四川省柑橘生產(chǎn)格局變化及驅(qū)動(dòng)因素

林正雨，鄧良基，陳 強(qiáng)*，陳春燕，劉遠(yuǎn)利，陳 章

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源學(xué)院，四川 成都 611130；2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)研究所，四川 成都 610066)

【研究意義】農(nóng)作物空間格局的本質(zhì)是農(nóng)業(yè)土地利用變化，它集中反映了人類(lèi)對(duì)土地進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)利用的過(guò)程，是作物種植類(lèi)型、生產(chǎn)分布、種植結(jié)構(gòu)、熟制方式等一系列信息在區(qū)域范圍內(nèi)的空間表達(dá)[1-2]。深刻理解農(nóng)作物空間格局及時(shí)空變化有助于揭示農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中“人類(lèi)-自然”綜合體的復(fù)雜關(guān)系，為區(qū)域農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)業(yè)土地系統(tǒng)優(yōu)化提供重要依據(jù)[3-4]。因此，農(nóng)作物空間格局一直是農(nóng)業(yè)土地系統(tǒng)的重要研究?jī)?nèi)容。【前人研究進(jìn)展】當(dāng)前農(nóng)作物空間格局研究主要集中在空間格局變化與驅(qū)動(dòng)因素兩方面。在空間格局變化方面，已有研究利用Moran’sI指數(shù)、產(chǎn)業(yè)重心、比較優(yōu)勢(shì)指數(shù)、集中度系數(shù)等方法對(duì)生產(chǎn)空間格局時(shí)空變化展開(kāi)特征研究。如楊萬(wàn)江(2011)、程勇翔(2012)、劉珍環(huán)(2013)分析了近30年中國(guó)水稻生產(chǎn)空間時(shí)空動(dòng)態(tài)變化特征，發(fā)現(xiàn)水稻生產(chǎn)空間在東南沿海省份呈現(xiàn)縮減，在東北地區(qū)的吉林和黑龍江等省出現(xiàn)擴(kuò)張，整體生產(chǎn)空間總體上向東北方向移動(dòng)[5-7]。陳歡(2015)、楊艷昭(2016)、李欠男(2017)系統(tǒng)分析了我國(guó)玉米1978-2015年的生產(chǎn)空間變遷。研究結(jié)果表明，中國(guó)玉米生產(chǎn)空間趨于集中，存在顯著的正向空間相關(guān)性，生產(chǎn)空間具有“北增南減”的趨勢(shì)，生產(chǎn)重心向東北方移動(dòng)明顯[8-10]。我國(guó)是人口大國(guó)，糧食安全問(wèn)題是國(guó)之根本。因此，已有研究大多集中在糧食作物，而對(duì)于經(jīng)濟(jì)作物關(guān)注較少。在驅(qū)動(dòng)因素研究上，主要從自然因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)兩方面解釋作物空間格局變化。自然因素主要集中于氣候因素變化來(lái)，已有研究表明氣候變暖深刻影響著我國(guó)糧食空間格局，尤其是東北地區(qū)糧食空間格局。楊曉光(2011)、云雅如(2005)等研究認(rèn)為糧食作物空間格局同溫度之間存在著顯著的相關(guān)關(guān)系，氣候增暖明顯使得我國(guó)水稻種植北界已達(dá)52°N左右的呼瑪?shù)貐^(qū)，較20世紀(jì)80年代初北移了約4個(gè)緯度，雙季稻生產(chǎn)空間在浙江省、安徽省、湖北省和湖南省也呈現(xiàn)北移趨勢(shì)[11-12]。郝志新(2001)、鄧振鏞(2008)、李克南(2013)等研究結(jié)果顯示冬小麥種植北界與20世紀(jì)50年代所確定的界限相比，已經(jīng)從長(zhǎng)城沿線推移到了42.5°N，在寧夏-甘肅及河北-遼寧北移趨勢(shì)最明顯，可種植最高海拔也由海拔1800 m上升到了2200 m[13-15]。譚杰揚(yáng)(2014)指出東北地區(qū)玉米種植所表現(xiàn)出的北移東擴(kuò)態(tài)勢(shì)，與≥10 ℃積溫的空間分布以及溫度生長(zhǎng)期長(zhǎng)度有密切的關(guān)系[16]。王琛智(2018)的研究表明地形因素，尤其是高程造成了湖南省水田分布和熱量分配在北部平原地區(qū)的不匹配，直接對(duì)水田分布的空間格局影響[17]。還有學(xué)者從土地、勞動(dòng)力、技術(shù)進(jìn)步、制度政策、市場(chǎng)區(qū)位等人文因素出發(fā)解釋驅(qū)動(dòng)機(jī)制。劉彥隨(2009)、金濤(2014)、聶雷(2015)等研究結(jié)果顯示隨著我國(guó)北方后備耕地資源的開(kāi)發(fā)以及東部南部耕地資源被擠占，糧食空間重心和耕地分布重心的移動(dòng)方位大致具有同向性，出現(xiàn)從東南沿海地區(qū)向北部和西部?jī)?nèi)陸地區(qū)的空間轉(zhuǎn)移[18-20]。郝曉燕(2018)對(duì)我國(guó)小麥空間演變的驅(qū)動(dòng)因素研究發(fā)現(xiàn)比較收益和非農(nóng)就業(yè)機(jī)會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)睾拖噜彽貐^(qū)的小麥播種面積均有影響，但作用方向相反[21]。于雅雯(2019)研究認(rèn)為非農(nóng)就業(yè)機(jī)會(huì)和收益對(duì)新疆棉花生產(chǎn)空間變化具有顯著影響[22]。葉志標(biāo)(2017)對(duì)小麥生產(chǎn)變化驅(qū)動(dòng)因素的研究發(fā)現(xiàn)：科技與生產(chǎn)投入和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素對(duì)小麥生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)作用明顯，其獨(dú)立貢獻(xiàn)份額分別為5.83 %和4.30 %，交互貢獻(xiàn)份額高達(dá)40.57 %[23]。農(nóng)作物空間格局是自然因素和人文因素共同作用的產(chǎn)物，從自然或人文單一角度分析，難以理解和揭示農(nóng)作物空間格局動(dòng)態(tài)變化的響應(yīng)機(jī)制。因此，必須綜合“自然-人文”因素開(kāi)展研究，才能真實(shí)反映其變化原因。【本研究切入點(diǎn)】我國(guó)柑橘種植面積居世界第一，產(chǎn)量居世界第二，同時(shí)也是柑橘出口貿(mào)易增長(zhǎng)最快的經(jīng)濟(jì)體，2000-2015年柑橘出口量增長(zhǎng)359.56 %，在全球農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易中占據(jù)重要位置[24-25]。四川省擁有適宜柑橘生長(zhǎng)的自然環(huán)境，發(fā)展柑橘具有較大比較優(yōu)勢(shì)，是我國(guó)柑橘的主產(chǎn)區(qū)之一，柑橘生產(chǎn)長(zhǎng)期位居前列。近年來(lái)，受價(jià)格上漲利好，以及四川盆地黃龍病和潰瘍病發(fā)生率較低，四川省柑橘空間擴(kuò)張加速，在130個(gè)縣域均有栽培。2015年柑橘面積占比11.08 %、產(chǎn)量占比10.37 %，柑橘生產(chǎn)空間較之2000年，擴(kuò)張了約12.32×104hm2，年均空間擴(kuò)張8.2×104hm2[26]。四川省柑橘生產(chǎn)空間的變化不但影響國(guó)內(nèi)外的柑橘供給總量，而且會(huì)對(duì)國(guó)內(nèi)外柑橘價(jià)格和中國(guó)柑橘產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】因此，本研究綜合運(yùn)用數(shù)理分析法、GIS技術(shù)、空間數(shù)據(jù)分析和地理探測(cè)器等方法模型，對(duì)1980-2015年柑橘生產(chǎn)空間的格局變化特征及影響因素進(jìn)行研究，為四川省柑橘產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)作物空間格局模型模擬提供基礎(chǔ)支撐。

圖1 四川省地理分區(qū)Fig.1 Geographical zoning of Sichuan province

1 研究區(qū)域

四川省位于中國(guó)西南部，東經(jīng)92°21′～108°12′和北緯26°03′～34°19′，幅員面積約48.6×104km2，是典型的青藏高原和長(zhǎng)江中下游平原過(guò)渡區(qū)。西部為高原山地區(qū)，海拔多在4000 m以上；東部為盆地丘陵平原區(qū)，海拔多在1000～3000 m。四川省氣候復(fù)雜多樣，且地帶性和垂直變化十分明顯，大致可分為3個(gè)氣候區(qū)。第一是盆地中亞熱帶濕潤(rùn)氣候。年均溫16～18 ℃，積溫4000～6000 ℃，無(wú)霜期230～340 d，年日照時(shí)間僅1000～1400 h，年降雨量1000～1200 mm。第二是川西南山地亞熱帶半濕潤(rùn)氣候區(qū)。年均溫12～20 ℃，年日照時(shí)間為2000～2600 h。全年有7個(gè)月為旱季，年降水量900～1200 mm。受焚風(fēng)影響河谷地區(qū)形成典型的干熱河谷氣候。第三是川西北高山高原高寒氣候區(qū)。氣候垂直變化明顯，總體上以寒溫帶氣候?yàn)橹鳎庸雀膳降乩錆瘢昃鶞?～12 ℃，年降水量500～900 mm，年日照1600～2600 h。

2 材料與方法

2.1 產(chǎn)業(yè)集中度

在衡量產(chǎn)業(yè)集聚時(shí)，可采用赫希曼-赫芬代爾系數(shù)、E-G指數(shù)、基尼系數(shù)、DO指數(shù)、M-S指數(shù)等。本文主要從空間集聚的角度，選擇區(qū)位基尼系數(shù)分析1980-2015年四川省柑橘生產(chǎn)空間的時(shí)空特征和變化趨勢(shì)。

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式中：CRn為柑橘生產(chǎn)空間集中度，Sk為當(dāng)年第k名柑橘面積占全省柑橘面積的比例，本文選擇n=20。

2.2 探索性空間數(shù)據(jù)分析

探索性空間數(shù)據(jù)分析(Exploratory Spatial DataAnalysis，ESDA)是一系列空間數(shù)據(jù)分析方法的集合，以空間關(guān)聯(lián)度為核心，突出空間的相互作用，通過(guò)對(duì)事物或現(xiàn)象空間分布格局的描述與可視化，發(fā)現(xiàn)空間集聚和空間異常，已逐漸被國(guó)內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用于農(nóng)作物布局變化和集聚狀態(tài)的研究。本文采用Moran’s I檢驗(yàn)作為測(cè)度變量間空間相互依賴水平的指標(biāo)，探索四川省柑橘的空間自相關(guān)性及其空間分異規(guī)律。通過(guò)全局Moran’s I分析區(qū)域總體的空間關(guān)聯(lián)和空間差異程度。

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公式標(biāo)準(zhǔn)化得出：

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2.3 產(chǎn)業(yè)重心模型

產(chǎn)業(yè)重心借鑒力學(xué)重心的概念，指產(chǎn)業(yè)在區(qū)域空間分布的重心。由于產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平與速度不同，各地產(chǎn)業(yè)重心處于變動(dòng)之中。通過(guò)對(duì)產(chǎn)業(yè)重心遷移軌跡的研究，了解四川省柑橘生產(chǎn)重心坐標(biāo)以及不同時(shí)間截面重心移動(dòng)方向和移動(dòng)距離，可以掌握柑橘生產(chǎn)空間宏觀的差異性和區(qū)域政策在空間層面的響應(yīng)程度。

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2.4 地理探測(cè)器

王勁峰等基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的空間方差分析原理開(kāi)發(fā)了地理探測(cè)器模型，該模型能客觀用于檢驗(yàn)地理現(xiàn)象與其潛在驅(qū)動(dòng)因素之間關(guān)系，從風(fēng)險(xiǎn)探測(cè)、因子探測(cè)、生態(tài)探測(cè)和交互探測(cè)4部分揭示地理環(huán)境要素對(duì)被解釋因子的影響力[28-29]。本研究利用因子探測(cè)檢驗(yàn)柑橘生產(chǎn)空間分布影響因素的決定力大小，用q值作為刻畫(huà)某因子X(jué)對(duì)柑橘生產(chǎn)空間分布的解釋度量，q值區(qū)間為[0，1]，當(dāng)q=1時(shí)，表明生產(chǎn)空間完全由探測(cè)因素決定；當(dāng)q=0時(shí)，表明探測(cè)因素與生產(chǎn)空間無(wú)關(guān)。

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圖2 不同因素交互作用的類(lèi)型Fig.2 Types of interactions between different factors

2.5 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

氣候數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象科學(xué)共享數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)(http:data.cma.cn)提供的中國(guó)地面氣候資料日值數(shù)據(jù)集(V3.0)。其中年均溫、最熱月平均氣溫采用“多元回歸+殘差I(lǐng)DW插值”，年日照時(shí)數(shù)、無(wú)霜期采用IDW插值，年降水量采用普通克里格。海拔、坡度來(lái)自中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:www.resdc.cn)提供的SRTM 90m，裁剪得到四川省DEM，并經(jīng)ArcGIS的Spatial Analyst生成坡度。氣候、地形等數(shù)據(jù)均處理為柵格數(shù)據(jù)，分辨率500 m，投影為UTM/WGS84，空間范圍為四川省全域。社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)縣域統(tǒng)計(jì)年鑒(1992-2016)、四川統(tǒng)計(jì)年鑒(1981-2016)、四川省農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒(1981-2016)、四川農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒(1981-2016)。部分縣域數(shù)據(jù)由于量綱、缺失、口徑等原因，采用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行相應(yīng)處理與修正。鑒于四川省縣域行政區(qū)劃發(fā)生過(guò)多次調(diào)整，為保證數(shù)據(jù)的一致性，以2010年國(guó)家基礎(chǔ)地理信息行政邊界為基準(zhǔn)，對(duì)縣級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸并，共計(jì)181個(gè)縣級(jí)單位。

3 結(jié)果與分析

3.1 柑橘生產(chǎn)空間的時(shí)序特征

3.1.1 柑橘生產(chǎn)空間的統(tǒng)計(jì)特征 采用SPSS19.0

軟件對(duì)四川省柑橘生產(chǎn)面積進(jìn)行描述統(tǒng)計(jì)，結(jié)合區(qū)位基尼系數(shù)和地理集中度，分析柑橘生產(chǎn)空間的時(shí)間變化特征(表1)。1980-2015年，四川省柑橘面積快速增加，柑橘種植面積從1980年的3.55×104hm2增長(zhǎng)到1995年的14.02×104hm2。經(jīng)歷1995-2000年短暫停滯后，穩(wěn)步增加到2015年的27.84×104hm2。柑橘生產(chǎn)空間整體呈現(xiàn)快速擴(kuò)張態(tài)勢(shì)，年均擴(kuò)張6.25 %，空間擴(kuò)張速度經(jīng)歷了“減—增—減”3個(gè)階段。20世紀(jì)60年代，在以糧為綱的政策背景下，柑橘作為副業(yè)發(fā)展較為緩慢。改革開(kāi)放以后，受家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制激勵(lì)、柑橘生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)放開(kāi)和經(jīng)濟(jì)效益可觀的影響，空間擴(kuò)張開(kāi)始提速。1980-1985年，柑橘生產(chǎn)空間擴(kuò)張速度處于最大值，年均增長(zhǎng)率達(dá)到21.45 %，隨后面積繼續(xù)增加，但擴(kuò)張速度逐漸降低，并在2000年跌至最低點(diǎn)(0.24 %)。在2005年又迅速提高至9.59 %，隨后逐步回落至2.42 %(2015年)。1980-2015年，區(qū)位基尼系數(shù)均≥0.5，四川省柑橘空間分布整體表現(xiàn)出高度集聚，且集聚態(tài)勢(shì)穩(wěn)步提高，區(qū)位基尼系數(shù)從0.705(1980年)下降至0.7(1985年)，其后逐步增加到0.767(2015年)。地理集中度的變化特征與區(qū)位基尼系數(shù)一致。柑橘面積前20名的占比由54.75 %小幅度降至54.13 %后，逐步增大至64.02 %。

表1 1980-2015年四川省柑橘生產(chǎn)空間的時(shí)序特征

3.1.2 新增柑橘空間的時(shí)序變化 1980-2015年，四川縣域新增柑橘面積總計(jì)24.29×104hm2，根據(jù)時(shí)序特征，可劃分為快速擴(kuò)張期(1980-1995年)，強(qiáng)烈震蕩期(1995-2005年)，擴(kuò)張恢復(fù)期(2005-2015年)3個(gè)階段。1980-1995年，四川省累積新增柑橘面積10.47×104hm2，縣域新增柑橘面積的中位數(shù)40.98～88.27 hm2(表2)，均值119.67～230.37 hm2，變異系數(shù)1.57～1.69，各指標(biāo)差異變化區(qū)間較小，表明受改革開(kāi)放政策正向激勵(lì)，在步入市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)以后，為促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，縣域?qū)用婢哂邪l(fā)展比較效益較高產(chǎn)業(yè)的內(nèi)在積極性，此階段柑橘面積增加在縣域?qū)哟尉哂衅毡樾裕涕倏臻g呈現(xiàn)快速擴(kuò)張。1995-2005年，隨著我國(guó)南方其他柑橘產(chǎn)區(qū)市場(chǎng)占有率提高，以及四川省柑橘交通運(yùn)輸制約，四川省柑橘外銷(xiāo)受阻[30]，嚴(yán)重影響柑橘生產(chǎn)積極性，縣域新增柑橘面積中位數(shù)為0，表明大部分縣域柑橘空間擴(kuò)張幾乎停滯。與此同時(shí)，2000-2005年新增柑橘面積達(dá)到最大值6.27×104hm2，有的縣域柑橘面積新增達(dá)到13 177.15 hm2，全距同步達(dá)到最大值17 695.36 hm2，意味著縣域柑橘空間收縮與擴(kuò)張同時(shí)發(fā)生，四川省柑橘生產(chǎn)空間進(jìn)入調(diào)整階段。2005-2015年，受價(jià)格上漲利好，以及四川盆地黃龍病和潰瘍病發(fā)生率降低，四川省柑橘空間擴(kuò)張加速，中位數(shù)恢復(fù)至8.05～8.25，全距穩(wěn)定在8395.82～9042.36 hm2。

表2 1980-2015年四川省縣域新增柑橘生產(chǎn)面積的統(tǒng)計(jì)特征

3.2 柑橘生產(chǎn)空間的分異特征

3.2.1 柑橘空間變化特征 采用ArcGIS對(duì)3個(gè)階段縣域新增柑橘面積進(jìn)行統(tǒng)一分類(lèi)，分析不同階段柑橘生產(chǎn)空間的地域差異。1980-1995年，四川省柑橘生產(chǎn)空間呈現(xiàn)出整體性擴(kuò)張，縣域新增柑橘面積具有普遍性，151個(gè)縣域新增柑橘面積，空間擴(kuò)張?jiān)诖ㄖ小⒋|北丘陵區(qū)較為明顯，新增面積≥500 hm2的縣域有52個(gè)，其中樂(lè)至縣、渠縣、東坡區(qū)新增面積≥4000 hm2。1995-2005年，四川省柑橘出現(xiàn)顯著地空間震蕩，空間擴(kuò)張與收縮現(xiàn)象較為普遍，且在川中丘陵地區(qū)發(fā)生較為強(qiáng)烈。全省82個(gè)縣域柑橘面積出現(xiàn)減少，減幅在0～500 hm2的有75個(gè)縣域，其中樂(lè)至縣、富順縣、東興區(qū)、邛崍市4縣減少≥1000 hm2。71個(gè)縣域柑橘面積出現(xiàn)增長(zhǎng)，59個(gè)縣域新增柑橘面積在0～2000 hm2，榮縣、仁壽縣、資中縣、安岳縣新增柑橘面積≥4000 hm2。2005-2015年，四川省柑橘生產(chǎn)空間擴(kuò)張恢復(fù)。105個(gè)縣域柑橘空間擴(kuò)張，其中高坪區(qū)、石棉縣、青神縣、丹陵縣、納溪區(qū)、南部縣、江安縣、東坡區(qū)、雁江區(qū)、安岳縣柑橘空間擴(kuò)張較為顯著，新增柑橘面積≥2000 hm2。44個(gè)縣域柑橘空間出現(xiàn)收縮，其中鹽亭縣、閬中市、瀘州市江陽(yáng)區(qū)空間收縮較大，柑橘面積減少≥1000 hm2。

圖3 不同時(shí)期四川省縣域新增柑橘面積空間分布Fig.3 Spatial distribution of newly citrus areas in county of Sichuan province in different periods

續(xù)圖3 不同時(shí)期四川省縣域新增柑橘面積空間分布Continued Fig.3 Spatial distribution of newly citrus areas in county of Sichuan province in different periods

3.2.2 空間關(guān)聯(lián)格局變化 為了進(jìn)一步研究四川省柑橘生產(chǎn)空間格局變化，利用Geoda空間統(tǒng)計(jì)工具對(duì)1980-2015年8個(gè)截面數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析(表3)。P值均為正值且小于0.01，臨界Z得分均大于1.96，全局Moran’sI指數(shù)均>0，說(shuō)明四川省相鄰縣域的柑橘面積之間存在相互影響，存在著高值區(qū)與高值區(qū)相鄰，低值區(qū)與低值區(qū)相鄰的情況，柑橘空間分布在縣域尺度上不具有隨機(jī)性，而是具有顯著的正向空間自相關(guān)特征，呈現(xiàn)顯著的地理集聚現(xiàn)象。在時(shí)間序列上，1980-2005年其值穩(wěn)定在0.41～0.42，自2005年起開(kāi)始下降，到2015年降至0.38，表明四川省柑橘空間的全局Moran’s I指數(shù)整體呈下降態(tài)勢(shì)。本研究以1980、1995、2005和2015年為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，計(jì)算了四川省柑橘空間的Getis-OrdG*i指數(shù)，并以Z值及其對(duì)應(yīng)P值劃分為冷點(diǎn)區(qū)、次冷點(diǎn)區(qū)、一般區(qū)、次熱點(diǎn)區(qū)、熱點(diǎn)區(qū)5類(lèi)(圖4)。受自然條件制約，川西北地區(qū)屬于高山高原高寒氣候區(qū)，不適宜柑橘生長(zhǎng)。因此，四川省柑橘生產(chǎn)空間具有“西冷東熱”的空間結(jié)構(gòu)。冷點(diǎn)區(qū)、次冷點(diǎn)區(qū)主要分布在川西北地區(qū)、攀西地區(qū)，且在1980-2015年期間變化逐步收縮。熱點(diǎn)區(qū)、次熱點(diǎn)區(qū)主要連片集中分布在川東北地區(qū)、成都平原區(qū)、川南地區(qū)。隨著時(shí)間推移，熱點(diǎn)區(qū)逐步從川東北地區(qū)收縮，并向成都平原區(qū)、川南地區(qū)集中。

表3 1980-2015年四川省柑橘面積Moran指數(shù)變化

圖4 1980-2015年四川省柑橘生產(chǎn)空間熱點(diǎn)分布Fig.4 Spatial hot spot distribution of citrus production in Sichuan province from 1980 to 2015

3.2.3 重心遷移變化 從產(chǎn)業(yè)重心遷移(表4)來(lái)看，35年期間，四川省柑橘生產(chǎn)空間重心遷移較小，重心總計(jì)移動(dòng)24.41 km，年均移動(dòng)速度0.72 km/a。

表4 1980-2015年四川省柑橘生產(chǎn)空間重心變化

1980-2000年，柑橘重心落在資陽(yáng)市樂(lè)至縣境內(nèi)，大致在東經(jīng)105.04～105.07，北緯30.23～30.26的區(qū)域內(nèi)徘徊。自2000年起，重心向四川西南方向遷移，2005-2015年，重心遷移至資陽(yáng)市雁江區(qū)境內(nèi)，處于東經(jīng)105.00～105.03，北緯30.04～30.11。從遷移速度來(lái)看，重心遷移經(jīng)歷“慢—快—慢”的運(yùn)動(dòng)特征，1980-1995年期間移動(dòng)速度較慢，年均速度為0.10～0.15 km/a，累積遷移距離為1.32 km；1995-2005年，重心移動(dòng)速度加快，10年間重心移動(dòng)19.18 km，移動(dòng)速度在2000-2005年達(dá)到最快3.54 km/a。2005-2015年，重心移動(dòng)速度回落至0.17～0.28 km/a，10年間重心移動(dòng)10.77 km。

3.3 柑橘生產(chǎn)空間分異的影響因素分析

3.3.1 影響因素選擇 通過(guò)四川省柑橘生產(chǎn)空間相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果顯示，1980-2015 年柑橘種植面積的莫蘭指數(shù)全部為正，顯著不為0，存在空間相關(guān)性，進(jìn)一步通過(guò)地理探測(cè)器識(shí)別影響因素。柑橘生產(chǎn)空間受“自然—人文”因素共同作用，不同影響因素、不同時(shí)間對(duì)其有不同的影響力。為了確定影響因素對(duì)四川省柑橘生產(chǎn)空間的具體影響，從自然和人文兩個(gè)層面開(kāi)展因素選擇。根據(jù)已有研究選擇年日照時(shí)數(shù)、年降水量、最熱月均溫、年均溫、無(wú)霜期分析光、水、熱要素對(duì)四川省柑橘生產(chǎn)空間格局變化的影響[31]。選擇海拔、坡度考察地形影響。人文因素包括生產(chǎn)要素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)，其中生產(chǎn)要素包括土地、勞動(dòng)力、農(nóng)資等因素。從土地來(lái)說(shuō)，以縣為單位，將縣域柑橘生產(chǎn)面積與縣域土地面積的比值定義為土地投入強(qiáng)度，反映該地區(qū)柑橘種植的土地投入指標(biāo)，也可以間接反映農(nóng)戶開(kāi)展柑橘種植的意愿。農(nóng)田水利設(shè)施是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，化肥、農(nóng)藥投入的提高是影響農(nóng)作物規(guī)模不斷增加的重要原因，選擇化肥施用強(qiáng)度、農(nóng)藥施用強(qiáng)度、有效灌溉面積作為綜合反映農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入對(duì)四川柑橘生產(chǎn)空間格局的影響因素。經(jīng)濟(jì)收益是農(nóng)戶的基本訴求，隨著非農(nóng)就業(yè)機(jī)會(huì)及其收入的增加，作為獨(dú)立理性農(nóng)戶，在決定用多大空間生產(chǎn)時(shí)，要充分權(quán)衡其非農(nóng)收入。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，大量耕地被擠占，且轉(zhuǎn)移吸納了大量農(nóng)村勞動(dòng)力，也會(huì)造成農(nóng)作物生產(chǎn)空間變化。因此選取非農(nóng)就業(yè)機(jī)會(huì)、城市化水平作為影響四川省柑橘生產(chǎn)空間格局的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素。2008年四川省制定出臺(tái)了《四川柑橘產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，設(shè)立省級(jí)柑桔優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)帶專(zhuān)項(xiàng)資金，對(duì)51個(gè)縣進(jìn)行產(chǎn)業(yè)扶持。因此引入政策虛擬變量，51個(gè)縣域?yàn)?，其余為0。基于上述分析確定15類(lèi)影響因素(表5)。

表5 四川柑橘生產(chǎn)空間地理探測(cè)器影響因子及探測(cè)結(jié)果

對(duì)四川省柑橘生產(chǎn)空間與各影響因素之間的相關(guān)性分析，由Person相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)顯著性水平為0.05時(shí)，各影響因素與柑橘空間相關(guān)系數(shù)均大于0.5，表明選擇影響因素是合理的。由于自變量數(shù)量較多，進(jìn)一步診斷多重共線性發(fā)現(xiàn)，海拔(X1)、無(wú)霜期(X3)、最熱月均溫(X4)、年均溫(X5)、年降水量(X6)的容忍度(Tolerance)<0.1，且方差擴(kuò)大因子(VIF)>10。同時(shí)在Person相關(guān)性檢驗(yàn)中，海拔(X1)、無(wú)霜期(X3)、最熱月均溫(X4)、年均溫(X5)4個(gè)指標(biāo)相關(guān)系數(shù)大于0.9。因此，需要通過(guò)降維來(lái)消除因素的共線性影響，考慮到四川省最熱月均溫并未超過(guò)38 ℃，而年均溫插值處理時(shí)已經(jīng)考慮了海拔因子。因此剔除海拔、最熱月均溫2項(xiàng)因子，刪除后其余13個(gè)因子的容忍度>0.1，且方差擴(kuò)大因子(VIF)<10，因此將其余13個(gè)因子作為四川柑橘生產(chǎn)空間的主要影響因素。

3.3.2 影響因子探測(cè) 利用地理探測(cè)器的因子探測(cè)計(jì)算2015年15類(lèi)影響因素對(duì)柑橘生產(chǎn)空間的影響力q值(表6)。同時(shí)，將2015年四川省柑橘面積與主要影響因素，按照自然間斷法劃分為3級(jí)，進(jìn)行空間耦合匹配分析(圖5)。

表6 四川柑橘生產(chǎn)空間與各影響因素的空間耦合匹配

圖5 四川省2015年柑橘生產(chǎn)空間分級(jí)與因素空間匹配分布Fig.5 Spatial matching distribution between Citrus Production space andimpact factors in Sichuan Province in 2015

(1)國(guó)內(nèi)學(xué)者研究認(rèn)為農(nóng)作物空間格局演化具有獨(dú)特性，主要體現(xiàn)在農(nóng)作物的自然稟賦約束，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)慣性以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響等。基于演化經(jīng)濟(jì)地理視角的演化機(jī)制框架分析，農(nóng)作物空間格局演變從最初自然驅(qū)動(dòng)格局，逐步轉(zhuǎn)向?yàn)椤白匀?社會(huì)”驅(qū)動(dòng)格局[32-33]。受自然環(huán)境約束，農(nóng)作物一般在適宜區(qū)開(kāi)始初始生產(chǎn)實(shí)踐，并向其它適宜區(qū)擴(kuò)張形成自然驅(qū)動(dòng)格局。其后形成特定的生產(chǎn)習(xí)慣，生產(chǎn)者不斷地增加管理成本、時(shí)間成本、投入基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)，產(chǎn)生路徑依賴，從而使得地區(qū)生產(chǎn)格局進(jìn)入“自然-社會(huì)”驅(qū)動(dòng)格局。計(jì)算結(jié)果顯示：生產(chǎn)要素對(duì)四川省柑橘生產(chǎn)空間分異具有強(qiáng)烈的影響力。氣候因素、地形因素次之，社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的影響力較弱，這與已有研究結(jié)果相符，四川省柑橘生產(chǎn)空間表現(xiàn)出以生產(chǎn)要素驅(qū)動(dòng)為主，自然條件為輔的“自然-社會(huì)”驅(qū)動(dòng)格局。

(2)在生產(chǎn)要素中，勞動(dòng)力投入強(qiáng)度、土地投入強(qiáng)度、農(nóng)藥施用強(qiáng)度、化肥施用強(qiáng)度對(duì)柑橘生產(chǎn)空間影響強(qiáng)烈。2015年地理探測(cè)的q值分別為0.888、0.801、0.724、0.699，且這4個(gè)因子與柑橘生產(chǎn)空間匹配程度顯著匹配，其中勞動(dòng)力投入強(qiáng)度(96.55 %)、土地投入強(qiáng)度(93.96 %)、化肥施用強(qiáng)度(91.43 %)、農(nóng)藥施用強(qiáng)度(90.58 %)。有效灌溉面積q值相對(duì)較低(0.291)，但是空間匹配度較高(70.90 %)，表明勞動(dòng)力、土地、農(nóng)資、灌溉等生產(chǎn)要素投入是影響四川省柑橘生產(chǎn)空間格局的主要因素。柑橘是一個(gè)勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，對(duì)勞動(dòng)力需求量大，農(nóng)村勞動(dòng)力數(shù)量的多少是能否積極開(kāi)展柑橘生產(chǎn)的重要因素。土地資源作為農(nóng)作物生長(zhǎng)的載體，其類(lèi)型轉(zhuǎn)換、空間變化等直接導(dǎo)致農(nóng)作物空間格局變化。區(qū)域農(nóng)用地資源豐富，則該區(qū)域具備了布局或擴(kuò)大柑橘生產(chǎn)的基本條件。化肥農(nóng)藥等農(nóng)資產(chǎn)品的投入可減少病蟲(chóng)害發(fā)生，能有效提高柑橘的產(chǎn)量和質(zhì)量，對(duì)柑橘空間擴(kuò)張存在正向激勵(lì)。從柑橘生產(chǎn)空間與生產(chǎn)要素匹配格局來(lái)看，成都平原區(qū)的眉山市、資陽(yáng)市，川南地區(qū)的內(nèi)江市，以及宜賓市部分地區(qū)的柑橘生產(chǎn)空間較大，是因?yàn)檫@些地區(qū)的農(nóng)村勞動(dòng)力相對(duì)豐富，化肥農(nóng)藥等要素投入水平較高。作為典型地區(qū)的眉山市，其柑橘土地投入強(qiáng)度達(dá)到0.56 %，從事柑橘種植的勞動(dòng)力約13.39萬(wàn)人，用于柑橘生產(chǎn)的化肥和農(nóng)藥投入分別達(dá)到1.53萬(wàn)t和455.79 t，生產(chǎn)要素投入水平位居全省前列。

(3)在氣候因素中，無(wú)霜期、年日照時(shí)數(shù)、年均溫的影響力相對(duì)較大，q值分別為0.218、0.217、0.210。但空間匹配度相對(duì)生產(chǎn)要素較差，無(wú)霜期30.66 %、年日照時(shí)數(shù)29.10 %、年均溫45.09 %。年降水量q值較低(0.115)，但是空間匹配度≥50 %。溫度是柑橘生長(zhǎng)、產(chǎn)量品質(zhì)形成的重要因素，在年均溫16～19 ℃，隨溫度升高，柑橘果實(shí)含糖量和糖酸比逐步提高，因此柑橘生產(chǎn)空間更傾向于在該溫度區(qū)間擴(kuò)張[34]。根據(jù)柑橘年蒸騰蒸散量推算年降雨量大致在1200～2000 mm較為適宜。柑橘對(duì)光照適宜范圍較廣，年日照時(shí)數(shù)1200～2200 h均能正常生長(zhǎng)。從柑橘適宜區(qū)角度出發(fā)，它是符合作物生理生長(zhǎng)要求的各自然資源因素在某區(qū)域的耦合體現(xiàn)。成都平原區(qū)、川東北地區(qū)、川南地區(qū)年均溫約為14.83、15.31、16.42 ℃，與柑橘對(duì)溫度要求匹配，使得這些區(qū)域柑橘生產(chǎn)空間較大。雖然強(qiáng)日照主要分布在川西北地區(qū)和攀西地區(qū)，而成都平原區(qū)、川東北地區(qū)、川南地區(qū)年為寡日照區(qū)域。在這3個(gè)區(qū)域中日照條件與溫度的匹配疊加進(jìn)一步強(qiáng)化了溫度對(duì)柑橘生長(zhǎng)和果實(shí)品質(zhì)的影響[35- 36]，并通過(guò)溫度影響柑橘生產(chǎn)空間。

(4)在地形因素中，海拔q值為0.232，坡度為0.117。海拔通過(guò)對(duì)光熱水等的再分配影響柑橘空間。成都平原區(qū)、川東北地區(qū)、川南地區(qū)的平均海拔在697.91～936.03 m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于川西北地區(qū)和攀西地區(qū)的平均海拔(3991.18、2453.43 m)。因此對(duì)于熱水資源的再分配程度有限，促使柑橘能大范圍布局在平原丘陵區(qū)。成都平原區(qū)、川東北地區(qū)、川南地區(qū)的平均坡度為4.81°、5.22°、4.61°，從生產(chǎn)成本、用地政策、田間管理和道路交通等因素考慮，地勢(shì)較為平緩的山腰或緩坡是布局柑橘生產(chǎn)的理想?yún)^(qū)域。

(5)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素中，制度政策的影響力和空間匹配度較高，分別為0.228、82.61 %。2008年四川省制定出臺(tái)了《四川柑橘產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，設(shè)立省級(jí)柑桔優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)帶專(zhuān)項(xiàng)資金，專(zhuān)項(xiàng)資金主要用于建設(shè)柑橘良種繁育基地、無(wú)病毒容器苗木推廣補(bǔ)貼，新建果園、改建果園建設(shè)補(bǔ)助，科技創(chuàng)新、新技術(shù)試驗(yàn)示范、培訓(xùn)、市場(chǎng)開(kāi)發(fā)等方面。在政策的正向激勵(lì)作用下，推動(dòng)了柑橘生產(chǎn)空間擴(kuò)張。城市化水平、非農(nóng)就業(yè)機(jī)會(huì)的影響力較弱，其q值為0.045、0.028；空間匹配度較高相對(duì)較低(59.72 %、24.99 %)。地理探測(cè)器核心思想是如果某個(gè)自變量對(duì)某個(gè)因變量有重要影響，那么自變量和因變量的空間分布應(yīng)該具有相似性[28, 37]。在本次研究中。從變異系數(shù)來(lái)看，生產(chǎn)空間(2.99)>城市化水平(0.58)>非農(nóng)就業(yè)機(jī)會(huì)(0.18)，均反映出這2項(xiàng)指標(biāo)的空間分布與柑橘生產(chǎn)空間分布差異較大，這意味著非農(nóng)就業(yè)機(jī)會(huì)和城市化水平對(duì)四川省柑橘生產(chǎn)空間的驅(qū)動(dòng)較弱。

3.3.3 因素交互作用探測(cè) 四川省柑橘生產(chǎn)空間格局是由多種影響因素共同作用的結(jié)果，不可能存在單一因素對(duì)柑橘空間的分布和變化產(chǎn)生影響。借助地理探測(cè)器的交互作用探測(cè)獲得2015年15類(lèi)因素對(duì)柑橘空間格局的交互作用(表7)。結(jié)果顯示各影響因素對(duì)柑橘生產(chǎn)空間格局的交互作用大部分是雙因子增強(qiáng)，其次是非線性增強(qiáng)，不存在相互獨(dú)立起作用的因素。其中解釋力較大的仍然是以土地投入強(qiáng)度(X8)、勞動(dòng)力投入強(qiáng)度(X9)、化肥施用強(qiáng)度(X10)、農(nóng)藥施用強(qiáng)度(X11)4類(lèi)因素為主的交互作用，4類(lèi)因素與其它因素的交互影響力在0.70～0.91，交互作用多為雙因子增強(qiáng)。非農(nóng)就業(yè)機(jī)會(huì)(X15)、城市化水平(X14)與其它因素的交互作用大多為非線性增強(qiáng)，表明非農(nóng)就業(yè)機(jī)會(huì)、城市化水平可以較大增強(qiáng)各因素對(duì)柑橘生產(chǎn)空間格局變化的解釋力。

表7 2015年交互作用對(duì)四川柑橘生產(chǎn)空間分布的影響

4 結(jié)論與討論

本文以四川省柑橘生產(chǎn)空間為研究對(duì)象，以統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、氣候數(shù)據(jù)為信息源，綜合運(yùn)用數(shù)理分析法、GIS技術(shù)、空間數(shù)據(jù)分析和地理探測(cè)器等方法模型，對(duì)1980-2015年柑橘生產(chǎn)空間的格局變化特征及影響因素進(jìn)行研究，揭示“自然—人文”因素對(duì)柑橘空間格局的影響。主要得出以下結(jié)論：①在時(shí)序變化上，1980-2015年間，四川省柑橘生產(chǎn)空間呈現(xiàn)擴(kuò)張態(tài)勢(shì)，空間分布表現(xiàn)出高度集聚，且區(qū)位基尼系數(shù)、地理集中度增大，集聚態(tài)勢(shì)穩(wěn)步提高。縣域累積新增柑橘面積24.29×104hm2，空間擴(kuò)張大致可劃分為快速擴(kuò)張期(1980-1995年)，強(qiáng)烈震蕩期(1995-2005年)，擴(kuò)張恢復(fù)期(2005-2015年)3個(gè)階段。②在空間變化上，快速擴(kuò)張期(1980-1995年)，受改革開(kāi)放政策激勵(lì)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，四川省柑橘生產(chǎn)空間呈現(xiàn)出整體性擴(kuò)張，151個(gè)縣域新增柑橘面積。強(qiáng)烈震蕩期(1995-2005年)，在市場(chǎng)波動(dòng)影響，四川省柑橘空間擴(kuò)張與收縮現(xiàn)象較為普遍，且在川中丘陵地區(qū)表現(xiàn)較為強(qiáng)烈。擴(kuò)張恢復(fù)期(2005-2015年)，105個(gè)縣域柑橘空間恢復(fù)擴(kuò)張，在44個(gè)縣域柑橘空間出現(xiàn)收縮。1980-2015年柑橘生產(chǎn)空間全局Moran’sI指數(shù)均>0，柑橘空間分布在縣域尺度上具有顯著的地理集聚，呈現(xiàn)出“西冷東熱”的空間結(jié)構(gòu)。冷點(diǎn)區(qū)、次冷點(diǎn)區(qū)主要分布在川西北地區(qū)、攀西地區(qū)。熱點(diǎn)區(qū)、次熱點(diǎn)區(qū)主要集中連片分布在川東北地區(qū)、成都平原區(qū)、川南地區(qū)，且隨著時(shí)間推移，熱點(diǎn)區(qū)逐步從川東北地區(qū)收縮，并向成都平原區(qū)、川南地區(qū)集中。在35 a期間，四川省柑橘生產(chǎn)空間重心以“慢—快—慢”的運(yùn)動(dòng)特征，整體往西南部遷移。③對(duì)四川柑橘生產(chǎn)空間分異具有強(qiáng)烈的影響力的影響因素為：生產(chǎn)要素類(lèi)>氣候因素>地形因素>社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素。勞動(dòng)力投入強(qiáng)度、土地投入強(qiáng)度、農(nóng)藥施用強(qiáng)度、化肥施用強(qiáng)度的q值分別為0.888、0.801、0.724、0.699。表明四川省柑橘生產(chǎn)空間表現(xiàn)出以生產(chǎn)要素驅(qū)動(dòng)為主，自然條件為輔的“自然-社會(huì)”驅(qū)動(dòng)格局。影響因素對(duì)柑橘生產(chǎn)空間格局的交互作用大部分是雙因子增強(qiáng)，不存在相互獨(dú)立起作用的因素。其中解釋力較大的仍然是以土地、勞動(dòng)力、化肥、農(nóng)藥4類(lèi)因素為主的交互作用。非農(nóng)就業(yè)機(jī)會(huì)、城市化水平可以較大增強(qiáng)各因素對(duì)柑橘生產(chǎn)空間格局變化的解釋力。

地理探測(cè)器模型是研究區(qū)域要素分異的重要方法，為空間格局分異機(jī)制研究提供了重要支撐。通過(guò)多種地理探測(cè)分析，可以甄別影響農(nóng)作物空間格局分異的主導(dǎo)因素。但在識(shí)別主導(dǎo)因素的正負(fù)效應(yīng)，以及在多大程度上解釋分異稍顯不足。下一步可以結(jié)合空間計(jì)量模型，同時(shí)擴(kuò)展時(shí)間尺度，進(jìn)一步揭示農(nóng)作物空間格局演化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，預(yù)測(cè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)而完善對(duì)農(nóng)作物生產(chǎn)空間調(diào)控和農(nóng)業(yè)土地系統(tǒng)優(yōu)化。

致 謝:感謝中國(guó)科學(xué)院資源與環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:www.resdc.cn)的DEM數(shù)據(jù)支持和中國(guó)氣象科學(xué)共享數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)的氣候數(shù)據(jù)支持(http:data.cma.cn)。