1985—2015年中國縣域芝麻生產的時空演變

王 婧 傅漫琪 孫 悅 劉 斌 王小慧 陳 阜

(中國農業(yè)大學 農學院/農業(yè)農村部農作制度重點實驗室，北京 100193)

芝麻是世界上最古老的油料作物之一，世界芝麻年種植面積約800萬～1 000萬hm2[1]，產量為550萬t左右[1]。中國是繼印度、蘇丹、緬甸之后的第四大芝麻生產國，平均單產達到1 400.7 kg/hm2[1]，居四大主產國之首[2]。正常年景，我國芝麻的種植面積在45萬hm2左右[1]，約占世界芝麻總種植面積的 1/20；產量在60萬～65萬t[1]，約占世界芝麻總產量的九分之一。芝麻是我國主要特色油料作物之一，2016年我國芝麻的種植面積和產量分別占全國油料作物的3.04%和1.04%[3]。我國芝麻分布范圍十分廣泛，全國各省區(qū)均有種植，但各地區(qū)分布極不平衡，以黃淮、江漢和長江中下游為主產區(qū)，尤以河南、湖北和安徽省種植最多[4]，常年產量占全國的75%左右[3]。芝麻籽、芝麻油是重要的食品工業(yè)原料，可制作芝麻豆腐、芝麻乳等食品，芝麻油、芝麻醬、芝麻糊和芝麻湯圓等傳統(tǒng)食品和烘烤食品更是琳瑯滿目[5]；除此之外，芝麻油還可用于其他工業(yè)部門，如制成潤滑油、藥膏、肥皂等[6]。隨著人們對芝麻保健和營養(yǎng)作用認識的逐步提高，芝麻深受廣大消費者的喜愛，同時芝麻需求量日益提升。近年來，中國芝麻產量和面積下降，為滿足我國對芝麻的需求，我國大量進口芝麻，且年均進口增長率超過10%；到2016年，我國芝麻進口量高達93.31萬t[7]。因此，明確我國芝麻生產時空變化規(guī)律，挖掘我國芝麻生產潛力顯得尤為重要。

作物生產的時空變化一直以來都是國際學術界關注的重要問題之一，國內外許多學者對其進行了大量的理論研究與實證分析。國內學者對農作物生產時空變化問題的研究主要集中在大宗糧食作物：賈正雷等[8]采用經驗模態(tài)分解等方法，從全國和省域兩個尺度系統(tǒng)對我國玉米生產的時空特征進行了分析。王小慧等[9]基于1985年以來我國的縣域水稻生產數(shù)據(jù)，分析了我國水稻的時空動態(tài)變化特征和水稻生產重心遷移軌跡，并對水稻面積和單產對總產的貢獻度進行了量化分析。范玲玲[10]以省為研究單元，采用面板回歸模型，總結并分析了全國小麥種植時空格局變化規(guī)律及其驅動因素。部分學者對大豆、花生、油菜等大宗油料作物的生產時空變化進行了探討：張曉峰等[11]采用GAEZ模型，綜合考慮各種因素，估算了中國大豆生產潛力，并分析了由氣候變化導致的中國大豆生產潛力的時空格局特征。張怡等[12]以花生省級面板數(shù)據(jù)為基礎進行分析，得出無論在哪種經濟體制下，花生生產布局均受到自然資源、經濟效益比和消費需求等因素的顯著正向影響，而其中的科技進步對花生生產起到了推動作用。程沅孜等[13]基于生產集中度指標、生產規(guī)模指數(shù)、產地集中度系數(shù)及三種比較優(yōu)勢指數(shù)對中國油菜生產空間布局演變的實證表明種植油菜的部分省份在主產省中的位次發(fā)生了變動，總體呈現(xiàn)“東減、北移、西擴”的特征，油菜產地越來越集中，而傳統(tǒng)油菜生產區(qū)域始終具備穩(wěn)定的比較優(yōu)勢。

同時，有些學者對芝麻生產時空變化及影響因素進行過研究。吳海中等[14]利用重心模型，通過分析2004—2016年安徽省油料作物產量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，芝麻產量重心位于合肥市南部，較其它幾類油料作物偏南，且其生產重心年均移動距離波動差異程度較明顯。孫建等[15]在芝麻不同品種耐濕性的研究中，根據(jù)貢獻率大小分析各個綜合指標的重要性，結合權重分析得出的結果與濕害產量排序結果的總體趨勢基本一致。王永宏等[2]利用比較優(yōu)勢分析了我國芝麻同其他大宗作物的生產變化，認為與稻棉油等大宗作物相比，芝麻的病蟲害較輕，用藥量少、投入少且收益高。

然而，前人關于芝麻在全國大尺度范圍的研究較少，多為對主產省份驅動因素的研究，且相較于其他大宗作物而言，研究的方法種類較為單一。本研究利用全國縣域芝麻生產數(shù)據(jù)，從集中度、重心遷移、產量貢獻率和優(yōu)勢度等角度，重點分析我國芝麻產量、面積和單產的時空動態(tài)，并對其驅動因素進行討論，以期為我國芝麻種植結構調整以及下一步油料作物布局提供一定的數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究數(shù)據(jù)來源

以中國科學院資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)中心提供的2012年我國行政分布圖為依據(jù)，結合由中國農業(yè)科學院農業(yè)信息研究所提供的全國縣域農業(yè)經濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)及國家統(tǒng)計局[3]的數(shù)據(jù)，整理獲得一套含全國 2 886 個縣級、31個省市(港澳臺地區(qū)除外)、7個時間節(jié)點(1985—2015年，每5年1個節(jié)點)的芝麻生產數(shù)據(jù)庫，包含芝麻面積、產量及由此計算出的單產。

1.2 研究方法

1.2.1芝麻生產變化

本研究將全國芝麻產量、面積和單產除以該指標最小值進行無量綱化，并繪制折線圖。

1.2.2集中度分析

集中度應用在農業(yè)生產上是用來體現(xiàn)農業(yè)生產的地區(qū)分布特征。在本研究中，用以表示芝麻種植面積最大的前n個地區(qū)的面積總和占全國種植芝麻的面積之和的比例[16]，其中0～20%、20%～50%、50%～80%、80%～95%、95%～100%分別對應第一、二、三、四、五梯度。

1.2.3重心遷移

本研究以各縣幾何中心代表該縣坐標，以芝麻產量和面積為權重，用ArcGIS 10.4.1計算并展示我國芝麻的種植面積和產量重心，并應用軟件中的測距功能測算重心距離。

1.2.4產量貢獻率

產量等于面積與單產的乘積，所以產量構成可由播種面積和單產共同決定。本研究將芝麻產量變化貢獻分為面積主導型(Area-dominant，AD)、面積絕對主導型(Absolute area-dominant，AAD)、單產主導型(Yield-dominant，YD)、單產絕對主導型(Absolute yield-dominant，AYD)和面積單產互作主導(Mutual-dominant，MD)、面積單產互作絕對主導型(Absolute mutual-dominant，AMD)6個部分[9]。

1.2.5優(yōu)勢度

比較優(yōu)勢指數(shù)可分為規(guī)模比較優(yōu)勢指數(shù)、效率比較優(yōu)勢指數(shù)和綜合比較優(yōu)勢指數(shù)。規(guī)模優(yōu)勢指數(shù)(SAI, Scale advantage index)反映一個地區(qū)某作物的種植規(guī)模，可反映作物的比較優(yōu)勢；效率優(yōu)勢指數(shù)(EAI, Efficiency advantage index)反映某作物在各地區(qū)單產較全國平均單產的比較優(yōu)勢[17]；綜合比較優(yōu)勢指數(shù)(AAI, Aggregated advantage index)反映一個地區(qū)某作物的綜合比較優(yōu)勢。本研究中，比較優(yōu)勢度指數(shù)>或=1記為具有優(yōu)勢，<1記為不具有優(yōu)勢。

2 結果與分析

2.1 芝麻分布變化規(guī)律

1985—2015年我國芝麻生產有2個重要轉折點為1989和2003年(圖1)。1989年前，種植面積與產量均處于持續(xù)下降狀態(tài)，而單產也呈緩慢下降狀態(tài)；1989—2002年，芝麻產量均處于波動上升狀態(tài)，單產處于快速增長期，而面積處于波動穩(wěn)定期。2003年，芝麻單產有所下降，產量也隨之下降；2003年以后，單產持續(xù)增長，面積處于減少狀態(tài)，產量趨于平穩(wěn)。2000年之前，芝麻種植面積處于波動狀態(tài)，而2000年以后，種植面積基本處于緩慢減少狀態(tài)，最大面積值出現(xiàn)在1986年，為100.7萬hm2；最小值出現(xiàn)在2015年，僅40.8萬hm2。產量變化波動明顯，1989年以前，產量變化較為平穩(wěn)，1989—2002年，產量快速上升，但2003年驟降后，芝麻產量趨于平穩(wěn)；產量在2002年達到最高值，為89.6萬t。單產在1989年以前，波動平緩；1989年后則快速增長；2015年單產最高，達到1 528 kg/hm2，為最低值(1989年)的3.3倍。

圖1 1985年來我國芝麻生產變化Fig.1 Variations of sesame production in China since 1985

2015年，我國芝麻面積和產量分布情況基本一致，主要集中在大別山山脈地區(qū)和遼寧省西北部(圖2)。2015年，我國生產芝麻的四大主產省為河南、湖北、安徽和江西，其種植面積分別占42.03%、20.83%、11.65%、7.51%，產量分別占43.66%、22.90%、11.19%、5.77%。在全國該年種植芝麻的998個縣中，種植面積達10 000 hm2以上和收獲產量在10 000 t以上的均有5個，分別為河南省的淅川縣、平輿縣、項城市、鄧州市和安徽省的臨泉縣。芝麻單產>3 000 kg/hm2的高產區(qū)縣個數(shù)為27個，高產地區(qū)主要位于河南省北部、湖北省中部、甘肅省東部和吉林省東北部等。河南、湖北、安徽、江西4個省的平均單產水平分別為1 587、1 679、1 468和1 175 kg/hm2，最高單產為河南民權縣的5 248 kg/hm2。

圖2 2015年全國芝麻的面積(a)、產量(b)和單產(c)分布圖Fig.2 Map of the area (a), production (b) and yield (c) of sesame in China in 2015

2.2 集中度分析

30年間，全國芝麻產量集中度和面積集中度變化波動較小，種植規(guī)模和產量基本成正比(圖3)。在種植芝麻的縣域中，芝麻種植面積和產量集中度處于0～20%、20%～50%、50%～80%、80%～95%和95%～100% 5個梯度范圍的縣數(shù)分別約占全國種植芝麻縣數(shù)的1%、3%、11%、22%和63%。芝麻集中度處于不同梯度的縣數(shù)所占比例的波動主要出現(xiàn)在2000—2005年；我國芝麻種植區(qū)域的面積集中度處于前50%的縣數(shù)明顯增加，增加3%；我國芝麻種植區(qū)域的產量集中度處于前50%的縣數(shù)明顯減少，減少3%。

圖3 1985—2015年芝麻種植面積(a)與產量(b)各梯度分布Fig.3 Distribution quantity of sesame planting area (a) and production (b) gradient during 1985-2015

30年來，我國芝麻種植的地區(qū)分布發(fā)生了一定的變化(圖4)。1985年芝麻面積集中度比例處于前20%的主要分布于遼寧西北部、河南南部、安徽北部和內蒙東南部；產量集中度比例處于前20%的主要分布于遼寧西北部、湖北中東部和河南南部。2000年芝麻面積集中度比例處于前20%的集中于河南南部和安徽西北部；面積集中度比例處于前20%的集中于湖北北部、河南南部和安徽西北部。2015年芝麻面積集中度比例處于前20%的集中于河南南部和安徽西北部；面積集中度比例處于前20%的集中于河南南部和安徽西北部。

圖4 我國芝麻種植面積與產量梯度空間分布變化Fig.4 Spatial distribution of sesame planting area and production gradient in China

2.3 生產重心遷移規(guī)律

30年來，我國芝麻產量重心與面積重心向南同步遷移(圖5)。全國產量重心在從河南省鄲城縣向西南方向移動，途徑正陽縣、平輿縣、項城市、平橋區(qū)，最后到達河南省浉河區(qū)。期間，產量重心遷移總距離為518 km，遷移幅度為252 km，其中1985—1990年遷移距離最大，為174 km，1995—2000年遷移距離最小，為39 km。全國面積重心由河南省睢陽區(qū)開始向西南方向移動，途徑平輿縣、項城市、平橋區(qū)，最后也到達河南省浉河區(qū)。期間，面積重心遷移總距離為593 km，遷移幅度為344 km，其中1985—1990年遷移距離最大，為238 km，1995—2000年遷移距離最小，為19 km。

2.4 產量貢獻率時空分布規(guī)律

我國的芝麻產量貢獻始終以面積主導為主(圖6)。芝麻種植縣市中，面積主導比例由1985—1990年的48.7%降至1900—1995年的40.0%后逐步上升至2005—2010年的49.9%，但在2010—2015年又下降至42.5%。單產主導比例除了在1990—1995年達到34.6%以外，其他時期都保持著在24%～29%的微小波動區(qū)間內。互作主導比例一直保持著小幅度的波動，維持在23%～30%的區(qū)間內。

30年間，我國芝麻各主產省在各階段產量貢獻率主導因素不一?？傮w來說，芝麻產量增加較明顯的河南、湖北和安徽3省以單產主導為主，而在2010—2015年間產量增長又以面積主導為主?？傮w來講，芝麻產量下降較明顯的新疆、遼寧和吉林產量下降主要以互作主導為主(圖7)。

圖5 全國芝麻種植面積和產量重心變化Fig.5 Variations of the gravity of sesame planting area and production in China

圖6 1985—2015年我國芝麻產量貢獻率主導類型縣比例Fig.6 Proportion of counties of sesame production dominant in China during 1985-2015

2.5 優(yōu)勢度分析

30年間，我國具備芝麻生產綜合比較優(yōu)勢、效率優(yōu)勢和規(guī)模優(yōu)勢的縣級區(qū)域主要集中在河北、江蘇、安徽、江西、河南、湖北、湖南、陜西、新疆等省(自治區(qū))(表1)。1985—2015年，在河南、湖北、安徽、江西四大主產省中，具備3項優(yōu)勢度的縣數(shù)無明顯變化；河北、山西、遼寧三省則均減少；而江蘇、浙江兩省增加。常年具備比較優(yōu)勢的縣數(shù)最多的2個省份為河南和湖北省，且其規(guī)模優(yōu)勢和綜合優(yōu)勢較為明顯。

3 討 論

3.1 我國芝麻時空分布特點、產量貢獻率和優(yōu)勢度的驅動因素分析

我國的芝麻產量貢獻始終以面積主導為主，且芝麻主產省的優(yōu)勢度以規(guī)模優(yōu)勢度與綜合優(yōu)勢度更為明顯。2000年以后，我國芝麻種植面積一直處于緩慢減少狀態(tài)。這一現(xiàn)象的發(fā)生原因可能是：1)四大主產省的澇害頻繁發(fā)生，導致芝麻產量低而不穩(wěn)，進而使得農民管理的農田收入無保證，農民種植芝麻的積極性降低[18]，同樣，張曉峰等[11]也氣候變化中國大豆生產潛力的時空格局特征變化的影響，說明了氣候等因素對大豆生產的影響，由此可以看出，合理安排兩種作物的種植布局，高效利用氣候和土地資源，對實現(xiàn)二者高產穩(wěn)產有重要意義；2)國家對花生[19]、大豆[20]、玉米[21]等夏作物實施的良種補貼政策和全國種植結構調整的政策等因素的影響，使得相應作物的種植面積增加，例如，張怡等[12]在探究中國花生生產布局變化分析中就有涉及政府政策和科技進步等對花生的生產起到了一定的推動作用，而與此同時，國家對芝麻的重視程度相對較弱，科研力量相對薄弱[22]加之2001年加入WTO后芝麻進口大幅增加[23]，致使芝麻的種植面積一直被壓縮；3)汪強等[24]在研究我國芝麻生產機械化現(xiàn)狀與發(fā)展中就提到農業(yè)機械化發(fā)展滯后是芝麻的生產發(fā)展受限的主要原因之一，而近年來隨著農民外出務工人數(shù)增多，田間管理和收貨人員缺乏較為嚴重，也會導致芝麻種植面積減少；等等。

圖7 我國芝麻產量貢獻率主導類型分布Fig.7 Distribution of sesame production dominant in China

表1 1985—2015年我國具備芝麻生產優(yōu)勢的縣數(shù)分布表Table 1 Distribution table of counties with the dominance of sesame production in China from 1985 to 2015

表1(續(xù))

我國芝麻單產在1989年以前，波動平緩，而在1989—2002年則快速增長；在2003年有所下降后，2005年以后，單產一直保持穩(wěn)定上升狀態(tài)。2002年以前，我國芝麻單產快速增長主要依賴于科研人員對芝麻高產機理等方面的深入研究[18]；而在2003年，芝麻單產驟降主要是受到我國芝麻主產區(qū)遭受澇害的嚴重影響[18]；2005年，通過“948”項目，我國開始向芝麻等特色農產品引進國外的品種資源和新的技術，并開始建立相應的遺傳育種創(chuàng)新平臺，使得我國芝麻單產穩(wěn)步增加，但增幅卻相對較小，這與我國芝麻主產區(qū)連年遭受澇害、種植品種多雜亂、前茬作物導致的播期偏晚、肥料的不合理使用及病蟲草害嚴重等有極大關系[18]。

2015年，我國芝麻面積和產量分布情況基本一致，主要集中在大別山山脈地區(qū)和遼寧省西北部。大別山山脈地區(qū)地形地貌較為復雜，光、溫、水和熱等資源能夠滿足芝麻生長的需要，保證芝麻正常收獲[25]；而遼寧省西北部境內丘陵山地較多，光熱資源相對充足，而芝麻又是耐旱、耐瘠薄的作物，使得芝麻成為當?shù)氐钟珊档闹匾s糧作物[26]。

3.2 我國芝麻生產區(qū)域變化較小

30年間，全國芝麻產量集中度和面積集中度變化波動較小，種植規(guī)模和產量基本成正比。芝麻集中度處于不同梯度的縣數(shù)所占比例的波動主要出現(xiàn)在2000—2005年。這與我國芝麻主產區(qū)連年遭受澇害有極大關系，使得芝麻種植面積集中趨勢增加，而產量減少，以減少由于災害帶來的損失。

30年來，我國芝麻種植的地區(qū)分布發(fā)生了一定的變化。1985—2000年，芝麻分布在遼寧西北部與內蒙東南部的集中趨勢逐漸減弱；2000—2015年，芝麻分布的集中趨勢基本不變，主要集中在芝麻的三大主產省河南、安徽和湖北。芝麻集中產區(qū)的變化，主要原因在于：1)在遼寧省和內蒙古自治區(qū)，芝麻屬于小油料作物，而長期以來政府的支持力度極弱，加之，科研經費欠缺，進而導致從事芝麻新品種選育的科研力量薄弱[26]；2)三大主產省是全國重要的商品芝麻生產基地和出口基地，地處北溫帶與亞熱帶過渡地區(qū)，夏秋兩季日照充足、雨水充分，全年無霜期長[25]，適合芝麻種植，為芝麻成熟和收獲獲得了一定保障；加之，三省擁有我國最強的芝麻科研團隊，為芝麻生產等方面提供了一定的技術支持；除此之外，三省種植芝麻的歷史悠久，農民擁有豐富的種植經驗與偏好，也為芝麻生產發(fā)展奠定了基礎。

3.3 河南省是我國芝麻生產最主要地區(qū)

30年來，我國芝麻產量重心與面積重心均發(fā)生在河南省境內，且總體趨勢均為向南遷移。此結果與前人所研究河南省縣域糧食生產重心變化有一定的相似性，在2000年以后，生產重心均呈“南下態(tài)勢”[27]。該研究結果發(fā)生的原因可能是：1)河南省為芝麻種植大省，為我國四大芝麻主產省之首，其芝麻產區(qū)主要集中在南陽、駐馬店、周口等地；而河南省又為我國最大的白芝麻集中產區(qū)，以平輿和項城兩縣的白芝麻最為著名，二者均被列為國家原產地域保護產品[28]。2)進入新世紀后，河南省的經濟發(fā)展方式發(fā)生轉變，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和市場化的進程加速發(fā)展，隨之，大量土地資源被占用，耕地非農化、非糧化，且荒廢、污損嚴重，使得河南省的水土資源空間格局發(fā)生變化，導致作物生產中心轉移[27]。3)處于河南省南部的地區(qū)為典型的傳統(tǒng)農區(qū)，耕地面積廣闊，水土資源優(yōu)渥，加之政府傾向和技術、資金的支持，使得作物生產能力有較大提升。

4 結 論

我國芝麻面積和產量分布基本一致，主要集中在大別山山脈地區(qū)和遼寧省西北部；30年間，全國芝麻單產水平不斷提升，種植面積自2000年起緩慢減少，而產量變化處于明顯的波動狀態(tài)；芝麻產量重心與面積重心向南遷移，且遷移較為同步。30年間，全國芝麻產量集中度和面積集中度變化波動較小，種植規(guī)模和產量基本成正比，而且我國芝麻種植的集中地區(qū)分布也發(fā)生了一定的變化。在1985—2015年我國的芝麻產量的主導因素始終為面積。我國芝麻的生產優(yōu)勢主要在河南、安徽、湖北、江西四省。近30年來，我國芝麻種植變化受其自身特性、病蟲害和濕害、當?shù)氐臋C械化水平及國家的方針政策等的影響，導致芝麻的生產受到了一定的限制。因此，合理的布局結構、良種的研發(fā)、政策的傾向以及對植保、栽培管理措施等對于我國芝麻的種植顯得尤為重要。