中国粮食产量不同风险类型的地理分布，本文主要内容关键词为：地理分布论文,中国论文,粮食产量论文,风险论文,类型论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：S162.2 文献标识码：A 文章编号：1000-3037(2002)02-0210-06
农业区划工作是一项宏观的农业规划布局的指导性工作，在理论和实践上都有着重要的意义。可以为充分利用自然资源，优化作物品种布局，发挥名、特、优产品优势，合理配置农业生产要素等提供参考和建议。我国的区划工作开展得比较早，并在种植业区划、农业气候区划、农业自然灾害区划等方面取得了显著的成果[1～4]。农业风险包括气象灾害、地质灾害、生物灾害等，以及社会经济风险，如市场和政策变化等影响，农业生产具有很大波动性。本文以粮食生产风险为研究对象，从粮食产量资料着手，挑选反映粮食产量平均损失状况和波动状况的风险指标，采用聚类分析的方法，将全国划分出不同水平的风险区，为指导生产和抗御灾害服务。
1 粮食产量资料处理
产量资料包括全国30个省（台湾省资料暂缺）和258个地区1949～1997年的逐年粮食作物播种面积单产，除少数地区外，大部分资料序列的样本数均达到40年以上。
根据影响作物最终产量形成的各种自然和非自然因素可以按影响的性质和时间尺度将粮食单产时间序列分解为[5]
式中，Y为粮食单产，Y[,t]是反映历史时期生产力发展水平的长周期产量分量，称为趋势产量；Y[,w]是受以气象要素为主的短周期变化因子影响的产量分量，称为气象产量，以一年为周期。趋势产量的模拟采用直线滑动平均模拟的方法，求出趋势产量之后，则气象产量Y[,w]为
进一步作相对化变换
此时，气象产量就变成一个相对比值，不受历史时期和不同农业技术水平的影响，称为相对气象产量，表明粮食波动的幅值不受时间和空间影响，具有可比性。相对气象产量序列是计算风险评价指标的基础。
2 粮食单产风险分区
2.1 分区目的
分区的目的在于在全国范围内将粮食生产的风险水平进行区域空间上的分类，揭示风险水平的全国分布规律，为指导粮食生产布局和减灾抗灾服务，为开展保险事业进行分区分类指导提供重要依据。
2.2 分区原则
(1)体现农业风险水平区域间差异性原则；
(2)体现农业灾情程度区域间差异性原则；
(3)分区界限尽量保持低级行政区的完整性原则，以利于地方政府指导防灾抗灾服务。
2.3 分区指标
2.3.1 减产率指标
相对气象产量是一个相对值，表明实际粮食单产偏离趋势产量的波动幅值。实际单产低于趋势产量的百分率称为“减产率”，即相对气象产量数值小于0%。本文通过分析大量粮食相对气象产量序列的数字特征，结合农业部门和民政部门减灾活动需要，做如下定义：对某一相对气象产量｛x[,i]｝,x[,i]＜-2%的年份定义为歉年，x[,i]＜-5%的年份定义为灾年，定义历年平均减产率d为 
式中，n为全部样本数。历年平均减产率描述了相对气象产量序列集中位置的统计特征，表明统计时段内每年粮食产量平均减产数值。
2.3.2 变异系数指标
变异系数(v)表示标准差与平均值之比，表示样本的波动程度，可定义为
当x[,i]＜-5%，n为成灾年份的年数时，得到灾年减产变异系数。
2.3.3 风险概率指标[6～8]
根据分布函数曲线计算的粮食单产不同增产率和减产率区间出现的概率。由于农作物产量表现为平年较多，大丰大歉年份较少，本文经过正态性检验，证明在消除生产力水平影响之后，大多数地区粮食单产相对气象产量序列的确具有正态性分布的特点，而少量不符合正态分布的序列也可以采用统计的方法经坐标转换变成正态分布[9]。进而利用正态分布的性质得到反映粮食生产风险状况的不同增减产区间及相应的概率大小，即
式中，P为减产率值，本文P=-10%，表示减产率达10%出现的概率。
2.3.4 综合风险指数指标
选取有代表性的几种粮食单产减产风险要素指标，为消除不同量纲的影响，将每个指标进行极差化处理，使各风险指标介于0～1之间，然后将极差化后的各风险指标相加，得到一个包含原来几个风险要素综合影响的新指标，称为综合风险指数。
按照风险分析理论[6～8]，以上风险指标从不同方面反映了某一粮食生产单元的风险水平状况，可以作为风险分区的依据。
2.4 分区方法
选择上述风险指标以迭代自组织动态聚类算法为主[10～11]，将全国分为若干风险区。
式中，V[,i]是第i类的聚类中心或称矩心，‖·‖表示S维欧氏空间中的泛数，‖X[,j]-V[,i]‖表示表示了第j个样品与它所属类的距离平方和。
2.5 全国粮食单产减产风险分区
分别以省级和地区级两级粮食生产单元为单位在全国范围内进行风险要素（减产率指标、变异系数、粮食单产减产≥10%的风险概率）分区和综合风险指数（由减产率指标、变异系数、粮食单产减产≥10%的风险概率构成）分区。
2.5.1 全国地区级粮食单产减产风险要素分区
以全国258个专区为样本集，每个样本由以下3个表征粮食单产减产风险水平的指标构成：历年减产率、灾年减产变异系数、年减产≥10%的风险概率，采用ISODATA聚类方法将全国分为严重、重、中、轻四类粮食单产减产风险区，相应的专区个数分别为82、55、74、47个，每类风险区指标如表1所示。
表1 全国地区级粮食单产减产风险要素分区指标
Table 1 Risk-factor division index at the prefectural level
图1表明地区级粮食单产减产风险水平的高低在我国的分布具有明显的北高南低的区域分异特征。严重风险区主要分布在北方地区，在黄河流域和长江流域也有一定分布。重风险区的分布情况与严重风险区相似，也主要分布在北方地区，尤其是东北的黑龙江与吉林大部分地区均属重风险区，形成一大块连片区，此外，黄土高原、长江流域及贵州省也有部分专区属重风险区。中风险区主要分布于黄河流域和长江流域之间的广大范围内，另外，贵州大部、云南和广东南部、海南省、广东和江苏部分地区为中值区。轻风险区大部分位于长江以南。
图1 全国地区级粮食单产减产风险要素指标分区
Fig.1 Division with risk factors at the prefectural level
2.5.2 全国地区级粮食单产减产综合风险指数分区
以全国258个地区为样本集，每个样本选取历年减产率、灾年减产变异系数、年减产≥10%的风险概率3个特征值构成综合风险指数。将全国所有样本的综合风险指数极差化处理，使各样本的综合风险指数全部属于0～1之间，以此为基础将全国分为严重、重、中、轻四类风险区，指标如表2所示。
表2 全国地区级粮食单产减产综合风险指数分区指标
Table 2 Synthetic division index at the prefectural level
由图2可见，全国各地区粮食单产减产综合风险指数的分区结果与风险要素分区结果相似，但更能反映全国各地粮食生产水平。其在全国的分布仍呈北高南低之势，严重风险区主要位于北部各省份，即宁夏、内蒙大部分地区、陕西、山西、河北、黑龙江、吉林、辽东半岛部分地区，长江中下游局部地区也面临严重的风险水平。重风险仍以西北、东北、华北为主要分布区，具体包括东北三省大部、河北大部、宁夏、陕西部分地区。此外，长江流域沿江地区也是重风险多发区。中风险区主要分布于长江流域和西南各省部分地区，另外，东南沿海地区也有零星分布，这可能与这些地区常遭受台风的威胁有关。轻风险区主要分布于西南和东南地区。
2.5.3 全国省级粮食单产减产风险要素分区
以全国30个省份为样本集，每个样本由以下3个表征粮食单产减产风险水平的指标构成：历年平均减产率、灾年减产变异系数及年减产≥10%的风险概率。采用ISODATA聚类方法将全国分为轻微、轻、中、重、严重五类粮食单产减产风险区，相应的省份个数分别为3、6、7、8、6个，每类风险区指标范围如表3所示。
图2 全国地区级粮食单产减产综合风险指数分区
Fig.2 Division with synthetic index at the prefectural level
表3 全国省级粮食单产减产风险要素分区指标
Table 3 Risk-factor division index at the provincial level
由图3可见，省级粮食单产减产风险要素在我国有明显的区域分异和一定的连片性，风险水平呈北高南低之势，这与地区级粮食单产减产风险分区的趋势是一致的。严重风险区主要分布在北方各省份，如甘、青、蒙、宁、辽、黑。重风险区分布较零散，但在华北及江淮流域之间有大片连片区，这些省份为晋、冀、豫、皖以及新、吉、贵、海南等边缘省份。中风险区的分布省份有京、津、鲁、藏、陕、桂、鄂等省。轻风险区有6个省，全部位于长江流域及以南的川、湘、闽、浙、沪、苏。轻微风险区的省份为云、赣、粤三省。
2.5.4 全国省级粮食单产减产综合风险指数分区
以全国30个省份为样本集，每个样本由历年减产风险指数、灾年减产变异系数和年减产≥10%的风险概率3个特征值构造综合风险指数。将全国各省所有样本的综合风险指数极差化处理，使各样本的综合风险指数全部属于0～1之间，以此为基础将全国分为严重、重、中、轻、轻微五类风险区，指标如表4所示。
由表4及图4可见，省级粮食单产减产综合风险指数分区得到的结果与风险要素分区非常接近，从北向南风险水平逐渐降低，严重风险区主要位于西北和东北地区，例如甘、青、辽、黑。重风险区仍主要位于北方边缘省份，如宁、新、蒙，此外河南省也归于重风险水平区。中等风险水平区则主要位于华北、黄土高原、长江中下游地区，如陕、晋、冀、鲁、津、鄂、皖，此外，东北的吉林、西南的贵州和西藏、华南的广西和海南也是中等风险水平的省份。轻度风险水平的省份除北京以外，全部位于长江流域及以南，如川、湘、沪、闽。轻微风险区则与风险要素分区的轻微风险区包含的省份完全相同，即粤、赣、云三省。
图3 全国省级粮食单产减产风险要素指标分区
Fig.3 Division with risk factors at the provincial level
表4 全国省级粮食单产减产综合风险指数分区指标
Table 4 Synthetic division index at the provincial level
图4 全国省级粮食单产减产综合风险指数分区
Fig.4 Division with synthetic index at the provincial level
2.6 粮食生产自然风险分析与对策[12～14]
本文风险分析的方法侧重于粮食产量波动的信息而不是绝对粮食产量高低，因而出现了部分地区和省份例如西藏的农业生产水平较低，但风险水平却并不高的情况。由以上风险分区的结果可知，中国粮食产量风险水平的分布整体上具有明显的区域分异特点，部分地区呈现插花性分布。风险水平呈北高南低和西北高东南低的特点，基本上反映了我国农业生产水平的实际状况。从总体来看，以中国北部内蒙古、西部黄土高原及东北一带风险水平最高，分析其原因，是内蒙古和黄土高原等地粮食单产低，生产力水平较低，故风险水平高；东北地区尽管粮食单产高，但洪涝和低温冷害等造成的损失严重，因而风险水平也很高。长江沿线某些地区风险水平较高，明显与洪涝等因素联系起来。南部各省份总体风险水平较低，不仅与这些地区粮食单产高，一年多熟等有关，而且较高的生产力发展水平包括水利工程的建设和经济发展的高水平，提高了抗灾能力，也降低了风险水平。
根据风险水平分区的结果，针对不同风险区需要采取相应措施来降低风险水平：西北严重风险区的干旱半干旱地带应注意调整农牧业结构，适当退耕种草，发展畜牧业；在适于耕种的地带应采用节水灌溉技术提高水分利用率。东北严重风险区主要危害因素为低温，可以采用调整种植制度和作物比例来降低风险水平，如适当多种植大豆、马铃薯等抗寒性较强的作物。华北中风险区的危害因子主要为干旱、洪涝和干热风等，可以通过采用适时播种、采用抗逆性较强的品种等解决。洪涝是长江流域风险水平较高的主要原因，必须通过建造水利工程加以控制。华南的低温冷害是造成水稻减产的主要原因之一，采用蒸汽育秧、薄膜覆盖、合理施肥和科学用水等可以减轻危害。东南沿海的台风暴雨灾害是降低粮食产量的主要因素，可以通过植树造林、加固海塘堤坝等减轻危害，等等。
3 结果与讨论
(1)中国粮食单产风险水平在全国的分布趋势具有北高南低和西北高东南低的区域分异特征和连片性特点。反映了中国粮食生产的气候条件、地理条件、生产力水平和种植制度等区域分异特点。
(2)各种致灾因子的性质、范围、强度、频率是造成粮食减产和风险水平地区差异的重要因素，也是造成有些风险指标的分布具有局地性的原因。粮食单产减产率地理分布并不能完全反映灾害因素的地域分布规律，这说明减产率高低虽然与灾害因素有很大关系，但非灾害因素导致的粮食减产也不容忽视，如农业政策失误、农业投入不足等。此外，20世纪90年代后期我国市场化水平有很大提高，又面临加入WTO，市场风险的比重将增大。但市场风险的地区差异较小，主要影响种植面积，其次影响投入和单产。
(3)单一风险指标只是反映了粮食生产风险状况的一个方面，选择与有典型意义的几个风险指标进行单要素风险分区能更全面地反映全国各地粮食生产的风险水平。但与综合风险指数分区相比较，后者的结果更符合实际状况。
全国性的粮食产量风险分区在国内尚属首次，对分区方法和分区结果尚有待进一步完善。分区结果可为决策者充分利用本地的自然资源，合理布局农作物种植结构，防灾救灾发展生产提供参考。
收稿日期：2001-08-15；修订日期：2001-11-05。