1985—2015年中国县域芝麻生产的时空演变

王 婧 傅漫琪 孙 悦 刘 斌 王小慧 陈 阜

(中国农业大学 农学院/农业农村部农作制度重点实验室，北京 100193)

芝麻是世界上最古老的油料作物之一，世界芝麻年种植面积约800万～1 000万hm2[1]，产量为550万t左右[1]。中国是继印度、苏丹、缅甸之后的第四大芝麻生产国，平均单产达到1 400.7 kg/hm2[1]，居四大主产国之首[2]。正常年景，我国芝麻的种植面积在45万hm2左右[1]，约占世界芝麻总种植面积的 1/20；产量在60万～65万t[1]，约占世界芝麻总产量的九分之一。芝麻是我国主要特色油料作物之一，2016年我国芝麻的种植面积和产量分别占全国油料作物的3.04%和1.04%[3]。我国芝麻分布范围十分广泛，全国各省区均有种植，但各地区分布极不平衡，以黄淮、江汉和长江中下游为主产区，尤以河南、湖北和安徽省种植最多[4]，常年产量占全国的75%左右[3]。芝麻籽、芝麻油是重要的食品工业原料，可制作芝麻豆腐、芝麻乳等食品，芝麻油、芝麻酱、芝麻糊和芝麻汤圆等传统食品和烘烤食品更是琳琅满目[5]；除此之外，芝麻油还可用于其他工业部门，如制成润滑油、药膏、肥皂等[6]。随着人们对芝麻保健和营养作用认识的逐步提高，芝麻深受广大消费者的喜爱，同时芝麻需求量日益提升。近年来，中国芝麻产量和面积下降，为满足我国对芝麻的需求，我国大量进口芝麻，且年均进口增长率超过10%；到2016年，我国芝麻进口量高达93.31万t[7]。因此，明确我国芝麻生产时空变化规律，挖掘我国芝麻生产潜力显得尤为重要。

作物生产的时空变化一直以来都是国际学术界关注的重要问题之一，国内外许多学者对其进行了大量的理论研究与实证分析。国内学者对农作物生产时空变化问题的研究主要集中在大宗粮食作物：贾正雷等[8]采用经验模态分解等方法，从全国和省域两个尺度系统对我国玉米生产的时空特征进行了分析。王小慧等[9]基于1985年以来我国的县域水稻生产数据，分析了我国水稻的时空动态变化特征和水稻生产重心迁移轨迹，并对水稻面积和单产对总产的贡献度进行了量化分析。范玲玲[10]以省为研究单元，采用面板回归模型，总结并分析了全国小麦种植时空格局变化规律及其驱动因素。部分学者对大豆、花生、油菜等大宗油料作物的生产时空变化进行了探讨：张晓峰等[11]采用GAEZ模型，综合考虑各种因素，估算了中国大豆生产潜力，并分析了由气候变化导致的中国大豆生产潜力的时空格局特征。张怡等[12]以花生省级面板数据为基础进行分析，得出无论在哪种经济体制下，花生生产布局均受到自然资源、经济效益比和消费需求等因素的显著正向影响，而其中的科技进步对花生生产起到了推动作用。程沅孜等[13]基于生产集中度指标、生产规模指数、产地集中度系数及三种比较优势指数对中国油菜生产空间布局演变的实证表明种植油菜的部分省份在主产省中的位次发生了变动，总体呈现“东减、北移、西扩”的特征，油菜产地越来越集中，而传统油菜生产区域始终具备稳定的比较优势。

同时，有些学者对芝麻生产时空变化及影响因素进行过研究。吴海中等[14]利用重心模型，通过分析2004—2016年安徽省油料作物产量数据发现，芝麻产量重心位于合肥市南部，较其它几类油料作物偏南，且其生产重心年均移动距离波动差异程度较明显。孙建等[15]在芝麻不同品种耐湿性的研究中，根据贡献率大小分析各个综合指标的重要性，结合权重分析得出的结果与湿害产量排序结果的总体趋势基本一致。王永宏等[2]利用比较优势分析了我国芝麻同其他大宗作物的生产变化，认为与稻棉油等大宗作物相比，芝麻的病虫害较轻，用药量少、投入少且收益高。

然而，前人关于芝麻在全国大尺度范围的研究较少，多为对主产省份驱动因素的研究，且相较于其他大宗作物而言，研究的方法种类较为单一。本研究利用全国县域芝麻生产数据，从集中度、重心迁移、产量贡献率和优势度等角度，重点分析我国芝麻产量、面积和单产的时空动态，并对其驱动因素进行讨论，以期为我国芝麻种植结构调整以及下一步油料作物布局提供一定的数据支撑和理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究数据来源

以中国科学院资源环境科学数据中心提供的2012年我国行政分布图为依据，结合由中国农业科学院农业信息研究所提供的全国县域农业经济统计数据及国家统计局[3]的数据，整理获得一套含全国 2 886 个县级、31个省市(港澳台地区除外)、7个时间节点(1985—2015年，每5年1个节点)的芝麻生产数据库，包含芝麻面积、产量及由此计算出的单产。

1.2 研究方法

1.2.1芝麻生产变化

本研究将全国芝麻产量、面积和单产除以该指标最小值进行无量纲化，并绘制折线图。

1.2.2集中度分析

集中度应用在农业生产上是用来体现农业生产的地区分布特征。在本研究中，用以表示芝麻种植面积最大的前n个地区的面积总和占全国种植芝麻的面积之和的比例[16]，其中0～20%、20%～50%、50%～80%、80%～95%、95%～100%分别对应第一、二、三、四、五梯度。

1.2.3重心迁移

本研究以各县几何中心代表该县坐标，以芝麻产量和面积为权重，用ArcGIS 10.4.1计算并展示我国芝麻的种植面积和产量重心，并应用软件中的测距功能测算重心距离。

1.2.4产量贡献率

产量等于面积与单产的乘积，所以产量构成可由播种面积和单产共同决定。本研究将芝麻产量变化贡献分为面积主导型(Area-dominant，AD)、面积绝对主导型(Absolute area-dominant，AAD)、单产主导型(Yield-dominant，YD)、单产绝对主导型(Absolute yield-dominant，AYD)和面积单产互作主导(Mutual-dominant，MD)、面积单产互作绝对主导型(Absolute mutual-dominant，AMD)6个部分[9]。

1.2.5优势度

比较优势指数可分为规模比较优势指数、效率比较优势指数和综合比较优势指数。规模优势指数(SAI, Scale advantage index)反映一个地区某作物的种植规模，可反映作物的比较优势；效率优势指数(EAI, Efficiency advantage index)反映某作物在各地区单产较全国平均单产的比较优势[17]；综合比较优势指数(AAI, Aggregated advantage index)反映一个地区某作物的综合比较优势。本研究中，比较优势度指数>或=1记为具有优势，<1记为不具有优势。

2 结果与分析

2.1 芝麻分布变化规律

1985—2015年我国芝麻生产有2个重要转折点为1989和2003年(图1)。1989年前，种植面积与产量均处于持续下降状态，而单产也呈缓慢下降状态；1989—2002年，芝麻产量均处于波动上升状态，单产处于快速增长期，而面积处于波动稳定期。2003年，芝麻单产有所下降，产量也随之下降；2003年以后，单产持续增长，面积处于减少状态，产量趋于平稳。2000年之前，芝麻种植面积处于波动状态，而2000年以后，种植面积基本处于缓慢减少状态，最大面积值出现在1986年，为100.7万hm2；最小值出现在2015年，仅40.8万hm2。产量变化波动明显，1989年以前，产量变化较为平稳，1989—2002年，产量快速上升，但2003年骤降后，芝麻产量趋于平稳；产量在2002年达到最高值，为89.6万t。单产在1989年以前，波动平缓；1989年后则快速增长；2015年单产最高，达到1 528 kg/hm2，为最低值(1989年)的3.3倍。

图1 1985年来我国芝麻生产变化Fig.1 Variations of sesame production in China since 1985

2015年，我国芝麻面积和产量分布情况基本一致，主要集中在大别山山脉地区和辽宁省西北部(图2)。2015年，我国生产芝麻的四大主产省为河南、湖北、安徽和江西，其种植面积分别占42.03%、20.83%、11.65%、7.51%，产量分别占43.66%、22.90%、11.19%、5.77%。在全国该年种植芝麻的998个县中，种植面积达10 000 hm2以上和收获产量在10 000 t以上的均有5个，分别为河南省的淅川县、平舆县、项城市、邓州市和安徽省的临泉县。芝麻单产>3 000 kg/hm2的高产区县个数为27个，高产地区主要位于河南省北部、湖北省中部、甘肃省东部和吉林省东北部等。河南、湖北、安徽、江西4个省的平均单产水平分别为1 587、1 679、1 468和1 175 kg/hm2，最高单产为河南民权县的5 248 kg/hm2。

图2 2015年全国芝麻的面积(a)、产量(b)和单产(c)分布图Fig.2 Map of the area (a), production (b) and yield (c) of sesame in China in 2015

2.2 集中度分析

30年间，全国芝麻产量集中度和面积集中度变化波动较小，种植规模和产量基本成正比(图3)。在种植芝麻的县域中，芝麻种植面积和产量集中度处于0～20%、20%～50%、50%～80%、80%～95%和95%～100% 5个梯度范围的县数分别约占全国种植芝麻县数的1%、3%、11%、22%和63%。芝麻集中度处于不同梯度的县数所占比例的波动主要出现在2000—2005年；我国芝麻种植区域的面积集中度处于前50%的县数明显增加，增加3%；我国芝麻种植区域的产量集中度处于前50%的县数明显减少，减少3%。

图3 1985—2015年芝麻种植面积(a)与产量(b)各梯度分布Fig.3 Distribution quantity of sesame planting area (a) and production (b) gradient during 1985-2015

30年来，我国芝麻种植的地区分布发生了一定的变化(图4)。1985年芝麻面积集中度比例处于前20%的主要分布于辽宁西北部、河南南部、安徽北部和内蒙东南部；产量集中度比例处于前20%的主要分布于辽宁西北部、湖北中东部和河南南部。2000年芝麻面积集中度比例处于前20%的集中于河南南部和安徽西北部；面积集中度比例处于前20%的集中于湖北北部、河南南部和安徽西北部。2015年芝麻面积集中度比例处于前20%的集中于河南南部和安徽西北部；面积集中度比例处于前20%的集中于河南南部和安徽西北部。

图4 我国芝麻种植面积与产量梯度空间分布变化Fig.4 Spatial distribution of sesame planting area and production gradient in China

2.3 生产重心迁移规律

30年来，我国芝麻产量重心与面积重心向南同步迁移(图5)。全国产量重心在从河南省郸城县向西南方向移动，途径正阳县、平舆县、项城市、平桥区，最后到达河南省浉河区。期间，产量重心迁移总距离为518 km，迁移幅度为252 km，其中1985—1990年迁移距离最大，为174 km，1995—2000年迁移距离最小，为39 km。全国面积重心由河南省睢阳区开始向西南方向移动，途径平舆县、项城市、平桥区，最后也到达河南省浉河区。期间，面积重心迁移总距离为593 km，迁移幅度为344 km，其中1985—1990年迁移距离最大，为238 km，1995—2000年迁移距离最小，为19 km。

2.4 产量贡献率时空分布规律

我国的芝麻产量贡献始终以面积主导为主(图6)。芝麻种植县市中，面积主导比例由1985—1990年的48.7%降至1900—1995年的40.0%后逐步上升至2005—2010年的49.9%，但在2010—2015年又下降至42.5%。单产主导比例除了在1990—1995年达到34.6%以外，其他时期都保持着在24%～29%的微小波动区间内。互作主导比例一直保持着小幅度的波动，维持在23%～30%的区间内。

30年间，我国芝麻各主产省在各阶段产量贡献率主导因素不一。总体来说，芝麻产量增加较明显的河南、湖北和安徽3省以单产主导为主，而在2010—2015年间产量增长又以面积主导为主。总体来讲，芝麻产量下降较明显的新疆、辽宁和吉林产量下降主要以互作主导为主(图7)。

图5 全国芝麻种植面积和产量重心变化Fig.5 Variations of the gravity of sesame planting area and production in China

图6 1985—2015年我国芝麻产量贡献率主导类型县比例Fig.6 Proportion of counties of sesame production dominant in China during 1985-2015

2.5 优势度分析

30年间，我国具备芝麻生产综合比较优势、效率优势和规模优势的县级区域主要集中在河北、江苏、安徽、江西、河南、湖北、湖南、陕西、新疆等省(自治区)(表1)。1985—2015年，在河南、湖北、安徽、江西四大主产省中，具备3项优势度的县数无明显变化；河北、山西、辽宁三省则均减少；而江苏、浙江两省增加。常年具备比较优势的县数最多的2个省份为河南和湖北省，且其规模优势和综合优势较为明显。

3 讨 论

3.1 我国芝麻时空分布特点、产量贡献率和优势度的驱动因素分析

我国的芝麻产量贡献始终以面积主导为主，且芝麻主产省的优势度以规模优势度与综合优势度更为明显。2000年以后，我国芝麻种植面积一直处于缓慢减少状态。这一现象的发生原因可能是：1)四大主产省的涝害频繁发生，导致芝麻产量低而不稳，进而使得农民管理的农田收入无保证，农民种植芝麻的积极性降低[18]，同样，张晓峰等[11]也气候变化中国大豆生产潜力的时空格局特征变化的影响，说明了气候等因素对大豆生产的影响，由此可以看出，合理安排两种作物的种植布局，高效利用气候和土地资源，对实现二者高产稳产有重要意义；2)国家对花生[19]、大豆[20]、玉米[21]等夏作物实施的良种补贴政策和全国种植结构调整的政策等因素的影响，使得相应作物的种植面积增加，例如，张怡等[12]在探究中国花生生产布局变化分析中就有涉及政府政策和科技进步等对花生的生产起到了一定的推动作用，而与此同时，国家对芝麻的重视程度相对较弱，科研力量相对薄弱[22]加之2001年加入WTO后芝麻进口大幅增加[23]，致使芝麻的种植面积一直被压缩；3)汪强等[24]在研究我国芝麻生产机械化现状与发展中就提到农业机械化发展滞后是芝麻的生产发展受限的主要原因之一，而近年来随着农民外出务工人数增多，田间管理和收货人员缺乏较为严重，也会导致芝麻种植面积减少；等等。

图7 我国芝麻产量贡献率主导类型分布Fig.7 Distribution of sesame production dominant in China

表1 1985—2015年我国具备芝麻生产优势的县数分布表Table 1 Distribution table of counties with the dominance of sesame production in China from 1985 to 2015

表1(续)

我国芝麻单产在1989年以前，波动平缓，而在1989—2002年则快速增长；在2003年有所下降后，2005年以后，单产一直保持稳定上升状态。2002年以前，我国芝麻单产快速增长主要依赖于科研人员对芝麻高产机理等方面的深入研究[18]；而在2003年，芝麻单产骤降主要是受到我国芝麻主产区遭受涝害的严重影响[18]；2005年，通过“948”项目，我国开始向芝麻等特色农产品引进国外的品种资源和新的技术，并开始建立相应的遗传育种创新平台，使得我国芝麻单产稳步增加，但增幅却相对较小，这与我国芝麻主产区连年遭受涝害、种植品种多杂乱、前茬作物导致的播期偏晚、肥料的不合理使用及病虫草害严重等有极大关系[18]。

2015年，我国芝麻面积和产量分布情况基本一致，主要集中在大别山山脉地区和辽宁省西北部。大别山山脉地区地形地貌较为复杂，光、温、水和热等资源能够满足芝麻生长的需要，保证芝麻正常收获[25]；而辽宁省西北部境内丘陵山地较多，光热资源相对充足，而芝麻又是耐旱、耐瘠薄的作物，使得芝麻成为当地抵御干旱的重要杂粮作物[26]。

3.2 我国芝麻生产区域变化较小

30年间，全国芝麻产量集中度和面积集中度变化波动较小，种植规模和产量基本成正比。芝麻集中度处于不同梯度的县数所占比例的波动主要出现在2000—2005年。这与我国芝麻主产区连年遭受涝害有极大关系，使得芝麻种植面积集中趋势增加，而产量减少，以减少由于灾害带来的损失。

30年来，我国芝麻种植的地区分布发生了一定的变化。1985—2000年，芝麻分布在辽宁西北部与内蒙东南部的集中趋势逐渐减弱；2000—2015年，芝麻分布的集中趋势基本不变，主要集中在芝麻的三大主产省河南、安徽和湖北。芝麻集中产区的变化，主要原因在于：1)在辽宁省和内蒙古自治区，芝麻属于小油料作物，而长期以来政府的支持力度极弱，加之，科研经费欠缺，进而导致从事芝麻新品种选育的科研力量薄弱[26]；2)三大主产省是全国重要的商品芝麻生产基地和出口基地，地处北温带与亚热带过渡地区，夏秋两季日照充足、雨水充分，全年无霜期长[25]，适合芝麻种植，为芝麻成熟和收获获得了一定保障；加之，三省拥有我国最强的芝麻科研团队，为芝麻生产等方面提供了一定的技术支持；除此之外，三省种植芝麻的历史悠久，农民拥有丰富的种植经验与偏好，也为芝麻生产发展奠定了基础。

3.3 河南省是我国芝麻生产最主要地区

30年来，我国芝麻产量重心与面积重心均发生在河南省境内，且总体趋势均为向南迁移。此结果与前人所研究河南省县域粮食生产重心变化有一定的相似性，在2000年以后，生产重心均呈“南下态势”[27]。该研究结果发生的原因可能是：1)河南省为芝麻种植大省，为我国四大芝麻主产省之首，其芝麻产区主要集中在南阳、驻马店、周口等地；而河南省又为我国最大的白芝麻集中产区，以平舆和项城两县的白芝麻最为著名，二者均被列为国家原产地域保护产品[28]。2)进入新世纪后，河南省的经济发展方式发生转变，工业化、城镇化和市场化的进程加速发展，随之，大量土地资源被占用，耕地非农化、非粮化，且荒废、污损严重，使得河南省的水土资源空间格局发生变化，导致作物生产中心转移[27]。3)处于河南省南部的地区为典型的传统农区，耕地面积广阔，水土资源优渥，加之政府倾向和技术、资金的支持，使得作物生产能力有较大提升。

4 结 论

我国芝麻面积和产量分布基本一致，主要集中在大别山山脉地区和辽宁省西北部；30年间，全国芝麻单产水平不断提升，种植面积自2000年起缓慢减少，而产量变化处于明显的波动状态；芝麻产量重心与面积重心向南迁移，且迁移较为同步。30年间，全国芝麻产量集中度和面积集中度变化波动较小，种植规模和产量基本成正比，而且我国芝麻种植的集中地区分布也发生了一定的变化。在1985—2015年我国的芝麻产量的主导因素始终为面积。我国芝麻的生产优势主要在河南、安徽、湖北、江西四省。近30年来，我国芝麻种植变化受其自身特性、病虫害和湿害、当地的机械化水平及国家的方针政策等的影响，导致芝麻的生产受到了一定的限制。因此，合理的布局结构、良种的研发、政策的倾向以及对植保、栽培管理措施等对于我国芝麻的种植显得尤为重要。