中國馬鈴薯區(qū)域分布影響因素分析*

楊亞東，羅其友，王道龍，劉 洋，倫閏琪

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081)

0 引言

馬鈴薯與水稻、玉米和小麥共同作為世界四大糧食作物，每年約被世界上2/3的人口選作主糧[1]。2015年，我國馬鈴薯播種面積和產(chǎn)量分別為552萬hm2和1 897萬t，均占全球1/4左右[2-3]，位居世界首位。2015年1月，農(nóng)業(yè)部開始推進馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略[4-5]，我國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展進入整合發(fā)展階段。2017年底召開的中央農(nóng)村工作會議指出“堅持立足國內(nèi)保障自給的方針，牢牢把握國家糧食安全主動權(quán)”[6]。馬鈴薯具有抗旱抗災(zāi)、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)等特征，作為干旱少雨、土地貧瘠的貧困地區(qū)的鐵桿作物，系統(tǒng)研究其區(qū)域分布的影響因素，對調(diào)節(jié)區(qū)域糧食安全，促進區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。

已有文獻關(guān)于馬鈴薯種植區(qū)域分布影響因素的研究較少，多集中在市場供求的分析和解釋[7-9]、從品種、區(qū)域和產(chǎn)業(yè)等角度對馬鈴薯發(fā)展思路進行研究與比較[10-13]、利用空間分析方法對中國馬鈴薯的空間差異等進行研究[14-16]等?？傮w看來，相對缺乏馬鈴薯區(qū)域分布影響因素的系統(tǒng)關(guān)注?；诖?，文章通過定量分析自然、技術(shù)、經(jīng)濟和政策等因素對馬鈴薯種植區(qū)域分布的影響及其作用途徑，為馬鈴薯種植的中長期區(qū)域布局提供參考。

1 中國馬鈴薯區(qū)域分布影響因素辨識及指標(biāo)體系構(gòu)建

1.1 影響因素辨識

(1)氣候因素

由于種植業(yè)對自然資源的依賴程度較高[17]，降水、光照、溫度和自然災(zāi)害等情況影響馬鈴薯區(qū)域種植潛力[18-19]。1909年以來，中國氣候變暖的速率高于全球平均值，升溫速率為0.9～1.5℃/100年，且具有明顯的區(qū)域和季節(jié)變化特征[20]。氣候變暖使馬鈴薯最適宜、適宜和不適宜種植區(qū)面積縮小，次適宜區(qū)和可種植區(qū)面積擴大[21]。研究表明，馬鈴薯適宜種植區(qū)海拔高度提高了約100～200m，在我國西北地區(qū)種植海拔高度上限可達3 000m左右[22]。同樣，氣候變化使得隴中、寧夏中南部、固原中南部和彭陽大部地區(qū)可種植面積迅速擴大[23]。該文選取降水量、日照時數(shù)、平均氣溫、成災(zāi)面積作為影響中國馬鈴薯區(qū)域分布氣候因素的二級指標(biāo)，探索氣候因素對馬鈴薯種植區(qū)域分布的影響。

(2)技術(shù)因素

技術(shù)要素的集聚是中國馬鈴薯區(qū)域分布的重要推動力。一方面，技術(shù)創(chuàng)新提高了馬鈴薯作物的地域適應(yīng)性，原有的不適宜種植區(qū)域馬鈴薯種植面積大幅增加。如廣西等地利用稻草覆蓋免耕栽培技術(shù)和稻草包芯高產(chǎn)栽培技術(shù)，在冬閑田上開展冬季和早春馬鈴薯生產(chǎn)，播種面積從2009年的幾乎沒有迅速發(fā)展到2015年的7.31萬hm2。另一方面，農(nóng)業(yè)科技的研發(fā)與推廣提升了耕地綜合使用效益，使得馬鈴薯單產(chǎn)提升進而促進生產(chǎn)效益增加。如西北旱區(qū)探索出了馬鈴薯全膜覆蓋壟作集雨溝播栽培技術(shù)模式，通過試驗推廣，將有限的天然降水集流到壟溝，使天然降水的利用率達到60%～75%，有效克服了干旱日益嚴(yán)重、雨季推遲等不利氣候因素的影響。該文選取科普專職人員數(shù)量、科研經(jīng)費內(nèi)部支出、機械化水平作為影響中國馬鈴薯區(qū)域分布氣候因素的二級指標(biāo)，探索技術(shù)因素對馬鈴薯種植區(qū)域分布的影響。

(3)經(jīng)濟因素

經(jīng)濟因素是農(nóng)戶種植行為選擇的主要因素之一。根據(jù)《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編(2002-2016)》分析， 2001～2015年，全國馬鈴薯單位面積投入總成本和單位面積生產(chǎn)成本總體上均呈現(xiàn)上升趨勢，但部分地區(qū)種植凈利潤則呈現(xiàn)較大波動，如重慶馬鈴薯種植的成本利潤率(成本利潤率=凈利潤/成本費用總額×100%)在2003年和2010年出現(xiàn)了兩次較為明顯的波峰，分別為210.9%和185.32%。此外，與馬鈴薯生長季相似的替代作物，如北方的玉米和南方的油菜，也會影響馬鈴薯農(nóng)戶的種植意愿。結(jié)合分析，該文選取每667m2總成本、每667m2凈利潤、替代作物價格(北方地區(qū)玉米、南方地區(qū)油菜的每50kg主產(chǎn)品平均出售價格)作為影響中國馬鈴薯區(qū)域分布經(jīng)濟因素的二級指標(biāo)，探索經(jīng)濟因素對馬鈴薯種植區(qū)域分布的影響。

(4)政策因素

馬鈴薯種植相關(guān)鼓勵政策的推出，直接催化了我國馬鈴薯種植格局的明顯變化。在西北一季區(qū)和西南一二季作區(qū)*北方一季作區(qū)細分為東北一季區(qū)(黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古東部、遼寧的北部和西部)、華北一季區(qū)(內(nèi)蒙古中西部、河北北部、山西中北部)和西北一季區(qū)(甘肅、寧夏、陜西西北部和青海東部)； 中原二季作區(qū)主要包括遼寧、河北、河南、山東、江蘇、浙江、安徽、江西和山西南部等地區(qū)； 西南一二季混作區(qū)主要包括云南、貴州、四川、重慶、西藏、湖南和湖北的西部地區(qū)以及陜西的安康市； 南方冬作區(qū)主要包括廣西、湖南、廣東、福建、海南、臺灣和江西南部、湖北的東部等省(區(qū))，馬鈴薯產(chǎn)業(yè)被作為是旱地地區(qū)和貧困山區(qū)脫貧致富的重要產(chǎn)業(yè)和優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，各級政府先后制定馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)惠政策。從初級加工、種薯貯藏、原種生產(chǎn)、質(zhì)量體系和災(zāi)害補貼等，政策體系基本實現(xiàn)了產(chǎn)前、產(chǎn)中和產(chǎn)后的全面覆蓋，直接激發(fā)了農(nóng)戶的種植欲望。該文從省、市、縣三級政策推行情況，選取政策虛擬變量作為影響中國馬鈴薯區(qū)域分布的主要政策因素，探索政策因素對馬鈴薯種植區(qū)域分布的影響。

1.2 指標(biāo)體系構(gòu)建

該文通過走訪調(diào)研和梳理相關(guān)文獻，確立了中國馬鈴薯空間格局影響因素評價指標(biāo)模型。主成分分析變量指標(biāo)選取及說明如表1，以全國各省市馬鈴薯生產(chǎn)水平作為被因變量，用馬鈴薯種植面積(y)來表示。自變量包含4個子系統(tǒng)和11個指標(biāo)。

表1 主成分分析變量指標(biāo)選取及說明

一級指標(biāo)二級指標(biāo) 單位數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)來源氣候因素(1～4)1生長季降水量mm研究區(qū)域氣象站點相關(guān)數(shù)據(jù)計算得出國家氣象信息中心標(biāo)準(zhǔn)氣象站2生長季日照時數(shù)h3生長季平均氣溫℃4馬鈴薯成災(zāi)面積hm2相關(guān)調(diào)研數(shù)據(jù)計算得出國家馬鈴薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系相關(guān)調(diào)研數(shù)據(jù)；2016年各省(區(qū)、市)統(tǒng)計年鑒技術(shù)因素(5～7)5科普專職人員數(shù)量人《中國科技統(tǒng)計年鑒2016》6科研經(jīng)費支出萬元7馬鈴薯機械化水平相關(guān)調(diào)研數(shù)據(jù)計算得出國家馬鈴薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系相關(guān)調(diào)研數(shù)據(jù)經(jīng)濟因素(8～10)8每667m2總成本元《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益匯編2015》；國家馬鈴薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系相關(guān)調(diào)研數(shù)據(jù)9每667m2凈利潤元10替代作物價格元北方地區(qū)的玉米和南方地區(qū)的油菜政策因素(11)11政策虛擬變量(沒有=0，有=1)代表政策作用的虛擬變量

2 中國馬鈴薯區(qū)域分布影響因素定量評價

為更深入分析馬鈴薯種植區(qū)域分布的影響因素，在充分考慮影響因素的重要性、指標(biāo)的完整性和數(shù)據(jù)的可得性等方面的前提下，從氣候、技術(shù)、經(jīng)濟和政策4個方面選取指標(biāo)，利用全國16省市相關(guān)數(shù)據(jù)進行主成分分析，以客觀反映各指標(biāo)影響作用。

2.1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

(1)研究方法

主成分回歸分析方法可以通過數(shù)據(jù)綜合處理，將多個指標(biāo)減少為1個或幾個能夠反映原來多個指標(biāo)所代表的絕大部分信息的綜合指標(biāo)，在互不相關(guān)的前提下避免原始指標(biāo)的重復(fù)性，以便于進一步的計算、分析和評價。通過求解觀測變量相關(guān)矩陣的特征方程，得到相關(guān)數(shù)據(jù)的特征值和單位特征向量。將特征值按從大到小排序，其分別代表主成分所解釋的觀測變量的方差。依據(jù)準(zhǔn)則設(shè)定提取其中特征值大于1、對解釋原始數(shù)據(jù)方差信息大于85%貢獻率的主成分予以保留，并測算出綜合得分。

(2)數(shù)據(jù)來源

該文采用的數(shù)據(jù)資料主要有4個來源：(1)《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》中各省(區(qū)、市)的馬鈴薯生產(chǎn)成本收益數(shù)據(jù)； (2)國家馬鈴薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系調(diào)研數(shù)據(jù)； (3)國家氣象信息中心的研究區(qū)域氣象站點數(shù)據(jù)； (4)全國各省(區(qū)、市)政策性文件。

2.2 結(jié)果與分析

在實際應(yīng)用主成分分析法進行分析問題時，往往會存在原始數(shù)據(jù)的不同指標(biāo)的量綱不同，指標(biāo)之間存在不可比性，這樣會對分析結(jié)果造成影響，因此對原始數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理以消除量綱影響。11個影響因素指標(biāo)的KMO統(tǒng)計量的值為0.577，Bartlett球形檢驗結(jié)果顯著，說明11個指標(biāo)之間并非獨立，即存在相關(guān)性，因此數(shù)據(jù)適合進行主成分分析。

表2 主成分的特征值和貢獻率

成分特征值貢獻率累計貢獻率F14 82934 49334 493F22 94721 04855 541F32 12215 15470 695F41 3419 58180 276

表3 主成分載荷矩陣

指標(biāo)自然信息外部信息科技信息收益信息生長季降水量0 717-0 054-0 194-0 337生長季日照時數(shù)-0 675-0 1520 4590 433生長季平均氣溫0 869-0 143-0 2290 234成災(zāi)面積-0 5950 520 4990 085科研經(jīng)費內(nèi)部支出0 552-0 4060 5420 029科普專職人員數(shù)量0 520 0270 5390 265機械化水平0 0040 8530 2050 209每667m2總成本0 5220 2090 3330 651凈利潤0 534-0 0310 036-0 735替代作物價格0 4040 629-0 284-0 505政策-0 587-0 844-0 4530 686

利用SPSS 軟件的主成分分析功能進行分析，計算標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的特征值和方差貢獻率，如表2。根據(jù)特征根大于1、累計貢獻率大于80%的主成分選擇原則，選取特征值分別為4.83、2.95、2.12和1.34的4個主成分F1、F2、F3和F4，這4個主成分的累積貢獻率已達80.28%，包含了所有指標(biāo)的絕大部分信息，而且這4個主成分互不相關(guān)，這樣就避免了評價指標(biāo)信息重復(fù)的問題。因此，決定用這4個新變量來代替原來的11個變量。

從主成分載荷矩陣(表3)可以看出，馬鈴薯生長季的降水量、日照時數(shù)、平均氣溫和成災(zāi)面積對第一主成分的載荷較高，這些指標(biāo)基本反映了馬鈴薯生產(chǎn)的自然信息，這充分說明自然資源條件對馬鈴薯的生產(chǎn)起到了重要作用，良好的自然條件將有利于馬鈴薯種植生產(chǎn)； 機械化水平和政策在第二主成分上有較高載荷，這些指標(biāo)基本反映了馬鈴薯生產(chǎn)外部信息，這說明馬鈴薯生產(chǎn)的技術(shù)條件、環(huán)境條件和政策條件影響力較強； 科普專職人員數(shù)量、科研經(jīng)費內(nèi)部支出在第三主成分上有較高載荷，這些指標(biāo)基本反映了馬鈴薯生產(chǎn)過程中科技投入信息，表明科技投入能夠直接影響馬鈴薯農(nóng)戶的生產(chǎn)決策，是影響區(qū)域馬鈴薯分布的關(guān)鍵因素。每667m2總成本、每667m2凈利潤和替代作物價格在第四主成分上有較高載荷，這些指標(biāo)基本反映了馬鈴薯生產(chǎn)效益信息，這說明市場信息與馬鈴薯生產(chǎn)緊密相關(guān)，比較效益高有助于馬鈴薯生產(chǎn)的擴大，反之則會抑制其發(fā)展。

通過計算主成分載荷矩陣中的數(shù)據(jù)得到主成分表達系數(shù)，將系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)相乘，得到4個主成分的得分。最后以4個主成分所對應(yīng)的貢獻率與各個主成分得分相乘并求和計算主成分綜合得分模型：

F1=0.326X1-0.307X2+0.395X3-0.271X4+0.251X5+0.237X6+0.002X7+0.238X8+0.243X9+0.184X10-0.267X11

F2=-0.031X1-0.09X2-0.083X3+0.303X4-0.237X5+0.016X6+0.497X7+0.122X8-0.018X9+0.366X10-0.492X11

F3=-0.133X1+0.315X2-0.157X3+0.343X4+0.372X5+0.370X6+0.141X7+0.229X8+0.025X9-0.195X10-0.311X11

F4=-0.291X1+0.374X2+0.202X3+0.073X4+0.025X5+0.229X6+0.180X7+0.562X8-0.635X9-0.436X10+0.592X11

各信息綜合得分及其排名見表4。

表4 各省(區(qū)、市)主成分得分

地區(qū)自然信息排名外部信息排名科技信息排名收益信息排名總得分排名河北-0 31120 308-0 40110 76120 3511山西-1 3216-0 4016-1 04140 2215-2 5516內(nèi)蒙古0 7631 0021 5421 1984 502遼寧-0 05100 2610-0 93120 97100 2512黑龍江0 654-0 0814-1 80160 7413-0 4913山東1 4113 1911 2945 07110 951湖北0 575-0 2915-0 19101 7341 829重慶0 4660 9730 0381 7833 246四川0 2380 8850 9651 2373 305貴州-0 18110 9040 7361 1792 648云南0 387-0 02131 5231 2363 127陜西-0 97140 1112-0 1591 4850 4610甘肅0 1990 6561 7410 90113 494寧夏0 8220 4470 4872 1723 913青海-1 22150 1711-1 11150 1716-1 9915新疆-0 81130 299-1 03130 6414-0 9114

由于該文選用的是影響因素指標(biāo)，因此表4所示排名表示的是各地區(qū)馬鈴薯影響信息綜合得分。由表4結(jié)果可知，自然信息得分最高的是山東、寧夏、內(nèi)蒙古、黑龍江，究其原因，這些省(區(qū)、市)在馬鈴薯生長季的氣溫、日照和降水相對更加適宜馬鈴薯生產(chǎn)，且自然災(zāi)害較少； 外部信息得分最高的是山東、內(nèi)蒙古、重慶、貴州，由于近年來山東馬鈴薯上市期較早，價格較其他作物更具優(yōu)勢，農(nóng)戶在收益較高的預(yù)期激勵下也增加了機械化方面的投入，部分西北一季區(qū)與西南一二級混作區(qū)將馬鈴薯作為重要的民生作物，政府更加注重制定優(yōu)惠政策引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展； 科技信息得分最高的是甘肅、內(nèi)蒙古、云南，由于西北一季區(qū)和西南一二季混作區(qū)廣泛推廣集雨溝播、地膜覆蓋、高壟雙行、稻草包芯等栽培技術(shù)模式，提高了天然降水的利用率，擴大了可耕種的區(qū)域范圍。收益信息得分最高的是山東、寧夏、重慶，以山東為代表的中原二季作區(qū)每年鮮薯上市時間最早，起到了引導(dǎo)市場價格年度走向的關(guān)鍵作用，寧夏等北方一季作區(qū)則是面積最大的種薯、鮮薯產(chǎn)銷區(qū)域，價格能夠平衡全年的馬鈴薯走勢，以重慶為代表的西南一二季混作區(qū)的馬鈴薯價格售價相對較高。4個信息的綜合加權(quán)得分表示各省(區(qū)、市)影響信息的整體水平，綜合得分排名靠前的是近年來馬鈴薯生產(chǎn)呈上升趨勢的山東、內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅等地區(qū)。值得注意的是，由于較高的種植收益和冬閑田的充分利用，四川、重慶、云南、貴州等西南一二季混作區(qū)的馬鈴薯生產(chǎn)呈現(xiàn)良好發(fā)展勢頭，加之馬鈴薯增產(chǎn)潛力較大、用途較為廣泛，這些地區(qū)在農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整過程中，也將馬鈴薯產(chǎn)業(yè)列為發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟和解決貧困地區(qū)農(nóng)戶脫貧致富的重要措施。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

(1)在自然條件方面，中原二季作區(qū)和西北一季區(qū)具有自然優(yōu)勢； 在機械化利用與政策促進方面，西北一季區(qū)、中原二季作區(qū)和西南一二季混作區(qū)較為主動； 在科技應(yīng)用方面，西北一季區(qū)和西南一二季混作區(qū)效率相對較高； 在種植收益方面，中原二季作區(qū)、西北一季區(qū)和西南一二季混作區(qū)具有明顯優(yōu)勢。

(2)綜合自然、技術(shù)、經(jīng)濟、政策等4個方面，結(jié)合調(diào)研情況分析，以山東為代表的中原二季作區(qū)和以內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅為代表的北方一季作區(qū)作為傳統(tǒng)優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)，仍然具有較大的比較優(yōu)勢。以四川、重慶等省(區(qū)、市)為代表的西南一二季混作區(qū)后發(fā)勢頭明顯。

3.2 建議

(1)以山東為代表的中原二季作區(qū)，建議發(fā)揮產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢，研究鮮食專用品種配套栽培技術(shù)，選育和推廣抗病專用型和適合外銷型品種，研究建立規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化和機械化生產(chǎn)模式，發(fā)展以向東出口鮮薯為主導(dǎo)的馬鈴薯生產(chǎn)優(yōu)勢區(qū)。

(2)以甘肅、寧夏為代表的西北一季區(qū)，建議壓縮菜用型馬鈴薯種植面積，在條件成熟的地區(qū)研究建立淀粉加工和食品加工等加工專用型原料薯生產(chǎn)優(yōu)勢區(qū)。以河北、內(nèi)蒙古的壩上地區(qū)為代表的華北一季區(qū)，建議發(fā)揮氣候、土壤和區(qū)位優(yōu)勢，增加馬鈴薯生產(chǎn)科研力度，研究建立精品鮮薯和種薯生產(chǎn)優(yōu)勢區(qū)。在黑龍江等東北一季區(qū)，雖然馬鈴薯生產(chǎn)并不具有綜合優(yōu)勢，但這一地區(qū)具有土壤肥沃、日照充足和晝夜溫差大的天然優(yōu)勢，建議研究嘗試建立“北出口、南調(diào)運”的有限發(fā)展區(qū)和種用、鮮食用馬鈴薯戰(zhàn)略儲備區(qū)，充實糧食安全總體發(fā)展戰(zhàn)略，為保障國家糧食安全提供堅實保障。

(3)以重慶、貴州等為代表的西南一二季混作區(qū)地勢復(fù)雜、氣候區(qū)域差異變化明顯，馬鈴薯種植能夠?qū)崿F(xiàn)周年生產(chǎn)，建議選育專用品種，推廣新型高效種植模式，推行實用配套增產(chǎn)技術(shù)，擴大種植面積，研究建立覆蓋“東盟”、向南出口和輻射秦嶺—淮河以南地區(qū)的鮮薯和種薯為主導(dǎo)的馬鈴薯生產(chǎn)優(yōu)勢區(qū)。

[1] 盧肖平. 馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的意義、瓶頸與政策建議.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版), 2015，(3)： 1～7

[2] 陳萌山， 王小虎.中國馬鈴薯主食產(chǎn)業(yè)化發(fā)展與展望.農(nóng)業(yè)經(jīng)濟問題， 2015, 36(12): 4～11

[3] 楊炳南， 張小燕，趙鳳敏，等.不同馬鈴薯品種的不同加工產(chǎn)品適宜性評價.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 2015, 31(20): 301～308

[4] 余欣榮. 以科技創(chuàng)新引領(lǐng)馬鈴薯主糧化發(fā)展.農(nóng)業(yè)工程技術(shù), 2015，(2)： 15～16

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[6] 中央農(nóng)村工作會議報道，http：//www.xinhuanet.com/politics/2017-12/29/c_1122187923.htm， 2017-12-29

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