中国青贮玉米产业发展时空演变及动因

倪印锋，王明利

（中国农业科学院农业经济与发展研究所，北京 100081）

随着生活水平的提高和膳食结构的调整，居民对草食畜产品的消费需求迅速增加，导致供给压力突显，而许多畜产品的生产和供需缺口将很大程度上取决于饲料粮贸易政策和草牧业发展政策[1]。当前籽粒玉米生产过剩和优质饲草料供给不足的矛盾已经引起了党和国家的充分重视，为此国家启动实施了粮改饲政策试点，采取了一系列农业供给侧结构性改革措施，推动农业种植结构由二元“粮食+经济”向三元“粮食+经济+饲草料”转变。2015-2017年的中央一号文件明确指出，要开展和推广粮改饲试点，重点支持青贮玉米等优质饲草料种植，扩大种植面积，加快建设现代饲草料产业体系。2018年4月在国务院关于构建现代农业体系深化农业供给侧结构性改革工作情况的报告中又明确要求，扩大粮改饲试点规模，实施奶业振兴。2018年6月国务院办公厅印发《关于推进奶业振兴保障乳品质量安全的意见》，提出要进一步推广粮改饲，发展青贮玉米等优质饲草料产业。基于上述背景可知，在今后一段时期，青贮玉米作为中国粮改饲政策试点调增的主要饲草料作物，发展和壮大青贮玉米产业不仅有利于种植业结构调整，而且对推动草牧业转型升级、实施奶业振兴和促进农业供给侧结构性改革具有重要意义。

国外欧美草食畜牧业发达的国家对青贮玉米产业非常重视，青贮玉米种植比例较高，开展的研究较早且研究内容比较系统、丰富。主要研究内容包括青贮玉米对奶牛产奶量和生产性能的影响[2]、青贮玉米对家畜采食量的影响[3-4]、青贮玉米产量的影响因素[5-6]、青贮玉米添加剂对家畜生长的影响[7]，近年来学者们又重点研究了青贮玉米与其他青贮饲料对家畜生长性能和经济效益的比较[8-9]、不同玉米青贮技术对环境的影响[10]、玉米青贮饲料质量评估中的方法和技术规程[11]等内容。国内基于长期秸秆养畜的国情，对青贮玉米等优质牧草重视不够，开展研究相对较晚，研究也不够系统、深入。国内学者目前多从青贮玉米的生产利用角度进行研究，侧重于对青贮玉米品种及饲用价值[12-13]、产量和品质的影响因素[14-16]、乳酸菌对青贮玉米品质影响[17-18]以及经济效益[19-20]的研究。虽然近年来国内逐渐认识到优质饲草料对草牧业发展的重要性，加强了对青贮玉米等饲草料的研究，但与国外草牧业发达国家相比尚有一定的差距。

对上述文献的归纳和总结发现，国内外关于青贮玉米产业进行研究多侧重于从生物学角度，而从经济学和宏观角度对青贮玉米产业布局及时空演变的研究则很少涉及。目前随着粮改饲政策试点的推进，青贮玉米在种植面积和种植区域上势必产生一定的变化[21]。因此，十分有必要充分利用国家重视青贮玉米产业发展的战略机遇期，探究青贮玉米产业发展的时空演变特征，深入分析其时空格局演变动因，为指导青贮玉米产业在空间上进行合理规划和布局，促进青贮玉米产业健康发展奠定基础。基于此，本研究利用2001-2016年青贮玉米各省产量的数据，运用产业集中率、重心模型和探索性空间数据分析等模型和方法，对中国青贮玉米产业时空演变特征及其演变动因进行探讨，以期发现青贮玉米产业发展的时空演变规律，对青贮玉米产业的生产布局和粮改饲政策试点的稳步推进提供参考。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究方法

1.1.1 产业集中率

产业集中率在衡量产业地区分布均衡程度方面具有显著作用，而且产业集中率在确定具体集中区域和评价地区产业集中方面优势明显；同时，产业集中率还常用以衡量某产业排名靠前的若干省份的集聚程度及具体变化。计算公式[22]如下：

式中：n为排名前几的省份数，一般取1、3、5；表示第i省青贮玉米产量占全国青贮玉米总产量的比重。

1.1.2 重心模型

为反映产业发展在区域上的动态变化，引入区域产业重心的概念。区域产业重心随着时间的推移在空间上动态变化，有利于获知该产业生产格局的空间变动方向。青贮玉米产业区域重心变动反映了其产业发展方向的变化轨迹，对分析青贮玉米产业在国家或区域经济中的发展布局和调整具有重要现实意义。其计算公式为[23]：

式中：n为研究的省份个数；表示省份i的青贮玉米产量；表示省份i几何中心坐标；为青贮玉米产量的重心坐标。

1.1.3 探索性空间数据分析

为更好地对青贮玉米产业发展的空间演变特征进行分析，首先运用全局莫兰指数在省域层面上对青贮玉米产业的全局自相关性进行分析，从而得出青贮玉米产业发展在空间上的整体特征。全局莫兰指数的计算公式如下[24]：

式中：I表示全局莫兰指数；表示空间权重矩阵；、表示第i、j个空间单元青贮玉米的产量数值；表示青贮玉米产量的均值；n表示研究具体空间单元的数值。

另外，全局空间自相关统计量是对所有空间单元进行总体判断，在局部分析上具有局限性。局域空间自相关统计量常用来识别随空间地理位置不同而可能存在不同的空间关联模式，可以通过分析空间局部的不平稳性，从而发现数据间的空间异质性，通常一般可以用局域Moran's I指数(LISA)集聚图给出直观的答案。其计算公式如下[25]：

式中：S为各省青贮玉米产量的标准差，、、、、n与公式(4)、、、、n参数含义一致。通常局域Moran's I的取值不局限在[-1，1]，而是根据各省正负号位置的不同，又可以划分为正的高高集聚或低低集聚，负的低高集聚或高低集聚。

1.2 数据来源及处理

本研究选取2001-2016年青贮玉米产量的数据作为本文的计算依据，青贮玉米产量(非青贮量)以干草量计算。相关数据均来源于《草原基础数据册2001-2008》、2009-2016年《中国草业统计》、2007-2016年《全国草原监测报告》以及《牧草技术与市场Hay Farmer》补充的相关数据。数据分析过程中，首先对极少数缺失值和异常值运用插值法进行了补缺和替代。为了使统计单位和研究单元统一，分别把新疆建设兵团和黑龙江农垦的数据合并到新疆维吾尔自治区和黑龙江省。另外，由于缺乏港澳台以及更详细的市县级行政单元相关数据，因此最终选择中国31个省级行政单元进行分析。

2 中国青贮玉米产业时空演变特征分析

2.1 产业空间集聚程度非常高，在时间上具有明显的阶段性

采用产业集中率来反映青贮玉米产业发展的空间差异，有利于对产业排名靠前的省份进行分析，同时给出区位基尼系数[25]的指标加以比较。结果如图1所示：中国青贮玉米的产业集中率和区位基尼系数的整体变化情况基本一致，都表现出先上升后急剧下降再不断波动上升的情形；其产业集中率和区位基尼系数都在2007年取得最大值，分别从2001年的0.763和0.816上升到2007年的0.894和0.893；并都在2009年取得最小值，从2007年最大值下降到0.721和0.780。这表明中国青贮玉米产业的省际差异十分显著，少数省份是青贮玉米生产的主要区域(表1)，其空间集聚程度整体上非常高，且表现出明显的阶段性特征。同时发现，排名前五位的省份都是我国草牧业发展大省，青贮玉米产业的发展及空间集聚态势与草牧业尤其是奶业发展密切相关。

进一步可以将研究时段划分为2001-2007、2008-2009、2010-2016年3个阶段。2001-2007年青贮玉米的产业集中率伴随中国奶牛养殖业的高速发展呈现不断上升趋势；而在2008-2009年，随着中国奶业“三聚氰胺事件”爆发，青贮玉米作为奶牛日粮中的重要饲草料生产受到严重波及，青贮玉米主产区种植面积和产量下降明显，产业集中率急剧下降，下降幅度高达17.3%；从2010-2016年青贮玉米的种植面积和产量逐渐恢复，产业集中率也呈现波动上升的情形。但是需要注意的是从2015年国家开始实施粮改饲试点以来，随着粮改饲实施范围的扩大，2016年青贮玉米的产业集中率开始出现略微的下降；可以预测随着粮改饲试点的进一步深入，青贮玉米产业空间集聚程度在种植结构调整中仍将会略有下降。

图1 2001-2016年中国青贮玉米的产业集中率（CR5）和区位基尼系数（Gini）变化Figure 1 Industrial concentration rates and local ‘gini’ coefficients (Gini) of China’s silage corn industry (CR5) from 2001 to 2016

表1 2001-2016年主要年份青贮玉米生产前五位的省份Table 1 Top five provinces responsible for silage corn production in major years (2001-2016)

2.2 产业重心位置相对稳定，产业发展在空间上一直处于不平衡的状态

利用重心模型对中国青贮玉米生产的重心位置做出判断，通过对不同年份生产重心的比较，可以在一定程度上反映出青贮玉米产业发展的空间集聚动态演变过程。基于重心模型公式求得2001年到2016年中国青贮玉米生产重心的经纬度坐标(表2)：2001-2016年以来青贮玉米生产重心一直处于中国东北部 (内蒙古自治区境内)，在 112°89′-114°75′ E、42°69′- 44°08′ N 之间变动，坐标显著偏离中国的几何重心[26]。表明中国青贮玉米产业的发展在空间上一直处于不平衡的状态，东北部地区发展水平显著高于其他地区，青贮玉米的生产集聚在中国东北部地区。这主要得益于内蒙古、新疆、河北、黑龙江等地区奶牛养殖业起步早且发展基础好，对青贮饲料的需求带动了青贮玉米产业的发展，从而促使青贮玉米产业逐渐在中国东北、华北和西北地区集聚。

从青贮玉米生产重心的演变轨迹看，由2001年的 112°89′ N，43°87′ E 迁移到2016 年的113°13′ N，44°01′ E，整体上仅向东北方向迁移了约24.73 km，从全国范围来说重心位置相对稳定，调整强度不大。但从其演变过程来看，在2008和2009年出现较大幅度的变化，其重心向东南方向迁移了约192.01 km，2010年后又向西北方向迁移。这段时间生产的调整并非由于东南方向青贮玉米产业高速发展导致的重心迁移，而是与中国奶业发生“三聚氰氨事件”的时间相吻合，导致这些地区青贮玉米的生产受到严重影响，在2010年后又逐渐得到恢复发展。另外，2015年以来随着中国粮改饲试点工作的推进和不断深入，青贮玉米的生产重心势必会发生一定的迁移，从2015和2016年的变动轨迹来看，其重心又略向西南方向转移。

2.3 青贮玉米生产存在正的空间自相关性，在空间上呈集聚状态

基于中国31个省青贮玉米产量在空间上的分布，运用ArcGIS工具生成31个省草食畜牧业产值的经济距离和Rook邻近的空间权重矩阵，然后通过公式计算得到青贮玉米产量的全局Moran's I。由于Rook邻接空间权重矩阵得到的Moran's I优于经济距离的空间权重矩阵，因此本研究选择基于Rook邻接空间权重矩阵获得的Moran's I进行分析。进一步对全局Moran's I显著性进行检验，结果如表3所列。分析发现，2001-2016年中国青贮玉米产量的Moran's I值均为正值，除2001和2016两年外，2002-2015年Moran's I值均通过显著性检验(P＜0.05)。这说明中国青贮玉米的生产存在显著的空间自相关性，在空间上呈集聚状态，但这种空间集聚状态并不稳定，伴随青贮玉米产业的发展仍在不断演变。

表2 2001-2016年中国青贮玉米生产重心的经纬度坐标Table 2 Longitude and latitude coordinates of the center of gravity of Chinese silage corn production from 2001 to 2016

进一步对各年度的Moran's I值进行分析，可以将Moran's I值的变化情况划分为两个主要时段。第一时段为2001年到2009年，全局Moran's I的值从0.079增加到0.386，虽在2005年出现略微降低，但不影响整体增加的趋势，检验结果由不显著变为非常显著。说明青贮玉米产业空间集聚分布态势不断增强，省际之间的发展趋于两极分化状态，呈现出高速发展与低速发展两大集聚区，省际间的青贮玉米产业发展水平差异扩大。第二时段为2010年到2016年，全局Moran's I的值从0.329降低到0.058，表明该时段青贮玉米生产的集聚态势仍存在，但集聚程度出现减弱。这一方面与“三聚氰胺事件”后奶牛养殖数量和区域出现局部调整有关；另一方面，2012年国家实施“振兴奶业苜蓿发展行动”对青贮玉米的生产造成了一定的冲击，表现为主产区种植面积下降，空间集聚程度减弱。2015年实施粮改饲试点后青贮玉米的空间集聚程度进一步得到降低。

表3 中国青贮玉米产量的全局自相关情况Table 3 Global autocorrelation of China’s silage corn production

2.4 局域空间集聚存在显著的“北高南低”规律性，且正向的空间集聚过程不断加强

通过生成LIST聚集图可以反映出中国青贮玉米产业在局域范围内的空间关联类型和特征，在5%的显著水平上分别生成2001和2016年中国青贮玉米产量的LIST集聚图，分析可知(表4)，在省域尺度上2001年青贮玉米产量的局域空间集聚程度不明显，仅有吉林和甘肃两省表现出“高-高”集聚，青海一省表现为“低-高”集聚，其他各省均未通过显著性检验，省际间的空间关联程度非常弱；2016年青贮玉米产量的局域空间集聚状态出现明显的变化，表现为“高-高”集聚的省份由2个增加为4个，“低-低”集聚的省份由不存在增加为5个，局域空间集聚程度明显增强。

比较可知(表3、表4)，从全局上来看，中国青贮玉米产业空间集聚的演变态势仍在不断变化，整体上呈现倒U型趋势；但从局域来看，2016年比2001年空间集聚特征更加显著，存在较为明显的“北高南低”空间规律性，而且正向的空间集聚过程(高-高、低-低)有不断加强的趋势。未来在中国奶业走向振兴的过程中，势必会对青贮玉米产业时空格局演变产生重要影响。

表4 2001-2016年青贮玉米产量的局域空间自相关(LIST)演变情况Table 4 Changes in the local spatial autocorrelation (LIST) of silage corn production from 2001 to 2016

3 中国青贮玉米产业时空格局演变动因分析

3.1 政策是影响青贮玉米产业时空格局演变的重要因素

国家通过产业政策来引导牧草生产经营主体的行为，进而达到调整青贮玉米产业发展的目的。政策对青贮玉米产业时空格局演变主要表现在对其种植面积的调控。如2012年开始实施的“振兴奶业苜蓿发展行动”对种植紫花苜蓿进行补贴，导致青贮玉米主产区种植面积出现减少，阻碍了青贮玉米产业的进一步发展，这段时期青贮玉米产业全局Moran's I出现下降，使得青贮玉米生产的空间集聚格局出现变化。2015年中国在10个省中的30个县开展粮改饲试点，2016年试点范围扩大到17个省(区)中的121个县，试点区域落实种植面积由2015年的19.16万hm2扩增到2016年的45.42万hm2，其中全株青贮玉米41.07万hm2(数据来源于中国农业部网站)，使得青贮玉米种植的省份和面积在非传统主产区得到较快增长，导致2016年青贮玉米产业空间集聚程度出现略微下降的态势。以上分析可知，政府通过直接或间接补贴政策来调节农牧民的经济收益情况，从而引导青贮玉米在种植区域和种植面积产生变化，最终导致青贮玉米产业时空格局随政策调整发生演变。因此，政策成为影响青贮玉米产业时空格局演变的重要因素。

3.2 单位经济效益是青贮玉米产业时空格局演变的直接因素

一般在相同的生产条件下，由于青贮玉米比籽粒玉米耗水量少、生产期短，且具有省时省工省力的优势，因此青贮玉米的经济效益一般要好于籽粒玉米。但由于其市场小且效益不稳定，受奶业发展波动影响较大，以及国家对籽粒玉米的最低收购价格保护政策，导致农牧民仍倾向种植市场需求量大的籽粒玉米，使得青贮玉米种植面积少且相对集中于传统的草食畜牧业地区。另一方面，青贮玉米经济效益在不同省份之间差距较大，同样是造成其生产空间分布差异的重要因素。如表5所列，从2014-2018年平均单位纯收益来看，内蒙古、新疆、四川和宁夏4个省区青贮玉米平均单位纯收益明显高于山东、河北和山西三省，使得青贮玉米生产主要集中在内蒙古和新疆等经济效益好的省区。综上可知，不同省区间青贮玉米单位经济效益是影响其产业时空格局演变的直接因素。

表5 不同省区2014-2018年青贮玉米生产单位成本收益平均值Table 5 Average cost-benefit comparisons for silage corn production units in different provinces from 2014 to 2018

3.3 市场及奶业发展情况是青贮玉米产业时空格局演变的主导因素

相对于籽粒玉米用途广、市场大来说，青贮玉米用途比较单一、市场狭窄。青贮玉米仅适合用来喂养草食家畜，其中最主要用来喂养奶牛和部分肉牛，虽然也有农牧民开始用青贮玉米喂养其他草食家畜，但比例仍然较低，仅在冬春季节饲草料匮乏时候进行补饲。近年来，随着养殖业对青贮玉米的营养价值和综合利用水平的认识加深，部分大规模和中等规模草食家畜养殖场开始使用青贮玉米进行饲养。目前，青贮玉米的主产区与奶牛养殖主产区基本相吻合，奶业的发展情况对青贮玉米产业具有决定性的影响。如2008年中国奶业发生的“三聚氰胺事件”，对奶业造成了严重打击，导致青贮玉米主产区种植大面积缩减，使得产业集中度降低以及产业重心发生一定转移，对青贮玉米的生产和空间集聚格局演变产生了重要影响。由上述分析可知，市场及奶业发展情况是影响青贮玉米产业时空格局演变的主导因素。

3.4 农业科技是青贮玉米产业时空格局演变的推动因素

在农业生产要素中，农业科技(主要包括农作物良种、化肥、农业机械、农业信息技术等)在现代农业生产的作用日益增强。农业科技的发展不断促进农业生产要素质量的提高，成为推动青贮玉米产业发展和空间集聚格局演变的重要动力。以青贮玉米为例，一些新品种的出现，不仅能改变青贮玉米的单产产量和种植区域，而且一定程度上改变了青贮玉米产业空间集聚程度；另一方面，通过改良和发明先进的农业机械提高生产效率，当技术扩散到相邻地区，种植规模扩大促进了青贮玉米产业上的空间集聚。由此可知，农业科技的扩散和空间溢出等技术外部性条件，通过对青贮玉米的单位产量、生产效率和种植范围等方面的影响导致青贮玉米产业空间分布发生变化，成为影响青贮玉米产业时空格局演变的推动因素。

4 结论与政策建议

4.1 结论

中国青贮玉米产业空间集聚程度非常高，在时间上表现出明显的阶段性特征，表现为先上升后急剧下降再不断波动略升的情形；产业重心的位置相对稳定，产业发展在空间上一直处于不平衡的状态，其主产区集中分布在中国东北、华北和西北地区；从全局上来看，中国青贮玉米的生产存在正的空间自相关性，且这种空间集聚趋势随着时间推移仍在不断变化；从局域来看，2016年空间集聚存在较为显著的“北高南低”规律性，且正向的局域空间集聚过程有不断加强的趋势。青贮玉米的主产区与奶牛养殖主产区基本相吻合，其时空格局演变与奶业发展密切相关。另一方面，青贮玉米产业时空格局演变过程有其独特性。与其他农作物相比，青贮玉米适宜种植范围广泛，不像其他农作物对自然资源条件要求苛刻，因此自然资源条件对青贮玉米产业空间集聚初始格局影响较小；政策、经济效益、市场以及农业科技等共同成为影响青贮玉米产业时空格局演变的主要驱动因素。未来随着中国奶业规模化和专业化程度的不断加深以及草食畜牧业逐渐由传统畜牧业向现代畜牧业转型升级，势必会进一步推动中国青贮玉米产业空间集聚格局的优化调整。

4.2 政策建议

本研究主要探讨了青贮玉米产业时空演变特征及其动因，研究结论为下一步开展种植业结构调整和粮改饲政策试点提供科学的依据，对草牧业发展尤其是振兴奶业具有重要的指导意义。基于上述结论，建议在制定青贮玉米生产相关政策充分考虑地区间青贮玉米生产与草食家畜养殖的空间关联性。第一，要坚持需求导向，构建草畜相结合的青贮玉米产业发展布局。根据草食家畜需求以养带种，合理安排各地区粮改饲试点中青贮玉米的种植面积从而达到以种促养；另一方面，要积极开拓产业市场，在肉牛和肉羊饲养中大力推广使用青贮玉米。第二，要坚持因地制宜，构建时空相匹配的青贮玉米产业布局。根据各地实际情况，对青贮玉米产业的发展因地施策；充分发挥青贮玉米贮存上的优势，弥补季节交替饲草供应不足的问题。第三，要坚持科技驱动，构建产学研与产加销相结合的青贮玉米产业链布局。增强对青贮玉米育种、新技术以及专业机械设备的科技投入，促进青贮玉米产业链条在空间集聚，增加其综合效益。