佳文推荐 | 基于市域尺度的中国化肥施用与粮食产量的时空耦合关系

土壤作为地球的皮肤，不仅是孕育粮食的温床，更为人类提供生活场所，其健康状况决定着人类的生存质量。然而，近30年来为了追求粮食高产而大量施用化肥，致使我国土壤污染退化面积不断扩大，土壤质量日趋下降，这不仅严重威胁着我国的粮食安全，更使生态安全面临严峻挑战。

化肥施用多，粮食产量就一定会高吗？带着这一疑问，西北师范大学赵雪雁教授研究团队开展了中国化肥施用与粮食产量的时空耦合关系研究，并在《自然资源学报》2019年第7期发表了题为《基于市域尺度的中国化肥施用与粮食产量的时空耦合关系》的文章，旨在为维护国家粮食安全与生态安全提供借鉴。

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基于市域尺度的中国化肥施用与粮食产量的
时空耦合关系

赵雪雁，刘江华，王 蓉，王晓琪
（西北师范大学地理与环境科学学院，兰州 730070） 

摘要

化肥施用是一把双刃剑，在促进粮食产量增加、保障粮食安全的同时，导致了生态环境退化，当前亟需辨明化肥施用与粮食生产之间的时空耦合关系，以便为维护粮食安全与生态安全提供有效的对策。以中国336个地级行政区为研究单元，分析2005-2015年中国粮食产量与化肥施用量的时空格局变化特征、化肥施用量与粮食产量的时空耦合关系及其动态变化过程。研究发现：（1）2005-2015年中国化肥施用量与粮食产量均呈上升趋势，化肥施用量的区内差异呈“粮食主产区—产销平衡区—粮食主销区”递减态势；而粮食产量的区域差异总体趋于增大，且呈“粮食主产区—产销平衡区—粮食主销区”递增态势。（2）化肥施用量增幅大致呈“东—中—西”阶梯式递增的趋势，而粮食产量增幅呈明显的南北分异特征。（3）从空间分布来看，胡焕庸线以东地区以“双高区”为主，胡焕庸线以西地区以“双低区”为主，且“低效施肥区”收缩，“他因素影响区”扩张。（4）期间，粮肥耦合关系以“双增型”为主，其他类型为辅，粮肥耦合关系主要向“双增型”与“他因素影响型”转变。

引言

粮食安全是国家政治稳定和经济发展的重要保障，化肥作为粮食生产的催化剂，在保障国家粮食安全中发挥着非常重要的作用。联合国粮农组织 （FAO） 的研究表明，过去 30 年世界粮食产量增加的 50%是由于化肥施用量增加所导致的。20 世纪 50 年代以来，中国的化肥施用量大幅增加，国家统计局公布的数据显示，中国农用化肥施用量（折纯，下同）已从1949年的0.6万t（纯养分）增加到2015年的6022.6万t，每公顷耕地化肥施用量从1952年的0.75 kg增加到2015年的446.4 kg，目前已达到国际公认化肥施用安全上限225 kg/公顷的1.98倍；同期，中国粮食产量也从1949年的11318.40万t增长到2015年的62143.92万t，增加了4.49倍。然而，大量的化肥施用在促进粮食产量增加的同时，也对生态环境造成严重污染，使其在短期内难以逆转。鉴于此，2005年中国开始实施大规模的测土配方施肥补贴项目；2015年农业部又颁布了《到2020年化肥施用量零增长行动方案》，提出了2020年实现化肥施用量零增长的目标；十九大报告也强调要“发展绿色农业，合理用肥，加快推进农业农村现代化”。当前，急需辨明化肥施用与粮食生产的时空耦合关系，为维护粮食安全与生态安全提供借鉴。

研究方法与数据来源

以中国336个地级行政区为研究单元（不包括香港、澳门、台湾），反映全国化肥施用量、粮食产量等数据来自2006-2016年《中国区域经济发展年鉴》、各省 （直辖市、自治区） 的《统计年鉴》及《农业统计年鉴》。

Theil指数与变异系数可有效地测度化肥施用量与粮食产量的区域差异，随着Theil指数与变异系数的增加，化肥施用量与粮食产量的区域差异增大 。

利用粮肥弹性系数的转移矩阵来揭示2005-2015年中国化肥施用量与粮食产量耦合关系的动态变化。

结果分析

化肥施用量与粮食产量的区域差异

化肥施用量与粮食产量的时空格局演变

化肥施用量与粮食产量的时空耦合关系

化肥施用量与粮食产量的时空耦合特征

化肥施用量与粮食产量耦合关系的动态变化过程

结论与讨论

本文分析了中国2005-2015年化肥施用与粮食产量的时空格局及其耦合关系，发现：
（1）2005-2015年中国化肥施用量与粮食产量均呈上升趋势，化肥施用量的区内差异呈现由“粮食主产区—产销平衡区—粮食主销区”的递增趋势；而粮食产量的区域差异总体趋于增大，且由“粮食主产区—产销平衡区—粮食主销区”递增。
（2） 2005-2015年中国“胡焕庸线”以西地区除青藏高原以外化肥施用量增幅较大，以东地区化肥施用量增幅较小，化肥施用量增幅大致呈“东—中—西”递增的趋势，而粮食产量增幅呈现出明显的南北分异特征，“秦淮线”以北地区普遍增幅较大，而以南地区增幅较小，甚至出现减产现象。 
（3）从空间分布来看，“胡焕庸线”以东地区化肥施用量和粮食产量较高，以“双高区”为主；“胡焕庸线”以西地区化肥施用量与粮食产量相对较少，以“双低区”为主。总体来看，化肥施用量和粮食产量以“双增型”耦合关系为主，其他耦合关系为辅。期间，粮肥耦合关系向“双增型”与“他因素影响型”转变为主。

作者简介

赵雪雁：西北师范大学地理与环境科学学院教授、博士生导师、甘肃省领军人才、教育部新世纪优秀人才、甘肃省飞天学者特聘教授。主要从事寒旱区生态经济与区域发展研究，主持完成国家自然科学基金项目、国家社科规划项目、教育部科学技术重点项目及霍英东教育基金等项目，获甘肃省高校青年教师成才奖、甘肃省优秀社科成果一等奖及二等奖、甘肃省高校社科一等奖等科研奖励。

E-mail: [e-mail]

刘江华：西北师范大学地理与环境科学学院人文地理专业硕士研究生。

E-mail: [e-mail]

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素材来源：自然资源学报

排版：庞毓雯

责任编辑：梁龙武

审核：任宇飞、王波涛

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