中国南方主要经济作物播种面积变化时序特征及驱动因素分析

王 静，方 锋，王 莺

（1中国气象局兰州干旱气象研究所/甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室/中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室，兰州 730020；2兰州区域气候中心,兰州 730020）

0 引言

作物播种面积指实际播种或移植有农作物的面积，是影响农业生产的首要因素[1-3]。作物播种面积反映了人类在空间上对农业资源的利用，对全球或区域气候变化和生物地球化学循环等都具有重要影响。因此，动态监测作物播种面积变化对保障农业安全和生态环境安全具有重要意义。

作物播种面积动态变化监测是农业土地科学研究的基础和重要内容。已有许多学者进行了大量研究，一方面是采用统计方法描述不同时期不同地区作物播种面积变化的情况[4-6]，该方法可获得长时间序列的作物种植信息，但难以获取精细的空间分布[7]，另一方面是利用遥感等监测技术获取作物空间信息，但由于卫星数据覆盖时间短，该方法还难以应用于长时间农作物种植结构变化研究。播种面积变化驱动因素研究也是一个热点问题，目前已有学者对农业生产调整的驱动因素开展了相关分析，如梁子谦等[8]和杨春[9]分析了中国粮食作物布局变化的主要影响因素，邓灵稚等[10]分析了贵州省作物种植结构演变的主要驱动力，柯映明等[11]分析了新疆农作物播种面积变化的影响因素，米胜渊等[12]分析了洞庭湖地区水稻种植面积演变的影响因素。但目前作物种植面积动态变化和驱动因素分析都侧重于粮食作物，涉及经济作物的较少。

经济作物作为中国的主要农作物类型，具有适应性广、经济价值高等特点，在中国农业生产中占有极重要的地位。其中油料作物是食用植物油的重要原料，是中国仅次于粮食作物的第二大类农作物，糖料作物在中国及世界糖业经济中都有重要影响[13]，麻类作物和烟草也是中国极具特色的经济作物。各类经济作物中，油菜和花生是中国最主要的油料作物，总面积约占油料作物播种面积的80%[14]，芝麻是中国特色油料作物之一，总产量约占世界芝麻总产量的1/9[15]；甘蔗播种面积占糖料作物播种面积的60%，经济效益较高[16]；黄红麻生产居世界领先地位，种植面积占麻类作物的50%。近年来，受自然条件和农业发展状况影响，各类经济作物种植面积波动较大，因此研究经济作物播种面积动态变化特征和驱动因素，对提高经济作物生产能力、合理配置农业生产资源具有重要意义[17]。

笔者基于长序列统计资料，分析广东、广西、四川、云南和贵州主要经济作物播种面积变化的时序特征，并从多角度出发，探讨其变化的驱动因素，从而为经济作物种植结构调整和优化提供理论依据。

1 研究区概况、研究数据和方法

1.1 研究区概况

中国南方生态环境脆弱，区域经济发展不平衡，农业种植结构变化较大。四川省位于中国西南地区，地势西高东低，地貌以山地和丘陵为主，平原和高原次之，气候复杂多样，水资源总量丰富，但时空分布不均，土壤肥沃，易于耕作，但人多地少矛盾突出；云南省位于中国西南边陲地区，地势西北高东南低，山地多而破碎，气候类型多样，降水丰沛但分布不均，季节性干旱时常发生[18]；贵州省位于中国西南部高原地区，地势西高东低，地貌类型复杂多样，约92.5%为山地和丘陵地区，耕作层瘠薄，水土流失和石漠化现象严重，属亚热带湿润季风气候，旱涝灾害频发，对农业生产危害较重[19]；广西壮族自治区位于中国南部，雨量充沛，但时空分布不均，光照充足，作物分布界限明显，近年来，经济作物种植面积比例不断上升；广东省位于中国大陆最南端，地处亚热带季风气候区，光温水资源丰富，但降水时空分布不均，区域性干旱和季节性干旱时常发生，地势北高南低，以山地和丘陵为主，动植物种质资源较为丰富。

1.2 研究数据

首先，选取云南、贵州、四川、广东和广西主要经济作物播种面积历史统计数据进行时序变化特征分析（表1），数据来源于农业农村部种植业网(http://www.zzys.gov.cn/)、国家统计局国家数据网(http://data.stats.gov.cn/index.htm)、《新中国农业60年统计资料》、《中国农业统计资料汇编1949—2004》，及各省统计年鉴。通过资料对比确定各省每年的播种面积。

表1 待分析的主要经济作物

其次，分析经济作物播种面积变化的驱动因素。由于播种面积变化系统是一个复杂的大系统，影响种植业生产布局的主要因素包括社会经济因素和自然环境因素。在此借鉴相关学者关于播种面积变化影响因素的研究成果[20-22]，结合这5个地区经济作物种植情况，在遵循科学性、完整性和可获取性原则上，从人口数量、人口素质、经济状况、农业技术和自然灾害5个方面着手，选取35个驱动因子构建指标体系（图1），并利用1978—2018年社会经济和自然环境资料为基础，对5个地区经济作物播种面积驱动因素进行分析。

图1 作物播种面积变化驱动因素指标体系

1.3 研究方法

利用灰色关联度方法分析粮食作物播种面积变化的主要驱动因子。灰色关联度方法通过运用灰色系统的关联理论，构建灰色关联模型，求出各比较序列和参考序列的灰色关联度，并按大小排出关联序，关联度越大，说明被研究的系统内各比较序列与参考序列的关系越紧密[22]。该方法表征了2组事物的几何贴近程度，应用广泛，计算简便，对样本数量多少、有无规律都同样适用，是一种行之有效的方法[23]。

2 结果与分析

2.1 中国南方主要经济作物播种面积变化的时序特征

2.1.1 中国南方油料作物播种面积变化的时序特征 中国南方主要油料作物播种面积变化时序特征如图2所示。广东省油料作物和花生播种面积从1949—1982年分别以1.12万、1.08万hm2/年的增幅波动增加，1982—1989年迅速减少，减幅分别为1.88万、1.53万hm2/年，1989年后稳定在34万、31万hm2左右；油菜籽播种面积变化分4个阶段，1949—1959年持续增加，增幅为0.19万hm2/年，1959—1970年快速减小，减幅为0.31万hm2/年，1970—1976年再次扩大，增幅为0.75万hm2/年，1976年后慢慢缩小，减幅为0.13万hm2/年；芝麻播种面积变化亦分为4个阶段，1964年前持续增加，增幅为0.14万hm2/年，1964—1974年，播种面积维持在2万hm2左右，1974—1988年快速减小，减幅为0.2万hm2/年，1988年后稳定在0.2万hm2左右。

图2 中国南方油料作物播种面积变化的时序特征

广西壮族自治区油料作物和花生播种面积在2005年前呈波动增加趋势，波动倾向率分别为0.33万、0.25万hm2/年，2005—2007年明显下降，减幅为8.1万、5.3万hm2/年，2007年后播种面积再次扩大，增幅为0.82万、0.68万hm2/年；油菜籽播种面积除1955年和1992—2005年外，大多数维持在2万hm2以下，1992—1997年是播种面积快速扩大时期，增幅为2.2万hm2/年，1997—2006年是快速下降时期，减幅为1.35万hm2/年；芝麻播种面积变化分2个阶段，1965年前波动增加，波动倾向率为0.14万hm2/年，1965年后波动减小，减幅为0.06万hm2/年。

四川省油料作物、花生和油菜籽播种面积均呈波动增加趋势，波动倾向率分别为1.62万、0.32万和1.43万hm2/年，而芝麻播种面积总体呈波动下降趋势，波动倾向率为-0.028万hm2/年。

贵州省油料作物、花生和油菜籽播种面积除个别年份外，总体呈波动增加趋势，波动倾向率分别为0.806万、0.085万和0.743万hm2/年；芝麻播种面积变化分4个阶段，1949—1957年波动增加，增幅为0.013万hm2/年，1957—1970年波动下降，降幅为0.01万hm2/年，1970—1982年为扩大趋势，增幅为0.008万hm2/年，1982年后总体呈波动下降趋势，波动倾向率为-0.001万hm2/年。

云南省油料作物、花生和油菜籽播种面积在1957年前快速增加，增幅分别为2.17万、0.37万和1.66万hm2/年，但油料作物和油菜籽在1957—1972年播种面积变化较为剧烈，波动倾向率分别为-0.61万、-0.602万hm2/年，1972—1992年播种面积分别稳定在12万、9万hm2左右，1992年后油料和油菜籽播种面积呈波动增加趋势，波动倾向率分别为0.90万、0.79万hm2/年；花生播种面积在1957—1979年变化剧烈，波动倾向率为-0.017万hm2/年，1979年后呈波动增加趋势，波动倾向率为0.037万hm2/年；芝麻播种面积在1965年前波动增加，增幅为0.016万hm2/年，1965年后呈波动下降趋势，波动倾向率为-0.002万hm2/年。

2.1.2 中国南方棉花播种面积变化的时序特征 除四川外，其他4地棉花播种面积比较小（图3）。广东省在1955—1975年种植了少量的棉花，广西壮族自治区在1964年前播种面积波动增加，1964—1987年持续减小，减幅为0.1万hm2/年，1987年后稳定在0.2万hm2左右。四川省棉花种植范围较广，1949—1959年播种面积持续增加，增幅为2.4万hm2/年，1959年后播种面积持续下降，减幅为0.59万hm2/年。贵州省1949—1953年棉花播种面积呈增加趋势，增幅为0.23万hm2/年，1953—1979年波动下降，波动倾向率为-0.103万hm2/年，1979年后稳定在0.2万hm2左右。云南省棉花播种面积在1959年前持续增加，增幅为0.46万hm2/年，1959年后波动下降，波动倾向率为-0.044万hm2/年。

图3 中国南方棉花播种面积变化的时序特征

2.1.3 中国南方麻类作物播种面积变化的时序特征 广东省麻类作物播种面积呈下降趋势，减幅为0.17万hm2/年；黄红麻播种面积变化分2个阶段，1949—1978年持续增加，增幅为0.21万hm2/年，1978年后持续减少，减幅为0.16万hm2/年（图4）。广西自治区麻类作物播种面积总体呈下降趋势，减幅为0.12万hm2/年，黄红麻在1962—1987年播种面积在2万～8万hm2之间剧烈波动，其他年份面积较小。四川省麻类作物播种面积在1978—1984年稳定在4万hm2左右，1984—1987年迅速扩大，增幅为3.13万hm2/年，1987年后逐渐下降，减幅为0.39万hm2/年；黄红麻播种面积变化也分2个阶段，1985年前逐渐增加，增幅为0.21万hm2/年，1985年后逐渐减少，减幅为0.24万hm2/年。贵州省麻类作物播种面积变化也分2个阶段，1978—1987年呈增加趋势，增幅为0.078万hm2/年；1987年后呈减小趋势，减幅为0.03万hm2/年；黄红麻播种面积始终较小，仅在1960年前和1970—2003年少量种植。云南省麻类作物在2004年前种植较少，2004—2006年播种面积明显扩大，2006年后再次减少，黄红麻种植面积更少，多数年份不超过0.1万hm2。

图4 中国南方麻类作物播种面积变化的时序特征

2.1.4 中国南方糖料作物播种面积变化的时序特征 糖料作物和甘蔗播种面积变化趋势基本相同（图5）。广东省糖料作物和甘蔗播种面积变化分为3个阶段，1985年前逐渐增加，增幅为1.09万hm2/年；1985—2006年呈减小趋势，减幅为1.36万hm2/年；2006年后播种面积稳定在16万hm2左右。广西壮族自治区在2012年之前糖料作物、甘蔗播种面积逐渐增加，增幅分别为1.77万、1.70万hm2/年；2012年后逐渐缩小，减幅为4.03万、3.31万hm2/年。四川省糖料作物、甘蔗播种面积变化较为复杂，1959年之前逐渐增加，增幅为0.46万、0.26万hm2/年；1959—1962年快速下降，减幅为1.71万、1.05万hm2/年；1962—1974年再次增加，增幅均为0.39万hm2/年；1974年后呈下降趋势，减幅为0.11万hm2/年。贵州省糖料作物、甘蔗播种面积在1956—1963年和2004—2013年变化较为剧烈，1955年之前较为稳定，1963—2003年呈增加趋势，增幅为0.05万hm2/年，2013年后呈减小趋势，减幅分别为0.34万、0.17万hm2/年。云南省糖料作物、甘蔗播种面积在2013年前持续增加，增幅分别为0.52万、0.48万hm2/年，2013年后逐渐下降，减幅为1.65万、1.02万hm2/年。

图5 中国南方糖料作物播种面积变化的时序特征

2.1.5 中国南方烟叶播种面积变化的时序特征 广东省烤烟播种面积在1991年之前，总体呈增加趋势，波动倾向率为0.057万hm2/年；1991年后呈下降趋势，波动倾向率为-0.06万hm2/年（图6）。广西壮族自治区在1964年之前种植面积较小；1964—1967年快速扩大，增幅为1.38万hm2/年；1968—1983年稳定在3万hm2左右；1984—1998年在1万～4万hm2之间剧烈波动；1999年后稳定在1.5万hm2左右。四川省烤烟播种面积变化分4个阶段，1993年之前呈增加趋势，增幅为0.26万hm2/年；1993—2001逐渐下降，减幅为0.95万hm2/年；2001—2013年再次扩大，增幅为0.51万hm2/年；2013年后再次缩小，减幅为0.71万hm2/年。贵州省烤烟播种面积在1997年前呈增加趋势，增幅为0.84万hm2/年；1998年快速下降；1998—2012年稳定在20万hm2左右；2013年后逐渐下降，减幅为2.41万hm2/年。云南省在1997年前烤烟播种面积也呈增加趋势，增幅为1.16万hm2/年；但1998年显著缩小至31.32万hm2；1998—2013年则呈增加趋势，增幅为1.42万hm2/年；2013年后稳定在41万hm2左右。此外，如图6所示，1978年后烟叶和烤烟播种面积变化趋势基本相同。

图6 中国南方烟叶播种面积变化的时序特征

2.2 中国南方主要经济作物播种面积变化驱动因素分析

2.2.1 广东省主要经济作物播种面积变化驱动因素分析 广东省主要经济作物播种面积和驱动因素的灰色关联分析如表2所示。其中，有效灌溉面积、第一产业劳动者人数是影响油料作物和花生播种面积变化的主要驱动因素，人口自然增长率和出生率是影响油菜籽播种面积变化的主要因素，人口自然增长率、大中型拖拉机拥有量是影响芝麻播种面积变化的主要因素，农作物风雹灾成灾面积、地方财政一般预算收入是影响棉花播种面积变化的主要因素，农作物风雹灾受灾和成灾面积是影响麻类作物和黄红麻播种面积变化的主要因素，人口出生率和自然增长率、第一产业劳动者人数是影响糖料作物、甘蔗和烟叶播种面积变化的主要因素，小型拖拉机拥有量、小学在校学生数是影响烤烟播种面积变化的主要因素。

2.2.2 广西壮族自治区主要经济作物播种面积变化驱动因素分析 广西壮族自治区主要经济作物播种面积和驱动因素的灰色关联分析如表3所示。第一产业劳动者人数、常住总人口数量、有效灌溉面积是影响油料作物和花生播种面积变化的主要驱动因素，农作物水灾受灾和成灾面积是影响油菜籽播种面积变化的主要因素，人口出生率、小学在校学生数是影响芝麻播种面积变化的主要因素，有效灌溉面积、第一产业劳动者人数是影响棉花播种面积变化的主要因素，乡村办水电站、人口出生率是影响麻类和黄红麻播种面积变化的主要因素，化肥施用量和第二产业劳动者人数是影响糖料作物和甘蔗播种面积变化的主要因素，而人口出生率和小学在校学生数是影响烟叶和烤烟播种面积变化的主要因素。

表3 广西壮族自治区主要经济作物播种面积和驱动因素的灰色关联分析

续表3

2.2.3 四川省主要经济作物播种面积变化驱动因素分析 对于四川省油料作物和油菜籽来说，常住总人口数量和化肥施用量是影响播种面积变化的主要驱动因素（表4）。此外，普通中学在校学生数、第二产业劳动者人数是影响花生播种面积变化的主要因素，乡村办水电站、农作物风雹灾成灾面积是影响芝麻播种面积变化的主要因素，人口自然增长率、乡村办水电站是影响棉花和麻类作物播种面积变化的主要因素，农作物风雹灾受灾面积、人口自然增长率是影响黄红麻播种面积变化的主要因素，小学在校学生数和人口出生率是影响糖料作物和甘蔗播种面积变化的主要因素，小型拖拉机拥有量、有效灌溉面积和人口出生率是影响烟叶播种面积变化的主要因素，而化肥施用量、第二产业劳动者人数是影响烤烟播种面积变化的主要因素。

表4 四川省主要经济作物播种面积和驱动因素的灰色关联分析

2.2.4 贵州省主要经济作物播种面积变化驱动因素分析 对于贵州省油料作物和油菜籽，常住总人口数量和有效灌溉面积是影响播种面积变化的主要驱动因素（表5），化肥施用量、有效灌溉面积是影响花生播种面积变化的主要因素，人口自然增长率和出生率是影响芝麻播种面积变化的主要因素，人口出生率和自然增长率是影响棉花和麻类作物播种面积变化的主要因素，人口自然增长率、乡村办水电站是影响黄红麻播种面积变化的主要因素，普通中学在校学生数、小型拖拉机拥有量是影响糖料作物播种面积变化的主要因素，化肥施用量、第三产业劳动者人数是影响甘蔗播种面积变化的主要因素，常住总人口数量、第一产业劳动者人数是影响烟叶和烤烟播种面积变化的主要因素。

表5 贵州省主要经济作物播种面积和驱动因素的灰色关联分析

2.2.5 云南省主要经济作物播种面积变化驱动因素分析 对于云南省油料作物和油菜籽，普通中学在校学生数、第二产业劳动者人数是影响播种面积变化的主要驱动因素（表6），常住总人口数量、第一产业劳动者人数是影响花生和麻类作物播种面积变化的主要因素，乡村办水电站、人口自然增长率是影响芝麻和棉花播种面积变化的主要因素，乡村办水电站、农作物水灾成灾面积是影响黄红麻播种面积变化的主要因素，小型拖拉机拥有量和普通中学在校学生数是影响糖料作物和甘蔗播种面积变化的主要因素，有效灌溉面积、第二产业劳动者人数和小型拖拉机拥有量是影响烟叶和烤烟播种面积变化的主要因素。

表6 云南省主要经济作物播种面积和驱动因素的灰色关联分析

3 讨论与结论

经济作物在国民经济发展中起着重要作用，但耕地面积有限，需加强对经济作物播种面积方面的研究和分析，为农业种植结构调整、经济作物生产布局优化提供科学依据。基于此，开展了针对中国南方主要经济作物播种面积变化及驱动因素的相关分析。

在作物播种面积动态变化及驱动因素分析研究中，刘合满等[24]分析了西藏农作物、粮食、油料、蔬菜和果树播种面积变化情况，认为人口数量与农作物、油料和蔬菜的播种面积呈极显著正相关关系，与粮食作物播种面积呈极显著负相关关系，并得出人口的快速增加和粮食作物播种面积的不断下降，将会对西藏粮食安全产生威胁的结论。高永道等[25]分析了内蒙古河套灌区作物播种面积变化趋势，指出引黄水量、地下水埋深、气温、人口活动、GDP和城市建设因素是种植面积变化的驱动因素。刘航等[26]认为国内外市场及政策导向是松嫩平原大豆种植结构变化的重要影响因素。卞建锋等[27]分析了四川省烟叶播种面积年际变化动态，指出政策调控、经济增长和农作物争地对烟叶播种面积有重要影响。王娜等[28]证实了价格支持政策对不同粮食作物播种面积增加具有不同程度的推动作用。彭继权等[29]分析了农业机械化对农户粮食种植面积的影响，认为农业机械通过替代高成本的农业劳动力，降低粮食生产成本，从而诱使农户扩大粮食种植面积。张明杨等[30]认为影响农户播种玉米的主要因素是农户对未来收益的预期。这些研究主要针对粮食作物，或个别经济作物，且待分析驱动因素较少，仅从自然环境和社会经济因素的某一方面分析对播种面积的影响。本研究利用长时间序列的农业统计数据，较为全面和完整地分析了南方五省各种经济作物播种面积的动态变化趋势，及自然和社会经济因素对播种面积变化的影响作用，且区分了不同自然灾害在播种面积变化中的效应。

由于数据是基于行政单元调查的，缺乏细致的空间表达，后续将借助于新的技术（如卫星遥感技术）及合适的属性转换工具（如播种面积统计数据空间化）开展经济作物空间分布调查，获取精细的空间种植结构时序变化特征。其次，在此主要开展了针对整个时期播种面积变化驱动因素的灰色关联度分析，未区分不同时期各因素对播种面积影响的变化趋势，因此，可通过划分时间段细致分析各阶段起主要作用的驱动因素。第三，目前笔者仅从省级行政单元分析播种面积变化，也可从地市、县，甚至农户角度分析经济作物种植结构时空变化特征和驱动因素，这更有助于指导和管理农业生产。

综合以上分析，南方5个地区中，除芝麻和广东省的油菜籽外，油料作物播种面积总体呈增加趋势；各地棉花和麻类作物播种面积分别从20世纪60年代和80年代开始逐渐减小；除广东和四川从20世纪80年代糖料作物播种面积开始下降外，其他3地糖料作物播种面积持续增加；20世纪90年代前，南方5个地区烟叶播种面积呈上升趋势，之后，烟叶播种面积下降或变化不大。不同省份、不同经济作物主要驱动因素不同，其中，常住总人口数量、人口出生率和自然增长率、第一产业劳动者人数、小学和普通中学在校学生数、有效灌溉面积、小型拖拉机拥有量、乡村办水电站、化肥施用量、农作物风雹灾受灾和成灾面积、水灾受灾面积分别是各经济作物播种面积变化较为重要的影响因素。