西南地区耕地复种指数的时空格局演变及影响因素

西南地区耕地复种指数的时空格局演变及影响因素

随着人口增长和城市化进程的加快，耕地资源日益紧张。如何在有限的耕地上实现粮食产量的提升，成为各国农业发展面临的重要课题。复种指数作为衡量耕地利用效率的重要指标，其变化不仅关系到粮食安全，也反映了区域农业发展的水平。本文以西南三省（四川、贵州、云南）为例，通过分析1990-2015年间耕地复种指数的时空演变特征及其影响因素，为合理调控作物种植模式和制定农业发展政策提供参考。

研究背景与方法

西南三省包括四川、贵州和云南，海拔分布在500～2000米之间，区内山川河流密布，降雨较多但各地分布不均，多年来生态严重退化，是中国典型的粮油产区，其生产的粮食作物水稻、经济作物油菜籽产量分别占全国总产量的15.8%和24.2%。气候从热带、亚热带至寒带均有分布，形成垂直的立体景观，水热条件优越，年降水量在1000毫米以上，时空分布均衡，雨热同季，集南方的热量和北方的光照为一体，可实行一年两到三熟。

研究采用的主要数据包括：西南三省的统计年鉴和国土资源部等部门土地调查修正后的数据，农业部历年《中国农业统计资料》，第二次全国土地调查数据及其变更调查数据，中国气象科学数据共享服务网的地面气候日值数据集，以及中国科学院计算机网络中心的地理空间数据云的DEM数据。

复种指数变化特征

时间变化特征

如图1所示为1990—2015年间西南3省不同类型作物复种指数变化情况。由图1A可知，云南省的耕地复种指数呈波动下降趋势，其中1998年复种指数达最大值178%，最小值出现在2010年为100.67%；贵州省耕地复种指数除2004—2006年和2012—2014年突然减少外，其他年份均呈缓慢增加趋势，2010年达到最大，为277.55%；25年里，四川省的耕地复种指数呈先增后减的变化趋势，耕地复种指数多年平均值为206.05%，2010年达到最大，2012年最小，主要是由于2011年后该省耕地面积减少导致。

图1 西南三省实际耕地复种指数和不同作物类型复种指数年际变化

空间分布特征

从图2可以看出，东部地区耕地复种指数明显高于西部地区，而中部地区高于北部和南部地区，总体上呈东高西低的空间格局。从1990年到2015年间，贵州省耕地复种指数近几十年来增长最为显著，其中以贵阳、毕节、黔南州和黔东南地区变化最为明显，25年来耕地复种指数增加41.19%～80.96%，其余各市级行政区耕地复种指数分别增加12.95%～40.56%。

相对于贵州，四川省耕地复种指数最大区域主要分布在四川东部地区，如巴中、达州、南充、广安一带，由于海拔较高，气候条件恶劣，西部和北部的甘孜和阿坝州作物生长周期较长而导致该区复种指数相对较低，且多年来均无明显变化。

与东部和北部的贵州和四川不同，南部的云南省25年来耕地复种指数变化相对较小。但耕地复种水平低于贵州省和四川省，1990—1995年、2000—2005年、2010—2015年3个时期耕地复种指数分别为155.89%、174.67%和163.72%，同样，四川省的复种指数在2000—2005年达最大值，2010—2015年复种指数有所降低，其中以楚雄和临沧减少最为明显，分别减少37.15%和35.65%，其中各个市耕地复种指数变化最大的为云南省东南部的红河州，由1990—1995年的147.94%上升至2010—2015年的287.25%，增加1.94倍，表明该区耕地的利用程度远远高于其他市级行政区。

注：无潜力区代表可提升潜力值≤0%，低潜力区代表可提升潜力值为0%～25%，中潜力区代表可提升潜力值为25%～50%，高潜力区代表可提升潜力值为≥50%。

图4 西南三省耕地可提升复种指数变化特征

影响因素分析

气候变化与人类活动的影响

研究表明，该区年降雨量对耕地复种指数影响较小，年平均温度和≥0℃积温与耕地复种指数之间呈极显著的正相关关系。资料表明，该区年平均温度空间格局变化为东部和南部地区明显高于中部和西北部地区，而实际耕地复种指数空间分布总体上也呈东高西低的空间格局，与温度变化趋势保持一致，25年来气候持续变暖，导致该区潜力复种指数空间格局变化为东部和南部地区显著高于中部和西北部地区，整体上潜力复种指数空间差异较明显而时间差异不显著。

针对人类活动对复种指数的影响关系可知，人口数量和农业生产总值均与复种指数之间呈显著正相关关系，即随着人口数量和农业生产总值的提高，复种指数呈增大趋势。随着人口数量的增大，城镇化速度也会随之增加，从而不可避免地需要占用现有的土地资源，针对人多地少的矛盾，只有通过增大复种才是最有效的解决办法，所以，人类活动因子在一定程度上促进了复种指数的变化。

地形对复种指数的影响

就地形和土壤类型而言，四川东部地区主要为平原地形，土壤多为集中且成片分布的紫色土，该土壤养分高，具有优良的生产性能，因此四川省最大耕地复种指数主要分布在四川东部地区，而西北部的高原地区地形起伏较大，土壤类型多为寒冻土和草毡土，造成西部和北部的复种指数相对较低，且多年来均无明显提升。

进一步通过相关性分析可知，西南三省地形起伏度与耕地复种指数之间呈显著的负相关关系，进一步证明了地形起伏度（海拔）越高其耕地复种指数越低。

主要结论

（1）三省耕地复种指数年际变化特征为：云南省的耕地复种指数呈波动下降趋势；贵州耕地复种指数除2004—2006年和2012—2014年突然减少外，其余均呈缓慢增加趋势；四川省的耕地复种指数为逐年增加趋势。粮食作物复种指数变化大致分两个阶段，1990—2006年，云南粮食作物复种指数仅2000年为下降趋势，其他均为缓慢上升，而贵州和四川两省均为增长趋势，其中四川增速相对较缓。2006—2015年是3省粮食作物复种指数波动变化最大的时期，该期粮食作物复种指数年际变动率四川>贵州>云南。经济作物复种指数近年来一直保持稳步增长的态势。

（2）从内部分布情况看，1990—2015年间西南地区、东部地区实际耕地复种指数明显高于西部地区，中部地区高于北部和南部地区，总体上呈东高西低的空间格局。1990—2015年西南地区潜力复种指数均为东部和南部地区显著高于中部和西北部地区，整体上西南地区潜力复种指数空间差异较明显而时间差异不显著。四川东部地区潜力复种指数最大，远高于西部地区。云南各地区除了迪庆市外潜力复种指数均较大，其对光、热、水资源充分利用的空间很大。云南省耕地复种可提升潜力值明显高于贵州和四川两省，以贵州省高提升潜力地区最少。云南省水热资源丰富，但耕地利用情况较为低效，南部地区是复种指数可提升潜力空间最大的地区。

（3）耕地复种指数与气象因子的关系中，主要受年均温度和≥0℃积温的影响较大，而与人类活动的关系主要受到人口数量和农业生产总值的影响较大。对于受地形的影响而言，丘陵地区耕地复种指数表现为下降，平原地区耕地复种指数呈现上升趋势。气候变化对西南地区复种指数有一定的贡献，但温度变化是耕地复种指数变化的关键因子。

本文采用统计方法可能受到人为因素干扰，在后续的研究中应利用遥感数据和统计数据相结合，尝试加入作物种类、农业设施等因素，提高耕地复种指数可提升潜力的量化精确度，为各区域耕地资源有效利用和农业优化配置提供更科学的理论依据。