线特征差异构建分类决策树模型，在农田区域内提取上述作物的空间种植分布信息。研究区各类地物及作物遥感提取面积与实际统计面积接近，土地利用分类总体精度达到85.71%，作物分类总体精度达到82.69%。研究结果表明该方法提取作物种植信息的精度较高，能够实现区域作物种植信息的高效准确监测。     

黄河三角洲农作物种植分区的遥感研究

本文选取了一年中三个不同时相的TM影像,分别求出了三幅影像的NDVI分布图,将其合成为一幅影像图。由于不同区域种植的作物在三个时相中的NDVI变化是不同的,因此在NDVI合成图上会呈现不同的颜色区域。通过对不同颜色区域进行采样分析,可以确定桃红色区域为冬小麦、玉米(大豆)轮作区,蓝紫色区域为棉花、春玉米、杂粮种植区,亮蓝区域为水稻种植区,亮绿色区域为林地、草地。最后,根据不同颜色区域的NDVI变化特征用非监督分类和监督分类相结合的方法对影像进行了分类提取。这样便可对黄河三角洲农作物的种植情况进行宏观的了解,为农作物种植合理布局及农业可持续发展提供依据。     

Crop water requirements of major crops indryland of northern China

1IntroductionSincetheearlierperiodofthiscentUry,peoplebegantocalculatethecropwaterrequirementSaccordingtotheevaporahonratefromanopenwatersurface,alotofeXPerimentSandresearchesoncropwaterrequirementSandtheirpatternshavebeencAnedoutinmanybranchsciences.Butsofar,theconceptofcropwaterrequirementSstillremainsdiverseandisoftenconfusedwithcropwaterconsumphon.fieldevaporaho4croptTanSpiratioll,andfieldevapoboSPiratioftetc..althoughtheseconceptShavesomesindarihes,theyarenotthesameinfactCropwaterreq…     

河北平原冬小麦播种面积收缩及由此节省的水资源量估算

以河北平原1998-2010 年11 地市的农业统计数据和22 个气象站点的逐日气温、降水量、水汽压、风速、日照时数和相对湿度等资料为基础,对该地区冬小麦播种面积的收缩情况及由此引发的耕作制度变化进行了分析;同时,结合作物系数法和逐旬有效降水量法,计算了不同耕作制度下的水分亏缺量,进而估算了该地区因耕作制度变化节省的水资源量。结果表明:① 该时段河北平原11 地市冬小麦的播种面积均呈收缩趋势,总面积下降了16.07%,约49.62×10⁴ hm²。京津唐城市群表现最为明显,下降了47.23%;② 冬小麦的降水满足率仅为20%~30%,而春玉米和夏玉米均为50%以上;冬小麦-夏玉米一年两熟制所需的灌溉水资源量为400~530 mm,而春玉米一年一熟制仅为160~210 mm;③ 该时段河北平原因冬小麦播种面积收缩而节省的灌溉水资源量约为15.96×10⁸ m³/a,相当于南水北调中线一期工程为京津冀三省市供水量的27.85%。     

基于NDVI时间序列影像的天山北坡经济带农业种植结构提取

水资源匮乏是干旱区实现可持续发展的最大障碍。干旱区农业灌溉耗费大量的水资源，不同农作物在生长期所需的灌溉水量存在较大的差异，因此快速准确地了解干旱区的农业种植结构可以为节水型农业种植结构优化提供重要依据。以天山北坡经济带为研究区，以谷歌地球引擎（Google Earth Engine，GEE）云平台为支撑，以Sentinel 2以及Landsat 7-8的数据为遥感数据源，采取以下步骤进行研究区的农业种植结构提取：首先，为了简化农业种植结构提取的过程，利用一年最大NDVI值以及坡度信息构建耕地掩膜图层；然后，根据研究区内主要农作物的物候历，获取不同时间段内的最大NDVI值的时间序列数据以及农作物在一年中出现NDVI最大值的日期，并在此基础上构建一个包含10波段的特征波段影像；最后，结合野外实地考察获得的有效样本点以及经耕地掩膜图层掩膜后的10波段特征波段影像，利用随机森林分类器进行研究区的农业种植结构提取。分类结果表明：2018年研究区内棉花、玉米、小麦的总体分类精度为92.19%，Kappa系数为0.883。为了进一步将分类结果与统计数据进行对比，我们将训练得到的分类器应用于2017年的遥感影像，提取了研究区内2017年的农业种植结构信息，其分类结果表明2017年研究区内棉花、玉米、小麦的种植面积分别为5 270 km²、2 000 km²、2 340 km²，其相对精度分别为86.53%、77.54%、86.19%。     

Cropping patterns in the Canadian Prairies: thirty years of change

Changes in cropping patterns in the Canadian Prairies are examined from the early 1960s to the mid-1990s using census data. Patterns of change within the region are mapped by census division using averaged proportions of land in crops occupied by the main crops for three pairs of census years. Spring wheat and oat have undergone the most significant relative declines. Canola increased dramatically from being the sixth-ranked crop by area in the early 1960s to the third-ranked crop by area by the 1990s. The main change in the Brown soil zone has been a large decline in spring wheat and a compensatory gain in durum wheat. Increases in special crops, especially pulse crops, canola and durum wheat have offset a substantial decline in spring wheat in the Dark Brown soil zone. Barley, tame hay and especially canola have increased at the expense of spring wheat, oat and flaxseed in the Black and Gray soil zones. Prices, transportation costs, changing export markets, crop breeding and local processing all have contributed to these changes.