全 文 ：　 　 倡 国际合作项目 （YSS P）和国家自然科学基金委资助项目
收稿日期 ：２００５唱１２唱２５ 　 改回日期 ：２００６唱０２唱２０
基于 AEZ 模型的我国农区小麦生产潜力分析 倡
蔡承智１ ，Harrij van Velthuizen２ ，Guenther Fischer２ ，Sylvia Prieler２
（１ ．贵州省科技情报研究所 　 贵阳 　 ５５０００４ ；２畅In ternational Institute for Applied Systems Analysis ，Schlossplatz １ ，
A唱２３６１ Laxenburg ，Aust ria）
摘 　 要 　 根据联合国粮农组织（FAO）和国际应用系统分析研究所（IIASA）基于中国 １９６１ ～ １９９７ 年的统计资料（经
多方校正）共同开发的 AEZ 模型 ，运用 GIS平台计算了中国 ４１ 个农作制亚区的小麦生产潜力 ，并指出了单产最高
潜力分布区域 。 研究结果表明 ，我国小麦的最高产量潜力约为目前产量的 ２ ～ ３ 倍 。 这对我国小麦高产育种及栽
培具有重要意义 。
关键词 　 AEZ模型 　 小麦 　 产量潜力 　 农作制区划
Analyses of wheat yield potential by AEZ model on the basis of Chinese farming system zonation ．CAI Cheng唱Zhi１ ，Har唱
rij van Velthuizen２ ，Guenther Fischer２ ，Sylvia Prieler２ （１畅Guizhou Information Institu te for Science & Technology ，
Guiyang ５５０００４ ，China ；２畅In ternational Institute for Applied Systems Analysis ，Schlossplatz １ ，A唱２３６１ Laxenburg ，Aust ri唱
a） ，CJEA ，２００７ ，１５（５） ：１８２ ～ １８４
Abstract 　 Wheat yield potentials in ４１ Chinese farming system sub唱zones were calculated on the bases of AEZ model de唱
veloped by FAO and IIASA in accordance with verified statistical data （１９６１ to １９９７）on China ．The dist ribution of maxi唱
mum wheat yield potential was ex trapolated on Chinese GIS map ．Results show that maximum yield poten tial of wheat can
be ２ ～ ３ folds its presen t levels ，an invaluable discovery for high wheat yield breeding and cultivation in China ．
Key words 　 AEZ model ，Wheat ，Yield potential ，Farming system zoning
（Received Dec ．２５ ，２００５ ；revised Feb ．２０ ，２００６）
关于作物产量潜力 ，学术界已进行了广泛深入的研究［１ ～ ５］ 。 小麦是我国最重要的粮食作物之一 ，研究
小麦产量潜力及高产区域分布 ，对我国小麦布局 、小麦高产育种和栽培具有重要参考意义 。
1 　 材料与方法
本研究在我国农作制区划基础上 ，运用联合国粮农组织（FAO）和国际应用系统分析研究所（IIASA）共
同开发的“农业生态区划”（Agro唱ecological zone ，简称 AEZ）模型 ，在 GIS 平台下计算了我国 ４１ 个农作制亚区
的小麦生产潜力 。 AEZ模型的基础为 Mitscherlich唱Baule的复合指数方程［７］ ：
Y ＝ ［（１ － e－ b１ － a１ X １） － N］ … ［（１ － e－ b n － an X n ） － N］ （１）
式中 ，Y 为产量基数 ；a 、b 为作物参数 ；１ ，２ ，… ，n 为作物产量贡献因子 ；N 为作物产量潜力 。
计算小麦的区域生产潜力 ，是在二维空间中将区域划分成每 ５km２ 的若干单元 ，求全部单元的加权平均
值 。 将农田划分为雨养田和灌溉田 ，得式（２）和式（３） ：
YRl ＝ ∑i j ∈ CS Z Si j Ai j Y
l Ri j ／ ∑i j ∈ C SZ Si j Ai j （２）
式中 ，Y 为作物产量潜力（kg／hm２） ，l为作物 ，R 为雨养 ，i为横向单元序列 ，j 为纵向单元序列 ，S 为雨养面
积比例（ ％ ） ，A 为耕地面积（hm２ ） 。
Y Il ＝ ∑i j ∈ CS Z Si j Ai j Y
l Ii j ／ ∑i j ∈ C SZ Si j Ai j （３）
式中 ，Y 为作物产量潜力（kg／hm２） ，l为作物 ，I 为灌溉 ，i为横向单元序列 ，j 为纵向单元序列 ，S 为灌溉面
积比例（ ％ ） ，A 为耕地面积（hm２ ） 。 CSZ代表农作制中的种植制度分区（Cropping systems zone） 。
第 １５卷第 ５ 期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol ．１５ 　 No ．５
２ ０ ０ ７ 年 ９ 月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture Sept ．，　 ２００７
　 　 AEZ 模型分高投
入 、中投入 、低投入 ３ 种
情形预测我国区域作物
生产潜力 。
人多地少的国情决
定我国必须走高投入高
产出的农业发展道路 ，
本研究选择高投入预测
结果 。 预测区域为我国
农作制分区（表 １）［６］ ，分
区的最小单元为县级区
域 ，即保证县域的完整
性 ，跨越地区及省级行
政边界 。 由于分区考虑
到区域之间农作制特征
的最大相似性 ，因此在
此基础上预测区域小麦
生产潜力 ，比依据省级
区域预测具有更高的可
靠性 。
2 　 结果与分析
AEZ模型是依据经
过 多 方 核 对 的 我 国
１９６１ ～ １９９７ 年县级统计
资料开发的 ，将农田分
为雨养田和灌溉田 ，因
而小麦产量潜力也相应
分为雨养潜力和灌溉潜
力 。 依据雨养田与灌溉
田面积比例 ，小麦平均
生产潜力为二者的加权
平均 。 如第 １畅５ 亚区 ，
雨养面积占 ９９ ％ ，灌溉
面积占 １ ％ ，雨养潜力为
４５００kg／hm２ ，灌溉潜力
为 ７１００kg／hm２ ，则平均
潜力 ＝ （９９ × ４５００ ＋ １ ×
　 　 　 　
表 1 　 我国农作制分区
Tal畅１ 　 Chinese farming systems zones
大 　 区
Zone
区 　 名
Zone name
亚 　 区
Sub唱zone
区 　 名
Area name
１ 区 东北平 原山 区半湿润温
凉一熟农林区
１畅１ 兴安岭丘陵山地纯林区与山麓岗地温凉作物一熟区
１畅２ 三江平原温凉作物一熟区
１畅３ 松辽平原喜温作物一熟区
１畅４ 长白山温和作物一熟农林区
１畅５ 辽东滨海平原温暖作物一熟农渔区
２ 区 黄淮海 平原 半湿润暖温
灌溉集约农作区
２畅１ 环渤海山东半岛浜海外向型二熟农渔区
２畅２ 燕山太行山山前平原水浇地二熟区
２畅３ 海河低平原缺水水浇地二熟兼旱地一熟区
２畅４ 鲁西平原鲁中丘陵水浇地二熟兼一熟区
２畅５ 黄淮平原南阳盆地水浇地旱地二熟区
２畅６ 汾渭谷地水浇地二熟旱地一熟兼二熟区
２畅７ 豫西丘陵山地旱坡地一熟水浇地二熟区
３ 区 长江中 下游 沿海平原丘
陵湿润 温热 水田集约农
作区
３畅１ 浜南黄海东海平原二三熟外向型农渔区
３畅２ 江淮江汉平原丘陵旱水二熟兼三熟农区
３畅３ 两湖平原丘陵水田三二熟农区
４ 区 江南丘 陵山 地湿润温热
水田二三熟农林区
４畅１ 浙闽丘陵山地二三熟农林区
４畅２ 南岭丘陵山地二三熟农林区
５ 区 华南湿 热双 季稻与热作
农林区
５畅１ 华南沿海平原丘陵水田三二熟兼热作区
５畅２ 海南岛雷州半岛西双版纳水田旱地二熟兼热作区
６ 区 北部低 中高 原半干旱凉
温旱作兼放牧区
６畅１ 内蒙古高原北部 （半 ）干旱草原放牧兼农区
６畅２ 后山坝上晋西北中高原山地喜凉作物一熟兼轮歇区
６畅３ 黄土高原西部黄土丘陵半干旱喜凉作物一熟农区
６畅４ 蒙东南辽吉西冀北半干旱喜温作物一熟农区
６畅５ 晋东土石山地半湿润易旱一熟填闲农区
６畅６ 黄土高原东部丘陵易旱喜温作物一熟农区
６畅７ 黄土高原南部塬区半湿润一熟填闲农区
７ 区 西北干 旱中 温绿洲灌溉
农作区兼荒漠放牧区
７畅１ 河套河西走廊灌溉一熟填闲农区与阿拉善高地荒漠草原牧区
７畅２ 北疆灌溉兼旱作一熟填闲农区与荒漠草原牧区
７畅３ 南疆灌溉一二熟农区与荒漠草原牧区
８ 区 四川盆 地湿 润温热麦稻
二熟集约农区
８畅１ 成都平原水田麦稻二熟农区
８畅２ 川中丘陵水田旱地二熟农区
９ 区 西南中 高原 山地湿熟水
旱二熟粗放农林区
９畅１ 秦巴山区旱坡地二熟一熟兼水田二熟林农区
９畅２ 川鄂湘黔交界低高原山地水田旱地二熟林农区
９畅３ 贵州高原水田旱地二熟兼一熟农林区
９畅４ 滇中高原盆地水田旱地二熟兼一熟农林区
９畅５ 横东高原高山峡谷旱地一二熟兼水田二熟农林区
９畅６ 滇南中低山宽谷炎热旱地水田二熟农区
１０ 区 青藏高 原干 旱半干旱高
寒牧区 兼河 谷一熟农林
区
１０畅１ 青甘干旱半干旱喜凉作物一熟轮歇农区与高寒草原荒漠牧区
１０畅２ 川西藏东南半湿润凉温作物一熟林农牧区
１０畅３ 藏西南谷地半干旱喜凉作物一熟兼草原牧区
１０畅４ 西藏高寒干旱荒漠草地牧区
７１００）／１００ ＝ ４５２６kg／hm２ ；播种面积为 １畅２ 万 hm２ ，生产潜力 ＝ １畅２ × ４畅５２６ ＝ ５畅４３１２ 万 t 。
由于小麦单产潜力的 AEZ 模型预测是建立在全部耕地充分利用前提下 ，即假定能够种植小麦的耕地都
种植小麦 ，每个单元上将获得相应不同产量潜力 ，然后将区域内的全部单元产量潜力加权平均得到小麦的
区域单产潜力 ，故某些区域单产潜力低于当前单产 ，因为当前单产是建立在实际播种面积基础上 。 但当前
单产必然低于最高潜力 ，因为最高潜力是最适合单元格上的单产潜力 。 各亚区小麦的单产潜力和生产潜力
见表 ２ 。
将表中各区结果相加 ，我国小麦总产潜力为 ２畅０６ 亿 t 。 我国小麦单产最高潜力主要分布在黄土高原南
部 、汾渭谷地及秦巴山区 ，为 ８畅７ ～ ９畅３ t／hm２ ，大约是目前大面积小麦单产的 ２ ～ ３ 倍 ；总产潜力主要分布在
环渤海山东半岛 、江淮江汉平原及黄淮平原南阳盆地 。
第 ５期 蔡承智等 ：基于 AEZ 模型的我国农区小麦生产潜力分析 １８３　
表 2 　 我国农作制各分区小麦生产潜力（2000）
Tab畅２ 　 The output potential of wheat in ４１ sub唱zones of China in ２０００
亚区
Sub唱zone
播种面
积／万 h m２
So wn area
灌溉比例／ ％
I rrigat ion
percent
雨养比例 ／ ％
Rain唱fed
percent
雨养潜
力 ／ t· hm － ２
Rain唱fed
pot ential
灌溉潜
力 ／ t·hm － ２
Irr igatio n
potent ial
单产潜
力／ t·hm － ２
Yield
potential
总产潜力 ／万 t
Output
pot ent ial
１畅１ １３畅９３ ０畅２ ９９畅８ ３畅３ ４畅７ ３畅３ ４６畅０１
１畅２ １４畅３０ ０畅０ １００畅０ ５畅４ ５畅７ ５畅４ ７７畅２２
１畅３ ４０畅５８ ０畅０ １００畅０ ３畅７ ６畅３ ３畅７ １５０畅１５
１畅４ ２畅６２ ０畅０ １００畅０ ５畅９ ６畅１ ５畅９ １５畅４６
１畅５ １畅２０ １畅０ ９９畅０ ４畅５ ７畅１ ４畅５ ５畅４３
２畅１ ２２６畅２７ ３５畅２ ６４畅８ ４畅１ １０畅０ ６畅２ １３９７畅６２
２畅２ １７１畅０７ ４１畅９ ５８畅１ ０畅６ １０畅０ ４畅５ ７７６畅４２
２畅３ ２７５畅８０ ４４畅８ ５５畅２ ０畅４ １０畅０ ４畅７ １２９６畅４８
２畅４ １５５畅０８ ４３畅０ ５７畅０ ４畅９ １０畅２ ７畅２ １１１３畅３２
２畅５ ５７６畅２０ ４８畅５ ５１畅５ ７畅４ ９畅６ ８畅５ ４８７８畅６９
２畅６ ７１畅３１ ７８畅３ ２１畅７ ５畅５ ９畅８ ８畅９ ６３２畅３０
２畅７ １５０畅８９ ５７畅５ ４２畅５ ３畅８ ９畅３ ７畅０ １０５０畅５７
３畅１ １４１畅９０ １１畅５ ８８畅５ ７畅６ ７畅６ ７畅６ １０７８畅４４
３畅２ ２４１畅７４ １１畅８ ８８畅２ ８畅４ ８畅４ ８畅４ ２０３０畅６２
３畅３ ７畅９７ １畅２ ９８畅８ ７畅３ ７畅３ ７畅３ ５８畅１８
４畅１ ６畅５９ ２畅７ ９７畅３ ６畅７ ６畅７ ６畅７ ４４畅１５
４畅２ １９畅７６ １畅０ ９９畅０ ６畅５ ６畅５ ６畅５ １２８畅４４
５畅１ ２畅２０ ０畅５ ９９畅５ ５畅１ ５畅２ ５畅１ １１畅２２
５畅２ ０畅１１ ０畅７ ９９畅３ ４畅０ ４畅５ ４畅０ ０畅４４
６畅１ ３３畅６１ ０畅０ １００畅０ １畅２ ５畅７ １畅２ ４０畅３３
６畅２ ４０畅４８ ０畅０ １００畅０ １畅９ ６畅２ １畅９ ７６畅９１
６畅３ １０６畅９６ １４畅２ ８５畅８ ２畅７ ５畅８ ３畅１ ３３５畅８８
６畅４ １５畅６５ １畅１ ９８畅９ １畅２ ７畅０ １畅３ １９畅７８
６畅５ ４４畅８２ ３６畅７ ６３畅３ ２畅９ ７畅３ ４畅５ ２０２畅３５
６畅６ ３０畅６１ ３８畅５ ６１畅５ ２畅６ ６畅９ ４畅３ １３０畅２６
６畅７ １２４畅００ ９１畅７ ８畅３ ５畅３ ９畅０ ８畅７ １０７７畅９２
７畅１ ５５畅６１ １畅２ ９８畅８ ０畅２ ６畅７ ０畅３ １５畅４６
７畅２ ４７畅８２ ０畅０ １００畅０ ０畅１ ６畅０ ０畅１ ４畅７８
７畅３ ５０畅９４ ３４畅６ ６５畅４ ０畅０ ７畅３ ２畅５ １２８畅６６
８畅１ ４５畅１０ １９畅８ ８０畅２ ６畅６ ７畅０ ６畅７ ３０１畅２３
８畅２ １６０畅８２ ２０畅２ ７９畅８ ７畅４ ７畅４ ７畅４ １１９０畅０７
９畅１ ７７畅０９ ５０畅１ ４９畅９ ９畅１ ９畅４ ９畅３ ７１３畅１１
９畅２ ２２畅８３ ８畅６ ９１畅４ ８畅２ ８畅２ ８畅２ １８７畅２１
９畅３ ５７畅１８ ９畅９ ９０畅１ ８畅０ ８畅０ ８畅０ ４５７畅４４
９畅４ ７１畅４６ ３０畅９ ６９畅１ ８畅０ ９畅０ ８畅３ ５９３畅７６
９畅５ ２７畅００ ２６畅４ ７３畅６ ６畅７ ８畅４ ７畅１ １９３畅０２
９畅６ １８畅８２ １７畅４ ８２畅６ ６畅３ ７畅３ ６畅５ １２１畅８４
１０畅１ ４畅５２ ９畅５ ９０畅５ ０畅９ １畅８ １畅０ ４畅４５
１０畅２ ７畅６７ ２４畅２ ７５畅８ ２畅９ ４畅２ ３畅２ ２４畅６６
１０畅３ ２畅５９ ０畅０ １００畅０ ２畅５ ３畅８ ２畅５ ６畅４８
１０畅４ ０畅４１ ０畅０ １００畅０ ０畅２ ０畅５ ０畅２ ０畅０８
3 　 小结与讨论
作物最高产量潜力是
否有极限一直是学术界争
论的问题 。 笔者认为 ，不
管采取何种手段进行高产
育种及栽培 ，作物的最高
产量潜力都是有极限的 ，
小麦也不例外 。 同一作物
在不同的种植地区 ，其最
高产潜力极限不同 ，这主
要取决于当地的气温 、降
水和土壤等条件 。 根据农
业生态条件 、农作制特征
和作物分布等进行我国农
作制区划 ，有利于研究不
同作物在我国不同区域的
生产能力及潜力 。 我国幅
员辽阔 、地域差异大 。 理
论上讲 ，水稻 、小麦 、玉米 、
油菜 、大豆 、马铃薯等主要
作物在我国都有相应的最
适宜区域 。 作物在最适宜
区域的产量潜力很大程度
上可视为其在我国的产量
潜力极限 ，而在其他地区
几乎是不可能超越的 。 本
研究表明 ，我国小麦最高
产量潜力主要分布在黄土
高原南部 、汾渭谷地及秦
巴山区 ，其高限大约是目
前我国小麦大面积产量的
２ ～ ３ 倍 ；总产潜力主要分
布在环渤海山东半岛 、江
淮江汉平原及黄淮平原南
阳盆地 。 这对指导我国小
麦高产育种及栽培具有重
要参考意义 。
参 　 考 　 文 　 献
１ 　 杨守仁 ，郑丕尧 ，王经武 ，等 ．作物栽培学概论 ．北京 ：中国农业出版社 ，１９８９ ．８６ ～ １２５
２ 　 董 　 钻 ，沈秀瑛 ，官春云 ，等 ．作物栽培学总论 ．北京 ：中国农业出版社 ，２０００ ．９３ ～ ９７
３ 　 白莉萍 ，陈 　 阜 ．国内外作物生产潜力研究现状与评价 ．作物杂志 ，２００２ （１） ：７ ～ ９
４ 　 蔡承智 ，陈 　 阜 ，徐 　 杰 ，等 ．作物产量潜力及其提高途径探讨 ．农业现代化研究 ，２００２ （６） ：４６５ ～ ４６８
５ 　 蔡承智 ，陈 　 阜 ，隋 　 鹏 ，等 ．作物产量潜力极限研究 ．中国生态农业学报 ，２００５ （２） ：１４５ ～ １４８
６ 　 刘巽浩 ，陈 　 阜 ．中国农作制 ．北京 ：中国农业出版社 ，２００５ ．４６ ～ １７２
７ 　 Albersen P ．，Fischer G ．，Keyzer M ．，et a l ．Estimat ion o f Agricultural P roduct ion Relations in the L UC M odel f or C hina ．Int erna tional Insti唱
tu te fo r Applied Systems Analysis ，Austria ，２００２ ．１３ ，１４ ，２０
１８４　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷