京津冀奶业发展格局的时空变化研究

袁艳云，何忠伟，刘 芳

（北京农学院经济管理学院/北京新农村建设研究基地 北京 102206）

京津冀位于我国华北地区，是仅次于内蒙古与东北产区的黄金奶源带之一，对我国奶业发展起着至关重要的作用。中国奶业年鉴数据显示，2017 年京津冀三地的生鲜乳产量为470.48 万t，仅次于内蒙古与黑龙江，乳制品产量高达478.90 万t，居于全国首位。然而，京津冀奶业发展中也遇到了不容忽视的困难，京津两地资源禀赋不足，生产成本过高，环保压力又日益增大，河北省科技水平较低，奶牛单产水平较低，资金缺口较大。因此，优化京津冀奶业布局尤为重要，清楚了解京津冀奶业发展格局及其变化趋势则具有重要意义。

目前，关于京津冀奶业发展布局的研究主要聚焦3 个角度：一是偏宏观引领性的京津冀奶业协同发展，常毅[1]和邓兴照[2]在京津冀一体化的大背景下，分析了京津冀三地奶业发展各自的优势与短板，提纲挈领的提出了资源、科技、生态协同等京津冀奶业一体化发展的建议；二是分析京津冀奶业发展的环保压力困境，王娜等[3]从养殖场粪污处理难题、京津土地和水资源利用角度剖析了京津及奶业发展面临的巨大环保压力，突出了疏解京津奶牛养殖业、寻求京津冀奶业发展新格局的紧迫性；三是从三地比较优势的角度展开，王琛等[4]建立了比较优势框架下的理论模型，证明了河北省应充分发挥其饲草等农业资源优势，将其作为乳制品主要生产基地，同时把京津资本、技术、市场资源充分向河北辐射，促进三地奶业协同发展；李含悦[5]通过计算京津冀地区13 个城市的资源禀赋系数，得出张家口和唐山为京津冀奶牛产业的资源禀赋优势主要集中地。上述研究大多立足于京津冀三地奶业的优劣势比较，从宏观角度了解京津冀奶业链各个环节空间布局的研究并不多，本文将运用空间分布图与重心模型，分析种、养、加3 个环节的空间分布、时空演变及其空间匹配情况，以期为优化京津冀奶业格局提供一定的参考依据。

1 京津冀奶业产业链空间布局及其时空演变分析

奶业是产业链极长的产业，整个奶业链可大体分为饲料生产、生鲜乳生产与乳制品加工3 个环节，目前奶牛养殖所需饲料原料以玉米和大豆为主，因此，本研究将用京津冀地区13 个地级市的玉米、大豆、生鲜乳和乳制品产量（数据来源于2007—2018 年各地级市统计年鉴）的空间分布情况来探察京津冀奶业链各环节的空间布局状况，并将2006 年与2017 年进行对比，分析空间格局的时空演变情况。

1.1 饲料原料生产空间分布及时空演变分析

1.1.1 京津冀南部为玉米种植优势区域 用ArcGIS10.4绘制出2006、2017 年京津冀13 个地级市的玉米产量的空间分布图（图1），并用自然断裂点分类法将数值由低到高划分为5 类，分别设定为一级（空心）、二级（竖波点）、三级（斜波点）、四级（单斜线）和五级（交叉斜线）。可以发现，京津冀玉米种植热点区域分布在南部，北部的玉米产量普遍比南部少。

图1 2006 年和2017 年京津冀各市玉米产量分布图

由图1 可知，2006—2017 年，首先，北部的玉米产量普遍下降，北京、廊坊、唐山的玉米产量均下降了一个等级，北京市玉米产量下降到了最低等级；南部的保定、石家庄始终是玉米产量五级城市，沧州从五级下降到四级，邯郸却从四级上升到五级，整个玉米生产布局呈整体向南迁移的特征。

1.1.2 大豆生产布局向京津冀中部移动 同样用ArcGIS10.4绘制出2006、2017 年京津冀13 个地级市大豆产量的空间分布图（图2），依然用自然断裂点分类法将数值由低到高划分为5 类，并设定为一到五级。

图2 2006 年和2017 年京津冀各市大豆产量分布图

由图2 可知，京津两地始终是大豆产量最少的地区，与2006 年相比，2017 年大豆生产热点城市更加向中部集聚，2006 年南部的石家庄、沧州产量最高，邢台、邯郸次之，北部的张家口大豆产量也处在第四等级，2017 年石家庄、沧州、邯郸、邢台大豆产量均有所减少，保定、廊坊的大豆产量上升到了第四等级，整个大豆生产布局向中部偏移。

1.2 生鲜乳生产布局及时空演变分析 绘制2006、2017年京津冀地区生鲜乳产量的空间分布图，如图3 所示。由图3 可知，2006—2017 年，京津冀地区生鲜乳生产布局亦发生了一定程度的变化。分析认为，首先是环保政策日益严格，加上京津两地的饲料原料种植均无比较优势，北京和天津的生鲜乳产量确实整体上出现了大幅下降，2006 年京津两地的生鲜乳产量均处于第四等级，而2017 年北京生鲜乳产量下降了两个等级，天津下降了一个等级，北京的下降幅度大于天津。其次，河北省方面，位于坝上的张家口市生鲜乳产量从2006 年的70.61 万t 上升到了2017 年的136.10 万t，增长率为92.74%，从四级上升到了五级水平。位于山前平原区域的保定市生鲜乳产量从43.33 万t 上升到75.67 万t，增长率为74.63%，从三级上升到了四级水平。同样位于山前平原区域的唐山和石家庄生鲜乳生产水平比较稳定，唐山始终是京津冀地区生鲜乳产量最高的城市，石家庄生鲜乳产量一直处在四级水平。黑龙港流域的沧州、衡水、邢台、邯郸与北部的廊坊、秦皇岛、承德属于生鲜乳生产的不发达区域，生鲜乳产量一直处于一、二级水平。

图3 2006 年和2017 年京津冀各市生鲜乳产量分布图

1.3 乳制品加工业布局及时空演变分析 2006、2017 年京津冀地区生鲜乳产量的空间分布情况如图4 所示。由图4 可知，2006—2017 年，京津冀乳品加工业布局发生了较明显的变化。首先，北京和天津的乳制品产量均从五级下降到了三级，这应与近几年京津两地奶牛养殖业外迁相关，奶牛养殖业外迁导致京津的生鲜乳产量下降，加工产能过剩，乳制品产量随之减少。而河北省张家口市的乳制品产量从2006 年的18.33 万t 上升到了2017 年的77.65 万t，增长了3 倍多，从二级上升到四级水平；保定的乳制品产量也从三级上升到了四级水平；唐山和石家庄的乳品加工水平一直处于五级水平；与生鲜乳生产相似，黑龙港流域的沧州、衡水、邢台、邯郸与北部的廊坊、秦皇岛、承德亦是乳制品生产的冷点区域，乳制品产量一直处于一、二级水平。整体来看，京津冀乳品加工业布局及其时空演变特征均与生鲜乳生产布局重合度较高。

图4 2006 年和2017 年京津冀各市乳制品产量分布图

综上所述，位于山前平原区域的唐山、石家庄、保定和坝上区域的张家口是目前京津冀奶业发展的优势区域，北京和天津从曾经的奶业优势区域变为了次级优势区，位于黑龙港流域的沧州、衡水、邢台、邯郸市以及东北部的秦皇岛、承德市是京津冀区域的奶业发展弱势区域。

2.京津冀奶业产业链重心迁移分析

重心是指区域内特定时刻某属性值在空间平面上的力矩平衡点，迄今为止重心模型主要被大量应用于研究经济、人口、粮食、收入等各种重心的演变轨迹，以及两种或多种重心之间的均衡或耦合性[6～10]。吴渊等[11]运用重心模型分析了我国2001—2014 年苜蓿与牛奶生产重心的位置分布、移动方向与距离及重心偏离等特征，发现我国苜蓿与牛奶生产布局严重不匹配。借鉴这些研究方法，本文运用重心模型分析京津冀奶业饲料和生鲜乳生产、乳制品加工的重心迁移特征，运用的公式如下：

式中：n 为地级市数；xi和yi为第i 个地级市的经度和纬度；Pij 为第i 个地级市第j 年的属性值，即玉米、大豆、生鲜乳与乳制品产量。2.1 饲料原料生产重心迁移分析 在ArcGIS10.4 中绘制出2006—2017 年京津冀玉米和大豆产量的重心迁移路径，如图5 所示。

图5 饲料原料生产重心迁移图

研究期内，京津冀玉米生产重心分布在保定、沧州、衡水相关区县，一直在东经115.62°～115.76°、北纬38.26°～38.46°移动。2006—2017 年，玉米生产重心最终向西南方向移动了21.62 km，年均移动距离为1.97 km；分解来看，经度方向向西移动了10.75 km，纬度方向向南移动了18.75 km，纬向移动强度大于经向移动强度。在过去12 年中，玉米生产重心跨越了3 个城市，在波动中不断向西南方向移动。2006—2010 年，重心位于沧州肃宁县，这个阶段向西南移动的趋势还不太明显，中间还向东南和西北波动，最终向西南迁移2.92 km；2011—2013 年，重心转移到保定蠡县，向西南移动了5.82 km；2014—2017 年，重心转移到衡水饶阳县，几年间连续向西南方向移动，共迁移了12.89 km，可见，三个阶段向西南迁移的幅度逐渐增大。

京津冀玉米生产重心连续向西南方向迁移的主要原因是位于偏东北方位的北京和天津玉米产量下降，而位于偏西南方位的邯郸、邢台玉米产量出现了较大幅度的增加，与2006 年相比，2017 年邯郸的玉米产量增加了58.31%，邢台的玉米产量增加了41.93%。

观察京津冀大豆生产重心的迁移路径发现，2006—2017 年大豆生产重心分布在保定、沧州相关区县，一直在东经 115.75°～116.15°、北纬 38.40°～39.00°移动。2006—2017 年，京津冀玉米生产重心最终向东北方向移动了55.22 km，年均移动距离为5.02 km；分解来看，经度方向向东移动了32.73 km，纬度方向向北移动了44.47 km，纬向移动强度大于经向移动强度。研究期内，由于玉米临储政策的实施，邯郸、邢台、沧州的玉米种植大幅挤压大豆种植空间，大豆产量减少，而唐山市由于经济发达程度较高，又紧邻京津使得乳制品需求旺盛，因此基础本就较好的唐山奶业更加蒸蒸日上，大规模的奶牛养殖增加了对高蛋白饲料原料大豆的需求，唐山大豆产量逐年增加，这应是京津冀大豆生产重心向东北迁移的重要原因。

2.2 生鲜乳生产重心迁移分析 在ArcGIS10.4 中绘制出2006—2017 年京津冀生鲜乳和乳制品产量的重心迁移路径，如图6 所示。

图6 生鲜乳与乳制品产量重心迁移图

由图6 可知，2006—2017 年京津冀生鲜乳生产重心分布在保定雄县与高碑店市，一直在东经115.95 ° ～116.15 °、 北 纬 39.09 ° ～39.15 °之 间 移 动。2006—2017 年，生鲜乳生产重心最终向西北方向移动了21.67 km，年均移动距离1.97 km；分解来看，经度方向向西移动了21.26 km，纬度方向向北移动了4.22 km，经向移动强度远大于纬向移动强度。自2011 年开始，生鲜乳生产重心一直在向西迁移，这应与张家口奶牛养殖业的飞速发展有关。张家口的张北、沽源县处于坝上地区，气候条件适宜，牧草资源丰富，资源禀赋优越，加上张家口将奶业作为富民强乡的主导产业，出台大量扶持政策，使张家口的生鲜乳产量有了飞跃性提升。与2006 年相比，2017 年张家口的生鲜乳产量增加了65.49 万t，上升了92.74%，远大于唐山市生鲜乳产量的增长率（增长30.46 万t，上升23.05%），超越石家庄市跃居京津冀生鲜乳产量第二位，与偏东北方向的唐山市相呼应，成为京津冀北部地区生鲜乳两大主要产区之一。

2.3 乳制品生产重心迁移分析 如图6 所示，过去12 年，京津冀生鲜乳生产重心分布在保定东部几个区县，在东经 115.75°～116.15°、北纬 38.85°～39.35°范围内移动。2006—2017 年，京津冀乳制品生产重心最终向西北方向移动了33.50 km，年平均移动距离为3.05 km；分解来看，经度方向向西移动了14.11 km，纬度方向向北移动了约30.38 km，纬向移动强度大于经向移动强度。乳制品重心转移的波动和幅度均较大，大概可以分为“东北—西南—西北—西南”4 个阶段。2006—2009 年，重心向东北移动46.86 km，这个阶段京津两地经济发展领先效果凸显，两地居民的乳制品消费观念极大增强，国内外知名企业纷纷在两大都市建立加工厂，抢占两地市场，乳制品加工业发展迅速，再加上2008 年石家庄爆发“三聚氰胺”事件，使得西南部的乳品加工业受挫，重心向东北方向大幅迁移；2009—2011 年，向西南移动12.88 km，这个阶段京津两地的乳品加工能力逐渐稳定，位于偏西南方位的保定、石家庄在经历了“三聚氰胺”事件后重整旗鼓，加工能力有所回暖，重心向西南方向稍稍回移；2011—2014 年，向西北移动12.70 km，2012年张家口市的乳制品产量超过60 万t，乳制品加工业逐渐成熟，到2014 年底，共有10 家乳品加工企业落户张家口市，数量仅次于京津和石家庄，牵动重心向西北方向迁移；2014—2017 年，向西南移动27.51 km，这几年由于京津两地奶牛养殖业外迁，乳制品产量也随之减少，加上石家庄乳品加工业涅槃重生，乳制品产量再次超过100 万t，成为京津冀乳制品产量最高的城市，另外，保定的乳品加工企业也逐渐增多，乳制品产量亦逐年上升，使得重心持续向西南方向移动。

3 京津冀奶业链各环节布局匹配程度分析

新西兰、澳大利亚、美国等奶业发达国家奶业种养加一体化的程度都很高。“种养加一体化”被认为是现代畜牧业的发展方向，可以有效解决奶业生产各环节的利益脱节问题，是国家着力倡导和扶持的生产模式[12]。显然，如果一个区域奶业种养加结合度比较高，那么其饲料、生鲜乳与乳制品生产布局的重叠度也应是较高的，各重心的空间距离应较小，重心迁移也应呈现较大程度的同向性。因此，下面运用重心距离与方向变动一致性指标[13-17]来研究京津冀奶业链各环节的匹配程度，公式如下：

①属性a 与属性b 第i 年空间距离计算公式：Dab=其中（Xa，Ya）、（Xb，Yb）分别为属性a、b 的重心坐标值，C 表示地理坐标与平面投影坐标之间的转化率，按1°=111.111km 设定。

②重心移动方向用偏移角度θ（-180°,180°）测度，

③方向变动一致性指标：cos（Δθ）=cos（θa-θb），即属性a 与属性b 重心偏移角度之差的余弦值表示，-1 ≤ cos（Δθ）≤ 1，cos（Δθ） 等于 -1 时，两重心呈完全反向变动，cos（Δθ）等于1 时，两重心呈完全同向变动，值越大同向变动性越强，当cos（Δθ）值在零附近变动时，表明两重心移动方向夹角度呈垂直状态。

3.1 种养加空间重叠性分析 计算出生鲜乳与玉米、生鲜乳与大豆、生鲜乳与乳制品产量历年重心之间的距离，并做出其走势图（图7），以此来观察京津冀奶业的饲料原料种植业、奶牛养殖业与乳制品加工业三大环节之间的空间重叠性。

图7 2006—2017 年京津冀奶业链各环节的重心空间距离

首先观察饲料原料种植与奶牛养殖业，京津冀的生鲜乳生产重心与玉米生产重心之间的距离最大，在80 km以上并且偏离距离呈上升趋势，2017 年距离最大，达到102.52 km；相反，生鲜乳与大豆生产重心间的距离逐年下降，2017 年距离最小为28.27 km。可推断京津冀奶牛养殖业对豆粕的重视程度逐渐提升，但是，玉米作为奶牛养殖的重要能量饲料，目前在奶牛养殖中依旧发挥着不可替代的作用，如果生鲜乳与玉米生产的重心偏离距离持续增大，将提高奶牛养殖的相关成本，可能不利于京津冀奶牛养殖业的进一步发展。

另一方面，观察奶牛养殖业与乳制品加工业布局的重叠性（图7）发现，生鲜乳与乳制品生产重心距离明显小于生鲜乳与饲料原料生产重心之间的距离，说明养殖与加工布局的重叠程度高于种植与养殖之间的重叠程度。但是，自2011 年开始，生鲜乳与乳制品产量重心之间的距离逐年增大，这表明京津冀奶业养殖加工一体化程度有所下降，存在生鲜乳产量与加工产能不匹配的现象，如唐山和张家口市是生鲜乳产量最高的两大城市，而石家庄市却是乳制品产量最高的城市。奶业养殖与加工的不匹配也会导致相关物流成本的上升，也可能对京津冀奶业发展造成不利影响。

3.2 方向变动一致性分析 观察养殖与种植环节重心迁移方向的一致性（表1）可以发现，生鲜乳与玉米重心迁移方向的一致性指标有4 年小于0，其余年份均大于0，但是，该一致性指标的值大多在0 附近波动，说明两个重心的移动方向大致呈现垂直的特点，观察重心迁移图也可发现，生鲜乳重心呈西北移动趋势，而玉米重心呈西南移动趋势，方向变动一致性还是较低，导致两重心间的距离逐年增大。生鲜乳与大豆的变动一致性指标有7 年小于0，只有4 年大于0，呈现较大程度的反向迁移趋势，生鲜乳重心一直在向西移动，大豆重心却呈现向东移动的趋势，这与重心空间距离的结果有一定出入，这个现象应引起一定的重视。生鲜乳与大豆重心的空间距离虽然在逐年减小，却在背道而驰，当越过一定的临界点之后，很有可能两重心的距离将会增大。因此，目前的养殖与种植业布局存在不协调的现象，需要及时进行适当调整。

观察奶牛养殖业与乳品加工业重心移动的方向一致性发现，生鲜乳与乳制品的方向一致性指标有8 年大于0，且有5 年超过了0.5，说明养殖与加工业拥有较强的同向移动特征，这与两个环节的空间重叠性相一致，生鲜乳与乳制品产量重心的空间距离亦比较小，说明京津冀奶业的养殖与加工空间布局的匹配度较高。

4 结论与建议

4.1 结论

4.1.1 京津冀饲料原料种植与生鲜乳生产布局匹配度较低 从空间分布角度看，京津冀玉米高产区集聚在石家庄、保定以及南部黑龙港流域的沧州、衡水、邢台、邯郸市，大豆高产区集聚在中北部张家口、石家庄、保定、廊坊、沧州市，而生鲜乳高产区却分布在东北部的唐山、西北部的张家口以及中部的保定和石家庄市，可见生鲜乳与玉米生产布局整体上重叠性是较低的，呈现南北分离态势，生鲜乳与大豆的生产布局重叠性稍高一些。从重心迁移的角度看，生鲜乳与玉米产量重心的空间距离逐年增大，两重心的迁移方向大致呈现垂直特点，生鲜乳重心向西北迁移而玉米重心向西南迁移，两者的匹配度逐年降低；生鲜乳与大豆产量重心的空间距离虽在逐年减小，但两者的迁移方向却相反，生鲜乳重心向西迁移而大豆中心向东迁移，两者匹配度有降低的危险。总体来说，京津冀奶业的种植与养殖布局较不合理。

表1 各环节重心变动方向及一致性

4.1.2 京津冀生鲜乳生产与乳制品加工业布局匹配度较高 从空间分布的角度看，京津冀地区的生鲜乳与乳制品高产城市均是唐山、张家口、石家庄、保定市，重叠性较高；从重心迁移的角度看，两者重心的空间距离较小，且呈现较强的同向迁移性，可见京津冀奶业养殖与加工的布局匹配度较高。不过各城市在两种产品的产量排序有所不同，如生鲜乳产量最高的是唐山而乳制品产量最高的却是石家庄。另外，北京生鲜乳产量较低而乳制品产量仍较高，且2011 年以来两重心间的距离逐年增大，说明京津冀奶业生产能力与加工产能并非十分协调，尚有调整优化的空间。

4.2 建议

4.2.1 黑龙港流域应加大力度发展奶业 唐山、张家口、石家庄、保定属于京津冀奶业发展优势地区，这4 个城市种养加结合度较高，玉米、大豆、生鲜乳与乳制品产量均较高（张家口虽非玉米高产区，但其优质饲草资源丰富，应归于种养加结合度较高的城市）。之所以出现生鲜乳与玉米生产布局不匹配的现象，主要归因于黑龙港流域奶牛养殖业不发达。该地区在玉米种植方面有极大优势，在2019 年4 月发布的《河北省奶业振兴规划纲要》中明确要将黑龙港流域建设成农草牧结合的奶业集聚区，相关地级市及区县政府应高质高效落实《纲要》的指示，应利用丰富的饲料原料资源大力发展奶牛养殖业，从而优化京津冀奶业发展格局。

4.2.2 建议调整优化饲料原料种植结构 分析发现，生鲜乳生产中心与大豆生产重心逐年靠近，说明蛋白型饲料对奶牛养殖的作用相当重要，然而研究期内，京津冀地区的玉米产量明显提高，大豆产量明显降低，这当然与之前的玉米临储收购政策有关，现在玉米临储收购政策已取消，建议各地区鼓励大豆种植，适当调减玉米种植面积，尽量平衡玉米与大豆两种重要饲料原料的产量，优化饲料原料种植结构，进一步预防大豆与生鲜乳生产重心空间距离增加的现象。

4.2.3 根据生鲜乳产量调整乳品加工业布局 首先，京津两地的部分加工企业可适当迁移到河北省，目前京津的生鲜乳产量已大幅降低，而乳制品产量依然相对较高，从乳制品企业数量来看，据国家食品药品监督管理总局网站信息显示，与2014 年相比，2019 年北京市的乳制品加工企业总数减少了1 家，天津市的乳制品加工企业总数增加了1 家，可以推测京津两地存在过剩的加工产能，可以将这些产能疏解到河北省生鲜乳产量较高的唐山、保定市。此外，河北省各地级市亦可根据生鲜乳产量多少增加或调减乳制品企业，最大限度的使生鲜乳产量与加工产能相匹配，以减少因两者不匹配而增加的生鲜乳物流运输成本，以及生鲜乳运输中可能造成的营养成分流失甚至变质损失。