1、网络出版时间：2014-03-21 09:19网络出版地址：http:/ Journal of Agricultural Resources and Environmentdoi： 10.13254/j.jare.2014.0058粮食产量预测理论、方法及其应用. 科技进步增产理论、模型及其应用 1侯 彦 林 1， 郑 宏 艳 1， 刘 书 田 1， 米 长 虹 1， 王 农 1， 蔡 彦 明 1， 黄 治 平 1， 夏 维 1， 王 铄 今 2，任军 3，王新民 4，侯显达 5（ 1.农 业 部 环 境 保 护 科 研 监 测 所 ， 天 津 300191； 2.北 京 农 业 信 息 技
2、术 研 究 中 心 ， 北 京 100089； 3.吉林省农业科学院，长春 130033；4.河南牧业经济学院，郑州 450011；5.北京优雅施软件研发服务中心，北京 100089）摘 要 ： 粮 食 增 产 趋 势 及 增 产 原 因 是 国 家 制 定 宏 观 农 业 政 策 和 措 施 的 依 据 。 科 技 进 步 增 产 理 论 是 指 ： 气 候 是 波 动 的 ， 科 技 是 持 续 进 步 的 ， 它 是 粮 食 多 年 持 续 增 产 的 主 要 驱 动 力 ； 科 技 进 步 增 产 预 测 模 型 是 多 年 平 均 单 产 移 动 的 回 归 方 程 。 全 国 和
3、东 北 三 省 粮 食 增 产 潜 力 案 例 分 析 结 果 表 明 ： 科 技 进 步 单 产 加 速 时 间 最 早 的 是 辽 宁 省 ， 最 晚 的 黑 龙 江 省 ； 与 全 国 相 比 ， 吉 林 省 和 辽 宁 省 科 技 进 步 贡 献 率 高 于 全 国 平 均 水 平 ， 黑 龙 江 省 低 于 全 国 平 均 水 平 ， 吉 林 省 最 高 。 本 文 初步得出以下结论：科技进步增产理论科学、模型实用、预测结果准确。 关键词：粮食预测；科技进步；增产；理论；模型；应用中图分类号： S11+4 文献标志码：A 文章编号：The Theory, Method and Its
4、 Application of the Grain Yield Forecast. Theory, Model and Its Application of Scientific and Technological Progress in Increasing Grain YieldHOU Yan-lin1*, ZHENG Hong-yan1, LIU Shu-tian1, MI Chang-hong1, WANG Nong1, CAIYan-ming1, Huang Zhi-ping1, XIA Wei1, WANG Shuo-jin2, REN Jun3, WANG Xin-min4,HO
5、U Xian-da5(1.Agro-Environmental Protection Institute, Ministry of Agriculture, Tianjin 300191, China; 2.Beijing Research Center for Information Technology in Agriculture, Beijing 100089, China; 3.Jilin Academy of Agricultural Sciences, Changchun 130033, China; 4. Henan University of Animal Husbandry
6、 and Economy, Zhengzhou 450011, China; 5. Software Development and Service Center of Beijing Yours, Beijing 100089, China)Abstract: The increasing trend and its causes of grain yield are the basis for a nation to formulate the macroscopic agriculture policies and measures. Increasing Production Theo
7、ry of Scientific and Technological Progress (IPTSTP): climate is undulating, while the technological progress is sustainable and it is the main driving force of sustainable increasing production for many years. Increasing Production Forecasting Model of Scientific and Technological Progress (IPFMSTP
8、) is a regression equation for the moving averages data of the per unit area yield. The IPTSTP and its methods were applied to analyze the grain yield potential in China and northeast China, respectively. The results showed that Liaoning province was the earliest one which accelerated per unit area
9、yield by scientific and technological progress, and the latest one is Heilongjiang province. Compared with other provinces at present, the contribution rate of the scientific and technological progress in Heilongjiang province was lower than the average level in China, while the1收稿日期：2014-03-20基 金 项
10、 目 ： “中 国 农 业 科 学 院 科 技 创 新 工 程 ”（ 2014-cxgc-hyl） 。 作 者 简 介 ： 侯 彦 林 （ 1959） ， 男 ， 吉 林 公 主 岭 人 ， 博 士 ， 研 究 员 ， 博 士 生 导 师 ， 中 国 科 学 院 “百 人 计 划 人 才 ”和 “中 国 农 业 科 学 院 科 技 创 新 工 程 团 队 首 席 科 学 家 ”， 主 要 研 究 方 向 为 农 业 资 源 环 境 数 据 挖 掘 与 信 息 化 。 E-mail: 。contribution rate in Liaoning and Jilin Province were h
11、igher than the national average level. The contribution rate of the scientific and technological progress in Jilin Province was the highest.Key words: Production Forecasting； Scientific and Technological Progress； Increasing Production； Theory；Model ；Application粮 食 产 量 预 测 包 括 短 、 中 、 长 期 生 产 潜 力 预
12、测 和 当 年 估 产 两 部 分 ， 对 于 国 家 粮 食 安 全 政 策 制 定 、 当 年 贸 易 策 略 、 粮 食 期 货 价 格 走 势 判 断 和 国 内 调 配 方 案 实 施 都 具 有 十 分 重 要 的 战 略 意 义 和 现 实 意 义 。 本 系 列 研 究 包 括 粮 食 生 产 潜 力 和 估 产 的 理 论 、 方 法 、 参 数 体 系 和 软 件 等 内 容 ， 可 为 国 家 、 各 级 政 府 和 商 业 机 构 提 供 适 时 的 粮 食 预 测 信 息 支 持 和 服 务 ， 包 括 六 部 分 ： 科 技 进 步 增 产 理 论 、 模 型 及
13、其 应 用 ； 粮 食 生 产 潜 力 短 期 预 测 理 论 、 模 型 及 其 应 用 ； 粮 食 生 产 潜 力 中 、 长 期 预 测 理 论 、 模 型 及 其 应 用 ； 粮 食 估 产 理 论 、 模 型 及 其 应 用 ； 粮 食 潜 力 实现率及其评价方法；粮食产量预测软件。以上内容可归纳为图1：图1 中国粮食产量预测框图Figure 1 The figure of forecasting of grain production of China高产是多数农业生产追求的目标 1-2，但最近的一些证据表明某些作物增产趋向缓慢甚 至在某些环境下停止增产，比如小麦和水稻产量的增产在
14、一些国家就出现了滞增 3-5。由于 耕地面积逐渐减少 6、水资源紧缺 7以及众多的耕地面积由食物生产转为燃料生产 8等原因， 产量的持续增产愈发重要。Specht 等 9-10认为，产量的年际间波动主要是气候的直接作用或 间接作用，在我国这种波动是县级尺度大于省级尺度，省级尺度大于国家级尺度；国内学 者建立了基于统计模型的气象因子预测产量的方法 11-14；多年连续提供全国粮食产量预报 的方法 15认为社会经济因素决定产量的变化趋势，并认为是产量波动的重要原因之一，强调社会经济因素对产量的贡献。本系列研究认为粮食产量的增产趋势是科技进步驱动的， 而年际间的波动主要是气候因素作用的结果 16-1
15、7。1 材料与方法从公开发表的数据中整理出全国和东北三省19492010年粮食单产数据以及31 个省、 区、直辖市1979 2010 年粮食单产数据。使用本文提出的科技进步增产理论和模型进行分 析。2 研究结果2.1 科技进步增产理论和模型2.1.1 科技进步增产现象的普遍性通 过 观 察 人 类 文 明 社 会 迄 今 为 止 的 粮 食 单 产 增 加 的 事 实 ， 可 以 总 结 出 以 下 规 律 ： 粮 食 单 产 总 是 随 时 间 递 增 而 呈 现 波 动 式 上 升 趋 势 ， 这 是 因 为 科 技 总 是 进 步 的 ， 气 候 总 是 波 动 的 ， 单 产持续上升的
16、驱动力只能是持续的科技进步。将中国1949 2010年的粮食单产数据画成趋 势 图 （ 图 2） ， 同 时 分 析 了 全 国 31个 省 、 区 、 直 辖 市 以 及 典 型 县 的 数 据 ， 结 果 表 明 不 同 空 间 尺 度 下 粮 食 单 产 几 乎 都 呈 现 类 似 于 图 2的 波 动 式 上 升 趋 势 ， 这 说 明 科 技 进 步 增 产 趋 势 具 有 普 遍 性。60005000400030002000100001940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020年份图2 中国19492010年粮食单产趋势图Figure 2
17、 Trend map of grain yield per unit for China from 1949 to 20102.1.2 “现状生产潜力”概念为 了 与 以 往 研 究 者 使 用 的 粮 食 或 作 物 生 产 潜 力 概 念 相 区 别 ， 现 定 义 “现 状 生 产 潜 力 ”的 概 念 ， 即 它 是 指 在 一 定 的 空 间 单 元 上 （ Space） ， 在 特 定 的 时 间 范 围 内 （ Time） ， 种 植 某 一 作 物 的 主 导 品 种 或 主 导 品 种 组 合 ， 在 当 时 经 济 技 术 水 平 、 科 技 投 入 、 政 策 保 障 条
18、 件 下 （ Human） ， 在 土 地 条 件 相 对 稳 定 阶 段 （ Land） ， 特 别 是 在 多 年 平 均 气 候 条 件 下 （ Climate） ， 所 达 到 （ 指 过 去 或 现 在 ） 或 能 够 达 到 （ 指 未 来 ） 的 产 量 ， 它 是 以 上 5大 因 素 综 合 作 用 下 的 产 量 。 就 生 产 潜 力 预 测 而 言 ， 多 指 未 来 某 一 年 的 产 量 或 某 段 时 间 内 的 平 均 产 量 。 如 吉 林 省 公 主 岭 市 2005年 玉单产/kghm-2米 209品 种 在 2005年 土 地 状 况 下 ， 在 200
19、5年 生 产 技 术 、 投 入 和 多 年 平 均 气 候 条 件 下 单 产 为7500kgkm-2， 它 即 为 该 市 当 年 玉 米 主 导 品 种 单 产 的 生 产 潜 力 ； 如 预 测 到 2015年 潜 力 为8000kgkm-2，则是指 2015年当时的以上要素组合在多年平均气候条件下的单产。2.1.3 粮食产量“天人地概念模型”结合我们以往的研究结果 18-21，将粮食产量构成概化为“天人地概念模型”，即： Y(产量 )= f（天，人，地） 空间 ,时间 = f（C，H ，L） S,T （1） 其 中 ， “天 ”是 以 气 候 （ Climate） 为 主 的 大 环
20、 境 要 素 的 综 合 因 素 ； “人 ”是 以 人 （ Human）为 主 的 社 会 、 经 济 综 合 影 响 因 素 ； “地 ”是 以 土 地 （ Land） 为 主 的 下 垫 面 局 部 环 境 条 件 ； 产 量 同 样 也 与 耕 地 所 处 的 空 间 位 置 （ Space） 和 历 史 时 间 （ Time） 有 关 。 这 里 ， 特 定 的 “天 ”、 “人”和“地”组合在一起也构成特定的“空间”。求 解 上 述 概 念 模 型 需 要 参 数 ， 本 文 对 参 数 做 如 下 规 范 ： 模 型 所 用 数 据 是 公 开 发 表 的 或 能 够 获 得 的
21、 数 据 ， 它 是 参 数 的 基 础 ； 统 计 参 数 是 按 某 种 数 学 方 法 对 原 始 数 据 进 行 统 计 而 获 得 的 指 标 ， 它 是 趋 势 研 究 不 可 缺 少 的 统 计 指 标 ； 指 标 体 系 是 指 所 有 待 用 指 标 按 某 种 结 构 组 织 在 一 起 的 全 部 指 标 ， 它 构 成 模 型 的 参 数 体 系 。 为 了 进 行 系 统 、 深 入 、 定 量 地 研 究 和 快 速 提 供 研 究 结果，以上研究必须实现流程化、模型化和信息化。2.1.4 单产通道划分方法单 产 通 道 划 分 方 法 ： 如 图 3所 示 ， 对
22、 一 个 趋 势 内 的 所 有 历 史 年 的 单 产 数 据 进 行 （ 线 性 ） 回 归 ， 它 是 平 均 气 候 条 件 下 的 产 量 趋 势 模 型 ， 也 为 单 产 增 加 趋 势 通 道 中 轨 。 以 一 个 上 升 趋 势 内 的 所 有 散 点 图 中 的 历 史 最 好 年 和 最 差 年 的 点 位 为 基 础 ， 分 别 做 平 行 于 中 轨 的 两 条 直 线 ， 其 所 夹 的 区 域 称 为 上 升 通 道 ， 其 中 通 过 历 史 最 好 年 的 直 线 为 单 产 增 加 趋 势 通 道 上 轨 ， 通 过 历 史 最 差 年 的 直 线 为 单
23、 产 增 加 趋 势 通 道 下 轨 。 再 将 近 似 平 分 中 轨 和 上 轨 之 间 距 离 的 直 线 作 为 平 产年 上 限 ， 将 近 似 平 分 中 轨 和 下 轨 之 间 距 离 的 直 线 作 为 平 产 年 下 限 ， 相 应 地 可 将 整 个 通 道 划 分 为 丰 产 年 、 平 产 年 、 欠 产 年 三 种 气 候 年 型 ， 其 中 平 产 年 的 产 量 振 幅 为 平 产 年 上 限 和 平 产 年 下 限之间的范围。2.1.5 科技进步增产理论把式（1）概念模型具体化，可以获得科技进步单产增产解析式，如下：Y实 =Y平 +Y科 +Y波 （ 2）图3 中
24、国19792010粮食单产趋势图Figure 3 Trend map of grain yield per unit for China from 1979 to 2010式 （ 2） 中Y 实 为当 年 “天” 、 “人” 、 “地” 作用 下的 实 际产量 ； Y平 为 前一 年或 前 第n 年科 技 水平下 的 平 均气 候条 件下 的平均 产量 ， 即 当时 的 “人” 和 “地” 作 用下 的产 量； Y科 为 与前一年或与前第n年相比科技进步的增产量，即“人”或科技进步的增产量； Y波 为当年气候与多年平均气候相比的产量变化量，即“天”波动的产量。将 式 （ 2） 中 的 “Y平
25、+Y科 ”定 义 为 “Y潜 ”， 则 式 （ 2） 变 成 ，Y实 =Y潜 +Y波 （ 3）而 Y潜 就 是 我 们 需 要 建 立 模 型 预 测 的 短 、 中 、 长 期 生 产 潜 力 ， 它 是 相 对 平 均 气 候 条 件 下 的“现 状 （ 或 未 来 ） 生 产 潜 力 ”； 我 们 的 研 究 重 点 是 如 何 从 Y实 中 分 离 掉 Y波 ， 然 后 再 研 究 Y潜 的 趋势。在实际使用统计数据时，式（2）可转化为以下通式：Y实 平 q Y实 平 p Y科 （ pq） Y波 （ q多 年 平 均 气 候 等 自 然 条 件 ） （4 ）上式中， Y实 平 q 为第
26、 q 年（或季，下同）某区域某作物（或粮食作物，下同）实际平均 单 产 （ 在 每 年 播 种 面 积 变 化 不 大 情 况 下 也 可 为 总 产 ） ， Y实 平 p 为某区域第 p 年某作物在平均 生产技术、平均投入水平和多年平均气候等综合自然条件下的实际平均单产（也是与第 q 年 比 较 的 基 准 年 的 实 际 平 均 单 产 ） ， 这 里 qp，q 和 p 可以是相邻年也可以是相隔多年，Y科 （ pq） 为 从 第 p 年到第 q 年 科 技 进 步 的 单 产 ， 也 包 含 与 第 p 年相比第 q 年科技进步与第q 年 平 均 生 产 技 术 、 平 均 投 入 水 平
27、 和 多 年 平 均 气 候 等 综 合 自 然 条 件 交 互 作 用 的 产 量 ，Y波 （ q多 年 平 均 气 候 等 自 然 条 件 ） 为 第 q 年气候等自然条件偏离多年平均气候等自然条件而波动的 单产。式（4）可解析为图 3 示意图，若以 1995 年为基准年，则 1996 年实际平均单产为式（ 4） 。2.1.6 科技进步增产的“多年平均产量移动模型 ”根 据 式 （ 4） ， 可 以 写 出 如 下 一 系 列 方 程 ：Y实 平 1 Y实 平 0 Y科 （ 01） Y波 （ 1多 年 平 均 气 候 等 自 然 条 件 ）Y实 平 2 Y实 平 1 Y科 （ 12） Y波
28、 （ 2多 年 平 均 气 候 等 自 然 条 件 ） Y实 平 10 Y实 平 9 Y科 （ 910） Y波 （ 10多 年 平 均 气 候 等 自 然 条 件 ） Y实 平 11 Y实 平 10 Y科 （ 1011） Y波 （ 11多 年 平 均 气 候 等 自 然 条 件 ）（5 ）（6 ）（7 ）（8 ）我们的研究表明：在我国气候对粮食产量影响周期为8 14年，平均10 年，这与太阳黑子 活 动 周 期 10年 左 右 相 吻 合 ； 就 全 国 平 均 而 言 ， 当 取 气 候 变 化 周 期 10年 的 平 均 单 产 时 ， 剔 除 掉 气 候 影 响 因 素 的 效 果 最
29、好 。 所 以 ， 现 在 假 如 取 10年 单 产 相 加 ， 即 Y实 平 1 + Y实 平 10 ， 得 到 ：10 9 9 10Y实 平 j Y实 平 j Y科 （ 0 j j1） Y波 （ j多 年 平 均 气 候 条 件 ） （9 ）j1 j0 j0 j1因 为 从 多 年 气 候 变 化 概 率 上 分 析 ， Y 波（ j-多年平均气候条件） 出现的正负概率相近，当 n 大到一定 数量 时， Y波 （ j多 年 平 均 气 候 条 件 ） 0 。所 以，10 9 9Y 实 平 j Y 实 平 j Y 科 （ 0 j j1） （10 ）j1 j0 j0如果式（10）除以 10，
30、得，Y（ 实平 10)2 Y（ 实 平 10)1 Y（ 科 010） （11 ）式（11 ）中， Y（ 实平10)2 为第 2 个 10 年平均单产； Y（ 实平10)1 为包括参比年在内的第 1个 10 年平均单产； Y（ 科 010） 为 与 参 比 年 相 比 10 年平均科技进步增加的单产。 采用以上同样的方法可以获得第 3 个 10 年的 Y（ 实平10)3 ， 第 4 个 10 年的 Y（ 实平10)4 ， 。在由以上这些 10 年平均单产散点组成的散点图上，气候等自然条件对产量的影响基本被消 除（如果 n 取 足 够 大 数 值 后 ） ， 因 此 ， 由 这 些 散 点 组 成
31、 的 折 线 假 如 以 基 准 年 的 Y实 平 0 作为参 比 ， 即 得 到 科 技 进 步 对 单 产 增 加 的 趋 势 线 。 如 果 对 这 些 散 点 图 进 行 回 归 即 可 得 到 科 技 进 步 增 产的“ 多年平均产量移动模型”，并可对未来年进行预测。综上所述，式（11）概化成通式为，Y（ 实 平 m） nj Y（ 实 平 m） n Y (科 0m) j=1， 2， 3； m=10， 11， 12， （12 ）式 （ 12） 中 物 理 量 的 含 义 是 ： Y (实平m) nj 为从 n 年到 n+j 年连续 m 年的实际单产的平均 值； Y（ 实平m)n 为累计
32、到包括 n 年在内的前连续 m 年实际单产的平均值； Y (科 0m) 为从 n 年到 n+j 年连续 m 年的科技进步增加的单产。0年 份单产/kghm-2单产/kghm-2单产/kghm-2至 此 ， 根 据 每 年 实 际 单 产 数 据 和 式 （ 12） 可 以 计 算 出 按 同 一 年 限 （ m） 计 算 的 多 年 平 均 单 产 的 多 个 数 据 ， 这 些 数 据 可 以 画 成 散 点 图 。 由 于 科 技 总 是 进 步 的 ， 气 候 波 动 等 因 素 的 影 响 被 多 年 平 均 单 产 趋 势 基 本 消 除 掉 了 ， 因 此 由 这 些 散 点 组
33、成 的 折 线 总 是 呈 现 上 升 趋 势 。 然 而 ， 科 技 进 步 的 推 广 也 会 受 到 社 会 、 经 济 因 素 的 影 响 以 及 自 身 的 波 动 ， 加 之 以 上 分 析 的 气 候 因 素等 不 能 完 全 被 剔 除 掉 ， 多 多 少 少 地 也 会 对 上 升 趋 势 产 生 一 定 程 度 的 波 动 ， 但 不 会 影 响 产 量 上 升的总趋势。对于少数不符合上升趋势的案例，将采用其他方法建模，此处不在赘述。 2.1.7 科技进步累计增加量计算方法用第 i 年的 m 年移动平均值与第 i-1 年的 m 年移动平均值相减，得出的差值为科技进步对粮食单
34、产贡献的产量增加量，将所有年份的增加量按年份依次累加，得到科技进步对产 量贡献的累计增加量。通过对累计增加量变化趋势的分析可以得出科技进步对产量的贡献 状况。2.2 科技进步增产理论和模型的应用2.2.1 全国科技进步增产速度趋势分别以m为2、5和10 年为时间移动步长，计算全国科技进步增产情况，并画成图4。从 中 可 以 得 出 如 下 结 论 ： 我 国 科 技 进 步 增 产 效 应 呈 现 波 浪 式 分 布 趋 势 ， 目 前 正 处 在 科 技 进 步 增 速下滑阶段，面临着需要加大科技投入才能提高单产的难题。4003002001000时间步长=2 年20015010050时间步长
35、=5 年-10 194019501960197019801990200020102020-20001940 1960 1980 2000 2020-50-300 年 份 -100 年 份160140120100806040200时间步长=10 年-201940 1960 1980 2000 2020图4 时间步长为2年、5 年、10年的全国科技进步增产趋势图Figure 4 The national increasing trend map of scientific and technological progress by step length of 2, 5, 10 years单产/k
36、ghm-22.2.2 全国和东北三省科技进步增产趋势以东北三省和全国 19492010 年粮食单产统计数据为依据，实证以上理论。图 5 中显 示了辽宁省不同年份单产散点图和 m 为 5、10 、20 年的单产散点图。从中可以看出，随着 m 值 的 增 大 ， 曲 线 逐 步 稳 定 和 平 滑 ， 但 当 m 值 太 大 时 ， 反 映 最 近 产 量 变 化 趋 势 的 信 息 减 少 ， 所以以下分析以 10 年为例。7000600050004000每年单产5年单产移动 平均30002000100001940 1950 1960 1970 19份 0 1990 2000 2010 2020
37、图5 辽宁省粮食单产和多年平均单产散点图Figure 5 The splattering map of grain yield per unit and average multi-yield per unit for Liaoning Province图 6 是以 10 年 为 移 动 步 长 统 计 的 全 国 和 东 北 三 省 粮 食 单 产 的 科 技 进 步 增 量 情 况 。 1958 1970 年 ， 粮 食 单 产 累 计 增 加 量 增 长 缓 慢 ， 表 明 科 技 进 步 对 粮 食 增 产 作 用 较 小 。 从 1974 年开始辽宁省累计增加量加速增长，吉林省和黑龙
38、江省加速增长的年份分别出现在 1978 年和1987 年；黑龙江省加速增长的年份晚辽宁省 13 年，吉林省晚辽宁省 4 年，但到 1987 年 吉 林 省 累 计 增 加 量 开 始 超 过 辽 宁 省 ， 且 之 后 一 直 高 于 辽 宁 省 。 以 上 结 果 表 明 辽 宁 省 科 技 进 步 对 粮 食 增 产 作 用 发 挥 的 最 早 ， 黑 龙 江 省 最 晚 ， 吉 林 省 居 中 ， 但 随 着 吉 林 省 科 技 的 持 续 应 用 ， 粮 食产量不断增长，吉林省 1987 年科技进步对产量的增加量超过辽宁省；全国粮食单产累计增 加 量 增 长 一 直 比 较 平 稳 。
39、 1973 年 开 始 辽 宁 省 粮 食 单 产 累 计 增 加 量 超 过 全 国 ， 吉 林 省 于 1984 年 开 始 超 过 全 国 ， 而 黑 龙 江 省 一 直 处 于 全 国 平 均 水 平 之 下 。 表 明 黑 龙 江 省 科 技 对 粮 食 产 量 的 贡 献 一 直 低 于 全 国 平 均 水 平 （ 这 里 也 有 大 豆 产 量 低 的 因 素 ） ； 2000 年 左 右 ， 全 国 和 东 北 三 省 累 计 增 加 量 均 出 现 了 不 同 程 度 的 下 降 趋 势 ， 表 明 此 时 由 于 经 济 发 展 影 响 农 民 种 田 积 极 性 以 及
40、政策等影响科技推广力度。单产/kghm-2700060005000400030002000100001950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020年份图 6 全国和东北三省粮食单产累计增加量Figure 6 Cumulative increasing of grain yield per unit for the National and Three Provinces Northeast2.2.3 全国和东北三省单产翻番情况东北三省和全国单产累计增长速度见图 7。 以 10 年 为 多 年 平 均 单 产 ， 全 国 与 1958 年相比 ， 到 2010 年
41、科技贡献已经净增 2.53 倍 ， 从 1958 年净增 1 倍花费 25 年 （ 1983 年 ） ， 从 1983年再净增 1 倍花费 14 年 （ 1997 年 ） ； 从 1997 再净增 0.5 倍花费 13 年 。 辽 宁 与 1958 年相比，到 2010 年科技贡献已经净增 3.11 倍，从 1958 年净增 1 倍花费 21 年（1979 年 ） ， 从 1979年再净增 1 倍花费 11 年 （ 1990 年 ） ； 从 1990 年净增 1 倍花费 17 年 （ 2007 年 ） 。 吉 林 与 1958年相比，到 2010 年科技贡献已经净增 3.71 倍，从 1958
42、 年净增 1 倍花费 25 年（1983 年 ） ，从 1983 年再净增 1 倍花费 5 年（1988 年 ） ； 从 1988 年再净增 1 倍花费 5 年（1993 年 ） ， 之后 一 直 徘 徊 。 黑 龙 江 与 1958 年 相 比 ， 到 2010 年科技贡献已经净增 1.95 倍 ， 从 1958 年净增1 倍花费 34 年 （ 1992 年 ） ， 从 1992 年再净增近似 1 倍 10 年 （ 2002 年 ） ， 之 后 一 直 徘 徊 。 可 见 科 技 对 单 产 贡 献 的 影 响 呈 现 慢 快 慢 的 趋 势 ， 目 前 处 于 慢 的 阶 段 。 以 上
43、分 析 不 难 得 出 结 论 ： 如 果 以 1958 年时的前 10 年 的 单 产 为 基 础 ， 全 国 和 东 北 三 省 单 产 增 加 的 部 分 都 是 科 技 进 步的贡献，全国和黑龙江、吉林、辽宁分别为：2.53、1.95、3.71 和 3.11 倍。4.543.532.521.510.50辽宁 吉林 全国 黑龙江-0.51950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020年份图 7 全国和东北三省单产累计增加倍数Fig 7 Cumulative increasing ratio of total production for the Nation
44、al and Three Provinces Northeast辽宁 吉林全国 黑龙江增产倍数/Ratio3 结论本文初步获得以下结论：（1 ）根据科技进步增产现象的普遍性提出“现状生产潜力” 概念和粮食产量“天人地 概 念 模 型 ”， 据 此 提 出 科 技 进 步 增 产 理 论 和 建 立 预 测 模 型 ， 这 些 研 究 工 作 属 于 自 成 体 系 的 原 始创新，概念模型解析式中变量的物理学意义和生产意义明确；（ 2） 提 出 的 多 年 单 产 移 动 平 均 趋 势 分 析 方 法 能 有 效 地 将 气 象 因 素 和 人 为 因 素 分 离 开 ， 是 计量科技进步对
45、单产贡献的理论依据和方法基础；（3 ）所建立的分析方法可以用于估算国家和省级粮食单产的科技贡献率；（ 4） 东 北 三 省 对 比 研 究 表 明 ， 科 技 进 步 推 广 深 受 地 域 的 社 会 、 经 济 和 科 技 发 展 水 平 影 响 。参考文献：1Evans, L. Adapting and improving crops: the endless task. In: Greenland D, Gregory P, Nye P, et al, eds. Land Resources: On the Edge of the Malthusian PrecipiceC. Wall
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