基于LMDI模型的新疆糧食生產影響因素分析

孔丹丹　高敏華

摘要：從新疆耕地利用角度出發，對影響新疆糧食生產變化的因素進行時間和空間上的科學分析，應用對數平均迪氏分解法（Logarithmic mean weigh division，LMDI）對2000～2014年新疆糧食生產影響因素進行分解研究，因素分別分解為耕地面積、糧食單產、復種指數和糧作比例，同時，對糧食產量變動及其分解因素的統計指標在GIS中屬性掛鏈進行空間分析。結果表明，①2014年全新疆糧食總產量為1 390.81萬t，15年間糧食產量增加552.03萬t，其中在14個地州中，塔城地區的糧食增加量最多達到209.70萬t；②耕地面積、復種指數、糧作比例和糧食單產的貢獻產量分別為231.67萬t，377.26萬t， -202.32萬t和145.41萬t；③從各地州看，糧食生產空間格局分異大，各個分解因素的累加效應存在區域性空間差異。

關鍵詞：糧食安全；LMDI模型；耕地；新疆

中圖分類號：F323.22 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）20-3965-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.20.042

Abstract： From the perspective of cultivated land use， spatial-temporal analyses was conducted to investigate the factors affecting the change of grain production in Xinjiang. In this article Logarithmic mean Divisia decomposition method was applied and the grain production change from 2000 to 2014 was decomposed into four factors：Per unit area yield of grain， multiple crop index， the cultivate land area and grain proportion. Also， the statistical index changes of grain yield and decomposition factors in GIS attribute chain spatial analysis. Results indicated that：①Xinjiang grain production push 13.9081 million tons intotal in 2014 and increased 5.520 3 million tons between 2000 and 2014， respectively，Tacheng area is the dominant contributor to total grain increment.②It is estimated that the accumulated contribution values of cultivated land area， multiple-cropping index， grain farming index and grain yield per hectare at province level are 2.316 7 million，3.772 6 million -2.023 2 million and 1.4541 million tons. ③There are obvious differences among accumulated effects of the four factors in different prefectures.

Key words： grain production； LMDI model； cultivated land； Xinjiang

隨著中國社會經濟的發展，糧食安全受到國際社會廣泛關注[1]，堅守1.2億hm2耕地紅線形勢嚴峻[2，3]。新疆作為西部地區的農業大區，特殊的地理位置和自然條件決定了其適合人類生存和發展的綠洲極為有限，優質耕地資源更是十分珍貴，因而，糧食安全問題對新疆有著特殊重要的意義。

糧食生產的時空格局差異是造成區域糧食供需差異的重要因素[4]，耕地資源稟賦、水土資源利用方式和自然光熱條件等的相互作用及不同組合，決定了新疆具有區域差異明顯的糧食生產格局和變化特征[5]。糧食總產量的變化可以分解為4個因子：耕地面積、復種指數、糧作比例和糧食單產的變化[6]，其中每一個因素對糧食總產量變化的貢獻值都存在差異。糧食生產的分解因素從不同的角度反映耕地利用程度，糧食耕地面積與復種指數能夠直接反映區域糧食農業的經營利用規模與耕地利用范圍大小，糧作比例的高低與糧食單產的大小真實地體現出農作物利用結構的合理性、適應性與耕地利用集約化程度的強弱。

學者多從單一因素對糧食生產能力的變化與時空差異進行研究[7-9]，從單個因素角度出發，較為全面地分析了糧食生產變化的影響因素，但在糧食單產各項分解因素上，對糧食總產量的貢獻效應方向與程度大小方面均缺少綜合性的定量分析與研究，也有采用計量模型嘗試研究耕地與糧食生產變化的關系，揭示了糧食產量在時空差異的影響因素。但研究方法上存在著局限性，大部分研究人員采用了灰色關聯分析或取對數分解，未能較好地排除殘差問題的干擾，使得分析結果受到一定限度的影響。

因素分解法是將目標變量利用數學計算分解成多個影響因素的變量，再將各分解因素進行定量計算，從而分離各因素對總目標變量的貢獻，進而分析出各分解因素對目標變量的貢獻方向與強度的方法。Ang最早提出的對數平均迪氏分解方法（Logarithmic mean weigh division index method，LMDI）大大提高了分析結果的準確度，使得分解過程中的殘差問題得到有效的解決[10]。劉玉等[11]利用LMDI模型分析了黃淮海地區影響糧食產量變化的各因素的貢獻度。研究表明，在糧食總產量變化中，正效應最大的為糧食單產，其次是復種指數，而耕地面積與糧作比例的貢獻方向都是負效應。在新疆糧食生產變化的研究中，采用LMDI模型分析時空尺度上的應用還比較罕見。endprint

1 研究區概況

新疆地處亞歐大陸腹地、中國西北邊陲，東經73°40′-96°23′，北緯34°25′-49°10′，面積約占全國陸地總面積的1/6，為166.49萬km2。新疆是中國面積最大、陸地邊境線最長、毗鄰國家最多的地區，曾經是古絲綢之路的重要通道，并且是第二座“亞歐大陸橋”的橋頭堡，如今又成為“一帶一路”戰略的核心區，戰略地位非常重要。

新疆的糧食生產在其經濟生產活動中發揮著越來越重要的作用。2009年新疆糧食總產量突破1 000萬t，2014年新疆糧食產量創下了1 435萬t的歷史最高值，比上年增加58萬t，連續七年增產豐收。新疆的糧食生產伴隨著西部大開發的進程，取得了飛躍式的發展。但是，新疆屬于典型的大陸性干旱氣候，深居內陸，降水稀少，加上新疆河流絕大多數為內陸河，地表缺水，農業灌溉條件差，嚴峻復雜的自然條件對新疆糧食生產帶來了巨大的挑戰。

2 研究方法與數據來源

2.1 研究方法

采用對數平均迪氏分解法（LMDI）對新疆糧食生產變化的影響因素進行分解，并在時空變化上對其分解因素進行分析研究。糧食生產最基礎的生產條件就是耕地，而糧食生產又是糧食安全的基本保障，因此，擁有一定數量和質量的耕地才能使區域的糧食安全得到保障。復種指數是指全年內在同一區域耕地上種植農作物的平均次數，一般而言，復種指數越高，糧食產量也會提高[12]。糧作比例指糧食作物播種面積占農作物總播種面積的比重，可以直接地反映農作物內部種植結構的相互關系。隨著經濟與技術的快速發展，糧作比例會呈現下降趨勢。糧食單產指糧食作物單位面積產出的糧食產量，耕地面積一定的情況下，糧食單產越高，糧食總產也越高。耕地面積規模的擴大在“非糧化”的背景下，難度越來越大，因此為了保障區域糧食安全，必須運用科技力量提高糧食作物單產[13]。

采用LMDI分解指數模型，將糧食總產量分解為4個因素的函數，分別為耕地面積（h，hm2）、復種指數（k，%）、糧作比例（l，%）和糧食單產（m，t/hm2）[13]，其中，復種指數=農作物總播種面積/耕地面積、糧作比例=糧食作物播種面積/農作物總播種面積、糧食單產=糧食總產量/糧食作物播種面積。

2.2 數據來源

研究數據來自于1999-2015年的《中國統計年鑒》《中國區域經濟統計年鑒》《新疆統計年鑒》《新疆五十年》，以年鑒中的相關統計數據為取值標準。其中，糧食產量與耕地面積直接采用統計年鑒中的相關數據，復種指數與糧作比例通過年鑒中的數據計算可得。

3 結果與分析

3.1 新疆糧食生產變化及其分解因素效應的時序特征

2000年以來，新疆糧食總產量總體上為增長態勢，糧食單產呈現出波動性增長趨勢，如圖1、圖2所示。2000年新疆糧食總產量為838.78萬t，2014年全新疆糧食總產量為1 390.81萬t，15年間增加552.03萬t，占全國糧食總產量的比重由2000年的1.75%增加到2014年的2.29%。2000年新疆糧食單產為5 593 kg/hm2（全國平均水平為4 620 kg/hm2），2014年增加到6 264 kg/hm2（全國平均水平為5 385 kg/hm2），糧食單產一直維持在較高水平并穩步提升。其中，2009年糧食總產量與糧食單產出現相反的波動態勢，糧食產量呈極速增加，糧食單產快速下降，之后又緩慢速度增長。2008年以前，耕地面積均保持著一定的數量，在2009年波動性增長后又維持著一定的水平，表明新疆糧食的耕地利用規模在不斷地擴大。復種指數隨著經濟的快速發展呈現波動增長，糧作比例15年間一直保持著一定水平，沒有明顯的變化趨勢，說明了糧食作物內部結構并沒有出現較大改變。

通過LMDI模型計算，得出2000-2014年間各因素的貢獻度，貢獻方向為正效應的是耕地面積、復種指數和糧食單產，分別為231.67萬t、377.26萬t和145.41萬t，貢獻強度最大的為復種指數（圖3）。糧作比例對糧食總產量的貢獻為負效應共計-202.32萬t。新疆復雜的地理環境和社會經濟的特殊性，導致了各因素對糧食生產的貢獻方向差異明顯，貢獻強度呈現出波動性。其中，2009年4種分解因素的變化波動性最為強烈。

復種指數因素對糧食總產量的總貢獻值最大，成為新疆糧食總產量快速上升的主要推動因素，這一貢獻效應強度逐年增強。15年間，復種指數貢獻效應在13個年份為正效應，合計562.76萬t，2個年份為負效應，合計-185.50萬t，總效應為377.26萬t，占研究期內糧食增加量的68.34%。2014年新疆復種指數為115.86%，比2000年的81.38%顯著提高。

耕地面積效應次之，除2002、2003和2010年這3個年份外，其余年份的耕地面積效應均為正值，總體上保持在一定的效應水平。15年間，新疆積極采取土地整理、開發等各項措施，耕地規模在可持續的發展中，耕地面積從2000年的416.40萬hm2增加到2014年的517.38萬hm2，耕地面積變化的正效應也在逐步增強。

糧食單產效應整體為正，但較之復種指數效應與耕地面積效應，糧食單產對增加新疆糧食總產量的作用有限。糧食單產從2000年的5 593 kg/hm2提高到2014年的6 264 kg/hm2，增加了671 kg/hm2，糧食增產145.41萬t。這充分說明技術創新與農業投入促進了糧食單產的提高，但新疆糧食耕地的利用與集約化程度仍需加強。

糧作比例造成了糧食產量的減少，其中8個年份為負效應，合計633.95萬t；7個年份為正效應，合計431.62萬t，總效應為-202.32萬t。新疆的糧作比例15年間一直在40%上下波動，效應總體上表現出“增大—減小—增大—減小”的變化趨勢。糧作比例的變化對降低新疆糧食總產量的作用最為顯著。endprint

3.2 新疆糧食生產變化及其分解因素效應的空間特征

3.2.1 各地州糧食產量變化 2000-2014年間，新疆糧食總產量總體上呈現增加趨勢，各地州存在顯著差異（圖4）。與2000年相比，2014年除吐魯番市以外，其他各個地州糧食產量增加，塔城地區的糧食增加量最多，達到209.70萬t，伊犁地區、喀什地區增加量次之，分別為177.72萬t、130.98萬t。吐魯番市的糧食產量下降了8.23萬t。15年間各地州糧食增加量分布較為分散，在北部較為集中，使得新疆各地州糧食總產量變化出現了“北高南低”的分布格局。

3.2.2 各地州糧食生產分解因素效應的空間分異 從總效應看，塔城地區、伊犁地區和喀什地區對糧食的增產作用最為顯著，主要因為這些地區的耕地利用規模大，僅有吐魯番市對糧食產量的變化起負向作用。從分效應看，耕地面積、復種指數與糧食單產對糧食產量的效應為正效應，糧作比例的變動造成了糧食產量的減少（表1）。

從分解效應看，將各地州15年的各分解因素效應進行累加，得到2000-2014年各地州各分解因素的累加總效應，如圖5所示。2000-2014年各地州各分解因素的累加效應存在著顯著的差異性。

從耕地面積效應看，各地州的耕地面積效應均為正效應，但不同區域間的耕地面積效應不同。昌吉回族自治州、伊犁地區、塔城地區和喀什地區4個地區的耕地面積效應均大于100萬t，而烏魯木齊市，克拉瑪依市、吐魯番市和哈密市由于其城鎮化水平高，耕地增加難度大，耕地面積的累計效應都在10萬t以下，克孜勒蘇柯爾克孜自治州的耕地面積效應為6.56萬t，主要由于其耕地規模有限，可利用耕地較少。

從糧食單產效應看，新疆各地州糧食單產效應均為正值，塔城地區、伊犁地區和喀什地區的糧食單產效應均大于40萬t，克拉瑪依市、吐魯番市及哈密市的效應不足3萬t。糧食單產效應的空間分布呈現出“西北部高東北部低”的格局，與糧食生產總效應的空間分布相類似。盡管糧食單產對新疆總產量變化為促進作用，但是由于受自然環境條件的影響，耕地資源規模有限，灌溉條件差耕地。因此，保證糧食生產實現糧食增產的主要途徑就是在擴大耕地規模的同時，改善耕地耕地質量來提高糧食產量，最終獲得經濟利益。

從復種指數效應看，復種指數的正負指數效應分異大，12個地區為正效應，吐魯番市和伊犁地區為負效應，喀什地區的復種指數效應最高，達到71.45萬t，伊犁地區的效應最低為-20.03萬t，形成了“西南部高東北部低”的格局，西北部的土地資源與光熱資源稟賦優于東南部，它們的共同作用使得西北部的復種指數效應提升潛力較大。隨著科技的快速進步，農業的復種指數越來越大。復種能夠保證區域糧食生產的高效益，是對土地資源高效集約利用的重要措施之一。15年來新疆耕地復種指數的增長趨勢明顯[15]，但是農戶更愿意通過降低復種指數的方式來獲得更高的非農化經濟收入[16]。

從糧作比例效應看，受經濟利益與農業種植結構調整的綜合作用，糧作比例出現逐年下降態勢。糧作比例效應總體為負，除了伊犁地區、塔城地區和博爾塔拉蒙古自治州的糧作比例變化造成的糧食增產分別為38.07萬、37.44萬和3.07萬t，其他區域均造成了糧食產量的減少。近年來，耕地的非糧化趨勢愈發明顯，糧食作物種植面積在大幅度減少，對糧食安全構成潛在威脅[17-19]。

4 結論

1）2000-2014年，新疆糧食產量增加552.30萬t，其中在14個地州中，塔城地區的糧食增加量最多達到209.70萬t，糧食產量呈現增加態勢。

2）運用LMDI因素分解法計算4個分解因素的效應強度與效應方向。在15年間，復種指數因素對糧食總產量的總貢獻值最大，成為新疆糧食總產量快速上升的主要推動因素；耕地面積效應次之；較之復種指數效應與耕地面積效應，糧食單產對增加新疆糧食總產量的作用較低；糧作比例的變化造成了糧食產量的減少。

3）各個地州分解因素的效應差異明顯，耕地面積效應、復種指數效應、糧食單產效應的空間效應為正效應，糧作比例效應為負效應，整體呈現出“西北部高東南部低”的格局。

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