艾比湖流域棉花產量影響因素研究

伊木然江?阿卜來提 張永福 于蘇云江?嗎米提敏 趙娟

摘要： 新疆是全國最大的棉花供給地區之一，而艾比湖流域產棉區是新疆重要的特早熟優質棉區，是典型的干旱區之一。本研究主要以屬于艾比湖流域棉區的博樂市、精河縣為對象，對當地農戶進行訪談與問卷調查，并根據往年的統計年鑒數據，用SPSS軟件進行多元逐步回歸分析并建立模型，得出棉花產量的影響因素。結果表明：社會經濟因素和農業管理因素中的地方類型、打尖工作、耕地總面積、非農業收入、播種前浸種、化肥使用量等6種因素在不同程度上影響了艾比湖流域棉花產量。本研究結果可以為拓展該流域的農業研究提供進一步的證據和新的思路，并為將來的相關研究提供實際性的幫助及參考。

關鍵詞： 棉花產量;艾比湖流域;影響因素;多元逐步回歸分析

中圖分類號： F326.12? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）05-0100-07

棉花是我國主要經濟作物之一，占世界棉花播種相當大的比例。中國是世界首位的棉花生產國，又是世界最大的棉花消費國[1]。我國棉花生產主要分布在長江流域、黃河流域、西北內陸三大主產區。由于各種因素的相互作用，我國加入WTO以后，中國的傳統三大產棉區植棉面積呈現極端化的狀態[2]。

從近15年的中國三大棉區的棉花產量數據（圖1）可以看出，各棉區在中國棉花總產量中占據的地位，其中最為顯著的是西北內陸產棉區的新疆，它占據了全國棉花供給的最大比重。屬于黃河流域棉區的山東、河南、河北3省的棉花產量約占全國總產量的26.26%;屬于長江流域棉區的安徽、江蘇、湖南、湖北4省的棉花產量約占全國總產量的22.48%;屬于西北內陸棉區的新疆棉花產量約占全國總產量的43.84%;新疆棉區全面發展，棉花產量持續增長，成為了我國最大產棉區。

新疆棉花在國內外具有很高的知名度和影響力，新疆棉花發展為我國在世界棉花市場上爭取了一定的話語權。其中艾比湖流域是屬于北疆棉區的重要的早熟優質棉區，艾比湖流域棉花產業的土地資源豐富、自然條件適宜、棉花質量高和產業一體化，使該區域開發潛力巨大。從2002—2015年的統計年鑒棉花產量數據中可以看出，艾比湖流域的2個主產棉區產量在全疆棉花總產量中占4%，而且這2個產棉區的棉花產量呈現逐漸穩定遞增態勢，研究清楚棉花產量影響因素，對于進一步定位棉花發展方向、增加棉花產量、提高棉農收入水平有著重要意義[3]。

關于棉花影響因素的研究，相關學者從不同角度用不同方法進行了相關探索。Abdullaev和Mirakhmedov等學者將野生棉花種質資源作為品種優良性狀的供體運用在棉花雜交育種中，培育成一系列抗病品種，挽救了烏茲別克斯坦的棉花產業[4]。Bange等研究發現，溫度是影響作物生長發育、產量高低、發育速度等的重要因素，對棉花物候期的早晚、最早播種日期、生長季長度等都有非常重要的作用，進而影響棉花產量和棉花品質[5]。Bronson等研究了不同類型土壤中磷肥對皮棉產量的影響，發現皮棉產量在石灰性土壤上受磷肥影響較大[6]。Reddy等研究發現，棉花開花期當天的日最高溫度如果超過35 ℃就會造成棉花蕾鈴的大量脫落，所以開花期當天的溫度也會影響棉花產量[7]。胡少華等在研究江蘇棉花產量影響因素時采用了擴展的“柯布-道格拉斯”生產函數模型，考慮土地、勞動力、肥料、機械、農藥等投入因素，從直接因素、間接因素等層面分析影響因素[8]。姜逢清等在新疆棉花產量構成要素分析研究當中從新疆近50年的棉花種植面積與單產量的變化情況研究產量影響因素，認為主要影響因素包括社會經濟因素、氣候因素、技術進步等[9]。

從國內外前人的研究成果來看，大部分學者都從棉花的品種、栽培技術、氣候因素、勞動力投入、肥料、藥物投入量等直接因素和間接因素研究產量影響因素。查閱文獻表明，前人都從宏觀數據方面進行研究，少有通過野外調查、采訪、問卷調查等方法進行數據收集并分析，而且尚缺乏艾比湖流域的棉花產量影響因素的相關研究。由于除了屬于艾比湖流域的博樂市和精河縣以外，其他地區的各個河流已經基本上不流入艾比湖，所以本次研究從博樂市、精河縣產棉區進行分析。本研究根據相關科學調查結果及相關數據資料來進行進一步研究，分析艾比湖流域棉花產量影響因素，從而為拓展該流域的農業研究提供進一步的證據和新的思路，為將來的相關研究提供實際性的幫助及參考。

1 研究區概況

艾比湖流域處于中國和哈薩克斯坦邊界中國一側，位于79.88°～85.03°E、43.063°～45.86°N，屬于構造帶上的斷陷湖泊（圖2）。其中艾比湖是這一區域的匯水中心，流域面積約50 621 km2。當前艾比湖的補給水源集中于博爾塔拉河、精河和部分地下水[10]。該流域的南、西、北三面環山，東部與準噶爾盆地相連，總土地面積約5.06萬km2[11]。艾比湖流域降水稀少，氣溫日較差和年較差大。該流域的多年平均氣溫為7.2℃，年降水量為166mm。

6—10月降水量占到全年降水量的50%～75%，流域降水區域差異明顯而且季節分配不均勻[12]。空氣干燥，極端相對濕度在5%以下，屬典型的大陸性干旱氣候[13]。

艾比湖流域正處于北疆棉區，北疆棉區是新疆最重要的特早熟優質棉區。北疆棉區屬于溫帶半干旱大陸性氣候，干旱少雨，光照充足，熱量很豐富，具有無霜期較長的特點[14]。由于當地具備適宜的氣候、土壤及豐富的灌溉水源等優勢的自然條件，適合棉花的生長，自然而然棉花就成為了當地的主要農作物之一，也是該地區的主要經濟來源之一[15]。

2 研究資料與方法

2.1 數據來源

本次研究主要采用跟典型植棉農戶訪談與問卷調查相結合的方式進行，并根據往年的統計年鑒數據進行進一步分析，所有問卷均采用入戶調查方式進行。此次調查數據均由在校學生對農戶以訪談及問卷調查的形式進行搜集，所有參與調查的學生均經過教師的規范化培訓，保證問卷的有效性和科學性。調查對象是該農戶家庭中的主要決策者或參與植棉者，以保證數據的準確性[2]。樣本調查覆蓋艾比湖流域的精河縣、博樂市以及屬于該范圍的兵團地區等。問卷的主要調查內容有農戶基本情況、耕地資源、種子資源、灌溉情況、肥料使用情況、殺蟲殺菌農藥使用情況、除草以及打尖、農作物管理、收獲、晾曬和銷售、自有機械等。共計調查135位植棉戶，回收問卷130份，去除部分無效問卷，有效問卷為122份。調查時間為2017年8月3日至2017年8月10日。

前人對棉花產量影響因素研究較多，但是對于社會經濟因素、管理因素等方面的研究較為欠缺。根據前期的文獻查閱以及深度訪談，本研究認為棉花產量可能會受到勞動力數量、農戶受教育程度、農戶年齡、農藥和化肥施用量及次數、田間管理、機械化程度、土地類型、耕地面積等因素的影響。

2.2 數據處理方法

所得到的數據用Microsoft Excel 2007、SPSS 24.0進行統計分析，并采用多元逐步回歸分析法建立模型。

本研究主要采用多元逐步回歸分析法，假設棉花產量與其他各類因素有一定的關系，如果把棉花產量看成是因變量Y，其他因素可看成是自變量（X1、X2、X3、X4、X5、X6、…、Xp），n組數據：Yi、Xi1、Xi2、…、Xip（i=1，2，3，…，n）。

他們之間的關系可表示為：

y1=b0+b1x11+b2x12+b3x13+…+bpx1p+ε1;（1）

y2=b0+b1x21+b2x22+b3x23+…+bpx2p+ε2;（2）

yn=b0+b1xn1+b2xn2+b3xn3+…+bpxnp+εn。（n）

式中：b0、b1、b2、b3、…、bp是p+1個待估參數;εi表示第i次試驗中的隨機因素對yi的影響。

該方法的步驟如下：第一步是建立回歸模型;第二步是用最小二乘法進行參數估計，因為計算量比較大，一般依靠SPSS軟件來完成;第三步是對假設的回歸模型進行驗證，驗證包括2個部分，分別是整體回歸的假設檢驗（方差分析Sig）、偏回歸系數的t檢驗（t）;第四步是多元回歸模型的評價，分別是復相關系數（R）、確定系數（R2），R2值越接近于1，擬合度越好[17]。

3 結果與分析

3.1 農戶基本特征

3.1.1 社會經濟因素特征

從對農戶的問卷調查數據統計來看，農戶基本特征可以分為社會經濟因素方面的特征和農業管理因素方面的特征。社會經濟因素（表1）的連續變量包括耕地總面積、播種棉花面積、棉花產量、家庭勞動力數量、農戶年齡、農戶非農業收入、貸款、水費等。類別變量有地方類型、土地類型、教育水平、性別、水資源短缺情況等。

①參與調查的122名農戶的平均耕地面積為86.87畝（1畝=666.67 m2，全文同）、平均棉花播種面積為84.42畝。由此可見，參加調查的農戶基本上把所有的耕地都用來種棉花，僅有一小部分用來種其他農作物。

②2016年該區域農戶的棉花平均畝產量為337.80 kg，新疆和全國的單位棉花產量分別為 132.73 kg、105.6 kg，可知該區域棉花的畝均產量遠高于全國和新疆的棉花平均畝產量。

③參加調查的農戶家庭的家庭勞動力平均為2人，農戶的平均年齡為46歲，據此認為該區域主要以家庭模式進行棉花種植，自家勞動力不足而且勞動能力有限，只能通過雇人（由表2可以發現，每家農戶平均雇5.51人）以及其他方式來進行農業作業。

④典型農戶的非農業收入平均為10 700.25元，2016年新疆人均年收入為18 354.7元，且每一戶都有一定的貸款。可見當地農戶大部分收入是來自于棉花種植所得，而且棉花收入使農民具備了還貸款能力。

⑤參加調查的人數中55.7%都覺得當地水資源充足，說明大部分農戶都有可靠灌溉水源，來維持農業活動的順利進行。而且當地的水費制定相對合理，這有助于當地農戶進行棉花種植。

⑥參與調查的122名農戶中，所在地為博樂市的占59.8%、為精河縣的占40.2%，兵團和當地農戶數量基本都一樣。

⑦典型農戶土地持有方式中，自有土地占 57.4%、租賃土地占42.6%。表明該流域大部分農戶都有自有土地，其余農戶則要通過租賃土地來進行棉花種植。

⑧樣本顯示，該地區農戶教育水平初中及以上約占樣本的60%，說明該區域種棉花主要決策者的教育水平較高，沒有接受教育的人數占很小比例，這有助于科學地進行棉花種植活動。

3.1.2 農業管理因素特征

農業管理因素（表2）中，連續變量包含種子播種量、灌溉次數、化肥使用次數、化肥使用量、農家肥使用量、殺蟲殺菌農藥使用次數、距離銷售點的距離、手動除草及使用除草劑除草次數、自有機械擁有數量、雇工總數量等。類別變量包含灌溉方式、是否打井、播種前浸種、水源、是否進行打尖工作、作物殘余的處理等。

①從樣本統計數據中可以發現當地農戶每畝地種子播種量在2 kg以上;灌溉次數較多，平均為17次，當地農戶基本以滴灌形式灌溉，且灌溉水源多為地下水。

②化肥使用次數約為4.5次，每畝地平均使用104.32 kg化肥，農家肥使用量較少，每畝地使用量不到2 kg;殺蟲殺菌農藥使用次數每季約在2次以上，手動除草及使用除草劑次數也在2次以上。

③樣本里的農戶基本都會進行打尖工作，但是進行播前浸種的人數極少;平均每位農戶家庭擁有的機械數量不到1臺，機械化水平較低;作物殘余的處理一般都采用秸稈還田的方式，這對當地環境的保護有一定的益處。

3.2 研究區農戶棉花產量對比分析

通過計算得到2016年博樂市、精河縣的棉花產量分別為343.32、329.59 kg/畝，當地和兵團農戶的棉花產量分別為360.04、318.94 kg/畝，新疆和全國的棉花產量為132.73、105.6 kg/畝。從圖3中可以看出，當地農戶的單位棉花產量高于兵團農戶的，這是由于當地與兵團的社會經濟因素和農業管理因素都存在區別，從而導致了產量上的差異。博樂市相對于精河縣在自然條件上有相對優勢，且兩地的社會經濟因素、農業管理因素也存在差異，由此導致了博樂市農戶單位棉花產量高于精河縣。艾比湖流域（博樂市、精河縣）的產量均高于新疆和全國平均單位棉花產量，且呈持續穩定增長趨勢，但是基于艾比湖流域各方面的優良條件下，進一步改善社會經濟因素和農業管理因素的各類條件，將會獲得更高的棉花產量。

3.3 回歸結果及分析

理論上看，調查問卷中的29個因素可能都會影響當地棉花產量，所以本次研究以屬于艾比湖流域的博樂市和精河縣的農戶調查數據進行綜合分析，運用SPSS軟件進行相關要素之間的關系模型構建，采用多元回歸分析法的步進法。經過計算得出艾比湖流域棉花產量與影響因素的回歸模型，最后得到了7個多重線性模型，且每一個模型的擬合度和顯著性都有區別。從輸出的結果來看，第4個模型達到的顯著水平最高，可認為是最佳模型，根據該模型可判斷顯著的影響因素為地方類型（a）、打尖工作（c）、耕地總面積（d）、非農業收入（e）、播種前浸種（f）、除草次數（g）、化肥使用量（h）。

由表3可以發現，調整后的R2接近于1，所以擬合度較好[18]。表4中的F值對應的顯著性（Sig）值為0.000，小于0.05，可判斷為比較顯著的、具有統計學上的意義，所以可以用該方程進行進一步分析。系數分析表（表5）中的B代表方程的偏回歸系數，共線性統計中的方差膨脹因子VIF值在1.059～1.305 之間，說明回歸方程中自變量之間多元共線性的問題不是很明顯[19]，所以回歸方程可以寫為：

y=60.833+63.379a+173.240c+0.204d+51.373f-6.622g+0.065h。（4）

圖4為模型標準化殘差直方圖，表示了數據的正態分布;圖5為回歸標準化殘差的標準P-P圖，各個觀測點呈直線性，說明該方程是有意義的。從分析結果來看， 艾比湖流域的棉花產量與影響因素中的地方類型（a）、打尖工作（c）、耕地總面積（d）、非農業收入（e）、播種前浸種（f）、化肥使用量（h）呈現正相關，基本符合前期的預測，與除草次數（g）呈現負相關，與前期預測結果不符。

3.3.1 社會經濟因素對棉花產量的影響

從分析結果來看，社會經濟因素中地方類型、非農業收入、耕地總面積均影響著艾比湖流域棉花的畝產量。就地方類型對棉花產量的影響來講，當地與兵團的管理和社會經濟因素存在區別，所以在某種程度上導致了棉花產量上的差異，而且當地農戶的管理和收獲過程基本為手工作業，耕種比較細致，作業質量較好，兵團的機械化程度高，但耕種質量比手工作業差一些。這就說明絕對的機械化在一定程度上會提高作業速度，但在某種程度上手工作業效果更佳。

就非農業收入對棉花產量的影響來講，該因素雖然影響較小，但依舊跟棉花畝產量正相關，所以隨著農戶的非農業收入增加，農戶對農業付出的投資就會隨之增加，從而提高各方面管理的投入量，進而影響棉花產量。就耕地面積對棉花產量的影響來說，隨著耕地面積的增長棉花產量也增加，它在該研究中影響程度排第3位。

3.3.2 農業管理因素對棉花產量的影響

由分析結果顯示，農業管理因素中的是否做打尖工作、播種前浸種、除草次數、化肥施用量主要影響艾比湖流域畝棉花產量。其中除草次數呈現負相關，這與預期的結果并不符合，導致這種結果的原因可能是數據采集過程或者系統處理時候產生的誤差所引起。其他3種影響因素與前期的預測結果相符合。許多研究結果顯示，是否做打尖工作對棉花生長有很大的影響，而且在這次研究中影響程度排在第1位。尖端部位跟棉花體內生長激素的轉移有關系，這跟其他學者研究結果相符。李培良等研究的中國棉花產量影響因素結果顯示化肥投入量主要影響產量[20]，本研究結果與之相符。播種前浸種也會影響棉苗的生長，播種前浸種具有出苗快、出苗整齊等特點。這與王留明等的溫水浸種對不同棉花品種播種品質的影響研究結果[21]相符。

4 結論與展望

4.1 結論

從各變量的逐步回歸分析結果可以看出，本次研究所運用的方法是可行的，社會經濟因素和農業管理因素中的地方類型、打尖工作、耕地總面積、非農業收入、播種前浸種、化肥使用量等6種因素在不同程度上影響了艾比湖流域棉花產量。其中，農業管理因素占主導地位，但社會經濟因素的影響程度也不可忽略。在種植棉花過程中應該把社會經濟因素和農業管理因素充分相互協調，同步發展，根據不同地方的自身條件加強交流學習，彌補該區域的不足;提高農業管理水平，科學管理;在人均耕地面積不斷縮小的情況下，應合理轉移勞動力，保持人地比例協調，同時利用不同途徑提高農戶非農業收入。在農業發展中應該科學發展，以保護環境節約資源為出發點，合理開發，科學管理，對癥下藥，達到最佳生產目標。

4.2 展望

本研究對艾比湖流域棉花產量影響因素的研究不夠深入，還有進一步提升的空間。本研究直接利用調查問卷的數據進行多元線性回歸建模來分析影響因素，那么是否還存在著非線性關系，如果存在這樣的因素，是如何影響艾比湖流域棉花產量的，這需要進一步深入研究。由于受到各方面因素的制約，本次研究只采用社會經濟因素和農業管理因素來綜合分析，實際上還存在其他方面的因素影響棉花產量，后期的研究中可以將其他方面的影響因素也做進一步綜合考慮。

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收 稿日期：2019-01-10

基金項目：國家自然科學基金新疆聯合基金（編號：U1603200580）。

作者簡介：伊木然江·阿卜來提（1996—），男，新疆和田人，碩士研究生，研究方向為土地資源規劃、土地資源評價等。E-mail：1162841668@qq.com。

通信作者：張永福，副教授，碩士生導師，主要從事土地資源評價及土地利用規劃、土地整治開發等研究。E-mail：zyf431@sina.com。