我国农作物重心演变轨迹与地理集聚趋势分析

我国农作物重心演变轨迹与地理集聚趋势分析

作者：苏姗王玉贵

来源：《农村经济与科技》2017年第13期

[摘要]基于 2001～2015年我国农作物种植面积及4类主要农作物种植面积数据，运用重心移动法、空间基尼系数法和莫兰指数法，并借助ArcGIS、GeoDa软件对我国农作物地理集聚格局演变进行分析。结果表明，我国农作物重心在2007年出现明显拐点，在此之前重心一直向北偏西移动，2007年以后开始逐年向西南方向移动，主要在河南境内移动，同时，集聚程度逐年增大；粮食油料也分别在2006年、2007年出现拐点，但总体趋势还是偏向西南，而其余两种农作物重心都快速向西南移动；4类农作物基尼系数均大于0.4，说明都存在集聚现象，并且具体阐述了4类主要农作物的集聚趋势。

[关键词]农作物；重心轨迹；空间自相关；基尼系数；集聚

[中图分类号]F30124 [文献标识码]A

我国是一个农业大国，农业是国民经济的基础，不仅关系到农村社会经济发展，更关系到国家的长治久安。种植业是农业的主要组成部分之一，其空间分布很大程度上决定了整个农业的空间布局。因此，种植业的地理空间分布研究是制定科学的农业政策的前提和基础，对促进国民经济增长具有重要意义。随着现代化技术的发展，我国种植业逐渐向规模化、专业化、特色化方向发展，在空间分布上也呈现明显的集聚现象。近年来，国内学者也开展了一系列对农业集聚的研究，已取得一定成效。其中，李二玲分析了中国大豆种植的地理集聚格局、演化路径及其机制；肖卫东运用空间统计方法探讨了中国省域种植业的空间依赖性和空间异质性，进一步探索了种植业的地理集聚特征和变化趋势。

这些研究对于农作物具体的分布转移涉及不多，本文通过收集全国省域2001～2015年的种植业播种面积数据，借助莫兰指数与区位基尼系数两指标相结合来测度农业地理集聚程度，并利用农作物重心轨迹反映出各类农作物分布及其演变的基本态势。因此，了解农作物分布演变的历史过程及发展趋势，分析农作物变动规律及原因，为我国不同地区的农业发展与产业布局调整的时空变化提供科学依据。

1 区域概况与数据来源

我国的地势西高东低，呈阶梯状分布，山地和高原面积广大，气温降水的组合多样，形成了多种多样的气候，同时也形成了我国农业种类的多样性。虽然我国农作物种植种类较多，但粮食、油料、蔬菜、糖类的种植比重最大，占我国农作物种植的90%之多，这也是本文选择该数据的依据。为保证数据的一致性，本文中种植业播种面积基础数据，均来自《2001～2015

中国统计年鉴》和《新中国60年农业统计资料》数据。关于分析单元（由于数据缺失香港、澳门、台湾除外），为中国大陆31个省（市、区）单元。

2 研究方法

本文主要运用ArcGIS软件中的重心测度方法分析我国种植业整体地理重心的移动轨迹；采用基尼系数和莫兰指数相结合的方法来考察全国种植业地理集聚程度及格局演变，利用GeoDa软件显示其分布范围，并选取4类主要农作物种植面积作具体分析。

2.1 重心移动分析法

空间重心统计模型，通常借助区域内各子区域的某种属性和地理坐标来来测算区域某种属性的重心坐标及不同年份区域重心的移动方向和移动距离。其计算公式：

2.3 空间自相关

空间自相关是研究空间中某位置的观察值与其相邻位置的观察值是否相关以及相关程度的一种空间数据分析方法。通常分为全局和局部空间自相关2种假设检验，以往学者多有阐述，这里不再详细介绍。

3 结果与分析

3.1 我国农作物整体地理集聚格局的演变

3.1.1 农作物区域重心及其动态演化。结合图1和公式（1）、（2）计算出，2001年以来我国农作物整体重心移动方向和移动距离呈现以下特点：

（1）从空间位置分析，2001～2007年，我国农作物重心整体在113°0´9E～112°58´44E，34°2´56N～34°33´58N之间移动。2007～2015年，重心分布在112°58´44E～ 112°36´22E，34°33´58N～34°30´25N，明显看出，我国农作物重心集中在河南境内的西北部。

（2）从移动方向和速度来看，重心在2007年出现拐点，种植业2001～2007年向西北偏移，并通过公式（2）计算出其偏移量56.222km；2007～2015年整体又开始向西南方向偏移了34.383km；2006年向北移动的速度明显加快，2007年以后移动速度放慢，相对平稳。

3.1.2 种植业集聚程度的演变。农作物整体重心的移动轨迹只能反映我国农作物分布演变的空间格局、历史过程，要想从本质上分析农作物空间集聚的演变程度，需进一步选取不同年份的主要农作物做具体的静态演化分析（本文选取2001年、2003年、2015年的粮食、油料、糖类、蔬菜4种作物）。结合基尼系数与莫兰指数两个指标，可以明显的看出我国农作物空间集聚程度。

通过计算3个年份4类农作物的平均Gini系数和Moran´sI指数（表1），发现其平均基尼系数从2001年的0.485增加至2015年0.504，说明我国各省选取的该4类作物趋向于集中分布，且越来越不均衡。而且莫兰指数由2001年的0.219增加到2011年的0.227，说明江苏省相邻或相近县市这4类农作物种植均存在地理分布上的集聚现象，并且集聚程度在增大，然而2007年两指标均略为减小。综合来看，受自然、社会、经济因素的影响，我国各省域整体空间集聚程度增大，相邻或相近省市农作物空间分布相似性增强，地区的集聚格局越来越清晰，然而特色农业发展不充分。

本文采用ArcGIS中的自然分类法对我国农作物的集聚度划分为4个等级，即高度集中、中高度集中、中度集中和低度集中。由图2可以看出农作物的高度集中区先减少后增加，2001年高度集中区主要分布在黑龙江、山东、河南、河北、安徽、四川，而2007年黑龙江、山东、河南3个省份集聚比较明显，直到2015年又扩展到黑龙江、山东、河南、河北、安徽、四川、湖南7个省份。从全国尺度来看，我国农作物中高度集聚区具有明显的“中心—外围”趋势，并且随着时间的推移，这种格局越来越明显。

3.2 我国农作物集聚的变化趋势分析

为进一步分析我国具体农作物时空变化，通过上述公式（1）计算并结合ArcGIS中的空间统计分析得出4类农作物2001～2015年的重心演变轨迹、集聚程度，利用GeoDa做LISA集聚图（略）读出各类高值集聚区的具体分布。

3.2.1 粮食。从粮食重心轨迹看出，在2001～2015年间粮食向西南移动了128.69km，年均移动8.043km，2005～2006年移动幅度最大。由图3可知，随着时间的推移，粮食的集聚程度先下降再增加最后趋于平稳，集聚程度在2002年降到最低值。在选取的3个年份中，2001年高值集聚区主要分布在山东、河南、安徽、湖北，2007年集中在山东、河南、安徽、河北、陕西，2015年分布在山东、河南、辽宁。综合说明：此阶段我国粮食作物种植主要由东北逐渐向西南方向转移；粮食种植地理集聚程度先增强后趋于平稳，且集中分布在中东部平原地区。

3.2.2 油料。由表2可知，油料的重心轨迹有以下特点：①2000～2015年油料分布重心一直在我国的河南省境内移动，整体向西南移动115.4km；②油料重心先是在2001～2003年向东北移动，2003年以后开始向西南转移，且在2007年出现异常拐点，相对于其他3类作物的重心轨迹来说，其重心轨迹移动最不稳定。LISA集聚图显示的高值集聚范围呈扩大趋势，由山东、安徽、河南、湖北、江西扩展到贵州、四川，油料的连片格局越来越明显，与基尼系数的发展趋势一致。综合说明我国的油料作物集中在中东部且逐渐向西南发展；沿长江中下游流域形成连片分布格局。

3.2.3 蔬菜。在2001～2015年间，由蔬菜重心轨迹可得，蔬菜种植整体向西南移动

151.91km，且移动速率较为平稳。在山东、河南、河北和安徽省蔬菜集聚程度较高，四川省也有分布，其基尼系数在2004年明显增大，换句话说，蔬菜种植的地理集聚现象更为突出。原