縣域農業比重的時空格局及其演變研究
——以內蒙古自治區為例

劉 進，徐仁泰，趙 祎，聶普璇

(1.中國地質大學(北京)土地科學技術學院，北京 100083；2.北京建筑大學環境與能源工程學院，北京 100044)

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縣域農業比重的時空格局及其演變研究
——以內蒙古自治區為例

劉 進1，徐仁泰1，趙 祎2，聶普璇1

(1.中國地質大學(北京)土地科學技術學院，北京 100083；2.北京建筑大學環境與能源工程學院，北京 100044)

運用空間自相關、空間馬爾科夫鏈方法對1987～2014年內蒙古自治區縣域農業比重數據的時空分布及時空演變特征進行了研究。結果表明：①內蒙古自治區農業比重空間自相關性強且空間聚集現象明顯；②農業比重存在區域趨同趨勢，“低”水平縣域趨同趨勢有所加強，“高”水平縣域趨同趨勢有所減弱；③縣域自身及其鄰域同時向上轉移的地區主要集中在蒙東以及蒙西的烏蘭察布且呈收縮態勢，縣域自身或鄰域有一方或雙方均向下轉移的區域絕大多數位于蒙西；④農業比重水平轉移顯著受到時間和區域背景的制約，區域趨同趨勢在時間和空間上表現出不穩定與不獨立的特征；⑤1987～2001年，農業比重低水平地區和高水平地區的區域背景對水平轉移均起到了負面影響；2001～2014年，農業比重低水平地區的區域背景對水平轉移起到了負面影響，而高水平的區域背景則產生了正面影響。這為內蒙古自治區不同時期、不同區域的區域趨同趨勢存在及差異提供了空間上的解釋。

農業比重；時空演變；空間自相關；空間馬爾科夫鏈；內蒙古自治區

經濟發展過程中，農業總產值的貢獻份額下降已是許多發達國家和發展中國家工業化發展的普遍規律。內蒙古自治區經濟發展的實踐同樣符合這一規律。據國家統計局數據顯示，1987年內蒙古農業總產值占GDP比重41.3%，而2014年降低為15.6%，降低了近62.2%[1-2]。面對農業比重逐年下降的趨勢，大量學者開始從三次產業經濟結構及農業占GDP比重方面研究我國的農業比重下降問題，而對于農業比重的分布、演化及影響因子的研究一直是國內農業比重研究的重點。目前學者們主要從時間變化和空間分布2個角度進行研究，但往往將時間和空間割裂開來，且多針對孤立的地區進行研究，研究方法多采用理論論證法結合數理統計分析，很少結合地統計方法實證研究，忽略了空間上的聯系性與差異性[3-5]。

由于內蒙古自治區地域跨度較大，102個縣(旗)在自然環境、社會經濟等方面差異較大，過去的30年農業比重整體呈下降趨勢，但每個縣(旗)下降的具體情況有所不同[2，6]。結合縣(旗)自身特征屬性，研究農業比重在不同縣(旗)的時空分布格局和趨同演變趨勢，對于更好地理解不同縣域農業比重的時空演變規律十分重要。筆者以內蒙古自治區102個縣(旗)為研究對象，基于1987～2014年農業總產值和GDP數據，運用空間自相關分析和馬爾科夫鏈方法，從時空維度對內蒙古農業比重的格局分布及時空演變進行分析，為區域農業經濟相關政策制定提供參考。

1　數據來源與研究方法

1.1數據來源及預處理國內外研究農業比重的指標通常有農業總產值(農、林、牧、副、漁)占GDP比重、第一產業增加值占GDP比重。其中第一產業增加值占GDP比重表示某年某地區第一產業增加值與GDP之比，是最常用的一種方法，而農業總產值占GDP比重也有使用[1，7，9]。該研究考慮數據的可獲取性與完整可靠性，選用農業總產值占GDP比重(以下稱之為農業比重)來測度內蒙古縣域農業比重水平，其中農業比重=(農業總產值/GDP)×100%?？h域農業總產值和GDP數據來源于1987～2014年《內蒙古統計年鑒》，通過數據空間化和預處理，獲取了內蒙古自治區86個縣級行政區域農業比重數據。

1.2研究方法

1.2.1空間自相關?？臻g自相關是指地理事物分布于不同空間位置的某一屬性值之間的統計相關性。全局空間自相關是對地理研究對象屬性值在整個研究區的空間位置格局的反映，全局Moran’s I指數是最為常用的空間自相關指標，計算公式如下：

(1)

全局Moran’sI指數用來衡量空間事物某屬性在整個空間上的分布特征，而局域Moran’sI指數用來研究局域空間內是否存在空間自相關，即探測空間熱點區域。該研究采用LISA聚集地圖來表征局域空間自相關性：

(2)

1.2.2空間馬爾科夫鏈?？臻g馬爾科夫鏈是傳統的馬爾科夫鏈方法與“空間滯后”這一概念相結合的產物。運用空間馬爾科夫鏈可以有效地分析區域之間的空間關系對區域農業比重變化趨同的影響。具體來看，先通過區域觀測值向量(V)和空間權重矩陣(W)乘積(VW)得到空間滯后算子，然后對區域觀測值和空間滯后算子進行K種等級劃分，再以區域在初始年份t的空間滯后類型為條件，將傳統的K×K馬爾科夫矩陣分解成K個K×K條件轉移概率矩陣。其中傳統馬爾科夫矩陣中元素的計算公式為：

Pij=nij/Ni

(3)

式中,Pij表示區域t年份從初始狀態i經過一步到t+1年份轉變為狀態j的概率；nij表示整個研究時間區間內，t年份初始狀態為i經過一步到t+1年份轉變為j的縣域數；Ni表示整個時間段內狀態等級是i的所有縣域數?？臻g馬爾科夫鏈有向上、平穩、向下3種轉移形式，分別對應區域水平由初始狀態經過提高、不變、下降3種轉移方式到最終狀態[12-13]。

2　結果與分析

2.1全局空間自相關分析1987～2014年內蒙古自治區農業比重的Moran’s I指數見圖1。由圖1可知，1987～2001年內蒙古自治區農業比重Moran’s I指數整體從較高水平不斷大幅下降，高值與高值聚集、低值與低值聚集效應越來越弱，各縣域農業比重趨向隨機分布狀態演變。其間，1994和1999年出現2次顯著跳變，表現出很強的波動性；2001～2007年，Moran’s I指數開始反彈，出現震蕩增長趨勢，2007～2014年增長趨于緩和，一直平穩保持較高水平。整體演變趨勢是農業比值高值區域與高值區域聚集、低值區域與低值區域聚集。

圖1　1987～2014年內蒙古自治區農業比重的Moran’s I指數 Fig.1　Moran’s I index of agriculture share in Inner Mongolia Autonomous Region in 1987-2014

2.2局部空間自相關分析1987、2001和2014年內蒙古自治區縣域農業比重的LISA聚類分布見圖2。由圖2可知，1987年阿拉善左盟是主要的LL區，農業比重呈現低值聚集。HH區主要包括通遼的6個縣與赤峰的2個縣，農業比重呈現高值聚集。這些區域在這一時期與周圍農業發展狀況關聯較強。2001年較1987年，LL區新增了以鄂爾多斯市區為中心的3個縣級行政區域。HH區向外擴散，周圍出現了LH區，說明通遼和赤峰的HH區和周邊區域農業發展差異增大。呼倫貝爾開始出現HH區，說明呼倫貝爾憑借自然條件等優勢，在農業產業方面開始發力。2014年全區農業比重呈現兩極極化現象，東部以呼倫貝爾為主導呈HH區聚集，西部以呼包鄂與阿拉善盟為主導呈LL聚集，通遼與赤峰的HH區基本消失。綜合來看，1987～2014年內蒙古東部地區農業比重水平較高，且帶動周圍地區升高，西部地區農業比重水平較低，且影響周圍地區不斷走低。兩極聚集范圍均有不同程度的擴大。

2.3農業比重空間水平變化前文分析結果顯示，內蒙古縣域農業比重水平轉移類型在時間上不穩定，1987～2001年和2001～2014年2個期間存在顯著差異?；贛atlab軟件，得到1987～2001年和2001～2014年2個時期內蒙古縣域農業比重水平馬爾科夫轉移矩陣(表1)，并以區域不同的空間滯后類型為條件，分別構建2個時期的空間馬爾科夫轉移矩陣(表2)。以某一年內蒙古自治區86個縣域的農業比重平均值為基準，將不同時期各縣域的農業比重劃分為4個等級：①低，縣域農業比重低于全區平均值的50%；②中低，縣域農業比重介于全區平均值的50%～100%；③中高，縣域農業比重介于全區平均值的100%～150%；④高，縣域農業比重高于全區平均值的150%。

轉移概率矩陣中，對角線上的數值表示縣域農業比重水平沒有發生變化的概率，非對角線上數值表示不同縣域間農業比重水平發生轉移的概率。表1中，從轉移概率上來看，1987～2014年，農業比重轉移矩陣對角線元素均較小，農業比重水平一直波動較大；從頻次上來看，1987～2001年，初期為“低水平”和“高水平”縣域數量分別為164和542，高水平數量遠多于低水平，而2001～2014年，初期為“低水平”和“高水平”縣域數量分別為410和143，低水平縣域顯著增多，高水平縣域顯著減少。傳統馬爾科夫鏈可以獲得縣域農業比重水平的時間演變特征，但無法探測鄰域農業比重水平對本地區的影響作用。鄰近縣域在區位與自然資源條件上往往類似，伴隨著縣域間基礎設施的完善，各種聯系通道的建立使得農業經濟發展水平與結構等的縣域間相互影響日益明顯，縣域農業比重水平的變化越來越受到周邊地區的影響。

圖2　1987、2001和2014年內蒙古自治區縣域農業比重的LISA聚類分布Fig.2　LISA cluster analysis of agriculture share in Inner Mongolia Autonomous Region in 1987-2014

ti/ti+1縣域數Countynumber1987～2001年1234縣域數Countynumber2001～2014年123411640.250.150.310.294100.460.250.240.0521690.120.230.390.262840.380.300.300.0234150.130.190.420.263670.260.230.350.1645420.090.050.230.631430.120.080.380.42

表2　1987～2014年內蒙古自治區縣域農業比重等級空間馬爾科夫轉移矩陣(以空間滯后為條件)

對比表2結果發現，1987～2001年，周邊地區農業比重水平為“低”時，對當中區域的農業比重水平有下拉作用，且當中區域水平越高，下拉作用越明顯。以空間滯后條件為“低”區域為例，1987～2001年“中高”水平向下轉移的概率為43%，而“高”水平向下轉移概率為100%。周邊地區農業比重水平為“高”時，對當中區域的農業比重水平有上推作用，1987～2001年“低”，“中低”以及“中高”區域向上轉移概率均為100%；2001～2014年，農業比重水平演化較為劇烈的區域受周邊農業比重等級為“低”和“中低”的區域影響較大，對角線上的數值偏小，且有0值；周邊地區農業比重水平為“低”和“中低”時，周邊農業比重水平對當中區域下拉作用明顯，以空間滯后類型“中低”為例，2001～2014年當中區域從“中高”和“高”水平向下轉移的概率均為100%。周邊地區農業比重水平為“中高”和“高”時，周邊農業比重水平對當中區域上推作用明顯。綜上可知，農業比重水平的演變受到鄰域水平的高低影響。1987～2014年內蒙古農業比重“低”水平區域和“高”水平區域均有區域趨同趨勢，“低”水平區域區域趨同趨勢有所加強，“高”水平區域趨同趨勢有所減弱。

總體而言，由于自然環境和區位條件等的差異，內蒙古自治區農業比重水平發展并不平衡，一直存在著區域差異，且農業水平轉移在地理空間上并不是孤立的，往往受到鄰域農業比重水平高低的影響。具體分析為：1987～2001年，內蒙古自治區共有30余個縣域向上轉移，其中大部分坐落在蒙東的呼倫貝爾、通遼、興安盟、錫林郭勒盟以及蒙西的烏蘭察布，同期向下轉移的10余個縣域則全部分布在蒙西的鄂爾多斯。2001～2014年，向上轉移的縣域不僅在數量上明顯減少，而且在空間分布上也進一步緊縮，逐漸聚攏到蒙東的呼倫貝爾、興安盟和蒙西的烏蘭察布；而同期向下轉移的區域數量明顯增多，主要分布在蒙西大部地區和蒙東通遼、赤峰、錫林郭勒。向下轉移的縣域數量繼續增多和向上轉移的區域進一步收縮態勢進一步說明，1987～2014年農業比重低水平區域不斷增多且區域趨同趨勢逐漸增強，高水平區域不斷減少且區域趨同趨勢有所減弱。

3　結論與討論

該研究根據1987～2014年內蒙古自治區統計數據，運用空間自相關、空間馬爾科夫鏈方法對縣域農業比重的時空格局及其演變進行研究，得出以下結論。

(1)從空間自相關看，1987～2014年內蒙古自治區農業比重存在著較強的空間自相關，但1987～2001年相關性在減弱，2001～2014年相關性在增強；業比重空間聚集現象明顯，存在高高聚集、低低聚集現象。

(2)從空間水平變化看，區域趨同趨勢在時間和空間上不穩定。1987～2014年內蒙古農業比重低水平縣域不斷增多且區域趨同趨勢逐漸增強，高水平縣域不斷減少且區域趨同趨勢有所減弱；區域趨同趨勢在時間和空間上不獨立，縣域農業比重水平轉移顯著受到時間和區域背景的制約。內蒙古的區域趨同趨勢，實質上是蒙東地區和蒙西地區在空間上的趨同，在不同的區域發展策略下，內蒙古農業比重水平的空間分異格局將進一步加劇。

伴隨城市化、工業化進程不斷加快，農業經濟發展結構不斷演化。這個過程中，區位要素對農業經濟的促進與抑制、優勢資源與特色經濟文化在農業經濟轉型中扮演的重要角色，均使得區域農業經濟朝著對不斷變遷的經濟社會環境的強適應性與自適應性方向發展[14]。從地理學角度可以精確地解釋農業比重空間分布以及探究時間、區位、優勢資源、特色經濟文化對農業比重在各縣域分布差異與演變差異，但是農業比重屬于復雜的經濟問題，深受資源、生態、經濟、文化、政策等多因素影響[15]，這使得農業比重演化的原因研究也更為復雜。因此，有必要更進一步對農業比重演變機制進行研究，從而為區域農業經濟相關政策制定提供更加精準的參考意見。

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Spatial-temporal Patterns and Evolution of Agricutlure Share at County Level — A Case of Inner Mongolia Autonomous Region

LIU Jin1, XU Ren-tai1, ZHAO Yi2et al

(1.School of Land Science and Technology,China University of Geosciences (Bejing),Beijing 100083; 2. School of Environment and Energy Engineering, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044)

The spatial patterns and spatial evolution of agriculture share at county level were researched in Inner Mongolia Autonomous Region from 1987 to 2014, using spatial autocorrelation and spatial Markov chains. The results showed that the corresponding results demonstrated a strong spatial autocorrelation and an obvious spatial accumulation of agriculture share in Inner Mongolia Autonomous Region. The agriculture share had the tendency of region convergence, which was strengthened in low level counties and weakened in high level counties. The upwardly transferring areas including the county as well as the neighborhood were mainly centralized the east regions of Inner Mongolia Autonomous Region and Wulanchabu, the western city of Inner Mongolia Autonomous Region with a Shrinkage trend. The majority of the regions where either one of the county and the corresponding neighborhood or both transfer downward were located in the west of Inner Mongolia Autonomous Region. The transfer of the agriculture share was remarkably restricted by time and regional background and the trend of regional convergence behaved unstably and dependently in terms of time and space. During 1987 and 2001, negative effects on the level transfer resulted from regional background could be found in regions with both high and low agricultural share. The regional background of the region with low agriculture level negatively affected the level transfer, whereas active effects were generated from that of high level. This research provided adequate spatial explanation for the existence and difference of regional convergence of Inner Mongolia Autonomous Region in different periods and regions.

Agriculture share; Spatial-temporal evolution; Spatial autocorrelation; Spatial Markov Chains; Inner Mongolia Autonomous Region

劉進(1994- )，男，甘肅慶陽人，本科生，專業：測繪工程。

2016-07-11

S-9

A

0517-6611(2016)24-223-03