蒲 娟，余國新，王 嬌，李明亮

（新疆農(nóng)業(yè)大學 經(jīng)濟管理學院，新疆 烏魯木齊 830052）

0 引言

棉花是產(chǎn)業(yè)鏈較長、產(chǎn)業(yè)關聯(lián)性最強的大田經(jīng)濟作物，也是中國重要的農(nóng)產(chǎn)品及戰(zhàn)略物資［1］，棉花生產(chǎn)的健康、可持續(xù)發(fā)展對提高生產(chǎn)者收入、棉紡織企業(yè)革新并形成棉花產(chǎn)業(yè)集群、滿足消費者的多元化需求及保障社會經(jīng)濟穩(wěn)定等意義深遠［2］。長期以來，我國高度重視棉花領域的革新，為促進棉花產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，先后通過實施棉花目標價格、棉花生產(chǎn)供給側結構性改革政策等來穩(wěn)定植棉面積、促進棉花生產(chǎn)提質(zhì)增效。中國棉花生產(chǎn)的重心也隨之發(fā)生了巨大變化，逐步由長江、黃河流域向地處西北內(nèi)陸的新疆轉移，打破了棉花生產(chǎn)“三足鼎立”的局面，截至2022年新疆棉花產(chǎn)量連續(xù)28 a穩(wěn)居全國首位，逐步發(fā)展成為我國最大的棉花產(chǎn)區(qū)［3］。新疆獨特的自然地理環(huán)境、廣闊的土地以及國家的政策支持等為大力發(fā)展棉花產(chǎn)業(yè)提供了有利條件，但受區(qū)域干旱、季節(jié)性洪澇災害、極端天氣、棉田環(huán)境污染等因素的制約，棉花生產(chǎn)在地理分布上呈現(xiàn)出向優(yōu)勢棉區(qū)集聚及劣勢棉區(qū)逐漸收縮并退出的趨勢，空間分布的地域差異性和不均衡性日漸突顯。因此，如何克服不利氣候條件及其他因素的影響、不斷提高棉花的產(chǎn)量和提升其品質(zhì)、合理布局棉花生產(chǎn)是當前農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展背景下亟待解決的重要問題。

學術界關于棉花生產(chǎn)布局的研究較為豐富，研究尺度上大多精確到省域或縣級來分析全國［4-5］或新疆棉花生產(chǎn)的空間分布特征及其規(guī)律［6-7］，研究對象上主要圍繞棉花種植面積、產(chǎn)量以及單位面積產(chǎn)量等展開，研究內(nèi)容上通常從棉花種植面積、產(chǎn)量的發(fā)展變化趨勢和波動情況、生產(chǎn)布局、影響因素等單方面入手，但綜合不同要素探析棉花產(chǎn)量空間格局變化及驅(qū)動因素的研究較少。同時，不同學者運用的研究方法也各不相同，其中有關棉花生產(chǎn)空間集聚變化的研究多運用生產(chǎn)規(guī)模指數(shù)、集中系數(shù)、差異系數(shù)、比較優(yōu)勢指數(shù)及空間自相關分析等［8-11］，關于影響棉花生產(chǎn)布局因素的研究一般采用多元對數(shù)線性回歸模型［12］、固定效益和隨機效應模型、GWR模型及空間計量模型等［11］，少有學者將多種空間計量模型進行比較分析。此外，過往對棉花產(chǎn)量影響因素的探究基本限于單一要素對棉花產(chǎn)量的促進或抑制作用，對棉花產(chǎn)量空間格局演變的驅(qū)動因素和不同要素組合對棉花產(chǎn)量的影響缺乏深入探討，鮮有將氣候因素、政策環(huán)境因素等納入同一系統(tǒng)展開分析。鑒于此，本研究綜合運用地理學、空間計量經(jīng)濟學和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學的相關理論及方法，從棉花產(chǎn)量的時空分布特征及其驅(qū)動因素2個層面入手，探討2000—2017年新疆縣域棉花產(chǎn)量的空間分異和驅(qū)動因素，以期對制定棉花生產(chǎn)政策和引導棉花生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文以2000—2017年為研究時間段，為探究新疆縣域棉花產(chǎn)量的時空演化，剔除3 a及以上從未種植棉花的縣域，最終確定了55個棉花主要種植縣域為研究單元，并依據(jù)縣域所處經(jīng)濟帶特征將研究區(qū)劃分為天山北坡、環(huán)塔盆地及吐哈盆地3個棉花主產(chǎn)區(qū)?；A數(shù)據(jù)源于2001—2018年《新疆統(tǒng)計年鑒》《中國縣域統(tǒng)計年鑒》，并以新疆行政區(qū)劃單位shapefile圖為基準，植棉縣域的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)來自國家基礎地理信息系統(tǒng)共享平臺。棉花生育期的平均氣溫、降水量和日照時數(shù)等氣候數(shù)據(jù)源自新疆各個氣象站點，依據(jù)空間距離最近原則將選取的樣本縣域與各氣象站點進行聯(lián)結，以實現(xiàn)2個數(shù)據(jù)集合的合并。

1.2 研究方法

1.2.1 區(qū)域差異度量 關于區(qū)域差異度量的方法頗多，涵蓋標準差、變異系數(shù)、加權變異系數(shù)、基尼系數(shù)及Theil指數(shù)等，其中Theil指數(shù)與其他方法相比具有一定優(yōu)勢，如其在度量區(qū)域差異的基礎上能具體反映地區(qū)內(nèi)和地區(qū)之間的差異變化對區(qū)域總體差異變化的影響［13］。據(jù)此，引入Theil指數(shù)定量分析新疆棉花生產(chǎn)的區(qū)域結構特征，計算公式為［14］：

式（1）中，T為棉花生產(chǎn)的總差異，K為棉花生產(chǎn)縣域總數(shù)；xp為p縣域的棉花產(chǎn)量；α為所有縣域的平均棉花產(chǎn)量。對棉花生產(chǎn)進行組間（Tb）和組內(nèi)差異（Tw）分析，Tb和Tw分別表示為：

式（2）～式（3）中，m為區(qū)域數(shù)量，Ki為區(qū)域i中縣域數(shù)量；xi為區(qū)域i的棉花產(chǎn)量均值。由此Tb/T為棉花生產(chǎn)的組間貢獻度，Tw/T為棉花生產(chǎn)的組內(nèi)貢獻度。

空間自相關分析是地理學常用的分析方法之一，用來衡量事物空間分布的相關性，確定區(qū)域間的空間關系［15］，通?？梢允褂萌趾途植靠臻g自相關檢驗進行測度。

（1）全局空間關聯(lián)。學者們檢驗研究對象是否存在全局空間自相關大多采用全局Moran’sI和Geary指數(shù)。為測度新疆縣域棉花生產(chǎn)在整體上是否存在空間自相關，本研究選用全局Moran’sI進行全局空間關聯(lián)分析，計算公式為［16］：

式（4）中，n為新疆植棉縣域數(shù)目，yi或yj為新疆植棉縣域的屬性值，y為所有研究縣域的均值，I表示Moran’sI指數(shù)，取值范圍介于［-1，1］之間，wij為衡量新疆棉花生產(chǎn)空間關系的權重矩陣。學者多基于鄰接概念構建空間權重矩陣研究棉花生產(chǎn)空間分布，而忽視了非鄰接關系對其的影響，因而本研究以地理距離標準構建空間權重矩陣，表現(xiàn)形式為：

式（5）中，d為2個棉花種植縣域地理重心位置之間的距離（本文使用ARCGIS 10.7軟件測算2個縣域中心位置之間的距離）。2個棉花種植縣域的距離越近，權重越大，相互之間影響越大；反之亦然。

（2）局部空間關聯(lián)。雖然全局空間關聯(lián)可以用來反映研究對象的整體空間分布及其關聯(lián)程度，但是尚未體現(xiàn)屬性相似對象是否存在空間集聚或分散，而冷、熱點分析則可以用來探討研究對象的局部空間關聯(lián)［17］。本研究采用Getis-Ord Gi進一步識別新疆縣域棉花生產(chǎn)的高值簇和低值簇，即冷、熱點區(qū)的空間分布，通過冷點與熱點區(qū)域的變化情況深入探究棉花生產(chǎn)空間布局演變，具體計算公式為［18-19］：

1.2.2 標準差橢圓 標準差橢圓作為一種揭示地理要素空間分布多方面的空間統(tǒng)計方法，通常被廣泛運用于生態(tài)學、社會學、人口學等領域，其主要由重心、轉角θ、長半軸、短半軸等要素構成［20］。本研究用標準差橢圓來探析新疆縣域棉花生產(chǎn)的空間分布特征，并以此識別其重心位置的變化和移動方向趨勢，其中標準差橢圓重心表示的是棉花生產(chǎn)空間分布的相對位置，轉角θ可以用來說明棉花生產(chǎn)空間分布的主趨勢方向，長半軸主要用來反映棉花生產(chǎn)在主趨勢方向上的離散程度，短半軸則可以反映棉花生產(chǎn)在次趨勢方向上的離散程度變化，相關原理及計算過程參考文獻［21］。

1.2.3 空間計量模型 空間計量模型與一般計量模型的差異在于其考慮空間效應，即探討空間因素對因變量的影響。由于縣域棉花產(chǎn)量在數(shù)量及空間分布上存在差異，本研究試圖將空間因素納入分析縣域棉花產(chǎn)量的驅(qū)動因素。具體步驟為：首先，采用普通面板模型對因變量進行全局和局部空間相關檢驗，判斷縣域棉花產(chǎn)量是否存在空間相關性；其次，借助空間計量模型探討影響縣域棉花產(chǎn)量變化的關鍵因素。

運用普通面板模型分析縣域棉花產(chǎn)量的驅(qū)動因素，模型設定為［8］：

式（8）中，mhcl為棉花產(chǎn)量，i和t分別表示地區(qū)和時間標識；X為縣域棉花產(chǎn)量的驅(qū)動因素；μ和γ分別表示縣域效應和時間效應；ε為誤差項。

當全局及局部空間關聯(lián)的測度結果顯示新疆縣域棉花產(chǎn)量存在明顯的空間效應時，再采用空間面板模型考察棉花產(chǎn)量的驅(qū)動因素?？臻g面板模型主要涵蓋3種類型：

（1）空間自回歸模型（SAR）。主要用于考察因變量在空間上是否存在擴散現(xiàn)象或基礎效應，具體模型為［6］：

式（9）中，ρ表示空間自回歸系數(shù)，主要用來衡量鄰近縣域的棉花產(chǎn)量變化對本地棉花產(chǎn)量變化的影響，W為經(jīng)濟距離空間權重矩陣（本研究SAR、SEM和SAC模型的空間權重矩陣W相同），研究中主要采用地理距離空間權重矩陣與人均GDP空間權重相結合而構建的空間嵌套矩陣，進而探究新疆縣域棉花產(chǎn)量的空間效應。

（2）空間誤差模型（SEM）。當被解釋變量產(chǎn)生空間自相關的因素并未體現(xiàn)在解釋變量中時，誤差項存在空間效應，此時需考慮誤差項的空間自回歸，這里采用空間誤差模型進行分析，具體為［6］：

式（10）中，λ為誤差項的空間自回歸系數(shù)，用以衡量鄰近縣域棉花產(chǎn)量變化的誤差沖擊對本地棉花產(chǎn)量變化的影響，Vit為服從獨立分布的誤差項。

（3）空間通用模型（SAC）。該模型是上述2類模型的綜合，具體模型為［22］：

式（11）中，空間權重矩陣Wa和Wb可以相同，也可以不同。

2 結果與分析

2.1 新疆縣域棉花生產(chǎn)空間分異

2.1.1 棉花生產(chǎn)時空特征 從時序上看，2000—2017年全疆棉花生產(chǎn)總量不穩(wěn)定，表現(xiàn)為波動式增減交替變化，且增產(chǎn)年份多于減產(chǎn)年份（圖1）。根據(jù)新疆棉花產(chǎn)量的變化，具體可以劃分為3個階段：第一階段（2000—2005年），該階段棉花產(chǎn)量呈線性緩慢上升趨勢，僅2002年有小幅度下降；第二階段（2005—2010年），該階段棉花產(chǎn)量主要呈先增后減的倒“V”形分布，2008年之后棉花產(chǎn)量開始逐年減少；第三階段（2010—2017年），該階段棉花產(chǎn)量呈“先增后減—再增再減—遞增”的“M”型分布，2012、2014、2017年出現(xiàn)棉花產(chǎn)量高峰值，其中2017年棉花產(chǎn)量達456.600萬t。就不同區(qū)域而言，不同年份、棉區(qū)產(chǎn)量的變動趨勢、變動幅度存在差異，其中吐哈盆地棉區(qū)產(chǎn)量變動幅度最小，天山北坡及環(huán)塔盆地棉區(qū)產(chǎn)量均呈波動式上升趨勢。2000—2013年三大區(qū)域棉花產(chǎn)量增長緩慢，2013—2017年環(huán)塔盆地和天山北坡棉區(qū)產(chǎn)量變動幅度較大且與全疆棉花產(chǎn)量變化趨勢大體一致。同時環(huán)塔盆地、天山北坡和吐哈盆地棉花產(chǎn)量均在2014年達到高值，分別為235.460萬、93.366萬、9.024萬t，而吐哈和環(huán)塔盆地棉花產(chǎn)量為18 a來最大值。

圖1 2000—2017年新疆棉花產(chǎn)量變動趨勢圖

結合2000—2017年新疆棉花產(chǎn)量變動趨勢選取2000、2005、2010和2017年4個主要年份，運用ArcGIS 10.7軟件按照自然間斷點分級法將縣域棉花產(chǎn)量劃分為5個等級用以反映棉花生產(chǎn)空間特征，由此可以得到不同時期新疆縣域棉花產(chǎn)量的空間分布圖（圖2）。從宏觀視角來看，新疆逐漸形成以環(huán)塔盆地、天山北坡為核心的棉花主產(chǎn)區(qū)和以吐哈盆地為核心的一般棉花產(chǎn)區(qū)。環(huán)塔盆地、天山北坡棉區(qū)產(chǎn)量呈遞增趨勢且前者高于后者，2000—2017年環(huán)塔盆地棉花產(chǎn)量為56.9798萬～232.8466萬t，天山北坡棉花產(chǎn)量為18.5472萬～101.0760萬t，而吐哈盆地棉花產(chǎn)量變動較平緩。棉花高產(chǎn)縣多分布在河流流經(jīng)的綠洲農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)，低產(chǎn)縣零星分布于距河流較遠的綠洲外緣戈壁荒漠區(qū)。從微觀縣域尺度來看，不同年份新疆縣域棉花生產(chǎn)空間分布差異顯著，棉花產(chǎn)量在空間上呈現(xiàn)由低產(chǎn)縣向高產(chǎn)縣聚攏且層次分明的“圈層棉花生產(chǎn)格局”。2000年棉花產(chǎn)量空間分布以天山北坡的沙灣縣、瑪納斯縣高值中心層向周邊呼圖壁縣、昌吉市等低值縣（市）分散，環(huán)塔盆地棉區(qū)以阿克蘇市、阿瓦提縣、沙雅縣等7個高值棉花生產(chǎn)縣（市）向尉犁縣、新和縣、麥蓋提縣等呈圈狀發(fā)散分布；2005年天山北坡棉區(qū)高值中心增加至3個縣域，環(huán)塔盆地棉區(qū)空間分布較為離散，高值縣也不同，棉花生產(chǎn)布局呈現(xiàn)高值縣域向周邊低值縣域遞減的趨勢；2010年棉花產(chǎn)量高值中心發(fā)生變化，高產(chǎn)棉縣由分散點狀轉變?yōu)榧羞B片分布于天山北坡和環(huán)塔盆地棉區(qū)，天山北坡棉區(qū)高值縣為沙灣縣和烏蘇市，環(huán)塔盆地棉區(qū)高值中心呈條帶狀坐落于塔里木河及葉爾羌河各縣；2017年天山北坡、環(huán)塔盆地棉區(qū)高值縣均呈點狀分布，天山北坡棉區(qū)的高值縣域未改變，環(huán)塔盆地棉區(qū)的高值縣由8個縣域降為2個縣域。而吐哈盆地棉區(qū)產(chǎn)量空間分布差異較小，由于篇幅的限制，文中不再闡釋。

2.1.2 棉花生產(chǎn)區(qū)域差異 不同地域棉花生產(chǎn)存在差異，計算各區(qū)域棉花生產(chǎn)Theil指數(shù)以反映棉花生產(chǎn)的區(qū)域差異。2000—2017年新疆棉花生產(chǎn)Theil指數(shù)呈先降后升的變化趨勢，具體而言棉花生產(chǎn)Theil指數(shù)由2000年的0.499下降至2001年的0.458，2002年上升至0.594，接著連續(xù)5 a下降，2007年下降為0.432，隨后2016年上升至0.746，2017年再次下降為0.698（圖3），可見新疆棉花生產(chǎn)的區(qū)域差距由縮小逐漸轉為擴大。從環(huán)塔盆地、天山北坡和吐哈盆地三大區(qū)域2000—2017年的Theil指數(shù)來看，吐哈盆地Theil指數(shù)變化較小，說明吐哈盆地各縣域棉花生產(chǎn)在研究期間未發(fā)生較大變化；天山北坡和環(huán)塔盆地的Theil指數(shù)變化趨勢與全疆的變化趨勢大體一致，前者的Theil指數(shù)在整體上高于全疆的，后者的Theil指數(shù)則低于全疆的，說明研究期間天山北坡各縣域的棉花生產(chǎn)區(qū)域差異要高于環(huán)塔盆地各縣域的。2000—2017年間全疆、天山北坡、環(huán)塔盆地和吐哈盆地Theil指數(shù)的均值分別為0.543、0.593、0.510、0.037，可知天山北坡棉花生產(chǎn)空間區(qū)域差異最大，環(huán)塔盆地次之，吐哈盆地最小，且全疆棉花生產(chǎn)的空間區(qū)域差異程度高于環(huán)塔盆地和吐哈盆地的，而低于天山北坡的；2016年全疆、天山北坡、環(huán)塔盆地和吐哈盆地棉花生產(chǎn)的區(qū)域差異均達到最大值，其Theil指數(shù)分別為0.746、0.784、0.701、0.123。從分解結果可以看出組內(nèi)差異是新疆棉花生產(chǎn)差異的主要原因，一般情況下組內(nèi)差異的變化趨勢與總差異的變化趨勢一致，即呈先降后升的波動式變化；組間差異變化幅度較小且基本趨于穩(wěn)定。從貢獻度來看，各年份的總差異中至少95%來自組內(nèi)差異，2%來自組間差異，說明組內(nèi)差異對棉花生產(chǎn)總差異的貢獻度依舊較大，組間差異對棉花生產(chǎn)總差異的貢獻度較小。

圖3 2000—2017年新疆棉花生產(chǎn)區(qū)域差異及貢獻度

新疆棉花生產(chǎn)區(qū)域差距呈縮小至擴大趨勢，究其原因與棉花政策、縣域經(jīng)濟發(fā)展水平等相關，棉花政策的實施在一定程度上縮小了縣域棉花生產(chǎn)的差異，然而各縣域經(jīng)濟發(fā)展水平則是棉花生產(chǎn)區(qū)域差異增大的主要原因。2000—2007年3個區(qū)域的棉花生產(chǎn)區(qū)域差異縮小，這與2001年我國實施棉花流通體制改革有較大關聯(lián)，該政策實施后我國放開了對棉花的收購政策并逐步建立全產(chǎn)業(yè)鏈體系，縮小了地區(qū)間差異，2006年我國開始實施《棉花加工資格認定和市場管理暫行辦法》，徹底放開了對棉花的收購政策，棉花市場化的趨勢增強，區(qū)域之間的棉花生產(chǎn)此時差異為最小。2007—2016年三大區(qū)域棉花生產(chǎn)區(qū)域差異擴大的關鍵在于各區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平差異，其中天山北坡棉區(qū)屬經(jīng)濟發(fā)達區(qū)，經(jīng)濟發(fā)展水平較高，非農(nóng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展良好，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和信息化進程快，對棉花生產(chǎn)的“擠兌作用”突出，人口較密集、耕地面積銳減等多種因素的影響使得該區(qū)域棉花生產(chǎn)水平下降。環(huán)塔盆地棉區(qū)作為新疆棉花生產(chǎn)的核心區(qū)，棉花種植面積大，有較多的農(nóng)業(yè)就業(yè)機會，農(nóng)業(yè)收入占比較高，棉花產(chǎn)量逐年升高；國家支農(nóng)惠農(nóng)政策的相繼出臺，提升了環(huán)塔盆地的棉花生產(chǎn)能力，高產(chǎn)棉區(qū)漸增，低產(chǎn)棉區(qū)減少，新疆棉花生產(chǎn)總差異進一步拉大。

2.1.3 棉花產(chǎn)量重心移動軌跡 利用ArcGIS空間統(tǒng)計模塊中的Directional Distribution 工具，以新疆各縣域的棉花產(chǎn)量為權重，計算2000—2017年新疆縣域棉花產(chǎn)量的空間分布橢圓（圖4）及其參數(shù)結果（表1）。從空間位置來看，棉花生產(chǎn)重心介于81.5675°～82.9022°E，40.8930°～41.6924°N 之間（圖4b），大致位于新和縣、庫車縣西南部和阿克蘇市東北部地區(qū)。從重心移動軌跡來看，棉花生產(chǎn)重心的波動性較強，呈“東北—西南”往復移動態(tài)勢，總體移動方向趨向東北。由此可劃分為3個階段：第一階段為2000—2013年，該階段棉花生產(chǎn)重心主要從西南向東北方向移動，其中2000—2002年棉花生產(chǎn)重心向東北方向移動，2002—2003年棉花生產(chǎn)重心向東南方向移動，2003—2005年棉花生產(chǎn)重心向東北方向移動，2005—2006年棉花生產(chǎn)重心向西南方向移動，2006—2008年棉花生產(chǎn)重心向東北方向移動，2008—2009年棉花生產(chǎn)重心向西南方向移動，2009—2013年棉花生產(chǎn)重心向東北方向移動；第二階段為2013—2016年，該階段棉花生產(chǎn)重心由東北向西南方向移動；第三階段為2016—2017年，該階段棉花生產(chǎn)重心由西南向東北方向偏移。從標準差橢圓空間分布態(tài)勢(圖4a)可以看出，研究期內(nèi)新疆縣域棉花生產(chǎn)標準差橢圓總體變化幅度不大，基本以新和縣、庫車縣西南部和阿克蘇市東北部地區(qū)北部為中心，基本覆蓋天山北坡、環(huán)塔盆地大部分縣域，西至英吉沙縣、阿克陶縣、莎車縣和葉城縣，東接烏魯木齊市、昌吉市、呼圖壁縣，南連沙雅縣、且末縣，北抵察布查爾錫伯自治縣，覆蓋了研究區(qū)的60%。

表1 新疆縣域棉花生產(chǎn)空間分布標準差橢圓參數(shù)

圖4 2000—2017年新疆縣域棉花生產(chǎn)重心偏移

從標準差橢圓的轉角θ來看（表1），2000—2017年新疆縣域棉花生產(chǎn)空間標準差橢圓的轉角θ年度變動幅度不大，基本介于59.886°～62.477°之間，說明新疆縣域棉花生產(chǎn)分布的年度變動較小，東北—西南方向棉花生產(chǎn)密集且較穩(wěn)定。從標準差橢圓的長、短軸變化來看，近18 a來新疆棉花生產(chǎn)的標準差橢圓的長軸始終大于短軸，且長、短軸總體上在減少并呈波動下降的態(tài)勢（表1）。具體來看，長軸的標準差表現(xiàn)為先減（2000—2002年）后增（2002—2006年），再減（2006—2013年）再增（2013—2014年），而后又減（2014—2017年）的變化趨勢，短軸的標準差則呈3次增減循環(huán)，最終趨于平衡的狀態(tài)，說明新疆縣域棉花生產(chǎn)空間分布在“東北—西南”方向呈“收縮—擴張”循環(huán)，最后表現(xiàn)為收縮趨勢；在“西北—東南”方向則呈“擴張—收縮”循環(huán)，最后呈現(xiàn)出收縮至平緩的態(tài)勢，且“東北—西南”方向的收縮趨勢強于“西北—東南”方向的，表明新疆棉花生產(chǎn)在“東北—西南”“西北—東南”格局有所弱化。

2.1.4 棉花產(chǎn)量熱點區(qū)域演化 傳統(tǒng)的統(tǒng)計理論通常不考慮地理空間位置對變量的影響。為避免忽視空間因素導致的變差［23］，本研究通過計算全局Moran’sI指數(shù)探析新疆縣域棉花生產(chǎn)的空間分布格局。首先，基于ArcGIS 10.7軟件計算新疆縣域棉花生產(chǎn)的全局Moran’sI指數(shù)以探究棉花生產(chǎn)在全局上是否存在空間自相關。由表2可知，2000—2017年新疆縣域棉花生產(chǎn)全局Moran’sI值介于0.090～0.172之間且通過10%的顯著性檢驗，說明新疆縣域棉花生產(chǎn)整體上存在正向空間關聯(lián)，空間布局表現(xiàn)出聚集向分散的特征。從年際變化來看，2000—2009年新疆縣域棉花生產(chǎn)Moran’sI指數(shù)基本維持在0.100左右并逐漸上升，可見縣域棉花生產(chǎn)的集聚程度加劇，2009年棉花生產(chǎn)Moran’sI指數(shù)最大值為0.172，說明此時新疆縣域棉花生產(chǎn)在空間上最為集聚；2009—2013年棉花生產(chǎn)Moran’sI指數(shù)增長緩慢，保持在0.166左右；2013—2017年棉花生產(chǎn)Moran’sI指數(shù)先減后增，但2014、2015年該值分別下降至0.116、0.115，這與棉花目標價格政策實施的滯后性有較大聯(lián)系，2014年為該政策實施初期，穩(wěn)定植棉規(guī)模的效果不明顯，棉花生產(chǎn)集聚程度不高，2016、2017年Moran’sI指數(shù)上升，可見此時棉花目標價格政策的實施起到了穩(wěn)定植棉面積的作用，各個縣域的棉花產(chǎn)量有所增加，棉花生產(chǎn)集聚程度增強。

表2 新疆縣域棉花生產(chǎn)的空間全局自相關指數(shù)

全局Moran’sI指數(shù)雖可反映新疆縣域棉花生產(chǎn)在空間上是否集聚，但并不能明確縣域棉花生產(chǎn)集聚的結構和特征，本研究通過計算2000、2005、2010和2017年新疆縣域棉花生產(chǎn)的優(yōu)化Getis-Ord指數(shù)，從局部視角分析縣域棉花生產(chǎn)空間集聚分布格局（圖5）。2000—2017年新疆縣域棉花生產(chǎn)整體上經(jīng)歷了由集聚分布到隨機分布的過程，主要表現(xiàn)為以冷、熱點集聚區(qū)域為中心向四周減弱的圈層分散式分布格局，熱點區(qū)域集中分布在環(huán)塔盆地和天山北坡棉區(qū)，冷點集聚區(qū)則分布于吐哈盆地，2017年有所改變。2000年新疆縣域棉花生產(chǎn)以阿克蘇市、沙雅縣和新和縣為核心分別向溫宿縣、阿瓦提縣、巴楚縣、庫車縣、柯坪縣、麥蓋提縣及周邊縣域輻射；2005年阿克蘇市和新和縣的熱點極核地位不保，形成以庫車縣和沙雅縣及鄰近縣域為核心，輻射環(huán)塔盆地及天山北坡的棉花熱點分布區(qū)；2010年棉花生產(chǎn)的熱點高顯著區(qū)分布范圍擴大，形成了以阿瓦提縣、阿克蘇市、新和縣、沙雅縣、庫車縣等為核心的“東北—西南”走向棉花生產(chǎn)條帶熱點極核；2017年棉花生產(chǎn)高熱點顯著區(qū)減少，環(huán)塔盆地棉區(qū)逐漸形成以新和縣、沙雅縣、庫車縣和輪臺縣為熱點核心向周邊縣輻射，天山北坡棉區(qū)則以烏蘇市為熱點中顯著區(qū)向周邊縣域輻射的格局。冷點區(qū)域變化較小，2000年主要分布在吐哈盆地棉區(qū)的鄯善縣和高昌區(qū)，2005、2010年分布在鄯善縣，2017年冷點分布范圍由吐哈盆地擴大至環(huán)塔盆地，主要分布在和田縣、鄯善縣和高昌區(qū)。

圖5 2000、2005、2010和2017年新疆縣域棉花生產(chǎn)冷、熱點區(qū)域演化

2.2 新疆縣域棉花產(chǎn)量的驅(qū)動因素

2.2.1 驅(qū)動因素選擇 影響棉花產(chǎn)量的因素頗多，借鑒已有研究成果，基于“N-T-P-S-P”五維視角選取驅(qū)動因素，其中“N-T-P-S-P”表示影響新疆縣域棉花產(chǎn)量因素的5個維度，其中N表示自然環(huán)境，T表示技術條件，P表示生產(chǎn)投入，S表示社會經(jīng)濟，P表示政策環(huán)境，本研究共選取了12個指標作為衡量影響新疆棉花產(chǎn)量的因素（表3）。

表3 新疆棉花產(chǎn)量驅(qū)動因素的選擇

2.2.2 結果與分析 大多學者通常采用Moran’sI檢驗、2個拉格朗日乘數(shù)形式LMERR、LMLAG及其穩(wěn)健(Robust)的LMERR和LMLAG判斷來確定選擇何種類型的空間計量模型。表4中LM檢驗均顯著，表明影響棉花產(chǎn)量的因素既涵蓋解釋變量及其自身的空間滯后項，又包含鄰近地區(qū)棉花生產(chǎn)的誤差沖擊，因此，應構建空間通用模型以考察影響棉花產(chǎn)量的因素。為驗證結果的穩(wěn)健性，本研究對普通面板模型、空間滯后模型及空間誤差模型的回歸結果進行對比分析，由Hausman檢驗結果可知其顯著性較好，因此可以確定選用固定效應模型來進行估計，進而得出新疆縣域棉花產(chǎn)量驅(qū)動因素的回歸結果(表4) 。從因變量的空間自回歸系數(shù)(ρ)來看，SAR和SAC模型的空間自回歸系數(shù)為正且通過1%的顯著性檢驗，說明新疆縣域棉花產(chǎn)量具有正向空間溢出效應，周邊縣域棉花產(chǎn)量的提升有利于本縣域棉花產(chǎn)量的增加。從誤差項的空間自回歸系數(shù)(λ)來看，SEM和SAC模型的空間自回歸系數(shù)為正且通過1%的顯著性檢驗，說明周邊縣域一些被忽視的影響因素通過誤差沖擊對本縣域棉花產(chǎn)量產(chǎn)生正向效應。

表4 新疆縣域棉花產(chǎn)量驅(qū)動因素回歸結果

從自然環(huán)境因素來看，日照時數(shù)變量在普通面板模型和SAR模型中系數(shù)均為正，且通過5%的顯著性檢驗，表明日照時數(shù)的增多有利于增加棉花產(chǎn)量，也是棉花穩(wěn)產(chǎn)和優(yōu)產(chǎn)的保障，光照時間越長，棉花品質(zhì)越好，尤其開花吐絮階段的日照時數(shù)為主導因子［24］，日照時數(shù)越長越有利于提高成鈴率和單鈴重，進而促使棉花產(chǎn)量增加；但納入誤差項的空間滯后項之后，日照時數(shù)的系數(shù)值逐漸減小且不再顯著，此時日照時數(shù)對棉花產(chǎn)量的促進作用不穩(wěn)健。而降水量和平均氣溫變量在4種模型設定下系數(shù)均為負且不顯著，因此，降水量和平均氣溫對棉花產(chǎn)量的作用在模型中并未顯現(xiàn)。

從技術條件因素來看，4種模型設定下機械化水平和棉花單產(chǎn)系數(shù)為正且通過1%的顯著性檢驗，表明機械化水平的提升和棉花單產(chǎn)的增加顯著促進了縣域棉花產(chǎn)量提高。新疆地域面積廣闊，機械化水平的增強對棉花增產(chǎn)增效有重要作用。隨著大型植保機械、無人機、采棉機、秸稈粉碎機等運用到棉花生產(chǎn)環(huán)節(jié)，棉花生產(chǎn)日益規(guī)模化和現(xiàn)代化，釋放了大量農(nóng)村勞動力，有利于緩解由勞動力匱乏引起的“用工荒”和“拾棉難”等問題，也降低了棉花的生產(chǎn)成本，棉農(nóng)的棉花種植意愿增強，種植規(guī)模擴大，棉花產(chǎn)量增加。棉花單產(chǎn)則是縣域棉花生產(chǎn)技術水平的主要體現(xiàn)，隨著新疆棉花生產(chǎn)逐漸由勞動密集型向技術密集型轉變，地膜覆蓋、水肥一體化、節(jié)水灌溉、機械采收技術等全程一體化技術的推廣實施在一定程度上促使棉花單位面積產(chǎn)量增加，棉花生產(chǎn)效率提高。

從生產(chǎn)投入因素來看，4種模型設定下棉花化肥施用量和勞動力的系數(shù)均在1%的水平下顯著為正，可見棉花化肥施用量和勞動力對縣域棉花產(chǎn)量數(shù)量上的增減及空間上的集聚均有重要影響，即增加棉花化肥施用量和勞動力數(shù)量有利于提高縣域棉花生產(chǎn)水平，促進棉花增產(chǎn)。土地、農(nóng)資和人力等生產(chǎn)要素投入是農(nóng)戶棉花生產(chǎn)活動的基礎，化肥施用作為棉花產(chǎn)量的內(nèi)在動力，兩者呈正相關，增加棉花化肥施用量雖有利于增產(chǎn)，但對棉花品質(zhì)、棉田土質(zhì)等會產(chǎn)生一定影響。勞動力數(shù)量作為人力資本的反映，影響著棉農(nóng)的種植積極性，從而影響棉花產(chǎn)量。新疆各個縣域的勞動力越豐富，越能夠滿足廣大棉農(nóng)從事棉花生產(chǎn)對勞動力的需求，也有助于保障棉農(nóng)日常棉花生產(chǎn)過程中的用工需求，進而穩(wěn)定了棉農(nóng)的棉花種植意愿，有助于棉花產(chǎn)量的增加。

從社會經(jīng)濟因素來看，城鎮(zhèn)化率在普通面板模型的系數(shù)為負且未通過顯著性檢驗，但逐步納入因變量即誤差項的空間滯后項之后，城鎮(zhèn)化率的系數(shù)逐漸變小，且在SAR、SEM和SAC模型中分別通過5%、10%、10%的顯著性檢驗，即隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展，棉花生產(chǎn)水平的下降也會影響棉花產(chǎn)量。城鎮(zhèn)化對棉花生產(chǎn)有短期和長期效應，從短期效應來看，城鎮(zhèn)化的發(fā)展使得農(nóng)村青壯勞動力外遷，植棉活動意愿下降，勞動力老齡化突顯，對棉花產(chǎn)量帶來沖擊；但從長期效應來看，城鎮(zhèn)化水平的提升增加了外出務工勞動力的收入，土地流轉陸續(xù)開展，農(nóng)民植棉意愿增強。政府對資源的控制能力在4種模型中的系數(shù)為負且在SAR模型中通過10%的顯著性檢驗。政府對資源的控制能力是各縣域政府基礎設施建設水平、財政資金是否合理利用的體現(xiàn)，政府對資源的控制能力較強，這意味著政府合理運用財政資金，對縣域經(jīng)濟建設和社會發(fā)展具有促進作用，農(nóng)戶植棉得到支持，其生產(chǎn)積極性較高，棉花生產(chǎn)規(guī)模擴大，產(chǎn)量增加；反之縣域政府對資源的控制能力較弱，說明其財政資金未得到有效利用，政府對農(nóng)戶棉花生產(chǎn)活動支持有限，農(nóng)戶退出棉花種植的意愿強烈，棉花生產(chǎn)規(guī)模縮小，產(chǎn)量下降。

從政策環(huán)境因素來看，棉花臨時收儲政策和棉花生產(chǎn)供給側改革政策在4種模型中的系數(shù)為負且均通過1%的顯著性檢驗，而棉花目標價格政策在4種模型中的系數(shù)為正且均通過1%的顯著性檢驗。外在的政策干預對棉花生產(chǎn)布局和產(chǎn)量均產(chǎn)生了一定影響，由于不同政策的作用機理差異、政策實施效果滯后性等因素的影響，使得棉花臨時收儲政策和棉花供給側改革政策與縣域棉花產(chǎn)量呈負相關，研究期內(nèi)對棉花產(chǎn)量的增加作用不明顯，而棉花目標價格政策在穩(wěn)定農(nóng)戶種植意愿方面具有促進作用。

3 討論

現(xiàn)階段，新疆棉花生產(chǎn)基本形成了以環(huán)塔盆地和天山北坡為核心的棉花產(chǎn)區(qū)，吐哈盆地區(qū)域為一般棉花產(chǎn)區(qū)，棉花產(chǎn)量在時間上呈波動式上升趨勢，在數(shù)量上環(huán)塔盆地棉區(qū)棉花產(chǎn)量高于天山北坡及吐哈盆地棉區(qū)，這與棉花面積“南增北減”的變動趨勢有較大關聯(lián)。在地理空間上，新疆棉花生產(chǎn)存在較大程度的區(qū)域差異，棉花產(chǎn)量呈現(xiàn)由沙灣縣、烏蘇市、瑪納斯縣、阿克蘇市、阿瓦提縣、沙雅縣等棉花主產(chǎn)縣分別向其周邊低產(chǎn)縣分散的空間分布格局，而棉花高產(chǎn)縣集聚的熱點區(qū)、低產(chǎn)縣集聚的冷點區(qū)之間的分布不均衡現(xiàn)象日益突顯，未來能否打破主產(chǎn)縣域棉花生產(chǎn)“一枝獨秀”的局面對合理規(guī)劃棉花生產(chǎn)布局、穩(wěn)定植棉面積和產(chǎn)量尤為關鍵。另外，隨著新疆棉花生產(chǎn)方式的轉變，棉花全產(chǎn)業(yè)鏈趨于完善，棉花生產(chǎn)效率提升，種植規(guī)模和棉花產(chǎn)量備受關注，但棉花質(zhì)量問題往往被忽略?，F(xiàn)有研究大多探討了棉花種植面積［25］、產(chǎn)量的變化，但有關棉花質(zhì)量是否提升以及如何提升棉花品質(zhì)的研究較少，因此，后續(xù)研究擬同時考慮棉花的增產(chǎn)、增效和增質(zhì)，以促使棉花生產(chǎn)逐步由產(chǎn)量規(guī)模型向質(zhì)量效益型轉變。

（2）新疆縣域棉花產(chǎn)量的變化是多種因素共同作用的結果，這些因素日益多元化和復雜化。通常日照時數(shù)、降水量及氣溫等氣候因素作為棉花生長發(fā)育的基礎條件對棉花產(chǎn)量的影響頗深［26］，隨著全球氣候變暖的日益加劇，突發(fā)性自然災害對棉花生產(chǎn)的影響也不容小覷，因此棉花生產(chǎn)在關注不同時期、不同地域氣候差異對棉花生長發(fā)育影響的基礎上，還需重點關注低溫凍害、冰雹、洪澇等不利氣候因素［27］對籽棉產(chǎn)量及其品質(zhì)的限制性影響?？茖W技術和生產(chǎn)投入是棉花生產(chǎn)環(huán)節(jié)不可缺少的重要部分，是提升棉花生產(chǎn)效率及增產(chǎn)的關鍵。社會經(jīng)濟的發(fā)展為農(nóng)戶種植棉花提供了必要的物質(zhì)基礎，直接影響農(nóng)戶棉花生產(chǎn)經(jīng)營決策的意愿。不同時期我國政府通過采取差異化的棉花政策激勵棉農(nóng)、軋花廠及棉紡織企業(yè)等主體積極參與棉花市場經(jīng)營，以促進棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。除研究中提及的自然環(huán)境、技術水平、社會經(jīng)濟、政策等因素對新疆棉花產(chǎn)量產(chǎn)生影響外，國內(nèi)外社會環(huán)境、全球貿(mào)易的不確定性、自然災害、農(nóng)戶棉花生產(chǎn)行為等對棉花產(chǎn)量的影響是后續(xù)研究中值得進一步探討的議題。

4 結論

（1）2000—2017年新疆棉花產(chǎn)量的變化經(jīng)歷了線性平穩(wěn)增長、倒“V”形分布、“M”形波動式上升3個階段。不同區(qū)域棉花產(chǎn)量增減趨勢、變化幅度存在差異，各區(qū)域棉花產(chǎn)量的變動幅度由大到小排序為環(huán)塔盆地棉區(qū)＞天山北坡棉區(qū)＞吐哈盆地棉區(qū)，棉花生產(chǎn)逐漸形成了以高產(chǎn)縣域為中心向四周低產(chǎn)縣域分散的空間分布特征。棉花生產(chǎn)Theil指數(shù)總體呈擴大態(tài)勢，組內(nèi)差異是新疆棉花生產(chǎn)總差異的主要原因，組間差異變化幅度較小且基本趨向穩(wěn)定，同時組內(nèi)差異對新疆棉花生產(chǎn)總差異的貢獻度較大。

（2）2000年以來，新疆縣域棉花生產(chǎn)重心介于81.5675°～82.9022°E，40.8930°～41.6924°N 之間，棉花產(chǎn)量重心沿“東北—西南—東北”的軌跡移動，基本保持“北進西移”的態(tài)勢。近18 a內(nèi)新疆棉花生產(chǎn)的標準差橢圓總體變化幅度不大，空間分布呈“東北—西南”的格局，但這種格局正逐漸向“正北—正南”方向轉變。新疆縣域棉花生產(chǎn)在全局空間上存在顯著的正向空間自相關，局部空間分布主要表現(xiàn)為以冷、熱點集聚區(qū)域為中心向四周減弱的圈層分散式分布，熱點區(qū)域集中分布于環(huán)塔盆地和天山北坡棉區(qū)，而冷點集聚區(qū)主要分布于吐哈盆地棉區(qū)。

（3）引入空間計量模型分析新疆縣域棉花產(chǎn)量空間變化的驅(qū)動因素，結果顯示新疆縣域棉花產(chǎn)量具有正向空間溢出效應，周邊縣域棉花產(chǎn)量的提升有利于增加本縣域的棉花產(chǎn)量，而周邊縣域一些被忽視的因素對本縣域的棉花產(chǎn)量產(chǎn)生正向效應。棉花產(chǎn)量的變化是多種因素共同作用的結果，技術條件、生產(chǎn)投入作為內(nèi)在驅(qū)動因素，自然、政策環(huán)境及社會經(jīng)濟因素作為外在驅(qū)動力均對其影響突出，其中日照時數(shù)、機械化水平、棉花單產(chǎn)、棉花化肥施用量、勞動力數(shù)量和棉花目標價格政策等變量對新疆縣域棉花產(chǎn)量產(chǎn)生正向影響，而城鎮(zhèn)化率、政府對資源的控制能力、棉花臨時收儲政策和棉花供給側改革政策等變量則對新疆縣域棉花產(chǎn)量產(chǎn)生負向影響。