王 晶，肖海峰

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京 100083； 2.塔里木大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，新疆阿拉爾 843300)

0 引言

糧食是一種具有戰(zhàn)略意義的特殊商品[1]，糧食安全始終是關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定和國(guó)家自立的全局性重大戰(zhàn)略問(wèn)題[2]。美國(guó)學(xué)者布朗的《誰(shuí)來(lái)養(yǎng)活中國(guó)》使中國(guó)糧食問(wèn)題成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)[3]。當(dāng)前，我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，部分農(nóng)產(chǎn)品供求結(jié)構(gòu)性失衡問(wèn)題日益凸顯，如何在資源環(huán)境約束趨緊的背景下，優(yōu)化糧食品種結(jié)構(gòu)和區(qū)域布局，以保障國(guó)家糧食安全和有效供給，是未來(lái)農(nóng)業(yè)亟須解決的重要問(wèn)題。2016年國(guó)家相繼出臺(tái)《全國(guó)種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整規(guī)劃(2016-2020)》、《全國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化規(guī)劃(2016-2020)》等，提出調(diào)整優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)，提高糧食安全保障能力。新疆占國(guó)土面積的1/6，擁有中國(guó)面積最大的后備耕地資源[4]，亦可能成為我國(guó)糧食安全的戰(zhàn)略接替區(qū)，獨(dú)特的地域環(huán)境使該地區(qū)的糧食安全對(duì)邊疆民生及社會(huì)安定具有特殊意義。2016年新疆糧食種植面積226.67萬(wàn)hm2，產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)八連增，基本保證“區(qū)內(nèi)平衡，略有結(jié)余”，但是水資源結(jié)構(gòu)性短缺且效率偏低、生態(tài)環(huán)境脆弱且功能退化、糧食供求區(qū)域性矛盾突出、“糧棉爭(zhēng)地”“糧果爭(zhēng)地”品種結(jié)構(gòu)矛盾加劇等問(wèn)題使得新疆糧食安全讓人堪憂。因此，探討新疆糧食生產(chǎn)的時(shí)空變遷與布局優(yōu)化，對(duì)提高新疆糧食生產(chǎn)綜合能力和國(guó)家糧食安全具有重要意義。

科學(xué)合理的糧食生產(chǎn)格局是確保糧食安全的有效途徑，糧食生產(chǎn)時(shí)空變遷及布局優(yōu)化問(wèn)題是近年來(lái)學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點(diǎn)并已取得部分有價(jià)值的研究成果。在研究對(duì)象上，從國(guó)家、區(qū)域、省域等不同的空間尺度進(jìn)行研究，鄧宗兵[5]、徐志宇[6]等運(yùn)用GIS、空間自相關(guān)、重心遷移等方法對(duì)中國(guó)糧食生產(chǎn)空間布局的時(shí)空特征及驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析； 陳玉潔[7]、潘佩佩[8]等從區(qū)域尺度探討了東北西部、太湖流域糧食生產(chǎn)時(shí)空格局變化及糧食安全； 周立青[9]、張紅富[10]等運(yùn)用空間計(jì)量和數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法，從省域尺度探討了黑龍江和江蘇省糧食生產(chǎn)時(shí)空變化及動(dòng)因，還有學(xué)者研究了不同糧食品種的布局變遷問(wèn)題[11]。在研究方法上，描述性統(tǒng)計(jì)分析、聚類分析、回歸分析以及Moran′s I指數(shù)、空間重力、GIS等空間計(jì)量方法被廣泛應(yīng)用于宏觀或區(qū)域性糧食生產(chǎn)方面的研究[12-13]。在研究?jī)?nèi)容上，主要圍繞時(shí)空格局、空間集聚、地域差異及動(dòng)因方面。綜上，已有的研究成果對(duì)指導(dǎo)我國(guó)糧食生產(chǎn)和優(yōu)化布局具有一定指導(dǎo)意義，研究方法由描述性分析向空間計(jì)量分析轉(zhuǎn)變，研究區(qū)域由宏觀尺度向中微觀尺度轉(zhuǎn)變，但是對(duì)于縣域尺度等微觀層面的研究較少。因此，文章利用2000～2015年地區(qū)糧食生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，采用重心遷移、聚類分析和似無(wú)關(guān)方程組模型等方法，分析新疆糧食生產(chǎn)時(shí)空演化特征和驅(qū)動(dòng)因素，旨在為新疆糧食生產(chǎn)空間布局優(yōu)化、結(jié)構(gòu)調(diào)整及構(gòu)建區(qū)域糧食安全保障體系提供決策依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及說(shuō)明

該研究采用數(shù)據(jù)為2000～2015年新疆各縣市的時(shí)間序列和截面數(shù)據(jù)構(gòu)成的面板數(shù)據(jù)，為保持?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)一性和延續(xù)性，以新疆2015年行政單元為基準(zhǔn)，以85個(gè)縣(市)作為基本空間單元*將各地級(jí)市的市區(qū)范圍合并為市轄區(qū)統(tǒng)一分析，其所轄的其他縣域單獨(dú)分析，由于2007年縣域行政區(qū)劃大幅調(diào)整，米泉市與烏魯木齊東山區(qū)合并設(shè)立米東區(qū)，為保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性和可比性，剔出米泉市，將烏魯木齊市轄區(qū)作為獨(dú)立單元； 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)為跨區(qū)域地理單元，暫不對(duì)其進(jìn)行研究，各縣市主要糧食作物生產(chǎn)、要素投入、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面的數(shù)據(jù)來(lái)源于《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》和《新疆調(diào)查年鑒》，其中統(tǒng)計(jì)資料中沒(méi)有提供不同糧食作物化肥施用量、有效灌溉面積數(shù)據(jù)，這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)根據(jù)各縣市糧食作物種植比重、化肥施用量(折純)、有效灌溉面積估算得到。農(nóng)作物成本收益方面數(shù)據(jù)來(lái)源于《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》和《新疆農(nóng)牧產(chǎn)品成本收益資料匯編》。此外，人口、面積、產(chǎn)量等因時(shí)間和地區(qū)差異采用不同量綱，將該類數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為相同的度量單位便于后期分析。

1.2 研究方法

1.2.1 重心遷移模型

糧食生產(chǎn)重心在時(shí)序上的空間遷移說(shuō)明區(qū)域糧食生產(chǎn)的不均衡性，亦體現(xiàn)糧食生產(chǎn)的時(shí)空分布格局。重心遷移方向表明某區(qū)域范圍內(nèi)是糧食生產(chǎn)的聚集，而遷移距離則表明糧食生產(chǎn)的均衡程度，其計(jì)算公式為：

(1)

式(1)中，xi、yi為第i單元的經(jīng)度和緯度坐標(biāo)，該坐標(biāo)取各單元的中心；λi為i單元糧食產(chǎn)量；X、Y為糧食重心坐標(biāo)；d為重心遷移距離。

1.2.2 聚類分析

聚類分析是研究多要素樣本分類的基本方法，其基本思路是根據(jù)樣本數(shù)值特征的相似性或差異性，定量確定樣本之間的親疏關(guān)系，進(jìn)而根據(jù)親疏程度對(duì)樣本進(jìn)行聚類。常見(jiàn)的聚類分析主要有絕對(duì)值距離、歐式距離、明科夫斯基距離、切比雪夫距離等。該研究采用相似系數(shù)對(duì)單元進(jìn)行系統(tǒng)聚類。

(2)

1.2.3 似無(wú)關(guān)方程組模型

糧食生產(chǎn)的空間布局變化是多因素綜合作用的結(jié)果，既受自然環(huán)境、要素投入、技術(shù)水平等內(nèi)生因素影響，也與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和市場(chǎng)因素相關(guān)。該文采用2000～2015年新疆糧食生產(chǎn)面板數(shù)據(jù)，選取耕地面積、農(nóng)機(jī)總動(dòng)力、化肥施用量、有效灌溉面積、非農(nóng)就業(yè)機(jī)會(huì)、城鎮(zhèn)化水平、受災(zāi)面積、糧食單產(chǎn)、棉花種植比重、畜牧業(yè)產(chǎn)值比重等變量，構(gòu)建SUR模型分析水稻、小麥、玉米、豆類、薯類5種糧食作物生產(chǎn)空間布局變化的動(dòng)因。由于SUR考慮了方程間的誤差相關(guān)，參數(shù)估計(jì)方差較小，因此比單方程OLS估計(jì)結(jié)果更有效。

(3)

式(3)中，Yit為被解釋變量“糧食作物種植比重”；Xit為一系列解釋變量；ai為截距項(xiàng)；βi為要素、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等變量的參數(shù)；εit為誤差項(xiàng)。變量含義見(jiàn)表1。

表1 變量名稱及含義

類型變量名稱符號(hào)含義賦值單位被解釋變量糧食作物種植比重Y1-Y5農(nóng)作物種植面積/農(nóng)作物總播種面積連續(xù)變量，%要素投入人均耕地面積X1年末耕地面積/年末總?cè)丝谶B續(xù)變量，hm2/人單位面積農(nóng)機(jī)總動(dòng)力X2農(nóng)機(jī)總動(dòng)力/農(nóng)作物總播種面積連續(xù)變量，kW·h/萬(wàn)hm2化肥施用量折純X31-X35農(nóng)作物種植比重×化肥施用量折純連續(xù)變量，t有效灌溉面積X41-X45農(nóng)作物種植比重×有效灌溉面積連續(xù)變量，萬(wàn)hm2社會(huì)經(jīng)濟(jì)非農(nóng)就業(yè)機(jī)會(huì)X5(鄉(xiāng)村從業(yè)人員—農(nóng)林牧漁從業(yè)人員)/鄉(xiāng)村從業(yè)人員連續(xù)變量，%城鎮(zhèn)化水平X6非農(nóng)人口/年末總?cè)丝谶B續(xù)變量，%環(huán)境要素受災(zāi)面積X7旱災(zāi)、水災(zāi)等自然災(zāi)害減產(chǎn)一成以上農(nóng)作物播種面積連續(xù)變量，hm2技術(shù)水平糧食單產(chǎn)水平X81-X85農(nóng)作物產(chǎn)量/農(nóng)作物播種面積連續(xù)變量，kg/hm2市場(chǎng)要素棉花種植比重X9棉花種植面積/農(nóng)作物總播種面積連續(xù)變量，%畜牧業(yè)產(chǎn)值比重X10畜牧業(yè)產(chǎn)值/農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值連續(xù)變量，%

2 新疆糧食生產(chǎn)時(shí)空演化特征分析

2.1 時(shí)序變化特征

新疆糧食總產(chǎn)量呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，由2000年的808.60萬(wàn)t增加到2015年的1 501.30萬(wàn)t，人均糧食占有量從407.12人/kg提高到653.00人/kg，全國(guó)排位僅次于糧食生產(chǎn)大省黑龍江、吉林和內(nèi)蒙古，位居第4位。受20世紀(jì)90年代末糧食生產(chǎn)戰(zhàn)略性結(jié)構(gòu)調(diào)整影響， 2001年、2003年總產(chǎn)出現(xiàn)短暫減產(chǎn)。不同糧食作物變化趨勢(shì)差異顯著(圖1)：(1)因資源稟賦及區(qū)域差異，小麥和玉米始終是新疆最主要的糧食作物，并呈現(xiàn)交替上升趨勢(shì)， 2008年之前為小幅交替上升階段，產(chǎn)出差異較小， 2008～2010年大幅交替上升，產(chǎn)出差異高達(dá)201.88萬(wàn)t， 2011年之后趨于穩(wěn)定性交替上升階段； (2)水稻、薯類、豆類產(chǎn)量在糧食產(chǎn)量中比重較小，水稻多年穩(wěn)定在60萬(wàn)t產(chǎn)出水平，薯類呈連續(xù)性小幅波動(dòng)上升趨勢(shì)，而豆類產(chǎn)量則呈波動(dòng)性下降趨勢(shì)，且2006～2009年產(chǎn)出波幅顯著，之后逐步趨于穩(wěn)定。

2000年以來(lái)，糧食播種面積呈現(xiàn)“減少—增加”態(tài)勢(shì)，主要糧食作物播種面積變化差異顯著：(1)玉米、小麥整體呈持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，其中玉米播種面積從2000年的38.245萬(wàn)hm2增加到96.187萬(wàn)hm2，增幅高達(dá)251.50%。(2)豆類、水稻播種面積呈波動(dòng)性下滑趨勢(shì)，分別在2012年、2015年降到16年間最低值，薯類面積在2011年達(dá)到最高值后持續(xù)下降(圖2)。從農(nóng)作物種植比重來(lái)看，糧食占耕地面積比重從42.66%下降到38.64%，新增耕地向棉花、特色林果、蔬菜等作物傾斜，相對(duì)收益和政策引導(dǎo)是部分農(nóng)戶轉(zhuǎn)產(chǎn)的主要誘因。主要作物的種植結(jié)構(gòu)變化差異顯著(圖3)：(1)小麥播種面積比重從2000年的峰值(24.76%)一路下跌至2007年最低值(14.43%)，種植優(yōu)勢(shì)略有下降； (2)玉米播種面積比重呈波動(dòng)性上升趨勢(shì)，并在2012年達(dá)到峰值(17.67%)，優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯； (3)豆類、水稻比重與產(chǎn)量呈相似變化特征，呈緩慢下滑趨勢(shì)，而薯類呈現(xiàn)“上升—下降”趨勢(shì)。

總體來(lái)看，小麥和玉米是新疆最主要的糧食作物，但是小麥優(yōu)勢(shì)地位略有下降，玉米增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯，豆類、水稻、薯類非區(qū)域性主糧，優(yōu)勢(shì)亦有所下降。

圖1 新疆主要糧食作物產(chǎn)量變化 圖2 新疆糧食播種面積變化

圖3 糧食作物結(jié)構(gòu)變化 圖4 南北疆糧食產(chǎn)量差異

2.2 空間演化特征

從宏觀尺度看(圖4)，新疆傳統(tǒng)的“北牧南耕”農(nóng)業(yè)格局被打破，北疆超過(guò)南疆成為重要的糧食產(chǎn)區(qū)，北疆分布于沿天山一線的伊犁、塔城、昌吉3地，南疆分布于喀什、阿克蘇、和田等綠洲農(nóng)業(yè)區(qū)。不同糧食作物結(jié)構(gòu)差異顯著，南疆小麥生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)顯著，從2009年開(kāi)始北疆超過(guò)南疆，近年保持較為穩(wěn)定的雙中心態(tài)勢(shì)； 北疆玉米產(chǎn)量從2007年反超北疆，差值急劇擴(kuò)大，是導(dǎo)致南北疆糧食產(chǎn)量逐年擴(kuò)大的主要驅(qū)動(dòng)因素； 南疆阿克蘇和北疆伊犁地區(qū)的水稻產(chǎn)量占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，南疆呈弱化趨勢(shì)； 北疆豆類、薯類占據(jù)明顯地域優(yōu)勢(shì)，豆類主要分布在伊犁地區(qū)，薯類主要分布在昌吉、阿勒泰地區(qū)，整體亦呈弱化趨勢(shì)。此外，人均糧食占有量區(qū)域差異增大，南北疆人均糧食占有量差值從2000年的-60.57萬(wàn)t提高到354.38 萬(wàn)t， 2007年北疆超過(guò)南疆并呈逐年擴(kuò)大趨勢(shì)，一般余糧區(qū)從7個(gè)地州減少到3個(gè)，糧食主產(chǎn)區(qū)則增加為7個(gè)，區(qū)域糧食供給率顯著提高，缺糧區(qū)從2000年的26個(gè)減少為16個(gè)，主要分布在人口較密集且開(kāi)發(fā)強(qiáng)度較高的北疆、東疆等城市化地區(qū)，區(qū)域性糧食主產(chǎn)區(qū)由13個(gè)增加到55個(gè)，由點(diǎn)狀松散型分布向天山南北兩帶集中分布過(guò)渡。

表2 2000～2015年新疆糧食作物生產(chǎn)重心遷移變化

20002005201020152000200520102015糧食緯度41 73°41 66°42 53°42 95°玉米緯度41 48°41 61°42 69°43 43°經(jīng)度81 90°81 62°82 24°82 53°經(jīng)度81 37°81 30°82 11°82 59°移動(dòng)方向-西南東北東北移動(dòng)方向-西北東北東北移動(dòng)距離(km)-24 5493 37145 37移動(dòng)距離(km)-15 60147 92239 08水稻緯度41 18°41 04°41 86°41 97°豆類緯度44 26°44 85°42 63°42 48°經(jīng)度80 59°80 22°81 38°81 08°經(jīng)度84 61°84 26°81 92°82 09°移動(dòng)方向-西南東北東北移動(dòng)方向-西北西南西南移動(dòng)距離(km)-34 73100 3396 95移動(dòng)距離(km)-71 31283 15284 31小麥緯度41 76°41 49°42 38°42 30°薯類緯度43 69°43 75°42 59°42 75°經(jīng)度82 06°81 66°82 35°82 50°經(jīng)度86 18°86 15°84 23°84 93°移動(dòng)方向-西南東北東北移動(dòng)方向-西北西南西南移動(dòng)距離(km)-44 8573 0670 27移動(dòng)距離(km)-7 10200 20145 71

從糧食作物重心遷移變化進(jìn)一步分析糧食作物的空間演化趨勢(shì)(表2)，新疆糧食生產(chǎn)重心沿西南向東北方向移動(dòng)145.37km，由南疆阿克蘇地區(qū)拜城縣移至北疆伊犁州特克斯縣，緯向變化大于徑向變化； 人口重心沿西北方向移動(dòng)425.90km，由南疆巴州和碩縣移至阿克蘇地區(qū)拜城縣，經(jīng)向變化大于緯向變化，糧食生產(chǎn)重心與人口重心的距離由2000年的490.78km縮小到2015年的125.21km，隨著糧食重心的北移，糧食產(chǎn)銷區(qū)調(diào)運(yùn)空間距離進(jìn)一步縮小，未來(lái)以伊犁地區(qū)向南疆人口密集區(qū)“北糧南運(yùn)”的趨勢(shì)可能進(jìn)一步增強(qiáng)。水稻生產(chǎn)重心在(80.22°E～81.38°E； 41.04°N～41.97°N)之間變動(dòng)，向東北方向移動(dòng)96.95km，在溫宿縣、阿克蘇市、拜城縣間移動(dòng)； 小麥生產(chǎn)重心在(81.66°E～82.50°E； 41.49°N～42.38°N)之間變動(dòng)，沿“西南—東北”方向移動(dòng)70.27km，在阿克蘇地區(qū)拜城縣、新和縣間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，重心移動(dòng)范圍小于水稻，生產(chǎn)集中度和穩(wěn)定性更強(qiáng)； 玉米生產(chǎn)重心在(81.30°E～82.59°E； 41.48°N～43.43°N)之間變動(dòng)，向東北方向移動(dòng)239.08km，在拜城縣、特克斯縣、新源縣間移動(dòng)，空間位移范圍較大，生產(chǎn)重心波動(dòng)性和不均衡性增強(qiáng)； 豆類生產(chǎn)重心在(81.92°E～84.61°E； 42.48°N～44.85°N)之間變動(dòng)，沿西南方向移動(dòng)284.31km，在烏蘇市、特克斯縣間移動(dòng)； 薯類生產(chǎn)重心在(84.23°E～86.18°E； 42.59°N～43.75°N)之間變動(dòng)，向西南方向移動(dòng)145.71km，在新源縣、吉木薩爾縣間移動(dòng)。

從微觀尺度(圖5)分析新疆縣域糧食生產(chǎn)空間格局變化。運(yùn)用系統(tǒng)聚類分析方法進(jìn)一步分析，以5種糧食作物播種面積比重為主要指標(biāo)，采用Stata11.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，經(jīng)過(guò)多次迭代最終確定6個(gè)類型，并用ArcGIS空間插值法可視化表達(dá)2000年、2015年糧食作物空間變遷特征。

圖5 新疆糧食生產(chǎn)空間格局變化

在85個(gè)地域單元中：(1)小麥為主、玉米為輔類型區(qū)從26個(gè)減少到18個(gè)，空間范圍大幅縮小但空間集聚特征逐漸凸顯，集中分布于新疆東北部、伊犁河谷、喀什綠洲與和田綠洲； (2)玉米、小麥并重區(qū)從9個(gè)增加到27個(gè)，空間范圍急劇擴(kuò)大且集聚趨勢(shì)明顯，集中分布于沿天山北坡中西部和塔里木盆地南緣，原分布于和田河、喀什噶爾河、葉爾羌河灌區(qū)屬于第一類型區(qū)的部分縣市因玉米播種范圍的擴(kuò)大，逐漸被玉米、小麥并重區(qū)取代，特別是伊犁河灌區(qū)和塔城地區(qū)的塔城市、伊寧市、額敏縣、托里縣和裕民縣等逐漸成為新的玉米、小麥并重區(qū)，且玉米種植面積急劇擴(kuò)大；(3)水稻優(yōu)勢(shì)區(qū)空間格局較為穩(wěn)定，縣(市)數(shù)量和區(qū)域均未發(fā)生顯著變化，呈區(qū)域性集中態(tài)勢(shì)，集中分布于大陸性冰川融水或地表徑流較充足的烏魯木齊市、察布查爾錫伯族自治縣、溫宿縣、烏什縣、和田縣和于田縣； (4)豆類優(yōu)勢(shì)區(qū)由6個(gè)減少到5個(gè)，空間范圍略有縮小，部分縣(市)逐漸被玉米取代，點(diǎn)狀分布于木壘哈薩克自治縣、鞏留縣、澤普縣、葉城縣等地，主要為海拔較高、無(wú)霜期短，且土地較為貧瘠的丘陵或荒漠地區(qū)； (5)薯類優(yōu)勢(shì)區(qū)由2個(gè)減少到1個(gè)，僅分布于烏魯木齊縣； (6)糧食作物弱勢(shì)區(qū)由36個(gè)減少到28個(gè)，但集聚趨勢(shì)愈加明顯，原分布區(qū)域沿天山南北麓呈“剪刀”狀分布，現(xiàn)在逐漸形成準(zhǔn)噶爾盆地西緣、吐哈盆地和塔里木河流域三大區(qū)域，前兩個(gè)區(qū)域是以工業(yè)化和城鎮(zhèn)化開(kāi)發(fā)為主的城市化地區(qū)，因干旱區(qū)建設(shè)用地占用耕地空間和水資源，糧食作物空間范圍持續(xù)下降，塔里木河流域耕地、光照、水源等農(nóng)業(yè)發(fā)展條件較好，逐步形成林果業(yè)(蘋果、紅棗、梨、核桃等)、特色農(nóng)作物(番茄、辣椒等)和棉花等區(qū)域性經(jīng)濟(jì)作物主產(chǎn)區(qū)，糧食作物優(yōu)勢(shì)不顯著，而昌吉市、呼圖壁、瑪納斯縣、布爾津縣、福?？h、哈巴河等地逐漸被玉米、小麥并重區(qū)取代。

3 新疆糧食生產(chǎn)空間格局變遷影響因素分析

3.1 模型檢驗(yàn)與回歸結(jié)果

面板數(shù)據(jù)兼具截面數(shù)據(jù)和時(shí)序數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，樣本量較大，在解決遺漏變量和觀測(cè)多樣本動(dòng)態(tài)行為方面有明顯優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也存在異方差、多重共線性和時(shí)序相關(guān)等問(wèn)題，為提高參數(shù)估計(jì)結(jié)果的有效性，該文用統(tǒng)計(jì)分析軟件Stata11.1分別用PM、FE和RE模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸和檢驗(yàn)，做處理和檢驗(yàn)： (1)對(duì)連續(xù)變量取對(duì)數(shù)以減弱模型分析中的異方差性，雖然不能徹底消除，但在一定程度上可以提高估計(jì)結(jié)果的有效性； (2)為消除變量間的多重共線性問(wèn)題，將農(nóng)機(jī)總動(dòng)力、化肥施用量(折純)等指標(biāo)除以農(nóng)作物播種面積進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，同時(shí)用方差膨脹因子VIF檢驗(yàn)變量的多重共線性，結(jié)果顯示VIF變動(dòng)區(qū)間為[1.08， 4.12]，Mean VIF=2.67，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，模型變量不存在顯著的多重共線性； (3)在平衡面板數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建SUR模型，分別進(jìn)行最小二乘回歸、固定效應(yīng)回歸和隨機(jī)效應(yīng)回歸，首先構(gòu)建最小二乘虛擬變量模型，結(jié)果顯示個(gè)體虛擬變量的顯著性P值均小于0.05，即FE回歸優(yōu)于PM回歸，然后將時(shí)間變量加入固定效應(yīng)模型，其P值均大于0.05，即模型不包含時(shí)間效應(yīng)，最后豪斯曼檢驗(yàn)結(jié)果顯示，顯著性P值(Prob>chi2=0.00)低于5%，即FE參數(shù)估計(jì)結(jié)果比RE更有效。似乎無(wú)關(guān)方程組模型的固定效應(yīng)回歸結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 固定效應(yīng)模型估計(jì)結(jié)果

VariableRiceWheatCornBeansPotatoesCoef P>|t|Coef P>|t|Coef P>|t|Coef P>|t|Coef P>|t|C10 80(4 79)0 0017 60(8 84)0 0020 30(20 85)0 00-0 37(-0 85)0 40-0 59(-3 50)0 00X10 95(5 80)???0 007 59(5 76)???0 009 33(10 31)???0 000 98(2 16)??0 030 01(0 07)0 95X2-0 00(-3 32)???0 00-0 00(-2 91)???0 00-0 00(-6 15)???0 000 00(0 21)0 830 00(1 93)?0 06X3-0 00(-5 37)???0 000 00(1 89)???0 060 00(1 12)0 26-0 00(-13 01)???0 000 00(0 84)0 40X42 43(31 30)???0 000 80(11 49)???0 001 05(14 71)???0 004 41(39 97)???0 002 81(32 23)???0 00X5-0 03(-6 62)???0 00-0 08(-2 35)??0 020 00(0 12)0 91-0 03(-2 59)???0 000 01(1 66)0 11X60 00(5 27)???0 000 04(5 04)???0 000 05(9 35)???0 000 01(2 26)??0 02-0 00(-0 01)0 99X7-0 00(-3 79)???0 00—0 00(-2 65)???0 00-0 00(-3 88)???0 00-0 00(-4 08)???0 00-0 00(-1 81)?0 07X80 00(8 36)???0 000 00(2 07)??0 040 00(3 57)???0 000 00(0 16)0 87-0 00(-1 75)?0 08X9-0 01(-6 63)???0 00-0 19(-13 77)???0 00-0 16(-16 50)???0 00-0 00(-0 06)0 96-0 00(-0 71)0 48X10-0 02(-5 60)???0 000 15(6 72)???0 00-0 18(-12 25)???0 000 05(5 86)???0 000 02(7 19)???0 00ObsR-sqF-StatPEquation113600 8220638 870 00Equation213600 4565142 410 00Equation313600 5832228 540 00Equation413600 7292384 740 00Equation513600 6604285 530 00 注：?、??、???分別表示在10%、5%和1%水平上統(tǒng)計(jì)顯著

3.2 結(jié)果分析

(1)人均耕地面積、有效灌溉面積、城鎮(zhèn)化水平、單產(chǎn)水平對(duì)水稻種植具有顯著的正向影響。新疆可墾荒地資源約700萬(wàn)hm2，宜農(nóng)荒地487萬(wàn)hm2，占全國(guó)比重的13.8%，人均耕地為全國(guó)的兩倍，較為豐富的土地為糧食種植面積的擴(kuò)大提供資源保障； 新疆為綠洲農(nóng)業(yè)和灌溉農(nóng)業(yè)，各類糧食作物種植高度依賴水資源及農(nóng)田水利設(shè)施，新疆不均衡的水資源分布對(duì)水稻的空間布局影響很大，水稻優(yōu)勢(shì)區(qū)均分布在水源充足、農(nóng)田水利設(shè)施較完備的綠洲農(nóng)業(yè)區(qū)，有利于種植比重和區(qū)域性集聚效應(yīng)的提高； 隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，本地市場(chǎng)對(duì)水稻、小麥、玉米等農(nóng)產(chǎn)品需求進(jìn)一步加大，進(jìn)而影響糧食種植； 節(jié)水抗草品種改良、旱地直播、機(jī)械收割及科學(xué)施肥灌溉等種植技術(shù)的推廣，在一定程度上可提高單產(chǎn)，激發(fā)農(nóng)戶生產(chǎn)積極性。農(nóng)機(jī)總動(dòng)力、化肥施用量、非農(nóng)就業(yè)機(jī)會(huì)、受災(zāi)面積、棉花種植比重、畜牧業(yè)產(chǎn)值比重等對(duì)水稻種植具有負(fù)向影響。農(nóng)機(jī)總動(dòng)力對(duì)水稻、小麥、玉米等作物的種植影響為負(fù)，內(nèi)因在于農(nóng)業(yè)機(jī)械在糧食作物和棉花、林果等經(jīng)濟(jì)作物間的不均衡分配，導(dǎo)致主糧作物單位面積平均農(nóng)機(jī)總動(dòng)力投入不足，且存在機(jī)械作業(yè)費(fèi)、排灌費(fèi)等生產(chǎn)成本上升等問(wèn)題，抑制其種植比重的增加，而對(duì)耕種收農(nóng)機(jī)化率偏低的豆類、薯類未產(chǎn)生負(fù)面影響； 新疆主要糧食作物的化肥施用量已處于較高水平，持續(xù)的投入對(duì)糧食作物種植的積極作用已開(kāi)始弱化，并在水稻、豆類種植中體現(xiàn)出來(lái)； 從2016年伊犁州直農(nóng)產(chǎn)品成本收益情況來(lái)看，水稻種植的人工成本為7 417.09元/hm2，較同期玉米生產(chǎn)高出89.53%，較高的非農(nóng)就業(yè)機(jī)會(huì)導(dǎo)致更多勞動(dòng)力流向其他高報(bào)酬產(chǎn)業(yè)，雇工費(fèi)用持續(xù)上漲不利于水稻種植，這種負(fù)面影響在小麥、豆類種植中亦開(kāi)始顯現(xiàn)。

(2)人均耕地面積、化肥施用量、有效灌溉面積、城鎮(zhèn)化水平、單產(chǎn)水平和畜牧業(yè)產(chǎn)值比重對(duì)小麥種植具有顯著的正向影響。近年來(lái)，小麥節(jié)水滴灌技術(shù)在新疆大范圍推廣應(yīng)用，有效提高水資源利用率，小麥農(nóng)藥拌種、精量半精量播種、“井字形”播種、機(jī)械均播、縮行條播等高產(chǎn)栽培技術(shù)模式的推廣，為提高小麥單產(chǎn)和節(jié)本增效提供技術(shù)支撐，均有助于提高小麥種植； 畜牧業(yè)的快速發(fā)展增加了牧區(qū)對(duì)秸稈等飼草料的需求和區(qū)間調(diào)運(yùn)，有利于推動(dòng)小麥生產(chǎn)和畜牧業(yè)的互補(bǔ)性。農(nóng)機(jī)總動(dòng)力、非農(nóng)就業(yè)機(jī)會(huì)、農(nóng)作物受災(zāi)面積、棉花種植比重等對(duì)小麥種植具有顯著負(fù)向影響。新疆為自然災(zāi)害多發(fā)頻發(fā)地區(qū)，季節(jié)性、災(zāi)害共生性和伴生性較為顯著，局地暴雨洪水、融雪型洪水及衍生地質(zhì)災(zāi)害、大風(fēng)及沙塵暴、冰雹、寒潮、雪災(zāi)等氣象災(zāi)害給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失， 2000年以來(lái)的農(nóng)業(yè)受災(zāi)面積呈波動(dòng)性上升趨勢(shì)，應(yīng)給予重點(diǎn)關(guān)注； 因光熱資源優(yōu)勢(shì)、市場(chǎng)因素和長(zhǎng)期的種植習(xí)慣，農(nóng)戶更愿意種植經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較好的棉花，糧棉“爭(zhēng)水、爭(zhēng)地、爭(zhēng)肥”矛盾愈加凸顯，這必然會(huì)降低糧食作物的種植面積，尤其對(duì)小麥、玉米、水稻等產(chǎn)生消極影響。

(3)人均耕地面積、有效灌溉面積、城鎮(zhèn)化水平、單產(chǎn)水平對(duì)玉米種植具有顯著的正向影響。新疆有效灌溉面積從2000年的312.151萬(wàn)hm2增長(zhǎng)至2015年的381.223萬(wàn)hm2， 2014年玉米種植的水澆地比重在南北疆地區(qū)分別高達(dá)100%和85.7%，并略高于同期小麥比重，光熱資源優(yōu)勢(shì)、水資源有效供給以及滴灌、水肥一體等農(nóng)業(yè)技術(shù)，使玉米單產(chǎn)保持較高水平，而新疆玉米的凈利潤(rùn)從2000年的2 571.06元/hm2上漲到2011年的6 076.46元/hm2，顯著高于其他糧食作物，農(nóng)戶更傾向于種植產(chǎn)量更高并帶來(lái)更多預(yù)期收益的玉米，進(jìn)而增加玉米種植比重。對(duì)玉米種植具有顯著負(fù)向影響的因素為農(nóng)機(jī)總動(dòng)力、受災(zāi)面積、棉花種植比重和畜牧業(yè)產(chǎn)值比重，值得關(guān)注的是，畜牧業(yè)發(fā)展并未與玉米生產(chǎn)形成協(xié)同互補(bǔ)的關(guān)系，可能的原因是：一方面玉米生產(chǎn)以籽粒玉米為主，從2016年才開(kāi)始推行的青貯玉米耕地補(bǔ)貼政策尚未對(duì)糧食作物結(jié)構(gòu)調(diào)整起到顯著作用，另一方面，新疆畜牧業(yè)對(duì)農(nóng)作物秸稈高效利用尚處起步階段，青貯、黃貯等技術(shù)和設(shè)備設(shè)施不完善，不能實(shí)現(xiàn)與玉米產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和有效對(duì)接。

(4)有效灌溉面積和畜牧業(yè)產(chǎn)值比重對(duì)豆類、薯類均有顯著的正向影響，豆類、薯類呈現(xiàn)農(nóng)戶小規(guī)模分散種植特征，種植區(qū)域與畜牧業(yè)主產(chǎn)區(qū)空間重合度較高，有利于農(nóng)作物副產(chǎn)品就近轉(zhuǎn)化為飼草料，從而增加農(nóng)作物種植比重； 受災(zāi)面積則對(duì)兩者均產(chǎn)生顯著負(fù)面影響。

農(nóng)機(jī)總動(dòng)力對(duì)薯類種植有顯著正向影響，原因在于薯類種植空間布局與主糧可形成互補(bǔ)，且具有耐貧瘠、耐干旱和耐鹽堿的生長(zhǎng)習(xí)性，現(xiàn)有農(nóng)業(yè)機(jī)械可充分滿足薯類的種植需求，而單產(chǎn)水平則對(duì)其有消極影響，說(shuō)明雖然薯類未來(lái)可能以第四大主糧成為種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要替代作物，但是品種改良、施肥灌溉、病蟲害防治等關(guān)鍵技術(shù)尚未配套，進(jìn)而影響薯類種植。

4 結(jié)論與啟示

該文運(yùn)用重心遷移模型、聚類分析法和似無(wú)關(guān)方程組模型，分析了新疆糧食生產(chǎn)的時(shí)空演化特征及空間格局的影響因素，有幾點(diǎn)結(jié)論。

(1)2000年以來(lái)，新疆糧食總產(chǎn)呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，播種面積呈現(xiàn)“減少—增加”態(tài)勢(shì)，不同糧食作物變化差異顯著。小麥和玉米是新疆最主要的糧食作物，但是小麥優(yōu)勢(shì)地位略有下降，玉米增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯，豆類、水稻、薯類是非區(qū)域性主糧，并呈下降趨勢(shì)。

(2)新疆已打破“北牧南耕”傳統(tǒng)格局，北疆糧食產(chǎn)區(qū)集中在沿天山一線的伊犁、塔城和昌吉3個(gè)地區(qū)，南疆則主要分布在喀什、阿克蘇、和田等綠洲農(nóng)業(yè)區(qū)。人均糧食占有量區(qū)域差異增大，糧食生產(chǎn)重心與人口重心距離縮小，未來(lái)以伊犁地區(qū)向南疆人口密集區(qū)“北糧南運(yùn)”的趨勢(shì)可能進(jìn)一步增強(qiáng)。

(3)新疆糧食生產(chǎn)的空間集聚特征發(fā)生顯著變化，小麥為主、玉米為輔類型區(qū)空間范圍大幅縮小但集聚特征逐漸凸顯，集中分布于新疆東北部、伊犁河谷、喀什綠洲與和田綠洲； 玉米、小麥并重區(qū)空間范圍急劇擴(kuò)大且集聚趨勢(shì)明顯，集中分布于沿天山北坡中西部和塔里木盆地南緣； 水稻優(yōu)勢(shì)區(qū)空間格局較為穩(wěn)定，呈區(qū)域性集中態(tài)勢(shì)； 豆類優(yōu)勢(shì)區(qū)空間范圍略有縮小，部分縣(市)逐漸被玉米取代； 薯類優(yōu)勢(shì)區(qū)僅分布于烏魯木齊縣； 糧食作物弱勢(shì)區(qū)空間范圍大幅縮小且集聚趨勢(shì)愈加明顯，集中分布于準(zhǔn)噶爾盆地西緣、吐哈盆地和塔里木河流域三大區(qū)域，部分縣(市)逐漸被玉米、小麥并重區(qū)取代。

(4)似無(wú)關(guān)方程組模型回歸結(jié)果顯示，耕地面積、農(nóng)機(jī)總動(dòng)力、化肥施用量、有效灌溉面積、非農(nóng)就業(yè)機(jī)會(huì)、城鎮(zhèn)化水平、受災(zāi)面積、糧食單產(chǎn)水平、棉花種植比重和畜牧業(yè)產(chǎn)值等對(duì)糧食作物的種植影響顯著，對(duì)不同作物的影響略有差異，通過(guò)不同的作用機(jī)理形成當(dāng)前的糧食生產(chǎn)空間格局。

糧食安全是新疆農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的基礎(chǔ)，糧食主產(chǎn)區(qū)是保障農(nóng)產(chǎn)品供給安全的重要區(qū)域，新疆以糧棉為主推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革，以構(gòu)建區(qū)域糧食安全保障系統(tǒng)。該研究基于新疆糧食生產(chǎn)的時(shí)空演化特征及影響因素，對(duì)優(yōu)化生產(chǎn)布局提出建議： 一是，以耕地生態(tài)安全評(píng)級(jí)為準(zhǔn)適度調(diào)減棉花種植，穩(wěn)定小麥、玉米、水稻的種植面積和產(chǎn)量，發(fā)揮比較優(yōu)勢(shì)，在北疆形成小麥、青貯玉米、水稻、豆類、薯類為主的糧食主產(chǎn)區(qū)，在南疆形成小麥、水稻、豆類為主的糧食主產(chǎn)區(qū)； 調(diào)減籽粒玉米，因地制宜發(fā)展?jié)M足畜牧業(yè)需求的優(yōu)質(zhì)蛋白玉米以增加飼草料來(lái)源，就地過(guò)腹轉(zhuǎn)化增值； 作為主糧替代性作物，在適宜種植區(qū)域擴(kuò)大豆類、薯類等特色農(nóng)作物，優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)。二是，發(fā)展適度規(guī)模經(jīng)營(yíng)，加強(qiáng)技術(shù)推廣應(yīng)用，提高糧食產(chǎn)能和安全。在糧食主產(chǎn)區(qū)加強(qiáng)集中連片、旱澇保收、穩(wěn)定高產(chǎn)和生態(tài)友好的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，優(yōu)先建設(shè)小麥、玉米、水稻等口糧田，穩(wěn)定糧食生產(chǎn)供應(yīng)能力，形成國(guó)家糧食安全后備基地； 加強(qiáng)農(nóng)機(jī)裝備，提高糧食作物耕種收機(jī)械化水平，特別是水稻機(jī)插和玉米、馬鈴薯等機(jī)播機(jī)收等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的困難； 新疆綠洲農(nóng)業(yè)發(fā)展的最大瓶頸在于水資源短缺，對(duì)主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)提出更高要求，應(yīng)加強(qiáng)節(jié)水滴灌、水肥一體等技術(shù)推廣，提高水資源利用率； 此外在糧食生產(chǎn)環(huán)節(jié)普及精選良種、配方施肥、高產(chǎn)栽培技術(shù)及地膜回收利用等技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效。三是，應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力流失對(duì)糧食作物產(chǎn)生的負(fù)面影響給予重點(diǎn)關(guān)注，整合“三項(xiàng)補(bǔ)貼”資金，重點(diǎn)向優(yōu)勢(shì)糧食主產(chǎn)區(qū)傾向，加強(qiáng)惠農(nóng)支農(nóng)政策力度，以政策引導(dǎo)農(nóng)戶種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和提高種糧積極性。

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