我國桑園時空格局演變特征及驅動機制研究

王 謝，楊德乾，郭海霞，張建華，曾其國

(1.四川省農業科學院土壤肥料研究所，四川 成都 610066；2. 農業農村部西南山地農業環境重點實驗室，四川 成都 610066；3.成都師范學院，四川 成都 611130)

【研究意義】中國是世界蠶桑業的起源地，數千年來，“農桑并重”，全國桑園分布經歷了一場場的發展、衰落與變遷[1]。桑園面積作為國家制定繭絲綢產業政策和經濟計劃的重要依據，不僅反映了在空間范圍內利用蠶桑生產資源的情況，還是了解蠶繭產量空間分布特征的重要信息的有效途徑。【前人研究進展】基于此，從2006年開始，我國實施了“東桑西移”[2]項目，使我國蠶桑生產的區域逐漸從東部地區向西部地區轉移。過去蠶桑產業發展較好的江蘇、浙江、山東等省份蠶桑產業不斷萎縮，桑園面積不斷縮減，而廣西、四川、云南等地區的桑園面積穩步發展[3]。李建琴等以空間為維度，以蠶繭產量、桑園面積、發種量為指標，對比分析了1991-2010年間東、中、西部蠶區蠶桑生產狀況，指出：屬于勞動力與土地密集型的蠶桑產業在區域間的轉移主要表現為東部地區向西部地區的轉移，即東桑西移，而不是東部地區向中西部地區的轉移[4]；它是從經濟發達地區轉移到經濟欠發達地區[5]。【本研究切入點】至今，“東桑西移”項目已經實施了十余年，相關數據匯總和正式發布已經更新到了2016年，全國各地桑園面積有增有減，甚至出現了如海南等的新、大蠶區。【擬解決的關鍵問題】為進一步揭示“東桑西移”項目在推進我國蠶桑產業供給側結構性改革中的作用，本文基于1996-2016年我國桑園面積的統計數據，通過分析全國1999-2016年的桑園面積的時空變化及其驅動因子，揭示我國桑園面積變化的驅動力，為進一步保護產業的原料基礎，緩解蠶繭生產安全所需耕地與生態和經濟建設矛盾，實現產業的可持續發展，保障產業在結構調整、經濟發展方式轉變和跨越、鄉村振興和扶貧攻堅中發揮重要作用，提供科學的理論依據和數據參考。

1 研究區域概況

研究區域為全國各省、直轄市、自治區(不包含香港、澳門和臺灣地區)。為明確我國各經濟區域桑園面積的變化，依據《中西東部和東北地區劃分方法》[6]將我國的經濟區域劃分為東部、中部、西部和東北四大地區(表1)。

2 材料與方法

2.1 數據庫的建立

2.1.1 桑園數據庫 1996-2010年桑園面積(SYMJ)數據來源于農業部種植業管理司《新中國60年蠶桑生產情況資料匯編》[7]；2011-2016年桑園面積以及蠶繭生產數據來源于國家商務部(http://www.mofcom.gov.cn/)歷年發布的《中國蠶繭絲綢行業運行報告》。

2.1.2 驅動因子數據庫 選取1999-2016年國家統計局歷年發布的《中國統計年鑒》(http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/)中的自然、社會、經濟因素作為1999-2016年桑園面積時空變化的驅動因子。其中，自然因子包括降水、年光照時間和年均氣溫；社會因子包括人口數量、0～14歲人口數量、15～64歲人口數量、65歲以上人口數量；經濟因子包括GDP總量、人均GDP、固定資產投資、第一產值、第二產值和第三產值。

2.2 研究方法與統計

2.2.1 桑園的時間動態變化模擬 采用桑園動態度模型，以表達1996-2016年桑園面積變化的時間動態變化情況[8]，公式為：

(1)

式中，Ua、Ub分別為研究期初期及末期的桑園面積；T為研究時間段長。T設定為年，K為研究年限內桑園面積的動態度。

2.2.2 桑園的空間動態變化模擬 通過比較研究1996-2016年全國桑園面積的重心，以揭示桑園空間變化規律。采用桑園面積重心變化情況來反映。其中第年桑園面積分布重心坐標計算方法[9]見公式2：

(2)

式中，Xt、Yt分別表示第t年桑園面積分布重心的坐標；Cti表示第i個區域桑園面積；Xi、Yi分別表示第i個區域幾何中心的坐標；n表示研究區內區域的總個數。

表1 我國經濟區域的劃分

注：*東北地區區域桑園面積很小，文中忽略不計。

2.2.3 桑園面積變化的驅動因子分析 首先，對桑園數據庫中的降水(x1，mm)、年光照時間(x2，h)、年均氣溫(x3，℃)、人口數量(x4，萬人)、0～14歲人口數量(x5，萬人)、15～64歲人口數量(x6，萬人)、65歲及以上人口數量(x7，萬人)、GDP總量(x8，億元)、人均GDP(x9，元)、固定資產投資總額(x10，億元)、第一產業生產總值(x11，億元)、第二產業生產總值(x12，億元)和第三產業生產總值(x13，億元)13種驅動因子進行相關性分析，以揭示驅動因子之間的相關性。其次，檢驗相關性分析結果，明確驅動因子之間相關性的顯著性。接著，利用主成分分析找到與主成分軸相關性較大的指標。最后，用逐步線性回歸模型從與主成分軸相關性較大的指標中篩選出影響全國桑園面積變化的核心驅動因子。

2.2.4 數據分析 桑園面積變化驅動力分析選擇自然、社會和經濟3類因子(共13個)，通過相關性檢驗和主成分分析剔除非顯著和載荷量較低的因子，建立逐步回歸模型，揭示全國桑園面積變化的最為核心的解釋因子。數據分析基于MS EXCEL2016和SPSS軟件，畫圖基于origin軟件。

圖1 1996-2016年我國東部、中部和西部經濟區域桑園面積占比的逐年變化趨勢

A1為東部地區前10年變化趨勢圖；A2為西部地區前10年變化趨勢；圖B1為東部地區后10年變化趨勢圖；B2為西部地區后10年變化趨勢A1 shows the variation tendency of the east China in the first 10 years. A2 shows the variation tendency of the west China in the first 10 years.B1 shows the variation tendency of the east China in the last 10 years.B2 shows the variation tendency of the west China in the last 10 years

表2 “東桑西移”項目實施前各經濟區域桑園面積時間動態度

Table 2 Time dynamic degree of mulberry plantation in different economic regions before the implementation of the project named ‘Sericulture Moving from East to West’

地區Regions研究年限 Follow up period1996-20061997-20061998-20061999-20062000-20062001-20062002-20062003-20062004-20062005-2006東部0.132.082.553.072.72-0.01-2.28-1.441.2112.43西部-0.76-0.270.171.133.654.554.083.515.117.08中部-2.59-0.891.353.234.962.831.585.426.418.33全國-0.590.511.122.003.352.390.991.473.569.25

3 結果與分析

3.1 各經濟區域桑園面積總體變化

從圖1可知，中部地區桑園面積逐年變化趨勢不明顯。東部地區桑園面積在2007年之前存在較大的波動，隨后呈逐年下降趨勢。西部地區桑園面積在1997-2002年間前下降狀況，隨后呈逐年增加狀況。

3.2 “東桑西移”對各經濟區域桑園面積的影響

上述西部地區和東部地區桑園面積的逐年增減趨勢與“東桑西移”項目存在較大的聯系。對比“東桑西移”項目實施前后10年東部地區和西部地區桑園面積的變化趨勢(圖2)發現：“東桑西移”項目實施后10年西部地區和東部地區桑園面積發生了顯著的變化。方差分析結果表明，東西部地區在“東桑西移”項目實施前十年桑園面積對時間的線性關系不顯著(P>0.05)，而后十年桑園面積對時間呈顯著的線性關系(P<0.05)。由圖2可知，“東桑西移”項目實施后，東部區每年約減少桑園面積16 482.81 hm2(線性擬合結果為SYMJ=-16 482.81T+ 342 954.15，R2=0.97)；西部地區每年約增加桑園面積7924.69 hm2(線性擬合結果為SYMJ=7924.69T+476 791.53，R2=0.80)。

3.3 “東桑西移”前后十年桑園面積的時間動態分析

根據公式(1)計算1996-2016年全國桑園面積的動態度，為更好分析，將其分為“東桑西移”項目實施前后兩個部分，項目實施前10年的研究年限為1996-2006年，項目實施后10年的研究年限為2006-2016年。

由表2可知，1996-2006年這10年間全國桑園面積的動態度為-0.59 %，說明項目實施前10年間，我國桑園面積以每年按照0.59 %的比例逐漸減少。但分解到逐年可知，這十年間桑園面積的變化主要原因在于東部地區2001、2002和2003年桑園面積的減少，以及西部與中部地區在1996和1997年間桑園面積的減少。但就在項目實施前1年，全國桑園面積的動態度為9.25 %，東部、中部和西部當年桑園面積分別增長了12.43 %、8.33 %和7.08 %。

由表2可知，2006-2016年這10年間全國桑園面積的動態度為-0.78 %，說明項目實施后10年間，我國桑園面積以每年按照0.78 %的比例逐漸減少。從項目實施后第7年(2012年)開始，全國桑園面積的動態度基本穩定，|k|=0.62 %～0.95 %。從各經濟區域來看，在項目實施之后10年內，東部桑園面積的動態度皆小于0，最小動態度出現在項目實施后1年內(|k|=1.38 %)，最大動態度出現在項目實施后3年內(|k|=6.59 %)，動態度在項目實施5年后基本穩定，|k|=4.47 %～5.50 %。西部桑園面積的動態度皆大于0，最大動態度出現在項目實施后一年內|k|=6.35 %，動態度在項目實施五年后基本穩定，|k|=1.80 %～2.43 %。中部桑園總面積的動態度在項目實施后1～2年內動態度大于0，其絕對值較大，分別為|k|=7.48 %和4.22 %；后三到十年動態度基本穩定，|k|=0.18 %～2.88 %。由此可知，這十年間桑園面積的變化主要原因在于東部地區從2006-2016年間的逐年減少，且其桑園面積的減少量高于西部桑園面積的增加量。

表3 “東桑西移”項目實施后各經濟區域桑園面積時間動態度

Table 3 Time dynamic degree of mulberry plantation in different economic regions after the implementation of the project named ’Sericulture Moving from East to West

地區Regions研究年限 Follow up period2006-20072006-20082006-20092006-20102006-20112006-20122006-20132006-20142006-20152006-2016東部-1.38-5.78-6.59-6.11-5.00-4.84-4.47-4.83-4.79-4.94西部6.355.003.394.081.802.172.432.252.321.96中部7.484.22-0.43-2.11-2.88-2.17-1.660.37-0.182.30全國3.340.63-0.88-0.44-1.25-0.95-0.62-0.72-0.71-0.78

3.4 桑園面積的空間動態分析

根據公式(2)計算出1996-2016年全國桑園空間的重心。由圖3可知：1996-1998年全國桑園空間中心向西移動，移動距離55.31 km；1998-2001年全國桑園空間重心向東移動，移動距離155.03 km；2001-2006年全國桑園空間重心在東部從北向南移動，移動距離202.94 km；2006-2015年全國桑園空間重心從東往西南方向移動，移動距離約265.07 km。從東桑西移開始，全國桑園面積的空間重心是由北向南移動，且越來越向西南偏移。

3.5 桑園面積變化的驅動因子分析

3.5.1 驅動因子之間的相關性分析 對13個驅動因子進行相關性分析，得到桑園變化驅動力變量的相關性系數矩陣(表4)。結果表明，影響桑園面積變化的驅動因子之間存在著不同程度的正向相關性，其中x4與x6、x8與x12、x8與x13間相關性較大，相關系數分別為0.996、0.987和0.975；x2與x3、x1與x2間存在較大的負向相關性，相關系數分別為-0.661和-0.604；x4與x5、x4與x7、x5與x6、x6與x7、x12與x13也存在較大相關性。

3.5.2 桑園面積與驅動因子的相關性分析 對13個驅動因子與桑園面積進行相關性分析得到桑園面積與驅動力因素的相關系數，進而檢驗能否進行主成分因子分析。

圖3 1996-2016年全國桑園面積的空間動態分析

3.5.3 驅動因子的主成分分析 KMO和Bartlett的檢驗。KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)和Bartlett檢驗結果表明，KMO統計量數值為0.67，同時Bartlett的球形度檢驗的近似卡方值為17 842.59，統計顯著性概率小于0.05。說明，所選驅動因子具有相關性，較適合進行主成分因子分析。

從表6看出，第一、第二和第三主成分的累計貢獻率已達到86.255 %，損失信息13.745 %，已完全符合主成分分析要求。為使指標結構更加顯著，更容易解釋，采用最大方差法對提取的3個主成分進行正交旋轉，從而得到三個主成分載荷矩陣(表7)，主成分載荷是主成分與原始變量之間的相關系數，其大小反應了原始變量對主成分的重要性。

表4 桑園變化驅動力變量的相關系數矩陣

注：上三角為相關顯著性P值，下三角為相關性系數R，*表示0.01

Note: The upper triangle is correlation saliencyP, the lower triangle is correlation coefficientsR, * means 0.01

表5 1999-2016年全國桑園面積與驅動因素的相關系數

注：*在0.05水平(雙側)上顯著相關，**在0.01水平(雙側)上顯著相關。

Note：*and**in the table indicated the significance of difference at 5 % and 1 % levels，respectively.

表6 桑園面積變化驅動力的特征值和主成分貢獻率

表7 桑園面積變化驅動力的3個主成分載荷矩陣

由表7可見，第一主成分(Z1)與、x4、x5、x6、x7、x8、x9、x10、x11、x12、x13相關性較大，第二主成分(Z2)與x9相關性較大，第三主成分(Z3)與x1相關性較大，相關系數皆大于0.70。

表8 回歸模型結果

3.5.4 主要驅動因子篩選 通過逐步回歸對主成分分析得出顯著影響桑園面積的10個指標(x1、x4、x5、x6、x7、x8、x9、x10、x11、x12、x13)進行進一步的篩選，結果剔除了6個共線性較高指標(x4、x5、x8、x9、x11、x13)，最終得到回歸方程(公式(3)，回歸模型訓練結果見表8)。

Y=6.670x1-6.977x6+134.667x7-1.692x12

(3)

上述模型揭示了自然(降雨量x1)、人口(15～64歲人口數量、65歲及以上人口數量x6)與經濟(第二產業生產總值x12)對桑園面積變化有顯著的指示作用，是各類驅動因子中最能解釋1999-2016年間桑園面積變化的驅動機制。

4 討 論

4.1 我國桑園空間分布的重心向南、向西移動

以桑園面積為指標，基于1996-2016的相關數據，通過對東部、中部、西部桑園面積變化的具體分析，可以將1996-2016年我國桑園面積變化特點及相關驅動力總結如下：從研究時間內來看，東部桑園面積總體減少，西部桑園面積總體增加，中部桑園面積無明顯變化。通過對全國桑園面積的重心計算可以看出，桑園面積的重心在研究期初先向西再向東移動，隨后向南再偏向西移動，總體趨勢是向西南方向移動。無論是從桑園面積數據的變化還是計算桑園面積的空間重心變化，都不難發現1999-2016年間我國桑園面積向南、向西部移動。2016年較2015年有輕微的向東移動的趨勢，這可能也暗示了我國桑園面積向西移動的驅動驅動力有所減弱，但向南轉移的趨勢卻一直未改變。這種變化基本與當前的蠶桑發展狀況相一致。短期內，四川以西地區，如西藏等地大面積發展蠶桑的條件尚不成熟，而廣東以南，如海南等地大面積發展蠶桑的雛形已經形成，十三五國家現代農業產業技術體系已經在海南建了現代蠶桑產業體系綜合試驗站。

4.2 我國桑園空間分布向降雨量多的地區轉移

在自然條件上，模型(公式3)表明桑園種植面積與降雨量呈顯著正相關關系，這與上述桑園整體布局往南遷移的結論相一致。因此，在當前的桑園栽培中，土壤水分管理技術不僅要考慮灌溉系統的規劃設計和建設，還要進一步加強排水系統的規劃設計和建設。

4.3 我國桑園空間分布向老齡化比較嚴重的地區轉移

在人口結構上，模型(公式3)表明桑園種植面積與15～64歲人口數量呈顯著負相關關系，而與和65歲及以上人口數量的顯著正相關關系，這表明桑樹種植區正在朝著老齡化比較嚴重的地區發展，這與上述桑園整體布局往西遷移的結論相一致。這也反映出了當前蠶桑產業的面臨的一個巨大問題——用工老年化。因此，在當前蠶桑生產模式下，需要進一步思考如何進一步利用機械化技術來取代人工進行種桑養蠶，以解決勞動力成本日益增長的問題。

4.4 我國桑園空間分布向第二產業生產總值較低的地區轉移

在經濟發展上，模型(公式3)表明桑園種植面積與第二產業生產總值呈顯著負相關關系。改革開放以來，國民經濟飛速增長，人們的物質生活水平不斷提高，工業化步伐加快[10]，城市用地的經濟收益遠遠大于桑園。同時，農業結構的調整，也使得桑園用地向相對具有更高的經濟收益用地[11]轉化。因此，在當前蠶桑產業發展狀態下，從供給側進一步進行結構性改革，結合現代新型農業技術，從蠶桑生產的各個環節入手，充分挖掘其潛在價值，比如在蠶桑生產環節充分利用桑枝、桑葉、桑果以及蠶、蠶蛹、蠶蛾、絲膠等開發高附加值的健康產品[12]，特別是要在桑樹的多元化利用上下功夫[13-14]。

4.5 政策制度是我國桑園空間分布格局變遷的重要驅動力

政策制度被認為是影響土地利用變化的重要驅動因素[15-16]。在政策制定上，2006年開始實施的“東桑西移”項目后，從數據可以看出，我國東部桑園面積呈線性減少，西部桑園面積呈線性增加，而且桑園面積的重心也逐漸向西南方向移動。由此可見，政策制度在調控桑園空間分布格局中起著不可估量的作用，是我國桑園空間分布格局變遷的重要驅動力。

5 結 論

我國桑園面積空間分布重心在1996-2016年間由北向南移動，且向西南偏移的趨勢明顯。其中，政策、自然、人口和經濟是影響我國桑園面積時空格局變遷的主要驅動因子。在政策方面，2006年開始實施“東桑西移”項目后，我國東部桑園面積呈線性減少，平均每年減少16 482.81 hm2，十年間的動態度為-4.94 %；西部桑園面積呈線性增加，年約增加桑園面積7924.69 hm2，十年間的動態度為1.96 %。在自然方面，我國桑園空間分布向降雨量多的地區轉移。在人口方面，我國桑園空間分布向老齡化比較嚴重的地區轉移。在經濟方面，我國桑園空間分布向第二產業生產總值較低的地區轉移。由此可見，桑園排水、種養輕簡化和蠶桑多元化發展是蠶桑產區地理變遷背景下所需要進一步重點關注的領域。