安徽省油料作物生產(chǎn)重心演變格局

吳海中，胡剛，孟柱

(1.池州學(xué)院 資源環(huán)境學(xué)院，安徽 池州 247100；2.海南熱帶海洋學(xué)院 旅游學(xué)院，海南 三亞 572022)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民的生活水平日益提高，吃“放心油”已成為生活基本要求。我國(guó)油料作物自產(chǎn)不足，65%以上油料作物依賴進(jìn)口。在中美貿(mào)易爭(zhēng)端的背景下，對(duì)本國(guó)油料產(chǎn)業(yè)的研究十分必要。2001年以來(lái)，中國(guó)油料種植面積基本穩(wěn)定，總產(chǎn)量保持穩(wěn)定增長(zhǎng)[1]。安徽省是中國(guó)的油料作物種植大省，但近年來(lái)，由于油料價(jià)格下降及國(guó)外進(jìn)口油料作物價(jià)格低廉，油菜、花生和芝麻種植面積均出現(xiàn)一定程度的下滑[2～4]。

當(dāng)前，對(duì)油料作物的研究側(cè)重于提高油料作物產(chǎn)量、利用油料作物提取油脂的方法改良油料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及油料作物的歷史變遷等方面。如苗水清對(duì)中國(guó)主要油料作物產(chǎn)量增長(zhǎng)因素的實(shí)證研究[5]，黨占海對(duì)油料作物研究的知識(shí)圖譜展開(kāi)分析[6]，韓茂莉則對(duì)歷史時(shí)期油料作物的傳播與嬗替進(jìn)行了深入的研究[7]，孫海波提出了一種適用于油菜、大豆、花生和芝麻4種油料作物種子的RNA提取方法[8]，崔春利探討了溫度對(duì)不同油料作物油脂體理化穩(wěn)定性的影響[9]，陳允正、王漢中則從產(chǎn)業(yè)角度對(duì)油料作物進(jìn)行了分析[10，11]，劉啟振對(duì)中國(guó)油料作物引種及傳播原因進(jìn)行了探討[12]。由于適宜種植油料作物的地域很廣，但各地區(qū)資源、種植環(huán)境、區(qū)位條件、經(jīng)濟(jì)水平及政策等條件各不相同，所以油料作物種植區(qū)域差異性較大。而區(qū)域內(nèi)自然條件與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不同，使種植業(yè)重心時(shí)常變動(dòng)，重心變化是衡量事物內(nèi)部空間格局變動(dòng)的一個(gè)重要指標(biāo)。從地理學(xué)角度對(duì)油料作物格局演變過(guò)程進(jìn)行定量分析則鮮有研究。鑒于此，本文以安徽省為研究對(duì)象，探明省級(jí)尺度下區(qū)域內(nèi)部油料作物時(shí)空演變規(guī)律，為安徽省油料作物生產(chǎn)空間布局決策提供支撐依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料數(shù)據(jù)來(lái)源

2016年安徽省花生、油菜籽和芝麻總產(chǎn)量達(dá)2 147 491噸，占全省油料作物總量的99.96%，本文選取油料作物花生、油菜籽和芝麻定量研究安徽省油料作物的空間演變。研究區(qū)域?yàn)榘不帐∷牫鞘?，本文的重心統(tǒng)計(jì)由16個(gè)單元構(gòu)成(安徽省行政區(qū)劃調(diào)整，2004-2010年由17個(gè)單元構(gòu)成)，數(shù)據(jù)來(lái)源于2004-2016年安徽省統(tǒng)計(jì)年鑒。

1.2 研究方法

重心是力學(xué)上的一個(gè)概念，指空間上的某點(diǎn)，在各個(gè)方向上的力作用下保持相對(duì)平衡[13]。重心模型已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于社會(huì)、人口、產(chǎn)業(yè)等時(shí)空演變問(wèn)題[14～16]。利用重心模型，對(duì)2004-2016年安徽省油料作物總產(chǎn)量及分種類產(chǎn)量數(shù)據(jù)處理，運(yùn)用ArcGIS軟件，制作重心分布圖。通過(guò)重心遷移路徑、移動(dòng)大小和方向，定量探究安徽省油料作物時(shí)空動(dòng)態(tài)演變規(guī)律。

(1)空間重心統(tǒng)計(jì)模型。計(jì)算空間區(qū)域某指標(biāo)的重心，常常通過(guò)區(qū)域內(nèi)各子區(qū)域的某種屬性和地理坐標(biāo)來(lái)表達(dá)。X和Y為研究區(qū)某個(gè)指標(biāo)的重心坐標(biāo);(Xi，Yi)表示第i個(gè)市幾何重心的坐標(biāo)值，Pi為該子區(qū)域花生(或油菜籽、芝麻)的數(shù)量值(如產(chǎn)量)，則地理坐標(biāo)空間均值(X，Y)就是該大區(qū)域花生產(chǎn)量的幾何中心，公式為[15，16]：

(2)重心移動(dòng)距離公式。某指標(biāo)重心在區(qū)域的年際移動(dòng)距離計(jì)算公式為[17]：

式中：Di-j表示從第j年到第i年重心移動(dòng)的距離/km；(Xi，Yi)與(Xj，Yj)分別表示第i年和第j年的花生產(chǎn)量(或油菜籽、芝麻)重心位置經(jīng)緯度；系數(shù)R取常數(shù)111.11，表示球體坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為平面坐標(biāo)系數(shù)[17]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析用Excel軟件完成，將安徽省油料作物總量及分種類產(chǎn)量重心數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel表格，統(tǒng)計(jì)計(jì)算安徽省2004-2016年油料作物、花生、油菜籽、芝麻產(chǎn)量重心遷移路徑大小，分析重心移動(dòng)距離平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 安徽省油料作物重心分布狀況

以安徽省為研究對(duì)象，所轄各市為下一級(jí)區(qū)域，利用各市的幾何中心經(jīng)緯度坐標(biāo)表示，結(jié)合前述的重心公式，計(jì)算2004-2016年間油料作物花生、油菜籽和芝麻產(chǎn)量重心坐標(biāo), 結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

從表1可以看到：安徽省油料作物生產(chǎn)重心位于117° 17′14″E～117° 20′28″E，31° 58′35 N～32° 12′17″N之間，花生產(chǎn)量重心位于117° 8′9″E～117° 17′6″E，32°57′46″N～33° 6′34″N之間，油菜籽產(chǎn)量重心位于117° 21′43″E～117° 26′18″E，31°19′28″N～31° 42′21″N之間，芝麻產(chǎn)量重心位于116° 31′14″E～116° 51′5″E，32° 15′9″N～32° 43′11″N之間。

表1 2004-2016年安徽省油料作物產(chǎn)量重心坐標(biāo)Table 1 Gravity center coordinates of oil crops in Anhui Province from 2004 to 2016

安徽省油料作物重心分布不均，2004-2016年間，油料作物產(chǎn)量重心位于皖中的合肥市北部；花生產(chǎn)量重心位于皖北地區(qū)蚌埠市，油菜籽產(chǎn)量重心集中分布在淮南市，芝麻產(chǎn)量重心分布合肥市南部，較其它幾類油料作物偏南方。

2.2 油料作物重心轉(zhuǎn)移路徑研究

根據(jù)2004年以來(lái)的安徽省統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，結(jié)合ArcGIS和excel軟件制圖得到2004-2016年安徽省油料作物、花生、油菜籽及芝麻作物產(chǎn)量的重心轉(zhuǎn)移路徑圖(圖1)。

由圖1A可知：2004-2016年，安徽省油料作物產(chǎn)量重心整體向南移動(dòng)，這與安徽省油料作物種植向南移動(dòng)相吻合?；ㄉ⒅ヂ榈纳a(chǎn)重心均向東南方向轉(zhuǎn)移，而油菜籽的生產(chǎn)重心則呈現(xiàn)出向西南方向移動(dòng)的趨勢(shì)(圖1B、C、D)。綜合來(lái)看，油料作物和花生、油菜籽、芝麻均表現(xiàn)出明顯的向南轉(zhuǎn)移。

2.3 安徽省油料作物重心變化分析

2.3.1 經(jīng)向緯向上的對(duì)比分析

由圖2可見(jiàn)，東西方向油料作物和油菜籽的重心變化規(guī)律趨于相同，這反映了油菜籽在安徽省油料作物產(chǎn)量中占有優(yōu)勢(shì)地位。油菜籽和花生在經(jīng)向上的間距從2004年到2016年呈現(xiàn)越來(lái)越小的趨勢(shì)，呈現(xiàn)出相對(duì)典型的“八字型”，喇叭口呈縮小的趨勢(shì)。這表明近12年油菜籽和花生產(chǎn)量值在經(jīng)向上趨于接近。分種類看，油菜籽基本穩(wěn)定向西移，花生、芝麻則向持續(xù)向東移，花生經(jīng)向線波動(dòng)起伏不大，而芝麻的波動(dòng)程度最大。

由圖2可見(jiàn)，南北方向花生、油菜籽、芝麻和油料作物和的重心變化規(guī)律趨向于相同，表現(xiàn)為持續(xù)向南移動(dòng)。局部來(lái)看，油料和油菜籽的協(xié)同性較好。相較于其它2種作物，芝麻在緯度上的波動(dòng)劇烈程度最大?；ㄉ木暥确植甲罡?，芝麻次之，而油菜籽的溫度分布最低。原因在于：花生和芝麻均是喜溫植物，所以適宜種植于緯度相對(duì)較高的皖北地區(qū)，故其生產(chǎn)重心偏北；油菜籽是喜涼作物，適宜于溫度較低的區(qū)域，安徽省油菜種植以冬油菜為主，冬天外部空氣溫度低，油菜種植區(qū)域緯度分布過(guò)高會(huì)使冬油菜發(fā)生凍害，影響油菜籽產(chǎn)量，所以安徽省的冬油菜的種植區(qū)域緯度相對(duì)較低，導(dǎo)致冬油菜的生產(chǎn)重心相較于其他二類油料作物偏南。

國(guó)家糧油政策對(duì)小麥?zhǔn)召?gòu)有最低價(jià)保護(hù)收購(gòu)政策而對(duì)油菜沒(méi)有[2]，且進(jìn)口油料物美價(jià)廉，對(duì)安徽省乃至中國(guó)油料產(chǎn)業(yè)有極大的沖擊。安徽省

圖2 油料作物重心在經(jīng)緯度上的變化情況Fig.2 The change of the center of gravity of oil crops on the latitude and longitude

北方適宜種植花生和芝麻，但產(chǎn)量及效益不及小麥，導(dǎo)致皖北地區(qū)的花生和芝麻種植面積相對(duì)下降，引起花生及芝麻生產(chǎn)格局的變化，表現(xiàn)為重心持繼向南移動(dòng)。長(zhǎng)江流域及南方稻區(qū)的冬閑田面積達(dá)3.8億畝，這些地區(qū)大部分為油菜適宜種植區(qū)[19]，部分冬閑田用來(lái)種植冬油菜，造成安徽省南

表2 2004-2016年安徽省油料作物重心移動(dòng)距離和方向Table 2 Distance and direction of gravity shift of oil crops in Anhui Province from 2004 to 2016

方冬油菜種植面積相對(duì)擴(kuò)大，油菜籽生產(chǎn)格局出現(xiàn)變化，表現(xiàn)為油菜籽生產(chǎn)重心的持續(xù)向南移動(dòng)。

2.3.2 重心移動(dòng)距離和方向

利用前述的公式，計(jì)算出安徽省油料作物的產(chǎn)量重心移動(dòng)距離并列于表3。

由表2、表3可見(jiàn)，2004-2016年，油料作物總產(chǎn)量重心移動(dòng)距離平均值為5.42 km，移動(dòng)距離最小值為2014-2015年的0.15 km，最大值為2004-2005年的11.89 km；花生產(chǎn)量重心移動(dòng)距離平均值分別為2.59 km，移動(dòng)距離最小值分別為2009-2010年的0.38 km，移動(dòng)最大值為2004-2005年間的6.25 km；油菜籽產(chǎn)量重心移動(dòng)距離平均值分別為4.43 km，移動(dòng)距離最小值分別為2007-2008年的0.44 km，移動(dòng)最大值為2010-2011年間的14.79 km；芝麻產(chǎn)量重心移動(dòng)距離平均值分別為8.63 km，移動(dòng)距離最小值分別為2010-2011年的2.4 km，移動(dòng)最大值為2006-2007年間的33.83 km。表3中的重心變異系數(shù)由小到大分別為：油料作物、花生、油菜籽、芝麻，除去油料作物總量外，3類油料作物產(chǎn)量重心波動(dòng)劇烈程度由弱到強(qiáng)的順序?yàn)榛ㄉ⒂筒俗?、芝麻?/p>

表3 油料作物產(chǎn)量重心移動(dòng)距離統(tǒng)計(jì)學(xué)特征表Table 3 statistical characteristics of the distance of output gravity center for oil crops

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

油菜作物產(chǎn)量重心轉(zhuǎn)移可能受到耕地資源、科技水平、政策因素等方面的影響。從耕地資源看，安徽省南方地區(qū)耕地資源得到逐漸開(kāi)發(fā)，花生、芝麻和油菜籽產(chǎn)量逐年增長(zhǎng)；而北方地區(qū)農(nóng)業(yè)用地非農(nóng)化速度加快，使油料作物面積減少，北方勞動(dòng)力大量外出務(wù)工轉(zhuǎn)移，引起油料作物生產(chǎn)重心逐漸向南轉(zhuǎn)移。從油料作物技術(shù)提升角度看，種植業(yè)機(jī)械化經(jīng)營(yíng)、病蟲(chóng)害防治、育種秧苗技術(shù)的改善等得到廣泛實(shí)施，特別是在皖南地區(qū)，使安徽省南方油料作物單位面積產(chǎn)量得到提升。從政策方面來(lái)看，國(guó)家糧油政策對(duì)小麥?zhǔn)召?gòu)有最低價(jià)保護(hù)收購(gòu)政策而對(duì)油菜沒(méi)有[2]，使油料作物的生產(chǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足民眾生產(chǎn)生活所需。

在國(guó)家和地區(qū)間貿(mào)易競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的背景下，在國(guó)家強(qiáng)調(diào)要保障糧食及油料安全的前提下，不應(yīng)過(guò)多依賴進(jìn)口，油料產(chǎn)業(yè)強(qiáng)調(diào)本土化的同時(shí)，要積極轉(zhuǎn)變發(fā)展思路，安徽省要加強(qiáng)油料作物研究的科研力量，在民眾對(duì)油料作物需求量增加的同時(shí)，安徽省要在油料作物種植政策上給予扶持，提升科研投入，加強(qiáng)油料種植區(qū)農(nóng)業(yè)基本設(shè)施建設(shè)，提高機(jī)械化種植水平，從而全面推進(jìn)油料作物種植的規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化。

3.2 結(jié)論

本文以2004-2016年安徽省油料作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用GIS和重心理論定量研究了油料作物、花生、油菜籽和芝麻的產(chǎn)量重心移動(dòng)規(guī)律，安徽省油料作物產(chǎn)量主要受油菜籽的影響， 表現(xiàn)為油菜籽和油料作物生產(chǎn)重心變化趨勢(shì)趨于相同。 油料作物重心基本趨于穩(wěn)定，花生和油菜籽產(chǎn)量重心較穩(wěn)定，而芝麻波動(dòng)幅度最大。

(1)安徽省油料作物重心分布地域差異明顯，產(chǎn)量重心分布規(guī)律為：花生產(chǎn)量重心緯度最高，位于蚌埠；芝麻次之，油菜籽產(chǎn)量重心緯度最低，位于合肥市南部。

(2)總體而言，油料作物生產(chǎn)重心相對(duì)穩(wěn)定向南轉(zhuǎn)移，年均移動(dòng)速度為5.42 km·a-1?；ㄉ?、芝麻生產(chǎn)重心向東南方向移動(dòng)；油菜籽重心向西南方向運(yùn)動(dòng)。

(3)在重心移動(dòng)軌跡圖上，某指標(biāo)(如花生產(chǎn)量)重心移動(dòng)距離的大小能客觀地表明該指標(biāo)在移向地區(qū)增長(zhǎng)的幅度值。

(4)3種油料作物生產(chǎn)重心年均移動(dòng)距離波動(dòng)差異程度明顯不同，由弱到強(qiáng)依次為花生、油菜籽、芝麻。