中国马铃薯区域分布影响因素分析*

杨亚东，罗其友，王道龙，刘 洋，伦闰琪

(中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081)

0 引言

马铃薯与水稻、玉米和小麦共同作为世界四大粮食作物，每年约被世界上2/3的人口选作主粮[1]。2015年，我国马铃薯播种面积和产量分别为552万hm2和1 897万t，均占全球1/4左右[2-3]，位居世界首位。2015年1月，农业部开始推进马铃薯主粮化战略[4-5]，我国马铃薯产业发展进入整合发展阶段。2017年底召开的中央农村工作会议指出“坚持立足国内保障自给的方针，牢牢把握国家粮食安全主动权”[6]。马铃薯具有抗旱抗灾、稳产高产等特征，作为干旱少雨、土地贫瘠的贫困地区的铁杆作物，系统研究其区域分布的影响因素，对调节区域粮食安全，促进区域经济协调发展具有重要意义。

已有文献关于马铃薯种植区域分布影响因素的研究较少，多集中在市场供求的分析和解释[7-9]、从品种、区域和产业等角度对马铃薯发展思路进行研究与比较[10-13]、利用空间分析方法对中国马铃薯的空间差异等进行研究[14-16]等。总体看来，相对缺乏马铃薯区域分布影响因素的系统关注。基于此，文章通过定量分析自然、技术、经济和政策等因素对马铃薯种植区域分布的影响及其作用途径，为马铃薯种植的中长期区域布局提供参考。

1 中国马铃薯区域分布影响因素辨识及指标体系构建

1.1 影响因素辨识

(1)气候因素

由于种植业对自然资源的依赖程度较高[17]，降水、光照、温度和自然灾害等情况影响马铃薯区域种植潜力[18-19]。1909年以来，中国气候变暖的速率高于全球平均值，升温速率为0.9～1.5℃/100年，且具有明显的区域和季节变化特征[20]。气候变暖使马铃薯最适宜、适宜和不适宜种植区面积缩小，次适宜区和可种植区面积扩大[21]。研究表明，马铃薯适宜种植区海拔高度提高了约100～200m，在我国西北地区种植海拔高度上限可达3 000m左右[22]。同样，气候变化使得陇中、宁夏中南部、固原中南部和彭阳大部地区可种植面积迅速扩大[23]。该文选取降水量、日照时数、平均气温、成灾面积作为影响中国马铃薯区域分布气候因素的二级指标，探索气候因素对马铃薯种植区域分布的影响。

(2)技术因素

技术要素的集聚是中国马铃薯区域分布的重要推动力。一方面，技术创新提高了马铃薯作物的地域适应性，原有的不适宜种植区域马铃薯种植面积大幅增加。如广西等地利用稻草覆盖免耕栽培技术和稻草包芯高产栽培技术，在冬闲田上开展冬季和早春马铃薯生产，播种面积从2009年的几乎没有迅速发展到2015年的7.31万hm2。另一方面，农业科技的研发与推广提升了耕地综合使用效益，使得马铃薯单产提升进而促进生产效益增加。如西北旱区探索出了马铃薯全膜覆盖垄作集雨沟播栽培技术模式，通过试验推广，将有限的天然降水集流到垄沟，使天然降水的利用率达到60%～75%，有效克服了干旱日益严重、雨季推迟等不利气候因素的影响。该文选取科普专职人员数量、科研经费内部支出、机械化水平作为影响中国马铃薯区域分布气候因素的二级指标，探索技术因素对马铃薯种植区域分布的影响。

(3)经济因素

经济因素是农户种植行为选择的主要因素之一。根据《全国农产品成本收益资料汇编(2002-2016)》分析， 2001～2015年，全国马铃薯单位面积投入总成本和单位面积生产成本总体上均呈现上升趋势，但部分地区种植净利润则呈现较大波动，如重庆马铃薯种植的成本利润率(成本利润率=净利润/成本费用总额×100%)在2003年和2010年出现了两次较为明显的波峰，分别为210.9%和185.32%。此外，与马铃薯生长季相似的替代作物，如北方的玉米和南方的油菜，也会影响马铃薯农户的种植意愿。结合分析，该文选取每667m2总成本、每667m2净利润、替代作物价格(北方地区玉米、南方地区油菜的每50kg主产品平均出售价格)作为影响中国马铃薯区域分布经济因素的二级指标，探索经济因素对马铃薯种植区域分布的影响。

(4)政策因素

马铃薯种植相关鼓励政策的推出，直接催化了我国马铃薯种植格局的明显变化。在西北一季区和西南一二季作区*北方一季作区细分为东北一季区(黑龙江、吉林、内蒙古东部、辽宁的北部和西部)、华北一季区(内蒙古中西部、河北北部、山西中北部)和西北一季区(甘肃、宁夏、陕西西北部和青海东部)； 中原二季作区主要包括辽宁、河北、河南、山东、江苏、浙江、安徽、江西和山西南部等地区； 西南一二季混作区主要包括云南、贵州、四川、重庆、西藏、湖南和湖北的西部地区以及陕西的安康市； 南方冬作区主要包括广西、湖南、广东、福建、海南、台湾和江西南部、湖北的东部等省(区)，马铃薯产业被作为是旱地地区和贫困山区脱贫致富的重要产业和优势产业，各级政府先后制定马铃薯产业发展的优惠政策。从初级加工、种薯贮藏、原种生产、质量体系和灾害补贴等，政策体系基本实现了产前、产中和产后的全面覆盖，直接激发了农户的种植欲望。该文从省、市、县三级政策推行情况，选取政策虚拟变量作为影响中国马铃薯区域分布的主要政策因素，探索政策因素对马铃薯种植区域分布的影响。

1.2 指标体系构建

该文通过走访调研和梳理相关文献，确立了中国马铃薯空间格局影响因素评价指标模型。主成分分析变量指标选取及说明如表1，以全国各省市马铃薯生产水平作为被因变量，用马铃薯种植面积(y)来表示。自变量包含4个子系统和11个指标。

表1 主成分分析变量指标选取及说明

一级指标二级指标 单位数据处理数据来源气候因素(1～4)1生长季降水量mm研究区域气象站点相关数据计算得出国家气象信息中心标准气象站2生长季日照时数h3生长季平均气温℃4马铃薯成灾面积hm2相关调研数据计算得出国家马铃薯产业技术体系相关调研数据；2016年各省(区、市)统计年鉴技术因素(5～7)5科普专职人员数量人《中国科技统计年鉴2016》6科研经费支出万元7马铃薯机械化水平相关调研数据计算得出国家马铃薯产业技术体系相关调研数据经济因素(8～10)8每667m2总成本元《全国农产品成本收益汇编2015》；国家马铃薯产业技术体系相关调研数据9每667m2净利润元10替代作物价格元北方地区的玉米和南方地区的油菜政策因素(11)11政策虚拟变量(没有=0，有=1)代表政策作用的虚拟变量

2 中国马铃薯区域分布影响因素定量评价

为更深入分析马铃薯种植区域分布的影响因素，在充分考虑影响因素的重要性、指标的完整性和数据的可得性等方面的前提下，从气候、技术、经济和政策4个方面选取指标，利用全国16省市相关数据进行主成分分析，以客观反映各指标影响作用。

2.1 研究方法与数据来源

(1)研究方法

主成分回归分析方法可以通过数据综合处理，将多个指标减少为1个或几个能够反映原来多个指标所代表的绝大部分信息的综合指标，在互不相关的前提下避免原始指标的重复性，以便于进一步的计算、分析和评价。通过求解观测变量相关矩阵的特征方程，得到相关数据的特征值和单位特征向量。将特征值按从大到小排序，其分别代表主成分所解释的观测变量的方差。依据准则设定提取其中特征值大于1、对解释原始数据方差信息大于85%贡献率的主成分予以保留，并测算出综合得分。

(2)数据来源

该文采用的数据资料主要有4个来源：(1)《全国农产品成本收益资料汇编》中各省(区、市)的马铃薯生产成本收益数据； (2)国家马铃薯产业技术体系调研数据； (3)国家气象信息中心的研究区域气象站点数据； (4)全国各省(区、市)政策性文件。

2.2 结果与分析

在实际应用主成分分析法进行分析问题时，往往会存在原始数据的不同指标的量纲不同，指标之间存在不可比性，这样会对分析结果造成影响，因此对原始数据进行标准化处理以消除量纲影响。11个影响因素指标的KMO统计量的值为0.577，Bartlett球形检验结果显著，说明11个指标之间并非独立，即存在相关性，因此数据适合进行主成分分析。

表2 主成分的特征值和贡献率

成分特征值贡献率累计贡献率F14 82934 49334 493F22 94721 04855 541F32 12215 15470 695F41 3419 58180 276

表3 主成分载荷矩阵

指标自然信息外部信息科技信息收益信息生长季降水量0 717-0 054-0 194-0 337生长季日照时数-0 675-0 1520 4590 433生长季平均气温0 869-0 143-0 2290 234成灾面积-0 5950 520 4990 085科研经费内部支出0 552-0 4060 5420 029科普专职人员数量0 520 0270 5390 265机械化水平0 0040 8530 2050 209每667m2总成本0 5220 2090 3330 651净利润0 534-0 0310 036-0 735替代作物价格0 4040 629-0 284-0 505政策-0 587-0 844-0 4530 686

利用SPSS 软件的主成分分析功能进行分析，计算标准化数据的特征值和方差贡献率，如表2。根据特征根大于1、累计贡献率大于80%的主成分选择原则，选取特征值分别为4.83、2.95、2.12和1.34的4个主成分F1、F2、F3和F4，这4个主成分的累积贡献率已达80.28%，包含了所有指标的绝大部分信息，而且这4个主成分互不相关，这样就避免了评价指标信息重复的问题。因此，决定用这4个新变量来代替原来的11个变量。

从主成分载荷矩阵(表3)可以看出，马铃薯生长季的降水量、日照时数、平均气温和成灾面积对第一主成分的载荷较高，这些指标基本反映了马铃薯生产的自然信息，这充分说明自然资源条件对马铃薯的生产起到了重要作用，良好的自然条件将有利于马铃薯种植生产； 机械化水平和政策在第二主成分上有较高载荷，这些指标基本反映了马铃薯生产外部信息，这说明马铃薯生产的技术条件、环境条件和政策条件影响力较强； 科普专职人员数量、科研经费内部支出在第三主成分上有较高载荷，这些指标基本反映了马铃薯生产过程中科技投入信息，表明科技投入能够直接影响马铃薯农户的生产决策，是影响区域马铃薯分布的关键因素。每667m2总成本、每667m2净利润和替代作物价格在第四主成分上有较高载荷，这些指标基本反映了马铃薯生产效益信息，这说明市场信息与马铃薯生产紧密相关，比较效益高有助于马铃薯生产的扩大，反之则会抑制其发展。

通过计算主成分载荷矩阵中的数据得到主成分表达系数，将系数与标准化后的数据相乘，得到4个主成分的得分。最后以4个主成分所对应的贡献率与各个主成分得分相乘并求和计算主成分综合得分模型：

F1=0.326X1-0.307X2+0.395X3-0.271X4+0.251X5+0.237X6+0.002X7+0.238X8+0.243X9+0.184X10-0.267X11

F2=-0.031X1-0.09X2-0.083X3+0.303X4-0.237X5+0.016X6+0.497X7+0.122X8-0.018X9+0.366X10-0.492X11

F3=-0.133X1+0.315X2-0.157X3+0.343X4+0.372X5+0.370X6+0.141X7+0.229X8+0.025X9-0.195X10-0.311X11

F4=-0.291X1+0.374X2+0.202X3+0.073X4+0.025X5+0.229X6+0.180X7+0.562X8-0.635X9-0.436X10+0.592X11

各信息综合得分及其排名见表4。

表4 各省(区、市)主成分得分

地区自然信息排名外部信息排名科技信息排名收益信息排名总得分排名河北-0 31120 308-0 40110 76120 3511山西-1 3216-0 4016-1 04140 2215-2 5516内蒙古0 7631 0021 5421 1984 502辽宁-0 05100 2610-0 93120 97100 2512黑龙江0 654-0 0814-1 80160 7413-0 4913山东1 4113 1911 2945 07110 951湖北0 575-0 2915-0 19101 7341 829重庆0 4660 9730 0381 7833 246四川0 2380 8850 9651 2373 305贵州-0 18110 9040 7361 1792 648云南0 387-0 02131 5231 2363 127陕西-0 97140 1112-0 1591 4850 4610甘肃0 1990 6561 7410 90113 494宁夏0 8220 4470 4872 1723 913青海-1 22150 1711-1 11150 1716-1 9915新疆-0 81130 299-1 03130 6414-0 9114

由于该文选用的是影响因素指标，因此表4所示排名表示的是各地区马铃薯影响信息综合得分。由表4结果可知，自然信息得分最高的是山东、宁夏、内蒙古、黑龙江，究其原因，这些省(区、市)在马铃薯生长季的气温、日照和降水相对更加适宜马铃薯生产，且自然灾害较少； 外部信息得分最高的是山东、内蒙古、重庆、贵州，由于近年来山东马铃薯上市期较早，价格较其他作物更具优势，农户在收益较高的预期激励下也增加了机械化方面的投入，部分西北一季区与西南一二级混作区将马铃薯作为重要的民生作物，政府更加注重制定优惠政策引导产业发展； 科技信息得分最高的是甘肃、内蒙古、云南，由于西北一季区和西南一二季混作区广泛推广集雨沟播、地膜覆盖、高垄双行、稻草包芯等栽培技术模式，提高了天然降水的利用率，扩大了可耕种的区域范围。收益信息得分最高的是山东、宁夏、重庆，以山东为代表的中原二季作区每年鲜薯上市时间最早，起到了引导市场价格年度走向的关键作用，宁夏等北方一季作区则是面积最大的种薯、鲜薯产销区域，价格能够平衡全年的马铃薯走势，以重庆为代表的西南一二季混作区的马铃薯价格售价相对较高。4个信息的综合加权得分表示各省(区、市)影响信息的整体水平，综合得分排名靠前的是近年来马铃薯生产呈上升趋势的山东、内蒙古、宁夏、甘肃等地区。值得注意的是，由于较高的种植收益和冬闲田的充分利用，四川、重庆、云南、贵州等西南一二季混作区的马铃薯生产呈现良好发展势头，加之马铃薯增产潜力较大、用途较为广泛，这些地区在农业结构调整过程中，也将马铃薯产业列为发展区域经济和解决贫困地区农户脱贫致富的重要措施。

3 结论与建议

3.1 结论

(1)在自然条件方面，中原二季作区和西北一季区具有自然优势； 在机械化利用与政策促进方面，西北一季区、中原二季作区和西南一二季混作区较为主动； 在科技应用方面，西北一季区和西南一二季混作区效率相对较高； 在种植收益方面，中原二季作区、西北一季区和西南一二季混作区具有明显优势。

(2)综合自然、技术、经济、政策等4个方面，结合调研情况分析，以山东为代表的中原二季作区和以内蒙古、宁夏、甘肃为代表的北方一季作区作为传统优势产区，仍然具有较大的比较优势。以四川、重庆等省(区、市)为代表的西南一二季混作区后发势头明显。

3.2 建议

(1)以山东为代表的中原二季作区，建议发挥产业比较优势，研究鲜食专用品种配套栽培技术，选育和推广抗病专用型和适合外销型品种，研究建立规模化、标准化和机械化生产模式，发展以向东出口鲜薯为主导的马铃薯生产优势区。

(2)以甘肃、宁夏为代表的西北一季区，建议压缩菜用型马铃薯种植面积，在条件成熟的地区研究建立淀粉加工和食品加工等加工专用型原料薯生产优势区。以河北、内蒙古的坝上地区为代表的华北一季区，建议发挥气候、土壤和区位优势，增加马铃薯生产科研力度，研究建立精品鲜薯和种薯生产优势区。在黑龙江等东北一季区，虽然马铃薯生产并不具有综合优势，但这一地区具有土壤肥沃、日照充足和昼夜温差大的天然优势，建议研究尝试建立“北出口、南调运”的有限发展区和种用、鲜食用马铃薯战略储备区，充实粮食安全总体发展战略，为保障国家粮食安全提供坚实保障。

(3)以重庆、贵州等为代表的西南一二季混作区地势复杂、气候区域差异变化明显，马铃薯种植能够实现周年生产，建议选育专用品种，推广新型高效种植模式，推行实用配套增产技术，扩大种植面积，研究建立覆盖“东盟”、向南出口和辐射秦岭—淮河以南地区的鲜薯和种薯为主导的马铃薯生产优势区。

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