针对长期困扰黄土高原地区的粮食问题，开展黄土高原两大地貌类型区黄土丘陵
沟壑区和黄土高塬沟壑区粮食生产与粮食安全研究，分析粮食产量变化趋势及影响因
素，探讨不同时间空间尺度区域粮食生产生态成本变化，对不同空间尺度粮食生产力
进行预测，研究不同时间空间尺度黄土高原粮食安全态势变化，以解决区域粮食生产
与农业可持续增长过程中所面临生态环境与经济发展不协调问题，完善学科研究体
系，促进黄土高原地区粮食安全和社会经济可持续发展。主要研究结论如下：
（1）黄土高原地区粮食产量变化受人口、粮食播种面积、气候和政策等外在因
素影响呈阶段式波动上升趋势，黄土丘陵沟壑区安塞县从1949年到2009年粮食产量可
以划分为三个阶段，分别为1949年到1974年、1975年到1989和1990年到2009，粮食平
均产量分别为1.89万t、3.72万t和6.1万t；黄土高塬沟壑区长武县粮食产量也可划分为
三个阶段，分别为1949年到1970年、1971年到1980年和1981年到2008年，粮食平均产
量分别为2.67万t、3.86万t和4.95万t。
（2）在县级尺度上，黄土丘陵沟壑区安塞县粮食生产生态成本从1950年的887.26
万元增加到2010年的3098.15万元，增加了近3倍多，黄土高塬沟壑区长武县粮食生产
生态成本从1950年的1461.02万元增加到2008年的3058.86万元，增加了2倍多；在流域
尺度上，黄土丘陵沟壑区纸坊沟流域粮食生产生态成本由1978年的24.86万元减少到
2003年的5.52万元，黄土高塬沟壑区王东沟流域粮食生产生态成本由1986年的13.86
万元减少到2005年的9.6万元。
（3）在县级尺度上，黄土丘陵沟壑区安塞县粮食产量以 20 年为移动平均周期预
测到 2019 年平均生产力为 7.06 万 t，粮食单产以 15 年为移动平均周期预测到 2019
年平均为 2.34t/hm 2 ；黄土高塬沟壑区长武县粮食产量以 25 年为移动平均周期预测到
2018 年平均生产力为 5.31 万 t，粮食单产以 25 年为移动平均周期预测到 2018 年平均为 3.86t/hm 2 。在流域尺度上，黄土高塬沟壑区王东沟粮食单产以 15 年为移动平均周
期到 2016 年平均为 5132kg/hm 2 。
（4）在田块尺度上，长期施肥增产作用明显，其中施 NPM 肥增产效果较好，
在干旱、常态、丰水年型下增产率分别为 144.58%、209.29%、247.54%。肥料对产量
贡献率的大小顺序为：NPM>NM>NP>PM>M>N>P，丰水年肥料对产量贡献率比常态
年和干旱年高。肥料配施交互作用中，N×P 交互作用最大，连应值为 1906.95kg/hm 2 ，
其次为 N×P×M，连应值为 823.16 kg/hm 2 。肥料配施可以使产量在较高水平上波动，
波动主要原因来自降水变化。丰水年成穗数、千粒重较常态年和干旱年高，NPM 处
理在三种年型下成穗数、穗粒数和千粒重较其它施肥处理高。
（5）从粮食安全综合值来看，在县级尺度上，黄土丘陵沟壑区安塞县和黄土高
塬沟壑区长武县粮食安全评价等级均经历了差、中到良的变化过程，在流域尺度上，
黄土丘陵沟壑区纸坊沟流域粮食安全状态在 2003 年处于中等级，黄土高塬沟壑区王
东沟流域粮食安全状态由 1986 年等级中上升到 2005 年等级良。
关键词：黄土高原；粮食生产；生态成本；粮食生产力；粮食安全