我国桑园时空格局演变特征及驱动机制研究

王 谢，杨德乾，郭海霞，张建华，曾其国

(1.四川省农业科学院土壤肥料研究所，四川 成都 610066；2. 农业农村部西南山地农业环境重点实验室，四川 成都 610066；3.成都师范学院，四川 成都 611130)

【研究意义】中国是世界蚕桑业的起源地，数千年来，“农桑并重”，全国桑园分布经历了一场场的发展、衰落与变迁[1]。桑园面积作为国家制定茧丝绸产业政策和经济计划的重要依据，不仅反映了在空间范围内利用蚕桑生产资源的情况，还是了解蚕茧产量空间分布特征的重要信息的有效途径。【前人研究进展】基于此，从2006年开始，我国实施了“东桑西移”[2]项目，使我国蚕桑生产的区域逐渐从东部地区向西部地区转移。过去蚕桑产业发展较好的江苏、浙江、山东等省份蚕桑产业不断萎缩，桑园面积不断缩减，而广西、四川、云南等地区的桑园面积稳步发展[3]。李建琴等以空间为维度，以蚕茧产量、桑园面积、发种量为指标，对比分析了1991-2010年间东、中、西部蚕区蚕桑生产状况，指出：属于劳动力与土地密集型的蚕桑产业在区域间的转移主要表现为东部地区向西部地区的转移，即东桑西移，而不是东部地区向中西部地区的转移[4]；它是从经济发达地区转移到经济欠发达地区[5]。【本研究切入点】至今，“东桑西移”项目已经实施了十余年，相关数据汇总和正式发布已经更新到了2016年，全国各地桑园面积有增有减，甚至出现了如海南等的新、大蚕区。【拟解决的关键问题】为进一步揭示“东桑西移”项目在推进我国蚕桑产业供给侧结构性改革中的作用，本文基于1996-2016年我国桑园面积的统计数据，通过分析全国1999-2016年的桑园面积的时空变化及其驱动因子，揭示我国桑园面积变化的驱动力，为进一步保护产业的原料基础，缓解蚕茧生产安全所需耕地与生态和经济建设矛盾，实现产业的可持续发展，保障产业在结构调整、经济发展方式转变和跨越、乡村振兴和扶贫攻坚中发挥重要作用，提供科学的理论依据和数据参考。

1 研究区域概况

研究区域为全国各省、直辖市、自治区(不包含香港、澳门和台湾地区)。为明确我国各经济区域桑园面积的变化，依据《中西东部和东北地区划分方法》[6]将我国的经济区域划分为东部、中部、西部和东北四大地区(表1)。

2 材料与方法

2.1 数据库的建立

2.1.1 桑园数据库 1996-2010年桑园面积(SYMJ)数据来源于农业部种植业管理司《新中国60年蚕桑生产情况资料汇编》[7]；2011-2016年桑园面积以及蚕茧生产数据来源于国家商务部(http://www.mofcom.gov.cn/)历年发布的《中国蚕茧丝绸行业运行报告》。

2.1.2 驱动因子数据库 选取1999-2016年国家统计局历年发布的《中国统计年鉴》(http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/)中的自然、社会、经济因素作为1999-2016年桑园面积时空变化的驱动因子。其中，自然因子包括降水、年光照时间和年均气温；社会因子包括人口数量、0～14岁人口数量、15～64岁人口数量、65岁以上人口数量；经济因子包括GDP总量、人均GDP、固定资产投资、第一产值、第二产值和第三产值。

2.2 研究方法与统计

2.2.1 桑园的时间动态变化模拟 采用桑园动态度模型，以表达1996-2016年桑园面积变化的时间动态变化情况[8]，公式为：

(1)

式中，Ua、Ub分别为研究期初期及末期的桑园面积；T为研究时间段长。T设定为年，K为研究年限内桑园面积的动态度。

2.2.2 桑园的空间动态变化模拟 通过比较研究1996-2016年全国桑园面积的重心，以揭示桑园空间变化规律。采用桑园面积重心变化情况来反映。其中第年桑园面积分布重心坐标计算方法[9]见公式2：

(2)

式中，Xt、Yt分别表示第t年桑园面积分布重心的坐标；Cti表示第i个区域桑园面积；Xi、Yi分别表示第i个区域几何中心的坐标；n表示研究区内区域的总个数。

表1 我国经济区域的划分

注：*东北地区区域桑园面积很小，文中忽略不计。

2.2.3 桑园面积变化的驱动因子分析 首先，对桑园数据库中的降水(x1，mm)、年光照时间(x2，h)、年均气温(x3，℃)、人口数量(x4，万人)、0～14岁人口数量(x5，万人)、15～64岁人口数量(x6，万人)、65岁及以上人口数量(x7，万人)、GDP总量(x8，亿元)、人均GDP(x9，元)、固定资产投资总额(x10，亿元)、第一产业生产总值(x11，亿元)、第二产业生产总值(x12，亿元)和第三产业生产总值(x13，亿元)13种驱动因子进行相关性分析，以揭示驱动因子之间的相关性。其次，检验相关性分析结果，明确驱动因子之间相关性的显著性。接着，利用主成分分析找到与主成分轴相关性较大的指标。最后，用逐步线性回归模型从与主成分轴相关性较大的指标中筛选出影响全国桑园面积变化的核心驱动因子。

2.2.4 数据分析 桑园面积变化驱动力分析选择自然、社会和经济3类因子(共13个)，通过相关性检验和主成分分析剔除非显著和载荷量较低的因子，建立逐步回归模型，揭示全国桑园面积变化的最为核心的解释因子。数据分析基于MS EXCEL2016和SPSS软件，画图基于origin软件。

图1 1996-2016年我国东部、中部和西部经济区域桑园面积占比的逐年变化趋势

A1为东部地区前10年变化趋势图；A2为西部地区前10年变化趋势；图B1为东部地区后10年变化趋势图；B2为西部地区后10年变化趋势A1 shows the variation tendency of the east China in the first 10 years. A2 shows the variation tendency of the west China in the first 10 years.B1 shows the variation tendency of the east China in the last 10 years.B2 shows the variation tendency of the west China in the last 10 years

表2 “东桑西移”项目实施前各经济区域桑园面积时间动态度

Table 2 Time dynamic degree of mulberry plantation in different economic regions before the implementation of the project named ‘Sericulture Moving from East to West’

地区Regions研究年限 Follow up period1996-20061997-20061998-20061999-20062000-20062001-20062002-20062003-20062004-20062005-2006东部0.132.082.553.072.72-0.01-2.28-1.441.2112.43西部-0.76-0.270.171.133.654.554.083.515.117.08中部-2.59-0.891.353.234.962.831.585.426.418.33全国-0.590.511.122.003.352.390.991.473.569.25

3 结果与分析

3.1 各经济区域桑园面积总体变化

从图1可知，中部地区桑园面积逐年变化趋势不明显。东部地区桑园面积在2007年之前存在较大的波动，随后呈逐年下降趋势。西部地区桑园面积在1997-2002年间前下降状况，随后呈逐年增加状况。

3.2 “东桑西移”对各经济区域桑园面积的影响

上述西部地区和东部地区桑园面积的逐年增减趋势与“东桑西移”项目存在较大的联系。对比“东桑西移”项目实施前后10年东部地区和西部地区桑园面积的变化趋势(图2)发现：“东桑西移”项目实施后10年西部地区和东部地区桑园面积发生了显著的变化。方差分析结果表明，东西部地区在“东桑西移”项目实施前十年桑园面积对时间的线性关系不显著(P>0.05)，而后十年桑园面积对时间呈显著的线性关系(P<0.05)。由图2可知，“东桑西移”项目实施后，东部区每年约减少桑园面积16 482.81 hm2(线性拟合结果为SYMJ=-16 482.81T+ 342 954.15，R2=0.97)；西部地区每年约增加桑园面积7924.69 hm2(线性拟合结果为SYMJ=7924.69T+476 791.53，R2=0.80)。

3.3 “东桑西移”前后十年桑园面积的时间动态分析

根据公式(1)计算1996-2016年全国桑园面积的动态度，为更好分析，将其分为“东桑西移”项目实施前后两个部分，项目实施前10年的研究年限为1996-2006年，项目实施后10年的研究年限为2006-2016年。

由表2可知，1996-2006年这10年间全国桑园面积的动态度为-0.59 %，说明项目实施前10年间，我国桑园面积以每年按照0.59 %的比例逐渐减少。但分解到逐年可知，这十年间桑园面积的变化主要原因在于东部地区2001、2002和2003年桑园面积的减少，以及西部与中部地区在1996和1997年间桑园面积的减少。但就在项目实施前1年，全国桑园面积的动态度为9.25 %，东部、中部和西部当年桑园面积分别增长了12.43 %、8.33 %和7.08 %。

由表2可知，2006-2016年这10年间全国桑园面积的动态度为-0.78 %，说明项目实施后10年间，我国桑园面积以每年按照0.78 %的比例逐渐减少。从项目实施后第7年(2012年)开始，全国桑园面积的动态度基本稳定，|k|=0.62 %～0.95 %。从各经济区域来看，在项目实施之后10年内，东部桑园面积的动态度皆小于0，最小动态度出现在项目实施后1年内(|k|=1.38 %)，最大动态度出现在项目实施后3年内(|k|=6.59 %)，动态度在项目实施5年后基本稳定，|k|=4.47 %～5.50 %。西部桑园面积的动态度皆大于0，最大动态度出现在项目实施后一年内|k|=6.35 %，动态度在项目实施五年后基本稳定，|k|=1.80 %～2.43 %。中部桑园总面积的动态度在项目实施后1～2年内动态度大于0，其绝对值较大，分别为|k|=7.48 %和4.22 %；后三到十年动态度基本稳定，|k|=0.18 %～2.88 %。由此可知，这十年间桑园面积的变化主要原因在于东部地区从2006-2016年间的逐年减少，且其桑园面积的减少量高于西部桑园面积的增加量。

表3 “东桑西移”项目实施后各经济区域桑园面积时间动态度

Table 3 Time dynamic degree of mulberry plantation in different economic regions after the implementation of the project named ’Sericulture Moving from East to West

地区Regions研究年限 Follow up period2006-20072006-20082006-20092006-20102006-20112006-20122006-20132006-20142006-20152006-2016东部-1.38-5.78-6.59-6.11-5.00-4.84-4.47-4.83-4.79-4.94西部6.355.003.394.081.802.172.432.252.321.96中部7.484.22-0.43-2.11-2.88-2.17-1.660.37-0.182.30全国3.340.63-0.88-0.44-1.25-0.95-0.62-0.72-0.71-0.78

3.4 桑园面积的空间动态分析

根据公式(2)计算出1996-2016年全国桑园空间的重心。由图3可知：1996-1998年全国桑园空间中心向西移动，移动距离55.31 km；1998-2001年全国桑园空间重心向东移动，移动距离155.03 km；2001-2006年全国桑园空间重心在东部从北向南移动，移动距离202.94 km；2006-2015年全国桑园空间重心从东往西南方向移动，移动距离约265.07 km。从东桑西移开始，全国桑园面积的空间重心是由北向南移动，且越来越向西南偏移。

3.5 桑园面积变化的驱动因子分析

3.5.1 驱动因子之间的相关性分析 对13个驱动因子进行相关性分析，得到桑园变化驱动力变量的相关性系数矩阵(表4)。结果表明，影响桑园面积变化的驱动因子之间存在着不同程度的正向相关性，其中x4与x6、x8与x12、x8与x13间相关性较大，相关系数分别为0.996、0.987和0.975；x2与x3、x1与x2间存在较大的负向相关性，相关系数分别为-0.661和-0.604；x4与x5、x4与x7、x5与x6、x6与x7、x12与x13也存在较大相关性。

3.5.2 桑园面积与驱动因子的相关性分析 对13个驱动因子与桑园面积进行相关性分析得到桑园面积与驱动力因素的相关系数，进而检验能否进行主成分因子分析。

图3 1996-2016年全国桑园面积的空间动态分析

3.5.3 驱动因子的主成分分析 KMO和Bartlett的检验。KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)和Bartlett检验结果表明，KMO统计量数值为0.67，同时Bartlett的球形度检验的近似卡方值为17 842.59，统计显著性概率小于0.05。说明，所选驱动因子具有相关性，较适合进行主成分因子分析。

从表6看出，第一、第二和第三主成分的累计贡献率已达到86.255 %，损失信息13.745 %，已完全符合主成分分析要求。为使指标结构更加显著，更容易解释，采用最大方差法对提取的3个主成分进行正交旋转，从而得到三个主成分载荷矩阵(表7)，主成分载荷是主成分与原始变量之间的相关系数，其大小反应了原始变量对主成分的重要性。

表4 桑园变化驱动力变量的相关系数矩阵

注：上三角为相关显著性P值，下三角为相关性系数R，*表示0.01

Note: The upper triangle is correlation saliencyP, the lower triangle is correlation coefficientsR, * means 0.01

表5 1999-2016年全国桑园面积与驱动因素的相关系数

注：*在0.05水平(双侧)上显著相关，**在0.01水平(双侧)上显著相关。

Note：*and**in the table indicated the significance of difference at 5 % and 1 % levels，respectively.

表6 桑园面积变化驱动力的特征值和主成分贡献率

表7 桑园面积变化驱动力的3个主成分载荷矩阵

由表7可见，第一主成分(Z1)与、x4、x5、x6、x7、x8、x9、x10、x11、x12、x13相关性较大，第二主成分(Z2)与x9相关性较大，第三主成分(Z3)与x1相关性较大，相关系数皆大于0.70。

表8 回归模型结果

3.5.4 主要驱动因子筛选 通过逐步回归对主成分分析得出显著影响桑园面积的10个指标(x1、x4、x5、x6、x7、x8、x9、x10、x11、x12、x13)进行进一步的筛选，结果剔除了6个共线性较高指标(x4、x5、x8、x9、x11、x13)，最终得到回归方程(公式(3)，回归模型训练结果见表8)。

Y=6.670x1-6.977x6+134.667x7-1.692x12

(3)

上述模型揭示了自然(降雨量x1)、人口(15～64岁人口数量、65岁及以上人口数量x6)与经济(第二产业生产总值x12)对桑园面积变化有显著的指示作用，是各类驱动因子中最能解释1999-2016年间桑园面积变化的驱动机制。

4 讨 论

4.1 我国桑园空间分布的重心向南、向西移动

以桑园面积为指标，基于1996-2016的相关数据，通过对东部、中部、西部桑园面积变化的具体分析，可以将1996-2016年我国桑园面积变化特点及相关驱动力总结如下：从研究时间内来看，东部桑园面积总体减少，西部桑园面积总体增加，中部桑园面积无明显变化。通过对全国桑园面积的重心计算可以看出，桑园面积的重心在研究期初先向西再向东移动，随后向南再偏向西移动，总体趋势是向西南方向移动。无论是从桑园面积数据的变化还是计算桑园面积的空间重心变化，都不难发现1999-2016年间我国桑园面积向南、向西部移动。2016年较2015年有轻微的向东移动的趋势，这可能也暗示了我国桑园面积向西移动的驱动驱动力有所减弱，但向南转移的趋势却一直未改变。这种变化基本与当前的蚕桑发展状况相一致。短期内，四川以西地区，如西藏等地大面积发展蚕桑的条件尚不成熟，而广东以南，如海南等地大面积发展蚕桑的雏形已经形成，十三五国家现代农业产业技术体系已经在海南建了现代蚕桑产业体系综合试验站。

4.2 我国桑园空间分布向降雨量多的地区转移

在自然条件上，模型(公式3)表明桑园种植面积与降雨量呈显著正相关关系，这与上述桑园整体布局往南迁移的结论相一致。因此，在当前的桑园栽培中，土壤水分管理技术不仅要考虑灌溉系统的规划设计和建设，还要进一步加强排水系统的规划设计和建设。

4.3 我国桑园空间分布向老龄化比较严重的地区转移

在人口结构上，模型(公式3)表明桑园种植面积与15～64岁人口数量呈显著负相关关系，而与和65岁及以上人口数量的显著正相关关系，这表明桑树种植区正在朝着老龄化比较严重的地区发展，这与上述桑园整体布局往西迁移的结论相一致。这也反映出了当前蚕桑产业的面临的一个巨大问题——用工老年化。因此，在当前蚕桑生产模式下，需要进一步思考如何进一步利用机械化技术来取代人工进行种桑养蚕，以解决劳动力成本日益增长的问题。

4.4 我国桑园空间分布向第二产业生产总值较低的地区转移

在经济发展上，模型(公式3)表明桑园种植面积与第二产业生产总值呈显著负相关关系。改革开放以来，国民经济飞速增长，人们的物质生活水平不断提高，工业化步伐加快[10]，城市用地的经济收益远远大于桑园。同时，农业结构的调整，也使得桑园用地向相对具有更高的经济收益用地[11]转化。因此，在当前蚕桑产业发展状态下，从供给侧进一步进行结构性改革，结合现代新型农业技术，从蚕桑生产的各个环节入手，充分挖掘其潜在价值，比如在蚕桑生产环节充分利用桑枝、桑叶、桑果以及蚕、蚕蛹、蚕蛾、丝胶等开发高附加值的健康产品[12]，特别是要在桑树的多元化利用上下功夫[13-14]。

4.5 政策制度是我国桑园空间分布格局变迁的重要驱动力

政策制度被认为是影响土地利用变化的重要驱动因素[15-16]。在政策制定上，2006年开始实施的“东桑西移”项目后，从数据可以看出，我国东部桑园面积呈线性减少，西部桑园面积呈线性增加，而且桑园面积的重心也逐渐向西南方向移动。由此可见，政策制度在调控桑园空间分布格局中起着不可估量的作用，是我国桑园空间分布格局变迁的重要驱动力。

5 结 论

我国桑园面积空间分布重心在1996-2016年间由北向南移动，且向西南偏移的趋势明显。其中，政策、自然、人口和经济是影响我国桑园面积时空格局变迁的主要驱动因子。在政策方面，2006年开始实施“东桑西移”项目后，我国东部桑园面积呈线性减少，平均每年减少16 482.81 hm2，十年间的动态度为-4.94 %；西部桑园面积呈线性增加，年约增加桑园面积7924.69 hm2，十年间的动态度为1.96 %。在自然方面，我国桑园空间分布向降雨量多的地区转移。在人口方面，我国桑园空间分布向老龄化比较严重的地区转移。在经济方面，我国桑园空间分布向第二产业生产总值较低的地区转移。由此可见，桑园排水、种养轻简化和蚕桑多元化发展是蚕桑产区地理变迁背景下所需要进一步重点关注的领域。