1998—2018年四川省縣域茶葉產(chǎn)量時空演變及影響因素

周佳松，馬黛玉，夏建國*，歐定華

(1.四川省國土整治中心，四川成都 610045；2.四川農(nóng)業(yè)大學資源學院，四川成都 611130)

茶葉是集經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益于一體的全球性商品，茶葉產(chǎn)業(yè)是植茶地區(qū)重要的經(jīng)濟型產(chǎn)業(yè)[1]。四川省位于中國長江上游，承擔著生態(tài)保護的重要功能，既是世界茶樹的發(fā)源地，也是中國重要的茶葉主產(chǎn)區(qū)之一，茶葉產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為四川的一張名片。隨著東部產(chǎn)業(yè)帶人力和土地成本的不斷上漲，“東茶西移”成為中國茶葉生產(chǎn)的必然趨勢[2]，加上新一輪西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，川茶產(chǎn)業(yè)已迎來新的發(fā)展機遇。近年來，川茶產(chǎn)業(yè)被四川省委省政府作為第一大優(yōu)勢特色產(chǎn)業(yè)培育，在四川乃至全國茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展中具有重要地位。從1998年開始，四川省茶葉產(chǎn)量逐年遞增，產(chǎn)茶實力不斷增強。到2018年，四川茶葉種植面積逾 37萬hm2，茶葉產(chǎn)量破 30萬t，實現(xiàn)毛茶產(chǎn)值 242 億元，綜合產(chǎn)值達到 726 億元,產(chǎn)業(yè)綜合實力位居全國第二[3]。四川省75%以上的茶園分布在盆周山區(qū)和丘陵地區(qū)，川茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有力促進了地方經(jīng)濟發(fā)展和茶農(nóng)持續(xù)增收，已成為鄉(xiāng)村振興、精準扶貧和建設(shè)美麗鄉(xiāng)村的重要抓手，在促進農(nóng)村全面建設(shè)小康社會中發(fā)揮著重要作用[4]。除經(jīng)濟效益外，茶園還具有涵養(yǎng)水源、保持土壤和固碳等生態(tài)效益。發(fā)展川茶產(chǎn)業(yè)不僅有利于發(fā)揮四川省在長江經(jīng)濟帶發(fā)展上的引領(lǐng)作用，還有利于筑牢長江上游生態(tài)屏障。因此，分析茶葉產(chǎn)量時空格局演變及影響因素可為政府相關(guān)部門制定相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策、發(fā)展規(guī)劃和環(huán)境保護提供理論依據(jù)。

近年來，國內(nèi)學者關(guān)于茶葉生產(chǎn)的研究主要集中在分析產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對策[5-7]、產(chǎn)業(yè)扶貧[8-10]和成分研究[11]等方面。如張玉芬等[7]結(jié)合溫泉鎮(zhèn)茶葉生產(chǎn)的現(xiàn)狀，從提質(zhì)和增效兩方面探討了茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對策和措施；崔理博[8]基于中國茶產(chǎn)業(yè)精準扶貧的現(xiàn)狀和“互聯(lián)網(wǎng)+”的技術(shù)背景，提出了精準扶貧的策略。當前，從時空角度對茶葉生產(chǎn)展開研究的較少且主要集中在全球[12]、國家[13]和經(jīng)濟帶[12]等大尺度上，難以揭示茶葉生產(chǎn)的空間異質(zhì)性。從中小尺度上分析茶葉生產(chǎn)的時空演變及影響因素的研究較為薄弱[14-15]，多借助探索性空間數(shù)據(jù)分析和重心轉(zhuǎn)移模型等方法對地理事物的空間集聚-離散程度及分布格局進行描述，缺乏對影響因素的定量分析。因此，筆者以1998—2018年四川茶葉生產(chǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合空間自相關(guān)分析、重心模型和地理探測器模型等方法，對四川省茶葉產(chǎn)量時空格局演變及影響因素進行分析，以期為優(yōu)化四川茶葉生產(chǎn)布局提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源研究數(shù)據(jù)包括屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)。其中，屬性數(shù)據(jù)來源于《四川農(nóng)業(yè)統(tǒng)計年鑒》(1998—2018年)，并從中選取1998、2003、2008、2013和2018年作為研究斷面，以縣域茶葉產(chǎn)量為指標來深入分析四川省茶葉生產(chǎn)的空間演變?？臻g數(shù)據(jù)來源于國家基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫，包括四川省各縣級行政區(qū)劃圖和各縣級政府的地理坐標，由于研究期內(nèi)四川省行政區(qū)劃多次調(diào)整，為消除研究期間縣域行政區(qū)劃變動對數(shù)據(jù)分析的影響，選用2018年行政區(qū)劃數(shù)據(jù)。研究所需數(shù)據(jù)來源統(tǒng)一，可消除統(tǒng)計口徑不同帶來的誤差。

1.2 研究方法

1.2.1茶葉產(chǎn)量空間集聚特征分析。全局空間自相關(guān)分析用于衡量某種單元屬性在研究區(qū)內(nèi)是否存在集聚特征，常用Moran’sI系數(shù)來衡量，計算公式如下[16]：

(1)

局部空間自相關(guān)可用來評價地理事物空間自相關(guān)的局部異質(zhì)性，Getis-OrdGi*主要用于識別鄰近的區(qū)域要素是否具有相關(guān)性，可以檢驗高值區(qū)和低值區(qū)在空間上的集聚，即熱點區(qū)和冷點區(qū)的空間分布格局，計算公式如下[17]：

(2)

式中，Gi*表示局部空間關(guān)聯(lián)性指標；其余參數(shù)與公式(1)相同。

1.2.2茶葉產(chǎn)量重心演變分析。重心模型是研究區(qū)域發(fā)展過程中空間要素變動的重要分析工具，茶葉產(chǎn)量重心的移動可以用于分析茶葉生產(chǎn)的空間動態(tài)發(fā)展軌跡。近年來，學者們多運用重心統(tǒng)計模型對經(jīng)濟重心[18]、人口重心[19]和糧食生產(chǎn)重心[20]進行分析。該研究依據(jù)重心理論模型，構(gòu)建區(qū)域茶葉產(chǎn)量重心模型。

假設(shè)研究區(qū)由m個次級單元構(gòu)成，第j個次級單元包含某種屬性G的重心坐標為(Xj,Yj),表示該次級單元某屬性重心的地理坐標，Gaj為第j個次級單元第a年某種屬性的值,則該研究區(qū)某屬性的重心坐標(Xa,Ya)和重心移動距離計算公式如下[19]：

(3)

(4)

式中,Da-b表示第a、b年份間某種屬性重心移動的距離，(Xa,Ya)、(Xb,Yb)分別表示第a年和b年的區(qū)域重心所在空間的地理坐標；此處C取值111.11，是將地理坐標轉(zhuǎn)為平面距離的常數(shù)。

1.2.3影響因子分析。當變量具有空間相關(guān)性時，普通最小二乘法回歸模型不再適用于此類數(shù)據(jù)的分析。地理探測器是探測空間分異性及其驅(qū)動力的工具，該方法的一大優(yōu)點是對變量共線性免疫,這主要是因為如果不對q值進行顯著性檢驗，q值仍具有明確的物理含義，沒有線性假設(shè)[21]。地理探測器作為有力的驅(qū)動力分析工具被廣泛應(yīng)用于公共健康[22]、糧食生產(chǎn)[23-24]和生態(tài)環(huán)境[25-26]等領(lǐng)域。該研究選用因子探測器識別各影響因子(X)對茶葉產(chǎn)量(Y)空間分異的解釋力大小，計算公式如下：

(5)

式中，h=1,…,L為茶葉產(chǎn)量Y或影響因子X的分層；Nh和N分別為層h和全區(qū)的單元數(shù)；σh2和σ2分別是層h和全區(qū)的Y值的方差。q為影響因子對茶葉產(chǎn)量的影響程度，值域為[0,1]，q值越大表示影響因子X對茶葉產(chǎn)量Y的解釋力越強，反之則越弱。

茶葉生產(chǎn)受多因素共同影響，考慮到數(shù)據(jù)的可獲得性和科學性，該研究共選取農(nóng)村人口(X1)、農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值(X2)、人均國民生產(chǎn)總值(X3)、茶園面積(X4)、茶葉單產(chǎn)(X5)和路網(wǎng)密度(X6)等6個指標，通過自然斷點法將所選因子分為9個等級，使用公式(5)分析不同影響因子(X)對茶葉產(chǎn)量(Y)空間分布差異的影響強度。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶葉生產(chǎn)時空演變分析由表1和圖1可知：1998—2018年，產(chǎn)茶縣域數(shù)量變化不大，但縣域間產(chǎn)量變化較大。茶葉產(chǎn)量低于1 000 t的縣域數(shù)量由80個減少至57個，這類縣域的茶葉產(chǎn)量占全省茶葉總產(chǎn)量的比例(以下簡稱茶葉產(chǎn)量占比)大幅下降，低產(chǎn)縣逐年減少，主要分布在川西高原地區(qū)和部分川中丘陵區(qū)。1998—2018年，茶葉產(chǎn)量在≥1 000～3 000 t和≥3 000～5 000 t的縣域數(shù)量變化不大，茶葉產(chǎn)量占比則明顯降低，這2類茶葉生產(chǎn)水平的縣域空間分布較為均勻。茶葉產(chǎn)量在≥5 000～10 000 t和≥10 000～20 000 t的縣域數(shù)量從0分別增長到12和6個，茶葉產(chǎn)量占比均呈上升趨勢，集中分布在川西和川南地區(qū)。研究期內(nèi)，茶葉產(chǎn)量達2萬t及以上的縣域極少，1998—2018年僅有2個縣域達到此生產(chǎn)水平，茶葉產(chǎn)量占比呈小幅增長。

總體而言，1998—2018年，茶葉產(chǎn)量≥1 000 t的縣域數(shù)量由17個增加至38個，其茶葉產(chǎn)量占全省總產(chǎn)量的比例由66.74% 增加至95.98%，表明全省茶葉產(chǎn)量顯著增加；茶葉產(chǎn)量≥5 000 t的高產(chǎn)縣域數(shù)量由0增加至20個，茶葉產(chǎn)量占全省總產(chǎn)量的比例由0增加到82.07%，主要集中分布在位于四川盆地西南緣和南緣的川西產(chǎn)業(yè)帶和川南產(chǎn)業(yè)帶，成為四川省茶葉生產(chǎn)的優(yōu)勢區(qū)域；川東北產(chǎn)業(yè)帶高產(chǎn)縣域分布分散，成為茶葉生產(chǎn)相對劣勢區(qū)。

2.2 空間集聚特征分析利用公式(1)計算出1998—2018年四川省縣域茶葉產(chǎn)量5個研究斷面Global Moran’sI值依次為0.152 9、0.182 8、0.100 2、0.093 7和0.343 5，全部為正值且通過0.01水平顯著性檢驗，這表明茶葉生產(chǎn)在空間分布上并非隨機，而是呈現(xiàn)出集聚特征，即茶葉產(chǎn)量較高(低)的縣域其鄰近縣域茶葉產(chǎn)量也比較高(低)，空間上存在高高集聚、低低集聚的分布特征。1998—2013年四川省縣域茶葉生產(chǎn)空間關(guān)聯(lián)度逐漸降低，2013—2018年又顯著上升，遠高于1998年，表明近5年茶葉產(chǎn)量相似的縣域空間關(guān)聯(lián)度顯著增強。

表1 1998—2018年四川省縣域茶葉生產(chǎn)分布Table 1 Distribution of tea output in counties of Sichuan Province from 1998 to 2018

圖1 1998—2018年四川省縣域茶葉產(chǎn)量時空格局Fig.1 Spatiotemporal pattern of county tea output in Sichuan Province from 1998 to 2018

全局自相關(guān)指數(shù)解釋了茶葉產(chǎn)量在空間上具有集聚特性，但不能解釋其空間分布規(guī)律。因此，根據(jù)公式(2)計算四川省縣域茶葉產(chǎn)量Getis-Ord ，將產(chǎn)茶縣域劃分為3級熱點、3級冷點和不顯著7個類型，其中“一級、二級、三級”分別表示通過置信度為99%、95%、90%的統(tǒng)計顯著性檢驗。由圖2可知:茶葉產(chǎn)量冷點分布區(qū)域變化不大，但年際差異大；熱點區(qū)域分布變化較大且年際變化顯著，1998—2003年，茶葉產(chǎn)量冷點主要分布在四川盆地東北部且不斷縮減，2008—2018年冷點分布急劇減少。1998—2003年，茶葉產(chǎn)量熱點在成都市、雅安市、眉山市、樂山市和宜賓市均有分布，熱點聚類顯著性增強，且呈現(xiàn)出向西集中的態(tài)勢；盆地南部熱點聚類顯著性減弱，熱點范圍縮小。2008—2013年，熱點區(qū)域聚類顯著性進一步增強，熱點范圍擴大但地理位置更為集中，呈球狀分布在四川盆地西南部，主要包括川西產(chǎn)業(yè)帶中的雅安市名山區(qū)、雨城區(qū)、天全縣、蘆山縣、滎經(jīng)縣和寶興縣，成都市邛崍市和蒲江縣，眉山市東坡區(qū)、丹棱縣、洪雅縣和彭山區(qū)，樂山市西北部夾江縣、沙灣區(qū)和峨眉山市等15個縣域。2018年，盆地西南部熱點區(qū)域向西退縮，主要集中于雅安市東北部蘆山縣、中部雨城區(qū)和名山區(qū)，成都市大邑縣、邛崍市和蒲江縣，眉山市東坡區(qū)、丹棱縣和洪雅縣，以及樂山市和峨眉山市等10個縣域。

圖2 1998—2018年四川省縣域茶葉產(chǎn)量空間集聚熱點演化Fig.2 Hotspots in spatial concentration of tea output at county level in Sichuan Province from 1998 to 2018

2.3 茶葉產(chǎn)量重心變化分析由表2和圖3可知，茶葉產(chǎn)量重心位于四川盆地西南緣，在川西和川南產(chǎn)業(yè)帶范圍內(nèi)，地理位置為103°54′16″～104°18′56″E、29°43′43″～29°49′14″N。茶葉產(chǎn)量重心的經(jīng)向變化更為明顯，主要表現(xiàn)為由西北向西向東南再向東遷移，緯向變化較小，說明四川省茶葉產(chǎn)量在東西方向上變化較大。1998—2008年，茶葉產(chǎn)量重心由東南向西南擺動，平均移動速度為4.64 km/a，表明在該時段內(nèi)，西南部茶葉產(chǎn)量增加明顯，茶葉生產(chǎn)水平較高；2008—2018年，茶葉產(chǎn)量重心主要自西南向東擺動，平均移動速度為2.77 km/a，年際移動速度放緩，表明該時期內(nèi)四川盆地西南部偏東位置茶葉產(chǎn)量穩(wěn)步增加，川西和川南產(chǎn)業(yè)帶之間的產(chǎn)量差異逐漸縮小?？偟膩碚f，1998—2018年，四川省茶葉產(chǎn)量重心主要呈現(xiàn)出由快到慢的移動特征，移動方向為“東—西—東”，空間變動范圍不大，平均移動速度為3.70 km/a。

表2 1998—2018年四川省茶葉產(chǎn)量重心變化Table 2 Changes in the gravity center of tea output in Sichuan Province from 1998 to 2018

2.4 茶葉生產(chǎn)空間格局變化影響因素分析由表3可知，不同時期茶葉產(chǎn)量空間分異影響因素的解釋力差異較大。研究時段內(nèi)農(nóng)村人口和茶園面積作用強度隨時間變化先增后減，總體解釋力較大，變化明顯；農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值、茶葉單產(chǎn)和路網(wǎng)密度作用強度先減后增，解釋力呈波動變化；表征人民生活水平的人均國民生總值解釋力強度持續(xù)減弱。1998—2003年，表征茶葉生產(chǎn)規(guī)模的茶園面積和表征茶葉生產(chǎn)水平的茶葉單產(chǎn)成為影響茶葉產(chǎn)量空間分異的主要因素，其余因素按作用強度分別為農(nóng)村人口、路網(wǎng)密度、人均國民生產(chǎn)總值和農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值；2008—2013年，表征勞動力的農(nóng)村人口因子解釋強度逐漸增加，成為僅次于茶園面積的第二大影響茶葉產(chǎn)量空間分異的主要因素，茶園面積在2008年對茶葉產(chǎn)量空間分異的解釋強度達90.3%，遠超其他因子；2018年，茶葉產(chǎn)量空間分異的驅(qū)動因素再次變化，表征地區(qū)交通發(fā)展水平的路網(wǎng)密度取代農(nóng)村人口成為僅次于茶園面積的茶葉產(chǎn)量空間分異影響因子。

總體而言，近20年來茶園面積是決定茶葉產(chǎn)量空間分異的主要因素，但與1998—2013年相比，2018年茶園面積對茶葉產(chǎn)量的影響明顯降低，即當茶園面積達到較高水平后，單純依靠茶園面積擴張來提高茶葉產(chǎn)量的效率降低。茶葉單產(chǎn)、農(nóng)村人口及路網(wǎng)密度各自在不同的時間斷面成為茶葉產(chǎn)量空間分異的第二大主要影響因素，但這些因素解釋力波動變化較大，表明未來茶葉產(chǎn)量穩(wěn)產(chǎn)應(yīng)注重增加科技投入，吸納農(nóng)村人才回流并加強專業(yè)技能人員培訓投入，完善鄉(xiāng)村道路布設(shè)，以保證茶葉單產(chǎn)的穩(wěn)步提高、勞動力數(shù)量增加和素質(zhì)提高以及交通水平的提高。

3 討論

四川省茶葉產(chǎn)量空間集聚顯著，形成明顯的川西產(chǎn)業(yè)帶、川南產(chǎn)業(yè)帶和川東北產(chǎn)業(yè)帶三大茶葉生產(chǎn)空間格局，與林正雨等[15]研究結(jié)果一致，且與當前四川省茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況基本一致，表明四川省茶葉生產(chǎn)空間格局發(fā)展趨于穩(wěn)定，當前產(chǎn)業(yè)布局較為合理。具體來看，三大茶葉生產(chǎn)空間的產(chǎn)量差異顯著，其中川西產(chǎn)業(yè)帶為熱點集聚核心區(qū)，擁有全國最大的無性系繁育基地。川南產(chǎn)業(yè)帶為次熱點區(qū)，近年來與川西產(chǎn)業(yè)帶的茶葉產(chǎn)量差距逐漸縮小，二者均為茶葉生產(chǎn)優(yōu)勢區(qū)。川東北產(chǎn)業(yè)帶茶葉產(chǎn)量較低且為冷點集聚區(qū)，是四川省茶葉生產(chǎn)的相對弱勢區(qū)，形成了“西南高東北低”的生產(chǎn)格局。茶園面積是造成茶葉生產(chǎn)“西南高東北低”的決定因素，這是因為茶園面積決定茶葉生產(chǎn)規(guī)模[13]，進而影響茶葉產(chǎn)量。茶園面積的作用機制與四川省生態(tài)建設(shè)工程密切相關(guān)。

圖3 1998—2018年四川省茶葉產(chǎn)量重心演變軌跡Fig.3 The evolution of the gravity center of tea output in Sichuan Province from 1998 to 2018

表3 不同年份各影響因素解釋力變化

四川省自20世紀30年代以來，高強度墾殖坡地，導致自身水土涵養(yǎng)能力下滑，其生態(tài)變動對下游影響巨大。1998年長江洪水洶涌而來，四川成了長江干流的主要泥沙輸入地。1999年，四川省開始啟動退耕還林還草試點工作，成效卓然。20年來，通過茶葉種植及其他經(jīng)濟作物種植逐漸走出了一條“山上長葉子，農(nóng)戶得票子”的農(nóng)村發(fā)展新路徑[27]。川西和川南產(chǎn)業(yè)地處盆周山地，氣溫適宜、云霧多濕度大，漫射光多，晝夜溫差較大，有利于茶葉含氮化合物的合成和累積，自然資源稟賦優(yōu)于川東北地區(qū)，是茶葉生產(chǎn)的適宜氣候區(qū)[28]，不同區(qū)域的茶園面積擴張差異較大導致區(qū)域間茶葉產(chǎn)量差距也不斷增大。茶園面積是影響茶葉產(chǎn)量的主導因素，這與曠成華等[12]的研究結(jié)果相似，但與肖智等[2,13]的研究結(jié)果不同,其研究顯示茶園標準化管理水平、茶園機械化水平、茶數(shù)品類及新技術(shù)推廣等因素對茶葉產(chǎn)量有重要影響。同時，有研究表明，一味依靠茶園擴張換取產(chǎn)量增長容易導致生態(tài)環(huán)境惡化[29]，因此，未來應(yīng)考慮將影響茶葉產(chǎn)量的第一驅(qū)動力轉(zhuǎn)變?yōu)椴鑸@機械化水平和茶園標準化建設(shè)水平等，增強茶葉產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。當前，四川茶園機械化水平低于10%，仍屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)[30]，在茶葉生產(chǎn)過程中主要靠大量的勞動力投入提高茶葉產(chǎn)量，因此茶葉產(chǎn)量空間分布與農(nóng)村人口空間分布高度契合，而近年來城鎮(zhèn)化發(fā)展使得越來越多農(nóng)村人口轉(zhuǎn)向城市，茶葉生產(chǎn)的勞動力投入減少，使得人口因素影響減弱。

該研究以縣域為單元進行分析，采用空間分析和地理探測器等方法，揭示了1998—2018年四川省茶葉產(chǎn)量的時空演變特征及驅(qū)動機制，彌補了前人定性分析的部分缺陷。但受數(shù)據(jù)可獲得性的限制，該研究在指標選取上未考慮農(nóng)業(yè)機械總動力、氣溫和降水等因素對茶葉產(chǎn)量空間分布的影響，未來應(yīng)深入研究上述因素對茶葉生產(chǎn)的影響，并進一步探討各影響因素在不同研究區(qū)域內(nèi)的作用強度。

4 結(jié)論

(1)1998—2018年，四川省茶葉產(chǎn)量呈增長態(tài)勢，空間分異明顯，存在顯著的空間集聚特征。川西和川南產(chǎn)業(yè)帶茶葉產(chǎn)量熱點廣布，是茶葉生產(chǎn)的優(yōu)勢區(qū)域；川東北產(chǎn)業(yè)帶為茶葉產(chǎn)量冷點集聚區(qū)，成為茶葉生產(chǎn)的相對劣勢區(qū)。

(2)1998—2018年四川省茶葉生產(chǎn)重心呈由快到慢的移動特征，總體移動范圍變化較小，以3.70 km/年的速度在四川盆地西南緣內(nèi)移動并表現(xiàn)出東移的趨勢，茶葉生產(chǎn)“西南高東北低”的態(tài)勢更加顯化。

(3)縣域茶葉產(chǎn)量空間分異的主要影響因素包括農(nóng)村人口、茶園面積、茶葉單產(chǎn)和路網(wǎng)密度，各因素在不同時間段內(nèi)對茶葉產(chǎn)量的空間分異作用強度和作用機制不同，茶園面積是茶葉產(chǎn)量空間分異的決定因素，考慮到茶園擴張的危害，未來應(yīng)轉(zhuǎn)化茶葉產(chǎn)量空間分異的第一驅(qū)動力，促進茶葉產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。