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海南中部国家重点生态功能区农户粮食生产与生态要素的函数研究

来源:论文联盟  作者:张翠萍 [字体: ]
海南中部国家重点生态功能区农户粮食生产与生态要素的函数研究 隨着热带现代高效农业快速发展和农村劳动力大批转移,海南传统的一家一户水稻生产方式面临前所未有的挑战。水稻种植面积连年下滑,撂荒水稻田逐年增加,2000年海南水稻播种面积39.70万hm2,2012年水稻缩减为23.89万hm2。在2012年种植面积中,旱涝保收面积只有9.93万hm2,仅占41.59%。在水稻面积递减以及极端气候频发条件下,为保障海南粮食安全,对水稻产量的要求势必增加。以往提高作物生产率很大程度上依靠在高潜力地区推广高产作物品种、大量施用化肥农药、提高灌溉保证率并促进以化石燃料为动力的农田机械的使用。然而,高产作物品种难以实现质、量的双赢。20世纪90年代,亚洲主要产稻区出现单产徘徊,主要由于水稻品种改良提高了品种抗病性、改善了稻米品质,但产量潜力没有明显提高[1],或是仅提高了单产但是水稻品质不佳[2]。此外,长期过度施肥造成了部分稻区土壤地力退化,病虫和自然灾害发生频繁。因此,如何保证粮食可持续供应增加、家庭层面粮食和营养安全的提供以及改善自然资源和管理之间的关系,成为生态学、社会科学等跨学科的研究热点,也是管理部门的关注焦点。学者们在全国尺度的研究发现,投资自然资本提高了生态系统提供产品和服务的能力[3]。同样,在美国加州的咖啡人工林与其周边自然生态系统研究中也发现,越靠近天然林斑块,其咖啡的产量和质量也越高[4]。
  水稻作为一种人工生态系统产生的产品,其产量有不同的驱动因素。而目前对村庄内部及周边的土地利用类型、集约化农业的发展以及农村劳动力的转移对水稻产量的影响,缺乏深入的研究。笔者以海南省琼中县为例,将村庄内部及周围自然植被的面积、家庭类型、劳动力特征等作为控制因素加入水稻的生产模型中,以期探讨村庄自然资本、家庭人力资本和工具资本与水稻单产的相关关系,并分析不同资本对水稻产量的影响机理。
  1数据来源与研究方法
  1.1研究区概况琼中县位于海南岛中部,属于五指山山区,东西宽66.50 km,南北长76.69 km,国土面积2 704 km2(图1)。全县地处热带海洋季风性气候区,年均湿度达84%,8—10月有台风。年均气温23.1 ℃,年均日照时数1 932.8 h,年均降水量为2 274.6 mm[5]。
  水稻是琼中县的主要农作物[6],加之海南农民口粮观念深厚,一般以自己种植的稻米为主粮。因此,农户自己种植水稻成为解决家庭口粮的主要途径。目前,海南水稻生产方式仍为传统的一家一户生产模式,种植大户、龙头企业、农民合作本文由论文联盟http://www.LWlm.COM收集整理社、大米加工企业所占比重很小[7]。海南处于热带气候区,濒临海洋,是自然灾害多发区,平均每年发生自然灾害20 次以上,其中倒春寒、台风暴雨、局部干旱等因素对水稻生产影响最大。同时,海南四季温度较高,湿度较大,各种病虫害较频繁,影响了海南水稻产量。
1.2数据来源2014年6—8月,项目采用参与性农村评估法(PRA)进行农户问卷调查。由于山区村庄分散且偏僻,一般村庄仅有几十户到百来户左右[8],对琼中县长征镇、和平镇、红毛镇、黎母山镇、湾岭镇、营根镇、中平镇、什运乡等8个乡镇进行了问卷调查,每个乡镇选2~3个村庄,每村抽取10~20户农户。共访问695户农户,去除信息缺失或无效问卷,共获得151份有效问卷。主要调查信息如下:自然资本情况,包括家庭水田面积及水稻产量、人工林面积及其产量;人力资本情况,包括家庭人口、性别构成、年龄构成、劳动力数量、现在从事的生计活动;物质资本情况,包括农户持有的农用工具数量、施肥种类及施用量。
  研究区域生态系统空间数据由2013年TM影像解译获得。结合区域特点,将生态系统分为天然林、橡胶林、浆纸林、灌草地、热作园、水田、旱地等类型。村庄5 km范围内的土地利用面积见表1。
  1.3研究假设
  1.3.1自然资本。可分为直接用于生产的资本(土地、水)以及无形的公共资本(大气、生物多样性)[9]。该研究中,自然资本主要包括村庄内部及其周边天然植被(包含天然乔、灌、草)、人工林(含速生丰产林、热作园等)的面积。
  天然或人工植被作为自然资本可以提供改善局地小气候、缓解洪水和干旱、控制病虫害等服务。
  (1)改善局地小气候。森林通过生物地球化学循环(温室气体调节)和生物物理循环(水热调节)对当地及区域,乃至全球气候起到气候添加作用。受诸多不同生物地球化学过程的驱动,自然生态系统在气候调节方面的价值高于农业生态系统[10]。
  (2) 缓解洪水和干旱。淹涝胁迫对水稻生长发育产生的危害,不仅来源于水分过多,更重要的是对水稻产生了次生胁迫,严重影响水稻产量[11]。森林的功能是削洪补枯,起到水库的作用[12]。琼中县区域内年降雨量分布不均,雨季由于台风影响,暴雨量集中,因此,良好的植被覆盖有效降低了山洪暴发的可能性,削弱了地表径流的强度,延长了降雨入渗的时间,降低了对水稻淹水的危害;同时在旱季或少雨时节,仍有土壤水的补给。
  (3)控制病蟲害。农田作为人工生态系统,生态结构单一,加之喷洒农药、清除杂草等管理措施,造成了生物链的缺失,因而降低了其抵御病虫害的能力。农田周边的天然林或人工林在很大程度上,为害虫的天敌提供了栖息地。Bianchi等[13]研究表明,80%的害虫天敌以周边草地作为栖息地,其次以周边的林地为栖息地(其比例为71%)。周边天然植被的保护作用,缓解了由于农业集约化生产导致的生态系统平衡破坏、病虫草害频发对水稻产量带来的不良影响。
  1.3.2制造业资本。制造业资本是为了提高生产效率所使用的设备及其他物质投入。包括基本生产资料和基础设施[9]。该研究将肥料和农用工具指数作为表征工具资本的控制变量。肥料是影响水稻产量的重要因素,其中尿素、复合肥、磷肥是农户经常施用的化肥类型。农用工具资本的计量采用与水稻耕种相关的拖拉机、畜力车、水泵的数量作为控制变量,并分别赋予3个指标0.34、0.33、0.33的权重。
  1.3.3人力资本。在家庭层面上,人力资本水平取决于家庭劳动力的人数、家庭规模、技能水平以、健康状况、兼业情况等因素[14]。务农人数是反映家庭在农业中劳动力投入情况的重要指标,故而将其纳入回归模型中。但由于务农人数难以准确描述家庭劳动力在水稻生长中的贡献,同时加入家庭兼业情况及外出务工人数作为控制变量。
  按照非农化程度及农户生计多样化的差异,综合已有农户类型划分的研究成果,以家庭劳动力的投入方向(有无劳动力从事非农活动)为标准,将农户生计类型划分为纯农户、兼业户、非农户。其中,纯农户的全部劳动力均从事农业,兼业户的部分劳动力从事农业、部分从事非农业;非农户的全部劳动力均从事非农活动[15]。由于外出打工,务农人员逐渐向外出务工人员转变。因此,外出务工人员数量也是影响人力资本的重要因素。
  1.4函数的形式借助Stata/SE 12.1软件对调查结果进行单因素方差分析和最小二乘法系数估计。在进行模型系数估计前,对模型I和模型II的自变量进行方差膨胀因子检验,条件数分别为64.19和103.07。当条件数为30~100时表明变量间存在一定程度的多重共线性,但不会对模型回归与解释产生影响。
  在分析水稻单产在不同村庄的不同农户间水稻产量差异时,建立一般线性模型作为基本模型:
  式中,Y为被解释变量,即水稻产量;Xi为解释变量;βi为各解释变量的回归系数;μ为误差项。该研究选取的各解释变量及说明见表2。
  2结果与分析
  2.1数据统计描述由图2可知,草响村自然植被覆盖率最高,达49.05%(图2),然而其人工林覆盖率在调查的8个村庄中最低,仅有36.16%。乌石村仅有0.01%的自然植被覆盖率,76.09%的面积为人工林。其余6个村庄的人工林面积均高于自然植被覆盖面积。
  根据单因素方差分析结果(表3),水稻产量、尿素施用量、磷肥施用量、家庭类型、务农人数均达到极显著差异(P<0.001),家庭总人数和家庭外出务工人数存在显著差异(P<0.05)。农用工具资本在村庄间没有显著差异。
  2.2模型结果分析模型估计结果见表4。回归结果表明,2个模型的整体检验均十分显著(F值分别为20.86和8.93,原假设条件成立的概率P均小于0.001),且拟合程度较好(调整后的R2分别为0.426和0.446)。
  2.2.1自然资本对农户水稻产量的影响。
  (1)村庄内部及周边天然林。在模型 Ⅰ 和 Ⅱ 中,村庄内部和周边的天然林面积的回归系数分布为33.34和42.23,且均在0.01的水平上显著,说明天然林面积与水稻单产存在显著相关关系。
  (2)村庄内部及周边人工林。根据模型 Ⅰ 和 Ⅱ 估计结果,村庄内部和周边的人工林面积的回归系数分别为43.63和54.74,且均在0.01的水平上显著,表明人工林面积与水稻单产存在显著正相关关系。
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