“十二五”农业机械化发展区域划分研究*

张宗毅，曹光乔，易中懿

(农业部南京农业机械化研究所，南京 210014)

近年来，由于购机补贴力度加大、城镇化率快速提高等多种原因，农业机械化高速发展，但我国幅员辽阔，自然条件、农业部门结构和作物栽培制度存在着地域性差异，对农业机械化的发展和机型的选定有明显影响，为了优化农机化发展方式、避免资源浪费，亟须对全国农机化进行分类指导。但最近一次全国大规模的农业机械化区域划分的研究是1985年［1］，年代过久，不能适应新形势下的需要，而且在研究方法上存在一定的局限性。近年来，虽然有文献对农机化区划进行了探讨，但存在所用方法过于复杂、所选指标不科学和区划对象仅为局部地区等问题［2-3］。因此，十分有必要对全国重新进行科学区划，以便于对全国农业机械化进行科学的宏观分类指导。该文采用地形地貌、种植结构等指标，运用聚类分析法［4-5］这一常用的区划方法，对全国进行了初步的农机化区划，供今后的全国大规模农业机械化区域划分在研究方法、思路上提供参考，同时也为全国农机化宏观管理提供参考。

1 区域划分指标选择

影响一个地区农业机械化发展战略的主要因素有地形地貌和种植结构，因此农业机械化发展区域的划分，要紧密结合本区域的地形地貌和种植结构特点，该研究主要选择地形地貌、玉米种植面积占农作物播种面积比例、水稻种植面积占农作物播种面积比例、小麦种植面积占农作物播种面积比例这4个指标(用三大粮食作物种植比例代替种植结构)。

1.1 地形地貌

地形的差异影响机械的选择，一般来说，地形越平坦的地方，越容易通过使用大型机械实现机械化，地形越复杂的地方，则越难以实现机械化。该指标采用各省耕地中平地面积所占百分比进行衡量，具体见图1。可以看出，新疆、山东、河南、江苏、北京等地区平地所占比例较高，均在80%以上;其次是黑龙江、吉林、辽宁、河北、安徽、浙江、广东等地区，比例在60%以上;内蒙古、宁夏、西藏、湖北、广西等地平地所占比例在40%～60%之间;青海、甘肃、陕西、山西、湖南、江西、福建等地区平地所占比例在20%～40%之间;四川、重庆、贵州、云南等西南地区平地所占比例最低，在20%以下。

图1 我国各省平地占耕地比例 (%)

图2 2008年我国各省水稻种植面积占农作物播种面积比例 (%)

1.2 水稻种植比例

图2表明，我国的水稻主要种植在南方和东北。2008年我国水稻种植面积占农作物播种面积比例在30%以上的有湖南、江西、浙江、福建、广东、广西6个省级行政区;水稻种植比例在20%～30%之间的有四川、重庆、湖北、安徽、江苏等5个省;水稻种植比例在10%～20%之间的有黑龙江、吉林、辽宁、云南、贵州等5个省;其他15个省级行政区的水稻种植比例均在10%以下。

图3 2008年我国各省玉米种植面积占农作物播种面积比例 (%)

1.3 玉米种植比例

图3表明，我国的玉米主要种植在东北部，玉米种植面积占农作物总面积的比例在30%以上的有内蒙古、辽宁、吉林、山西、河北、北京等6个省级行政区;玉米种植比例在20%～30%之间的有黑龙江、山东、陕西、云南等4个省;玉米种植比例在10%～20%之间的四川、贵州、重庆、河南、甘肃、宁夏、新疆等7个省级行政区;其他14个省级行政区的玉米种植比例均在10%以下。

1.4 小麦种植比例

图4表明，我国小麦主要种植在黄淮海平原及新疆地区，小麦种植面积占农作物播种面积比例在30%～40%之间的有山东、河南两个省;小麦种植比例在20%～30%之间的有河北、安徽、江苏、陕西、甘肃、青海等6个省;小麦种植比例在10%～20%之间的有湖北、山西、宁夏、四川、新疆、西藏等6个省级行政区;其他17个省级行政区的小麦种植比例均在10%以下。

图4 2008年我国各省小麦种植面积占农作物播种面积比例 (%)

2 区域划分方法

为了全面反映我国各地区种植结构和地形地貌的层次差异，运用聚类分析法对31个省级行政区域进行了聚类分析。31个地区分别以X1、X2、…X31表示，每个样本都有4个属性，分别是平地面积占耕地面积比例、水稻播种面积占农作物播种面积比例、玉米播种面积占农作物播种面积比例、小麦播种面积占农作物播种面积比例。每个地区就对应着一组描述其属性的指标，用xij表示第j个地区的第i个指标。聚类分析的一般原则是将特征比较接近的样本归为一类。用欧氏距离来描述地区之间的接近程度。欧氏距离的dij计算公式为:

其中dij表示地区i与地区j之间种植结构和地形地貌的接近程度。采用“平均连接法”进行分类，首先将31个地区各作为一类，然后计算31个样本两两之间的距离，构成距离矩阵，然后合并距离最近的两类作为新类，再计算新类与当前各类之间的距离，类与类之间的距离为两类中所有样本之间距离的平均值，这样不断合并，直到全部样本合并为一类为止。

3 区域划分结果

在聚类过程中，每次合并的类与类之间的距离称为聚合系数，在合并过程中，聚合系数会不断增加。如果以X轴表示分类数，Y轴表示聚合系数，画出聚合系数随分类数的变化曲线，得到图5，可以看出，图中聚合系数变化曲线在分类数为6时曲线变得平缓，这表明，将各地区按地形地貌、种植业结构进行分类，分成6类是合理的。

取6类的分类结果 (图6)表明，根据种植结构、耕地地形条件，可以将北京、天津、河北、山东、河南、新疆等6个省级行政区划分为一类区域，即黄淮海平原及新疆地区;黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古等4个省级行政区可划分为一类区域，即东北地区;江苏、上海、安徽等3个省级行政区可划分为一类区域，即长江下游平原区;湖南、湖北、广东、广西、江西、浙江、福建、海南等8个省级行政区可划分为一类区域，即南方低缓丘陵稻区;四川、重庆、云南、贵州4个省级行政区可划分为一类区域，即西南丘陵山区;山西、陕西、宁夏、甘肃、青海、西藏等6个省级行政区可划分为一类区域，即西北高原区。

图5 聚合系数随分类数的变化曲线

4 区域特征

4.1 基本特征

对各区域数据进行整理，得到表1，可以看出:

(1)东北地区平地比例达66.81%，水稻、玉米种植比例较高，特别是玉米种植比例高达38.83%，个别省份在50%以上，耕地、播种机械化水平为全国最高，收获机械化水平由于玉米收获机械化水平滞后居全国第三。

(2)黄淮海平原及新疆地区平地占耕地比例高达83.92%，主要以种植玉米、小麦为主，两者播种面积占农作物总播种面积比例高达55.39%，该地区耕地机械化水平和长江下游平原区相当，播种机械化水平仅次于东北地区居全国第二，收获机械化水平也仅低于长江下游平原区居全国第二。

(3)长江下游平原区平地占耕地比例较高，整体达80.40%，以水稻、小麦轮作为主，玉米种植比例较少，耕地机械化水平高达81.18%，播种机械化水平由于水稻插秧机械化水平滞后但也远高于南方低缓丘陵稻区，收获机械化水平为全国最高。

图6 我国农业机械化区域划分

(4)南方低缓丘陵稻区平地占耕地比例接近50%，水稻种植比例高达42.86%，由于主要以水稻种植为主，而水稻的插秧机械化水平落后，因此影响了整体播种机械化水平，整个区域播种机械化水平仅为2.24%，但耕地和收获机械化水平远高于播种环节。

(5)西南丘陵山区的地形条件最差，耕、种、收机械化水平亦是全国最低，同时，三大粮食作物在西南丘陵山区都有种植，但主要以水稻、玉米为主。

(6)西北高原的地形条件也不是很好，平地占耕地比例仅为30.60%，但因主要种植玉米、小麦等旱作作物，其耕地、播种、收获机械化水平相对南方低缓丘陵稻区要高，但由于玉米收获机械化没有较好发展，其收获机械化水平较低。

表1 全国农业机械化分区特征

4.2 各区域农业生产在全国的地位

表2显示了各大区域的主要农产品产量占全国总产量的比重，可以看出:

(1)东北地区是我国重要的玉米 (39.21%)、大豆 (55.71%)、马铃薯 (21.67%)等粮食作物，牛肉 (25.82%)、羊肉 (26.82%)、禽肉 (15.65%)、禽蛋 (16.80%)、牛奶 (43.60%)等畜禽养殖产品生产基地。

表2 2008年各大区域在全国农业生产中的地位 %

(2)黄淮海平原及新疆地区是我国最重要的粮食生产基地，是小麦 (60.45%)、玉米 (33.40%)、甘薯 (25.97%)等粮食作物，花生 (60.58%)、棉花 (73.93%)、蔬菜瓜果 (40.08%)等经济作物，苹果 (48.95%)、梨 (47.87%)、桃 (54.94%)、葡萄 (57.67%)等水果，猪肉 (21.57%)、牛肉(40.28%)、羊肉 (38.26%)、禽肉 (27.79%)、禽蛋 (45.45%)、奶 (35.72%)等畜禽养殖产品的重要生产基地。

(3)长江下游平原区是我国重要的稻谷 (16.91%)、小麦 (19.42%)、大豆 (12.16%)、油菜子(21.18%)等作物，禽肉 (14.12%)、蚕茧 (15.07%)、养殖水产品 (20.71%)等畜禽水产养殖产品的生产基地。

(4)南方低缓丘陵稻区是我国主要的稻谷 (48.71%)、甘薯 (32.43%)等粮食作物，油菜子(34.28%)、蔬 菜 瓜 果 (24.12%)、 苎 麻 (63.43%)、 甘 蔗 (82.62%)、 烟 叶 (21.11%)、 茶 叶(58.64%)、柑橘 (79.20%)、香蕉 (87.43%)等经济作物，猪肉 (34.53%)、禽肉 (31.90%)、蚕茧(44.99%)、养殖水产品 (55.59%)等畜禽水产养殖产品生产基地。

(5)西南丘陵山区是我国重要的马铃薯 (39.39%)、甘薯 (32.68%)、稻谷 (16.20%)、玉米(10.87%)等粮食作物，油菜子 (24.87%)、苎麻 (32.64%)、甘蔗 (16.90%)、烟叶 (57.79%)、茶叶 (29.45%)、柑橘 (18.15%)等经济作物，及猪肉 (20.24%)、蚕茧 (17.60%)生产基地。

(6)西北高原是我国重要的马铃薯 (27.26%)、苹果 (38.93%)生产基地。

5 研究结论

1)地形地貌、种植结构是影响一个地区发展农业机械化发展的重要因素，用平地占耕地面积比例代表地形地貌，用玉米、水稻、小麦各自的种植面积占农作物播种面积比例等几个指标代表种植结构，运用聚类分析法对全国31个省 (市、区)进行分区，可以将全国分为东北地区、黄淮海平原及新疆地区、长江下游平原区、南方低缓丘陵稻区、西南丘陵山区、西北高原等六大区域。

2)东北地区是我国玉米、大豆、牛奶的主产区，平地比例达66.81%，耕地、播种机械化水平为全国最高，收获机械化水平由于玉米收获机械化水平滞后居全国第三。

3)黄淮海平原及新疆地区以小麦、玉米轮作为主，是我国小麦、玉米、花生、棉花、蔬菜瓜果、多种水果、牛羊肉、禽肉、禽蛋、牛奶的主产区，平地占耕地比例高达83.92%，该地区机耕水平和长江下游平原区相当，机播、机收水平居全国第二。

4)长江下游平原区种植结构以稻麦轮作为主，平地占耕地比例高达80.40%，机耕水平高达81.18%，机播水平由于水稻插秧机械化水平滞后，机收水平为全国最高。

5)南方低缓丘陵稻区是我国稻谷、甘薯、油菜子、苎麻、甘蔗、茶叶、柑橘、香蕉、猪肉、蚕茧、养殖水产品等农产品的主产区，平地占耕地比例接近50%，由于水稻的插秧机械化水平落后影响了整体播种机械化水平，整个区域播种机械化水平仅为2.24%，但耕地和收获机械化水平远高于播种环节。

6)西南丘陵山区是我国重要的马铃薯、甘薯、油菜子、苎麻、茶叶生产基地，平地占耕地比例仅为10.94%，其地形条件最差，耕、种、收机械化水平亦是全国最低，特别是种、收两个环节不足5%。

7)西北高原是我国马铃薯、苹果的主产区，平地占耕地比例仅为30.60%，但因主要种植玉米、小麦等旱作作物，其耕地、播种、收获机械化水平相对南方低缓丘陵稻区要高，但由于玉米收获机械化没有较好发展，其收获机械化水平相对其他环节要低。

1 中国农业机械化区划编写组.中国农业机械化区划，北京:农业出版社，1985

2 李立辉，陈联诚，胡月明.灰色SOM网分类方法及其在村级农机区划中的应用.系统工程理论与实践，2000，5:115～120

3 金纪元.应用Fuzzy理论在农机区划中进行分区.农业机械学报，1986，4:88～90

4 吕敬堂，吕大明，张浩.基于SPSS的农业功能聚类分区方法.中国农业资源与区划，2010，31(1):68～74

5 刘养卉，龚大鑫，窦学诚.甘肃省各地区现代农业发展水平聚类分析.中国农业资源与区划，2010，31(2):39～42