江蘇省農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)時(shí)空格局演變探析

張榮天 張贇

（揚(yáng)州大學(xué) 鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009；第一作者：nnuzrr@163.com）

作為世界人口大國(guó)，糧食安全一直都是我國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略問(wèn)題，同時(shí)這個(gè)問(wèn)題也受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注[1-2]。農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)不僅是反映人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在空間范圍內(nèi)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源的利用，也是了解作物種植結(jié)構(gòu)、類型和分布特征以及對(duì)作物種植結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化的基礎(chǔ)[3]。近年來(lái)，全球氣候變化對(duì)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了顯著影響[4-6]，科學(xué)掌握農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)具有重要意義[7]。農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的基本結(jié)構(gòu)，在多種因素作用下，其種植類型會(huì)進(jìn)行不同方式的重組，其演變也對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素利用效率及農(nóng)業(yè)滿足社會(huì)需要等方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響[8]。學(xué)者們從不同角度研究了農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)變化，可為相關(guān)部門(mén)決策提供參考[9]。吳文斌等[10]和劉煥軍等[11]發(fā)現(xiàn)，遙感技術(shù)的進(jìn)步雖能對(duì)種植結(jié)構(gòu)類型變動(dòng)提供有效方法，但其對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列以及大的空間尺度上的變化尚難分析。德國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)家杜能首次提出農(nóng)業(yè)區(qū)位論，系統(tǒng)分析農(nóng)業(yè)如何布局；后來(lái)從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度研究了農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題[12]。本研究以1980—2020 年江蘇省農(nóng)作物播種面積的統(tǒng)計(jì)資料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、快速聚類分析以及地理信息系統(tǒng)空間分析法，分析了40 年間江蘇省農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)時(shí)空變化特征及演變規(guī)律，可為新時(shí)期江蘇省農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整、合理布局提供理論依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究所需的數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《江蘇省農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒（1981—2021）》，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要包含：江蘇省農(nóng)作物總播種面積、糧食作物總播種面積，糧食作物中播種面積最大的小麥、水稻、玉米、大豆以及經(jīng)濟(jì)作物中播種面積最大的油料、蔬果類等種植面積和種植比例，以1980—2020 年為時(shí)間尺度，以地級(jí)市為空間尺度，分析40 年間江蘇省農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)時(shí)空演變特征。

1.2 研究方法

1.2.1 GIS 空間分析

地理信息系統(tǒng)GIS 具有很強(qiáng)的可視化顯示和空間分析功能[13]。本文以1980—2020 年江蘇省市級(jí)行政區(qū)劃圖、主要農(nóng)作物的種植類型和播種面積作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將40 年間江蘇省農(nóng)作物種植類型的空間分布通過(guò)ArcGIS10.2 軟件繪制，同時(shí)將江蘇省不同時(shí)期農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)以及時(shí)空演變特征通過(guò)GIS 可視化展現(xiàn)。

1.2.2 快速聚類分析

快速聚類分析是一組統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)，將研究對(duì)象劃分為相對(duì)同質(zhì)的組，可根據(jù)研究對(duì)象的特征進(jìn)行分類[14]。以1980—2020 年江蘇各市小麥、水稻、玉米、大豆、油料及蔬果類等主要農(nóng)作物的播種面積占農(nóng)作物總播種面積的百分比為樣本，占比大于30%的為單一種植型，小于30%的種植類型中從大到小組合，最多以3 種種植類型為上限，采用快速聚類分析法研究40 年間江蘇省農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)類型時(shí)空分布。

2 結(jié)果與分析

2.1 江蘇省農(nóng)作物播種面積變化特征

1980—2020 年江蘇省農(nóng)作物播種面積與糧食播種面積均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)（圖1）。其中，農(nóng)作物播種面積呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，從1980 年的861.9 萬(wàn)hm2下降到2020年的748.1 萬(wàn)hm2，降幅13.2%；而糧食播種面積在40年間呈現(xiàn)波動(dòng)式遞減趨勢(shì)，從1980 年的640.6 萬(wàn)hm2下降至2020 年的540.2 萬(wàn)hm2，降幅15.7%；其中1997—2003 年間下降趨勢(shì)顯著，占農(nóng)作物播種面積比重下降了11.5 個(gè)百分點(diǎn)；2004 年始呈現(xiàn)出小幅遞增趨勢(shì)，但相比1980 年，依然表現(xiàn)下降趨勢(shì)。具體來(lái)看，1980—1990 年農(nóng)作物播種面積和糧食作物播種面積變動(dòng)趨勢(shì)基本一致，其中農(nóng)作物播種面積下降了52.8萬(wàn)hm2，糧食作物播種面積下降了19.7 萬(wàn)hm2，兩者降幅差距較小。進(jìn)入2000 年以來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)提高，糧食作物單產(chǎn)提高，在滿足了馬斯洛層次理論中基本生存需求后，人民生活質(zhì)量不斷提升，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求更為多樣。2000—2020 年，江蘇省農(nóng)作物總播種面積增加了7.8 萬(wàn)hm2，而糧食作物播種面積卻下降了53.0 萬(wàn)hm2。

圖1 1980—2020 年江蘇省農(nóng)作物播種面積變化曲線

由圖2 可知，小麥、蔬果類播種面積40 年間呈顯著增長(zhǎng)趨勢(shì)，水稻、大豆播種面積呈下降趨勢(shì)，油料作物播種面積在2000 年時(shí)出現(xiàn)最高峰，呈倒“U”型變化，玉米播種面積基本保持穩(wěn)定狀態(tài)。具體變動(dòng)如下：小麥播種面積呈波動(dòng)式上升狀態(tài)，在2003 年出現(xiàn)最低值，1980—2003 年降幅為5.8%，2004—2020 年播種面積從160.12 萬(wàn)hm2增加到220.12 萬(wàn)hm2，增幅為37.5%；總體上看，1980—2020 年江蘇省小麥播種面積呈遞增趨勢(shì)，增幅為29.5%。1980—2020 年間水稻播種面積呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，其中1980—2003 年水稻播種面積呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)，下降了75.7 萬(wàn)hm2；2004—2020 年其播種面積又呈現(xiàn)出穩(wěn)步遞增趨勢(shì)，從184.09 萬(wàn)hm2增加到229.50 萬(wàn)hm2，增幅為24.7%。玉米播種面積40 年間基本保持穩(wěn)定，年平均播種面積保持在45.00 萬(wàn)hm2左右。大豆播種面積呈現(xiàn)穩(wěn)步下降趨勢(shì)，從1980 年32.52萬(wàn)hm2下降至2020 年19.64 萬(wàn)hm2，下降了39.6%。油料作物播種面積呈先增加后減少態(tài)勢(shì)。蔬果類作物是40 年間江蘇省播種面積增加最快的農(nóng)作物，播種面積由18.13 萬(wàn)hm2增加至144.38 萬(wàn)hm2。

圖2 1980—2020 年江蘇省主要農(nóng)作物播種面積變化

2.2 江蘇省主要農(nóng)作物種植比例變化情況

由圖3 可見(jiàn)，40 年間江蘇省糧食作物播種面積占農(nóng)作物播種面積的比例呈先下降后上升趨勢(shì)，而經(jīng)濟(jì)作物播種面積占比呈先增加后減少的趨勢(shì)。其中，小麥、水稻播種面積占比均在2003 年大幅度下降，小麥從1980 年的30.1%下降到2003 年的25.3%，之后有所提升，總體上小麥播種面積占比呈現(xiàn)緩慢遞增趨勢(shì)。水稻播種面積占比從1980 年到2003 年呈下降態(tài)勢(shì)，降幅為18.7 個(gè)百分點(diǎn)；2003—2020 年呈現(xiàn)一定的提升態(tài)勢(shì)，增幅為7.2 個(gè)百分點(diǎn)，水稻播種面積比例總體表現(xiàn)為下降趨勢(shì)。玉米播種面積比例較穩(wěn)定，保持在7.0%左右。大豆播種面積比例總體呈下降趨勢(shì)，由1980 年的5.8%下降至2020 年的2.7%。經(jīng)濟(jì)作物中，油料作物播種面積比例表現(xiàn)為倒“U”型演化趨勢(shì)，在2000 年達(dá)到峰值，占比高達(dá)14.2%，2000 年以后逐步下降；蔬果類作物播種面積比例呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，由1980 年的3.3%增加至2020 年的20.5%。

圖3 1980—2020 年江蘇省主要農(nóng)作物播種面積比例變化

2.3 江蘇省主要農(nóng)作物種植比例空間變化情況

選取1980、2020 年小麥、水稻、玉米、大豆、蔬果類和油料等江蘇省主要農(nóng)作物種植面積比例作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，基于GIS 空間分析平臺(tái)，繪制1980—2020 年江蘇省主要農(nóng)作物播種面積比例空間分布圖（圖4），對(duì)1980 年以來(lái)江蘇省主要農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)演化特征進(jìn)行空間化顯示。

圖4 1980—2020 江蘇省主要農(nóng)作物種植比例空間變化圖（單位：%）

由圖4 可見(jiàn)，小麥的種植區(qū)域相對(duì)較廣，1980 年整個(gè)蘇北以及蘇南的南京市、常州市種植比例相對(duì)較大，在15%~35%之間，其余城市種植比例相對(duì)偏低，蘇州市最低為9.5%。到2020 年，在所有城市的種植比例均有所增加，尤其是蘇中的揚(yáng)州市、蘇北的宿遷市、淮安市及連云港市，種植比例均大于35%，其中宿遷市達(dá)到最大的41.3%，而整個(gè)蘇南地區(qū)以及蘇中的泰州市和南通市，蘇北的徐州市及鹽城市，其種植比例維持在15%~35%之間。

由圖4 可見(jiàn)，水稻的種植區(qū)域分布最廣，1980 年除蘇南的鎮(zhèn)江市種植比例較小為10.2%外，其他城市種植比例均較大，尤其是蘇北的宿遷市、淮安市和鹽城市，種植比例分別達(dá)到55.1%、57.6%和70.7%，其次為蘇南的南京市和蘇州市，種植比例均超過(guò)35%。2020年江蘇省水稻種植比例相對(duì)平均，最大為蘇中的揚(yáng)州市（43.4%），最小為蘇北的鹽城市（30.9%），40 年間水稻種植比例變化最大的是蘇北的鹽城市。

玉米作為主要的糧食作物之一，對(duì)氣候和地區(qū)具有廣泛的適應(yīng)性，40 年間隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)快速發(fā)展，玉米的種植比例大幅度提高。由圖4 可見(jiàn)，1980 年僅蘇北的連云港市種植比例超過(guò)5%，整個(gè)蘇中地區(qū)均沒(méi)種植玉米，蘇南的常州市、無(wú)錫市以及蘇州市也未種植。2020 年江蘇省各市均有玉米種植，徐州市種植比例達(dá)到最大的15.7%，與1980 年相比增加近11 個(gè)百分點(diǎn)，蘇北地區(qū)的玉米種植比例占到整個(gè)江蘇省的72.9%。

由圖4 可見(jiàn)，40 年間大豆種植比例處于下滑趨勢(shì)，1980 年蘇北的連云港市和蘇中的南通市種植比例最大，分別達(dá)到12.3%和12.1%，蘇南的鎮(zhèn)江市和常州市種植比例也相對(duì)較大；到2020 年，蘇南、蘇中、蘇北地區(qū)大豆種植比例分別為8.5%、13.7%、10.3%，只有蘇中的南通市種植比例超過(guò)5%，其余城市種植比例均小于5%。

油料作物作為經(jīng)濟(jì)作物的一種，種植比例較小但全省均有分布。由圖4 可見(jiàn)，1980 年有6 個(gè)城市的種植比例在6%~10%之間，7 個(gè)城市的種植比例小于5%，種植比例最大的南京市與種植比例最小的徐州市相差8.7 個(gè)百分點(diǎn)。到2020 年，南京市、鎮(zhèn)江市以及南通市種植比例均超過(guò)10%，鹽城市、泰州市及常州市的種植比例介于5%~10%之間，其余地區(qū)的種植比例均小于5%，種植比例在不斷提高的同時(shí)，空間分布面積也在逐年縮減。

蔬果類作物作為江蘇省最主要的經(jīng)濟(jì)作物，空間分布變化十分明顯。隨著溫室大棚種植技術(shù)不斷發(fā)展，蔬果類作物播種受地域、季節(jié)等因素的限制越來(lái)越弱，單位面積產(chǎn)量逐年增高。由圖4 可見(jiàn)，1980 年徐州市、揚(yáng)州市、泰州市、鎮(zhèn)江市、常州市及無(wú)錫市的種植比例均在40%以上，南通市和蘇州市種植比例介于15%~40%之間，其余5 個(gè)城市的種植比例小于15%。到2020年，蘇南除鎮(zhèn)江市外，其余城市種植比例均保持在15%~40%之間。

2.4 江蘇省農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)類型時(shí)空變化

根據(jù)江蘇省農(nóng)作物總播種面積中小麥、水稻、玉米、大豆、油料以及蔬果類等主要作物百分比為樣本，運(yùn)用快速聚類法分析1980—2020 年江蘇省主要農(nóng)作物種植類型空間分布特征。根據(jù)快速聚類法分析結(jié)果和江蘇各市作物實(shí)際種植情況，將40 年間江蘇省農(nóng)作物種植類型劃分為單一小麥型、單一水稻型、單一蔬果型、小麥-水稻型、水稻-小麥型、蔬果-水稻型、水稻-小麥-油料型、水稻-小麥-蔬果型、水稻-小麥-玉米型、水稻-玉米-小麥型、水稻-玉米-蔬果型、小麥-水稻-蔬果型、小麥-水稻-玉米型、蔬果-水稻-油料型等14類（圖5）。由圖5 可見(jiàn)，1980—2020 年江蘇省農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)類型呈現(xiàn)多樣化，由單一類型逐漸向多種農(nóng)作物組合演變，種植結(jié)構(gòu)類型也在不斷優(yōu)化。1980 年蘇南和蘇中地區(qū)除南通市以外，均為單一水稻型，蘇北地區(qū)以小麥、水稻、玉米三種作物的不同組合為主。隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和農(nóng)業(yè)技術(shù)更新，糧食作物的比重不斷下降，經(jīng)濟(jì)作物的比重逐年增加，到2007 年江蘇省農(nóng)作物的種植類型達(dá)到7 種，表現(xiàn)出多樣化趨勢(shì)，各市不同程度增加了經(jīng)濟(jì)作物的種植比例。從空間分布來(lái)看，40 年來(lái)江蘇農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)正在不斷優(yōu)化和調(diào)整，整個(gè)蘇北地區(qū)由1980 年單一小麥型種植為主，逐漸演化為2020 年小麥、水稻、油料和蔬果類的多種組合型；蘇南、蘇中地區(qū)的蔬果類種植比例亦迅速增加。

圖5 1980—2020 年江蘇省農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)類型空間分布

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

1980 年以來(lái)江蘇省農(nóng)業(yè)技術(shù)取得了一定的進(jìn)步，農(nóng)作物單產(chǎn)快速增加，農(nóng)作物總播種面積與糧食作物播種面積整體呈下降趨勢(shì)，但經(jīng)濟(jì)作物播種面積呈上升趨勢(shì)，其中，小麥與水稻依然占據(jù)主要位置，油料作物播種面積呈現(xiàn)倒“U”型，蔬果類作物播種面積大幅上升。

由于水稻為江蘇省主產(chǎn)作物，40 年間其種植比例與空間變化范圍較小；玉米在整體播種面積相對(duì)穩(wěn)定的情況下，空間分布不斷增加；油料作物在40 年間呈現(xiàn)空間聚集態(tài)勢(shì)，蔬果類作物在空間分布上變化較小，但種植比例大幅提高。

從種植結(jié)構(gòu)類型時(shí)空演化來(lái)看，1980—2020 年江蘇種植結(jié)構(gòu)發(fā)生大幅度調(diào)整，從1980 年單一種植類型占主導(dǎo)演化為2020 年的組合種植類型占主導(dǎo)，其中，蘇北地區(qū)從單一小麥型種植為主逐漸演化為小麥、水稻、油料和蔬果類的多種組合型，而蘇南、蘇中蔬果類種植表現(xiàn)出持續(xù)增加態(tài)勢(shì)。

3.2 討論

影響農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)變化因素是多方面的，涉及政策調(diào)控、科技進(jìn)步、社會(huì)需求、經(jīng)濟(jì)效益以及自然條件等多因素綜合影響，也有研究表明，城鎮(zhèn)化、氣候變化也是影響農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)演變的主要因素[15]。綜合來(lái)看，影響1980 年以來(lái)江蘇省農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)時(shí)空變化的因素主要包括：1）農(nóng)業(yè)政策。1998 年以來(lái)，由于價(jià)格差異致使經(jīng)濟(jì)作物種植面積大幅度提升，即“減糧擴(kuò)經(jīng)”政策，糧食安全的保障程度取決于與種植結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的宏觀決策問(wèn)題，受糧價(jià)影響，迫使農(nóng)戶種植經(jīng)濟(jì)作物或遺棄原有土地，為減少相關(guān)影響，調(diào)整農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)帶動(dòng)糧食作物增產(chǎn)，但效果并不樂(lè)觀，反而影響糧食安全。2）技術(shù)進(jìn)步。農(nóng)業(yè)技術(shù)不斷進(jìn)步，使得農(nóng)作物的單產(chǎn)快速增加；同時(shí)物流成本降低，使得不同種植區(qū)間的作物需求交換提升。溫室技術(shù)的進(jìn)步，使得荒地進(jìn)一步得到有效利用，蔬果類已成為江蘇種植面積最大的經(jīng)濟(jì)作物。3）社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求。隨著社會(huì)不斷進(jìn)步，在滿足溫飽的基礎(chǔ)上，人們對(duì)生活質(zhì)量要求越來(lái)越高，致使經(jīng)濟(jì)價(jià)值更高的農(nóng)產(chǎn)品被大眾廣泛接受，造成種植結(jié)構(gòu)方面也逐漸趨向多樣化。

基于1980 年以來(lái)江蘇省農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)時(shí)空格局演變分析，結(jié)合當(dāng)前江蘇種植業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的主要思路，根據(jù)蘇南、蘇中及蘇北種植現(xiàn)狀及資源稟賦等差異，要按照“效率最大化”基本原則，積極發(fā)揮區(qū)域比較優(yōu)勢(shì)，著力提升優(yōu)勢(shì)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，因地制宜發(fā)展區(qū)域特色產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)。1）蘇南地區(qū)要充分利用近鄰長(zhǎng)三角大中城市的交通區(qū)位優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)、都市農(nóng)業(yè)等多種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新業(yè)態(tài)，大力推廣稻田綜合種養(yǎng)、立體種植等高效種養(yǎng)模式，推進(jìn)一二三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。2）蘇中地區(qū)要充分發(fā)揮沿江沿海、里下河水資源豐富優(yōu)勢(shì)和糧棉傳統(tǒng)種植優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)水稻種植面積穩(wěn)中有增，不斷強(qiáng)化良種良法配套、農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合，推進(jìn)蘇中地區(qū)全產(chǎn)業(yè)鏈開(kāi)發(fā)，形成區(qū)域種植規(guī)模效應(yīng)。3）蘇北地區(qū)要不斷加快推進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)提檔升級(jí)，探索農(nóng)業(yè)規(guī)模經(jīng)營(yíng)的模式路徑；重點(diǎn)突出糧食、蔬菜主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和中藥材等區(qū)域特色農(nóng)業(yè)發(fā)展，大力集成推廣綠色生產(chǎn)技術(shù)模式，強(qiáng)化綠色高產(chǎn)高效創(chuàng)建，增加綠色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品供給。