基于区位熵的山西省农业产业集群研究

赵雪倩， 张仲伍*， 孙九林， 魏凯艳， 何雪宁

(1.山西师范大学 地理科学学院， 山西 临汾 041000；2.中国科学院 地理科学与资源研究所， 北京 100020)

农业作为关乎民生和国民经济的基础产业，历来被政府高度重视，2003—2020年连续18年中央一号文件都聚焦农业发展。产业集群作为一种新型的产业组织形式和经济发展模式，对于提升区域竞争力、推动农业现代化有着巨大的作用。我国不少地区形成了各具特色的农业产业集群，都大大提升了当地农业产业化水平，带动了当地经济发展。国外学者多用区位熵指标或地区专业化指数来测度农业产业集聚程度[1-3]。国内学者在农业方面的研究中也应用了区位熵。张会新等[4]、贾兴梅等[5]分析了我国农业产业集群时空变动态势，实证检验了农业产业集群与农业经济增长之间的关系，通过区位熵计算农业产业的聚集程度，表明农业产业集群为农业的经济发展带来巨大的竞争优势，孟子恒等[6]使用区位熵测算了我国农业产业在主产区的集中程度。

本研究运用区位熵方法，测量山西省农业产业集群，同时对比山西省相邻省份的农业产业集群差异，对山西省内11个地市农业产业集群现状、山西省主要农产品的区位熵进行分析研究。

1 研究区概况

山西省介于110°14′—114°33′E、34°34′—40°44′N之间，总面积15.67万平方千米，位于华北地区，辖11个地级市，与蒙冀豫陕4省接壤，地处中纬度地带的内陆，属温带大陆性季风气候，雨热同期。地势呈东北斜向西南的平行四边形，是典型的为黄土覆盖的山地高原，地势东北高西南低。高原内部起伏不平，河谷纵横，地跨黄河、海河两大水系，地貌有山地、丘陵、台地、平原，山区面积占总面积的80.1%。特殊的地理环境孕育出众多的特色农产品，谷子、杂豆、莜麦等产量在全国名列前茅，全国20多种小杂粮山西几乎都有种植[7]。农业发展的自然条件较差，自然灾害频发，水资源短缺，农业人口基数大[8]，农业用地减少(图1)。

图1 2010—2018年山西省农业用地变化

2 理论方法与数据来源

2.1 区位熵

区位熵(Location Quotient，LQ)是产业的效率与效益分析的定量工具，常用来衡量某一产业在某一特定区域的相对集中程度，即专业化程度。因此，可基于区位熵的计算来分析山西省农业产业集群和比较优势的产业，为高效合理地发展山西省的农业经济提供一定的参考。

根据本研究对象所涉及的内容，可以表明区位熵是用一个区域特定产业的产值(产量)占该地区总产值(产量)的比重，与全国(或全省)该特定产业的产值占全国(或全省)总产值的比重之间的比值，即前一比重(地区)除以后一比重(全省或全国)的商来计算区位熵：

式中LQij表示i(i=1，2，…，n)地区j(j=1，2，…，m)产业的区位商，qij表示i地区j产业的产值(产量)，qi表示i地区的总产值(产量)，Qj表示全国(或全省)该产业的产值，Q表示全国(或全省)总产值。

根据区位熵的计算公式可以看出，LQ值越大，则j行业在i地区生产较为集中，除了可以满足本区域需求外，还可对外提供。这表明j产业在i地区的专业化程度较高，具有竞争优势。一般而言，如果LQ<1.0，则认为该产业是自给性部门，整体竞争力较弱；如果1.01.5，则证明该产业在地区中具有明显优势，在一定程度上可以认为该产业是该地区的专业化部门[9]；区位熵值越大，表明该产业区域优势越明显，专业化水平越高[10]。

2.2 数据来源

本研究采用的指标为2010—2018年《山西省统计年鉴》获取11个地级市农林牧渔业总产值及农业、林业、牧业和渔业产值，及2010—2018年《中国统计年鉴》农林牧渔业总产值及农业、林业、牧业和渔业产值。利用Excel进行数据整理，按照上述公式，计算出山西省与其相邻的4个省份农业总体的区位熵、山西省11个地级市农业的区位熵、山西省农业内部结构的区位熵以及山西省主要农产品的区位熵，以便根据计算结果来分析山西省的农业产业聚集情况。

山西省土地利用数据来源于中国科学院资源环境科学与数据中心(https://www.resdc.cn/)，通过ArcGIS 10.2软件将土地利用类型进行重分类，将其分为农业用地、其他用地两大类。并通过列表(表1)计算出山西省农业用地不断减少，农业用地增长率从2010年至2014年减少为-0.38%，至2018年减少为-3.82%，农业用地的减少，对农业产值带来一定影响。

表1 2010—2018年山西省农业用地变化量

3 计算结果分析

参照表1数据，对农业的各项LQ值的计算结果进行分析。

3.1 山西省农业总体的区位熵计算

由于农产品具有明显的地域性[11]，通过比较计算山西省和与其相邻4个省的农业区位熵来了解山西省的情况。根据以上数据，按农林牧渔业产值情况来反映5个省份的农业产值，因此用农林牧渔业总产值与GDP之比来计算区位熵(表2)。

表2 2010—2018年山西省与相邻省份农业区位熵比较

2010—2018年，山西省农业的LQ值均在0.7上下波动，经计算山西省LQ均值约为0.707，与相邻的其他4个省份相比，远远低于内蒙古自治区、河北省、河南省、陕西省。近些年来内蒙古自治区的LQ值是山西省的两倍，农业产业集群效果最好，专业化水平发展条件好，尤其是畜牧业，成为全国知名行业；2010—2018年河北省、河南省、陕西省，大多数年份保持在1.0

3.2 山西省各地级市农业的区位熵计算

根据公式计算出11个地级市2010—2018年的农业区位熵(表3)，绘制出2010—2018年山西省各地市农业区位熵(图2)变化。

表3 2010—2018年山西省各地级市的农业区位熵

图2 2010—2018年山西省各地市农业区位熵

2010—2018年，运城市每年LQ>1.5，LQ均值为2.93，平原面积占运城市总面积的58.2%，适宜农作物种植，是山西省农业产业集群发展最好、专业化水平最高的地区；2010—2018年，晋中市、忻州市、临汾市3个地区的LQ>1.0，证明这3个地区农业产业集群发展较好，具有竞争优势，其中忻州市的LQ值先减后增，均值约为1.52，晋中市和临汾市的LQ均值范围是1.01.5，证明这两个地区具有明显的竞争优势，农业产业集群逐渐成为生产专业化部门，并且临汾市整体低于晋中市和忻州市的产业集群发展水平；2010—2018年，大同市的LQ均值约为0.95，但2017年和2018年大同的LQ值分别为1.14和1.10，证明大同市近两年的农业产业竞争力增强，产业集群发展水平有所提高；2010—2018年，吕梁市、长治市、晋城市3个地区的LQ均值范围是0.707

2010—2018年朔州市的LQ值增幅41.89%，相对其他地市发展速度最快，说明朔州市处于向农业产业集群高速发展的阶段；其次是运城市和大同市，增幅分别为33.87%和31.02%，说明农业产业发展势头良好；太原市和忻州市的增幅均为负值-14.79%和-6.45%，说明与2010年相比这两个地区农业产业集群发展结果不理想，农业产业发展速度和规模不增反减；其余6个地区的增幅均在10%以上，说明这6个地区农业产业集群发展水平都有提高，但是发展速度相对较慢。

3.3 山西省农业内部结构的区位熵计算

根据统计学传统划分，将农业结构划分为农业、林业、畜牧业、渔业4部，根据公式分别计算出2010—2018年山西省农业内部结构中的农业、林业、畜牧业、渔业的区位熵(表4)。

表4 2010—2018年山西省农、林、牧、渔业的区位熵

(1)2010—2018年，山西省农业整体的LQ均值约为0.81，表明山西省农业产业集群和专业化程度略低于全国平均水平，发展水平低下，不能满足自给条件。为了改善这一发展现状，山西省建立了太原都市农业多功能示范区(包括小店区等28个县区)、上党特色生态农业示范区(包括长子县等20个县)等多个农业示范区，以提高农业产业集聚程度，提高专业化发展水平和竞争力，促进形成农业产业集群。

(2)2010—2018年，山西省林业的LQ均值约为1.06，远大于其他3个行业，说明山西省的林业产业的发展水平度高于全国平均水平，已经形成了产业集群，且发展趋势良好。但林业整体的发展水平较低，尚未形成专业化产业。为此，山西省因地制宜，建立了运城优质果麦产业化示范区(包括万荣县等27个县市)等多个林业示范区，以期通过龙头产业带动产业集群进一步发展。

(3)2010—2018年，山西省畜牧业的LQ均值约为0.63，表明山西省畜牧业产业没有形成产业集群，发展水平低于全国平均水平。为提高山西省畜牧业的竞争力，满足地区需求，山西省建立了朔州草牧业种养加发展示范区(包括朔城区等37个区县)等多个畜牧业示范区，对畜牧业规范化管理，向形成产业集群方向发展。

(4)2010—2018年，山西省渔业的LQ均值约为0.04，远低于全国平均水平，并且渔业产业发展水平逊于农林牧业。由于山西省地处内陆，整体水资源匮乏[12]，沿黄河、汾河两岸的污水和废弃物的排放，导致水质污染严重，渔业发展受限[13]，无法形成大量大规模的产业集群。

3.4 山西省主要农产品的区位熵

本研究按照《中国统计年鉴》和《山西省统计年鉴》对农产品分项统计的划分，并根据山西省地域种植和农产品生产特点，选取统计项目中的24类主要农产品作为计算对象。为提高数据的准确性，主要以产量作为计算对象，LQ公式中的qij为山西省该农产品当年产量，qi为全国当年该农产品总产量，Qj取山西省当年农林牧渔总产值，Q取全国当年农林牧渔总产值(表5)。

表5 2010—2018年山西省主要农产品的区位熵

2010—2018年山西省粮食产品中的谷物、豆类、薯类，肉类产品中的羊肉，农产品中的禽蛋、甜菜，水果产品中的苹果、梨、葡萄等8类产品的LQ平均值大于1.0，说明这些产业形成产业集群。截至2018年，LQ均值1.0

目前可以参照山西省农业产业集群类型，对上述LQ值的理论结果进行分析。

3.4.1 优势产业

2010—2018年山西省农产品中的玉米、禽蛋、苹果、梨的LQ均值大于2，谷物、葡萄、水果的LQ均值大于1.5，这些农产品的产业集群现象很明显，说明已经出现产业集群，形成专业化产业，在地区甚至地区外都具有良好的市场。但从数据变化来看，近9年来，禽蛋、水果、苹果、梨的增速较快，说明该类产业已经形成了庞大的产业集群，具有明显的产业优势，发展势头良好；谷物、玉米、葡萄的LQ值增长缓慢，说明该类产业集群效应发展稳定，且形成了固定的产业链；而到了2018年，水果、苹果、梨、葡萄的LQ值略有下降，说明受当年“倒春寒”影响，该类农产品产量锐减，使该类产业的发展受到影响。

3.4.2 潜力产业

山西省农产品中粮食、小麦、豆类、甜菜、羊肉的LQ均值均小于1.5，但大于1.0。粮食、小麦、豆类、羊肉的LQ均值逐年递增，说明该类产品具备明显的地区优势，目前已经初步形成产业集群，并且已经有逐渐向产业集群聚集发展壮大、形成专业化部门的趋势，提升农业竞争力对区域经济的发展具有积极的促进作用[14-15]。其中甜菜的LQ值从2012年起不断下跌，从3.166 2跌至0.008 2，产业集群优势迅速萎缩，产业优势消失，逐渐被其他产业取缔。甜菜在深而富含有机质的松软土壤上生长良好，晋西北的土壤适合种植甜菜[16]，但2011年山西吕梁地区的甜菜产业集群遭受虫蛀大面积坏死，说明甜菜产业在山西省有自然生长条件，但目前缺乏行之有效的种植方法[17]。

3.4.3 劣势产业

山西省农产品中稻谷、薯类、油料、棉花、生麻、烟叶、肉类、猪肉、牛肉、淡水产品、鱼类产品、蜂蜜的LQ均值都小于1.0，属于缺乏产业集群效应的农产品，且规模偏小，发展能力较弱。大多数农产品是因为缺乏种养殖的社会资源条件而导致其发展缓慢[18]，例如造成山西省的淡水产品、鱼类产品产业集群稀少的主要原因包括渔业发展空间受限[19]、产业规模小而分散[20]、产品附加值低[21]、专业技术人员缺乏[22]等问题。

4 结论

综上所述，经过计算LQ值的指标体系反映出山西省农业产业集群的基本情况，显示出山西省农业产业发展的基本情况。虽然本研究未从地理环境等情况进行具体分析，但是LQ值反映出来的产业集群效应是符合实际的[23]。因此，根据上述研究，得出以下结论：

(1)山西省的农业产业集群发展现状低于全国平均水平，在利用其地理资源优势方面仍有较大的发展空间。山西省特有的地理环境，适宜小杂粮种植，目前产生许多知名的农产品地理标志。今后应充分发挥品牌效应，形成科学合理的产业布局，增强产品竞争力，扩大农业产业集群的辐射效力。

(2)在山西省11个地区中，运城市的产业集群最高，专业化水平最好，晋中市、忻州市、临汾市的农业产业集群水平较高，专业化趋势初显。尤其是运城市的苹果，远销各地。今后应充分发挥政策引导作用，集中力量将运城市的产业集群做大做强。提高产品知名度，迎合时代发展，通过电子商务等手段，扩大影响范围。

(3)山西省林业的1.0

(4)对于农产品中LQ>1.5的优势产业，已形成专业化的产业集群，发展潜力巨大，应提高对外知名度；对于1.0